La Universidad de Lucerna quiere revolucionar el transporte de mercancías por ferrocarril

Enviar datos a través de cables de alimentación: investigadores de la HSLU han hecho que este método sea utilizable para la acoplamiento de trenes de mercancías. Esto debería hacer que el transporte de mercancías por ferrocarril sea más rápido y seguro. Actualmente, se está llevando a cabo un proyecto piloto que está atrayendo atención en toda Europa.

(Lucerna/Wildegg) Lunes por la mañana en el cantón de Argovia. Los huéspedes en el buffet de la estación de tren de Wildegg no sospechan que justo frente a la ventana pasa un tren futurista. Porque a primera vista es un tren de mercancías poco llamativo. No se puede ver que está despertando el interés de expertos en toda Europa. En el primer vagón destaca el logo «DAC+». La composición del tren avanza lentamente hacia una vía de almacenamiento, justo al lado del impresionante complejo industrial del fabricante de materiales de construcción Jura Cement. Aquí, un equipo de investigación internacional quiere realizar algunas maniobras de prueba con el tren, ya que los seis vagones están equipados con un nuevo sistema de acoplamiento que podría revolucionar el tráfico de trenes de mercancías.

Acoplamiento digital en lugar de tecnología antigua

Técnicamente, el transporte de mercancías por ferrocarril apenas ha evolucionado en los últimos cien años. Hasta hoy, los procesos de trabajo se llevan a cabo en gran medida de forma manual. Acoplar los vagones de mercancías es un trabajo físico duro que se realiza al aire libre, bajo cualquier condición climática. Y no solo eso: antes de cada salida de un tren de mercancías, uno o dos empleados deben verificar manualmente cada freno, ya que no existe un sistema de información digital. Dependiendo de la longitud del tren, esto implica una larga caminata. Desde el punto de vista empresarial, esto cuesta tiempo y dinero.

Pero no solo en la preparación del viaje se nota negativamente la falta de este sistema de información. También durante el viaje permitiría funciones útiles. Por ejemplo, hoy en día no se puede verificar desde la cabina de conducción si el tren está completo. Por lo tanto, los trenes que siguen deben mantener una gran distancia de seguridad, lo que afecta a todo el tráfico ferroviario. Por ello, en toda Europa se están llevando a cabo esfuerzos para modernizar el transporte de mercancías por ferrocarril. SBB Cargo es uno de los pioneros con el «DAC+». El proyecto piloto se inició en febrero de 2023. Las siglas significan Acoplamiento Automático Digital. Este debería establecer una conexión mecánica entre los vagones sin trabajo manual del personal de maniobras. Al mismo tiempo, el DAC+ también debería acoplar la línea de aire para el sistema de frenos de aire comprimido y una línea de alimentación; esto también se realiza automáticamente.

Proyecto nacional con influencia europea

Simplificando, el acoplamiento del futuro consta de dos componentes básicos: la base es la robusta cabeza de acoplamiento, con la que se conectan y tiran los vagones. Además, se instala un acoplamiento electrónico. Este puede transmitir diversas informaciones sobre el estado de los vagones y los frenos a la cabina del tren, y en el futuro se podrán añadir más aplicaciones. El nuevo sistema de acoplamiento también debe estar diseñado para que los trenes puedan circular transfronterizamente y acoplar vagones de diferentes naciones.

Ya se ha tomado una primera decisión preliminar a nivel europeo: en enero de 2021, el «Programa de Entrega DAC Europeo» (EDDP) eligió el tipo de cabeza de acoplamiento futura: el llamado sistema Scharfenberg. SBB Cargo ha contribuido significativamente a esta decisión política: la empresa desarrolló, probó y puso en funcionamiento el cabezal de acoplamiento Scharfenberg en una larga fase piloto junto con la empresa de ingeniería Voith, siendo la primera operadora ferroviaria en Europa en hacerlo en 2019.

En los próximos meses, se trata de definir a nivel europeo la tecnología para la transmisión de datos. Expertos del Instituto de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Lucerna han hecho utilizable un método que no requiere un cable propio para los datos de comunicación, ya que se envían a través de cables de alimentación. «Esto significa: menos cables, menos puntos de contacto y, por lo tanto, menos superficie de ataque para fallos o interrupciones», dice Gerd Dietrich, investigador de la HSLU. La técnica ya se está probando en aviones, y ahora se espera que revolucione el transporte de mercancías por ferrocarril.

¿Funciona la transmisión de datos en la curva?

De vuelta a Wildegg en Argovia: los vagones del tren piloto DAC+ ya están equipados con las nuevas cabezas de acoplamiento DAC. Además, se han instalado los prototipos del acoplamiento eléctrico. Los componentes electrónicos de este acoplamiento no son visibles a simple vista. Están bien protegidos bajo una membrana de plástico negra. Gerd Dietrich, investigador de la HSLU, levanta brevemente esta membrana con la mano y explica: «La transmisión de datos a través de cables de alimentación tiene la ventaja adicional de ser muy robusta y funcionar sin errores incluso con interrupciones breves de contacto.» En un tren de mercancías, que siempre vibra un poco durante el viaje y debe adaptarse a la trayectoria de las curvas, esta es una gran ventaja.

La nueva acoplamiento se está probando en diferentes lugares de Suiza, bien etiquetada.

Actualmente, hay dos técnicas en competencia en toda Europa que podrían servir para la transmisión de datos en trenes de mercancías. Cuál será la ganadora en el futuro aún está por verse. Actualmente, la técnica de Comunicación por Línea de Alimentación de la HSLU está en cabeza, ya que con el otro sistema, llamado Ethernet de Par Único, solo ha habido algunas pruebas de campo provisionales. La transmisión de datos a través de cables de alimentación se probará durante un año completo en el tren piloto DAC+. En Wildegg, entre otras cosas, se programan viajes en curvas cerradas, acoplamiento automático y controles automáticos de frenos. Sin embargo, el camino desde el prototipo hasta la comercialización es largo y presenta enormes desafíos. Un vagón de mercancías vacío pesa 20 toneladas, y durante el proceso de acoplamiento, este peso se acelera a hasta 12 kilómetros por hora. Esto genera fuerzas de carga elevadas, bajo las cuales los contactos deben funcionar de manera confiable.

Optimización de procesos y ahorro de tiempo

Sin embargo, la esperanza depositada en la digitalización del transporte de mercancías por ferrocarril es grande. En este momento, los operadores ferroviarios están bajo presión debido a la escasez aguda de personal. Las funciones de tren automatizadas podrían simplificar significativamente los procesos de trabajo y contribuir a ahorros de tiempo, desde el desacoplamiento controlado a distancia, mejor supervisión durante el viaje hasta un mantenimiento más específico, ya que se puede determinar el desgaste gracias a la calidad de los datos.

Hay un estruendo y un golpe. El maquinista Alexander Gyger ha puesto en movimiento el tren del piloto utilizando un control remoto y lo ha dejado avanzar lentamente hacia dos vagones de mercancías desacoplados. Un breve silbido, Gerd Dietrich echa un vistazo al acoplamiento. Perfecto. El sistema de frenos neumáticos se ha conectado automáticamente, y la transmisión de datos electrónica también funciona. El maniobra se repite en cada uno de los seis vagones. Luego, es hora de partir, ya que el tren aún debe realizar las pruebas en curvas más largas. El horario en Suiza es apretado, las vías solo están disponibles por un breve período de tiempo.
Mientras tanto, los huéspedes en el buffet de la estación disfrutan de su café, cuyos granos quizás sean entregados en el futuro por trenes de mercancías con acoplamiento PLC.

El consorcio internacional que ha desarrollado este tren piloto está formado por SBB Cargo y el Centro de Competencia en Sensores y Redes Inteligentes de la Universidad de Lucerna, las empresas Voith, PJM y plc-tec, un spin-off de la HSLU. El ambicioso proyecto cuenta con el apoyo de la Oficina Federal de Transporte (BAV).

Fotos: © HSLU