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A-3385
Biblioteca General M. Fomento
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Ministerio de Obras Públicas yTransportesSecretaría General para las Infraestructuras del Transporte TerrestreDirección General de Infraestructuras del Transporte Feroviario
FERROCARRIL DE ALTA VElOCIDAD
MADRID SEVILLA
TRAMO GETAFE - CaRDaBA
Geometría del Trazado
AUTORDIRECCION GENERAL DEINFRAESTRUCTURAS DEl TRANSPORTEFERROVIARIO
EDITACENTRO DE PUBLICACIONES DEl MINISTERIODE OBRAS PUBLICAS Y TRANSPORTES
TEXTOSJ.NASARREIE.PRADERA
DISEÑODISEÑA S.A.
IMPRES/ONGRAPHIC ARTS & SERVICES
NIPO276·91·010-4
ISBN84-86918-46-4
ISBN84-86918-38·3
DEPOSITO LEGAL.M-26351-1991
Presentación
La linea de alla velocidad Madrld,SeVllla. actualmente en fase de eJecuclon permltlra Incorporar a los fe'rocarrlles
espanoles los recientes avances tecnologlcos que estan revolucIOnando el concepto mismo del ;ransporte ferrOVlallo
La construCClon de la nueva linea se inicIo en Octubre de 1987 en el framo de 308 kllometros comprendido entre Getafe yCordoba
Este tramo representa e163' ode la longitud de la linea yabsorbe el78', de su coste t01al. ypresenta ademas ellnteres de haber sido
el primero de alta velocidad iniciado en Espana. Por ello su construCClon ha servido de banco de pruebas para poner apunto los
métodos tecnlcos yorganlzatlVos adecuados para consegUir la calidad final eXigida por la explotaclon aalta velocidad. as, como una
rapidez de e¡ecuclon compatible con la fecha prevista ¡Abril de 19921 para la puesta en serVlclode la linea
Por todo lo expuesto. la OlreCClon General de Infraestructuras del Transporte FerroViario. organismo responsable de la
e¡ecuclon de este tramo. ha considerado Interesante recoger de forma slntetlCa los aspectos mas destacados del desarrollo
yorganlzaclon de los trabafos
Esta slOteslS constará de n'leve fasclculos. cuyo contenido se indica acontlnuaclon
1. Descripción General
2, Geometria del Trazado
3. Explanación
4. Tuneles
5. Viaductos
6, La Vi'
7- Electrificación, Senalización yComunicaciones
8. Control de Calidad
9, Corrección del Impacto Ambiental
ASimismo. están en curso de reallzaclon CinCO Videos que presentarán los aspectos tecnlcos mas significativos de la
eJecuclon de la obra
La OlreCClor Geneal oe Infraesfructuras del Transporte FerrOViario espera haber contrlbuldo aSI a dar a conocer entre
los profeSionales Interesados en la materia la experiencia adquIrida en la efecuclOn de la primera infraestructura ferrovla"a
espanola para atta velocidad.
Madrid. Mayo de 1991
Indice
PAG.
Introducción 7 Antecedentes Históricos
9 La Línea de Alta Velocidad
Geometría del Eje en Planta l.' Las Curvas. Concepción Teórica
14 El Peralte
16 Relaciones Radio, Velocidad yPeralte en el NAF.A.
17 Las Curvas de Transición
Alzado 19 Limitación de Pendientes
19 Transiciones entre Pendientes
La Sección Transversal 23
Introducción
ANTECEDENTES HISTORICOS
Los primeros inlentos de creación de un Ferrocarrilpara Andalucía datan de la mitad del siglo XIX. El proyecto general de construcción de la linea de ferrocarrilde Andalucia sc promueve por Real Decreto de 28 deEnero de 1852. Dicho proyecto se basa en la necesidadde comunicar las tierras de Andalucia con la riquezaminera de Almadén y la de los valles carboniferos deEspiel y Belmez. y se concibe dividido en tres ramas:
- La primera enlra por el Valle de los Pedroches hastaCórdoba y desde ésta se dirige a Sevilla y Cádiz.pasando por Utrera. Jerez de la Frontera y El Puertode Santa Maria.
- La segunda se traza por el Valle del Genit. desdePalma del Rio hacia Ecija. pasando cerca de Estepa yOsuna. hasta Loja y Granada. Un ramal de esle trazado llegaria a Anlequera y Málaga.
- La lercera. siguiendo el Guadalquivir hacia aguasarriba. enlaza Córdoba con Montoro. Andújar. Baeza yUbeda. ya en Jaén.
De esta manera. el proyecto planleaba la comunicaciónde las seis provincias andaluzas. con sus 39 ciudadesy 1.916.000 habitantes. En 1866 se inaugura la lineade Córdoba aunque con un recorrido distinto al delproyecto anterior: Alcázar de San Juán-ManzanaresVilches-Córdoba.
En 1884 se aprueba el proyecto de nuevo trazado entrePuertollano y Córdoba. que con un presupuesto de 14millones de pesetas y 126.600 km de recorrido. acortaria en 94.5 km el tral.ado entre Madrid y Córdoba. Elrecorrido previsto parte de Puertollano. pasa porVentlllas. cuenca del rio Fuencalienle. Loma deVillanueva y acaba en la estacíón de Alcolea. aprovechando el lral.ado existenle entre Alcolea y Córdoba.Esle proyecto ya profetizaba el actual "Nuevo AccesoFerroviario de Andalucia" [NAFA). aunque nunca sellegó a realizar. debido a su elevado costo.
En 1898 dos ingenieros. Ricardo García Meneses yJosé Torres. piden al Ministro de Fomento llevar acabo otro nuevo estudio del proyecto de ferrocarrilentre Puertollano y Córdoba por Fuencaliente. proyectoque es denegado. Varios meses después el mismo JoséTorres presenta otfa alternativa ferroviaria entrePuertollano y Córdoba. pasando por Conquista. proyecto igualmente rechazado por no estar completo elestudio.
En Julio de 1912 se declara de servicio general elferrocarril entre Puerlollano y Córdoba. Dos mesesdespués se convoca a concurso público. adjudicado aJosé Carbonell. Las condiciones de este concurso eran:
- Radio minimo de curvas de 400 mts.- Pendiente máxima de 15 milesimas.- Velocidad comercial de SO km/h.
Con su trazado esta linea acortaba en 90 Km el recorrido Madrid-Córdoba. lo que suponia una reduccióndel 20%.
En 1917 se produce la subasta de las obras que conllevará problemas en la adjudicación. Será enDiciembre de 1927 cuando el Consejo de ObrasPúblicas apruebe la construcción definitiva del ferrocarril Puertollano-Córdoba por el rio Jándula. Se iniciaráel recorrido en la estación de la Nava. siguiendo elcurso del rio Ojailén, rio Jándula. sigue el margenizquierdo del Pantano de Jándula. llegando hastaAndújar. donde utiliza la linea exislente hastaCórdoba. Las obras se iniciarán a buen ritmo. pero enJunio de 1936 la empresa encargada de llevarlas acabo declarará quiebra. despidiendo a los SOO trabajadores que tenia. Las obras se paralizarán en la conIluencia de los rios Fresneda y Ojailén.
Queda patente de tan azaroso historial la necesidad.sentida por los proyectistas ferroviarios, de construiruna linea que uniera Madrid con Andalucia eliminandoel cuello de botella del Desfiladero de Despeñaperros.linea de vía única sobre la que gravita la práctica totalidad del tráfico ferroviario entre Andalucía y el resto
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ALTERNATIVAS HISTORICAS DE CAUCE DE SIERRA MORENA
de España y en la que. desde principios de la décadade los 70. el tramo Santa Cruz de Mudela-LinaresBaeza está absolutamente saturado. Ello dio lugar aque se estudiase la postbtlidad de duplicar esta ,oa. Loaccidentado de la topografia. que hubtera extgtdo laconstrucción de un número importante de puentes ytúneles. la complicación geológica de los terrenos atravesados y. sobre todo. la circunstancia de que el trazado. conslruido en el siglo XIX. para velocidades máximas de 100-120 km/h. no permitiria la explotación avelocidades superiores. propias de finales del siglo XX.hizo plantearse otras altemalivas que definitivamentese concretan en 1979. dentro del marco del PlanGeneral Ferroviario. en las siguientes actuaciones:
- Cuádruple via enlre Madrid IAtocha) y Getafe.- Nueva linea con doble via entre Getafe y Parla.- Duplicación y mejora del trazado de la actual lineaMadrid-Badajoz entre Parla y BraY.alortas.- Construcción de una linea en doble via enlreBnll.atorlas yAlcolea de Córdoba.- Duplicación y mejora de trazado de la linea actual
8
entre Alcolea de Córdoba y Córdoba.
Estas actuaciones tendrian como resullado la disponibilidad de una doble via electrificada y dotada de losmaximos adelantos en señalización y comunicaciones.apta para velocidades de 200 km/h.
En esa época. solamente los Ferrocarriles Japonesestenian en cxl'lotación una linea lel Tokaidol apta paracircular a velocidades superiores a 200 km/h Iconcretamente 210 km/hl Yen Europa circulaban algunostrenes. en determinados tramos de lineas existentes. ala velocidad máxima de 200 km/h.
Por ello. en 1979 se planteó la nueva linea MadridCórdoba apta para circular a 160-200 km/h con trenesconvencionales y con esta premisa se emprendieron losestudios. En el tramo Madrid-BraY.atortas. la actuaciónconsistiria en duplicar Irectificando el tral.adolla viaexistente. con el consiguiente tratamiento de infraestructura. drenaje. etc. y en el (ramo BrazatortasCórdoba se iniciaron los estudios de trazado de una
TRAMO VILLANUEVA·ADAMUZ
nueva via doble. En ambos easos eon radio en plantade 2.300 m. apios para velocidades de 200 km/h. Y12.5 milesimas de pendiente máxima Ipara tráficomixto).
A lo largo de esos años en el mundo ferrm;ar;o internacional se producen acontecimientos importantes.entre los que deben meneionarse:
- Inauguración de la ueva Linea Paris-Sud Est ypuesta en cireulación del TGY. que circula a 260 km/hy. posteriormente. a 270 km/h.
- Avanza la construcción de las nuevas lineas alemanas Mannheim-Stultgart y Hannover-Würzburg. asicomo la experimentación deliren de alta velocidad alemán ICE.
- Continúa la construcción de la Direttisima RomaFlorencia y las pruebas del tren ETR italiano.
- Se prolonga la linea del Tokaido en Japón: comienza
la construcción de una nueva linea de alta velocidadParis-Atlantique en Francia.
Se publica el Acuerdo Europeo de Grandes LineasInternacionales de Ferrocanil IAGC). redactado por laComisión para Europa de las Naciones Unidas. cuyasrecomendaciones principales se resumen en el cuadro l.
LA LINEA DE ALTA VELOCIDAD
En Octubre de 1986. el gobierno toma la decisión deconstruir la nueva línea ferroviaria entre Madrid yCórdoba que mejora el enlace ferroviario MadridSe\;lIa para 1992. año de la Exposición Universal deSe\;lIa.
A la vista del rapidisimo y espectacular avance de lasvelocidades de explotación ferrm;aria y puesto que lavida de una infraestructura debe planificarse con amplitud de miras. se opta por proyeclar y construir la lineaMadrid-Brar.atortas-Córdoba. que pasa a denominarse
9
Nuevo Acceso Ferroviario a Andalucia ¡NAFAI. conparamelros de infraestructura de aUa velocidad. aclarando que en terminologia de la U.I.C. ¡UniónInternacional de Ferrocarriles). ello significa la capacidad de admitir velocidades superiores a 200 km/h. loque implica. por otra pane. la ulili711ción de sistemas deseguridad y señali711ción no convencionales.
Los estudios previos de trazado (topograficos y geológico-geotécnicos) pusieron de manifiesto la bondad delcorredor existente Getale-Ciudad Real-Brazatortas. loque decidió a proyectar la nueva linea por este corredor. Asi el resuUado final de la operación seria sustituir la linea antigua entre Gelale y Brazatortas por unanueva linea de aUa velocidad. con las variantes de trazado necesarias para su adaptación a las nuevas velocidades de proyecto. Estas variantes se han realizado.
fundamentalmente. en los sigulenles lramos:
- Cruce del rio Tajo- Cuesta de Ablates- Cerro "Cruz de Piedra"- Malagón- Cruce del rio Guadiana- Varianie de Ciudad Real- Varianle de PueJ1ollano
Entre Bral.atortas y Alcolea. altralarse de una linea denuevo trallldo. existia libertad de elegir la tralll masapropiada. respetando los parametros minimos deradio en planta y pendiente en alzado. buscando fundamentalmente la economia de las obras. Entre elpunto de arranque del nuevo trazado. en la estación deVeredas (Bwlltortasl y el de final. en la eslación de
TRAMO VILLANUEVA-ADAMUZ
10
A1colea hay una longitud en linea recta de 88.2 km. Lalongitud resultante de la linea de ferrocarril entre estosmismos dos puntos es de 102.7 km. Ello da idea de lopoco que se aparta de la linea recta el tra7.ado elegidopara cruzar Sierra Morena, en comparación con losotros trazados hislóricos reseñados [mapa pág. 81. Yque lógicamente no fueron pensados para AltaVelocidad. El trazado atraviesa la sierra de Alcudia.por Horcajo. y llega hasta las proximidades deVillanueva de Córdoba. todavia a cola superior a los600 melros. En estos 62 km que discurren entre lascotas 700 y 600. existen 5 túneles y 6 viaduelos. Es enlos 40 km siguientes. descendiendo Sierra Morena.donde se baja de la cota 600 a la 100. con necesidad
de 10 túneles y 10 viaductos y utilizando la pendientemáxima de 12.5 milesimas. Este fuerte condicionantehace que no existan posibles alternativas al trazado enesle tramo. salvo las tecnicas y económicas ya citadas.
finalmente. el 9 de Diciembre de 1988. el Consejo deMinistros toma la decisión de adoptar el ancho de viainternacional en la nueva linea de Alta VelocidadMadrid-Sevilla. Con ello aparece la necesidad de lasvariantes de Ciudad Real y Puertollano. el establecimiento de una tercera via de ancho Renfe entre CiudadReal y Bra7.atortas para dar continuidad a la linea aBadajoz y Poriugal y la prolongación de la linea en AltaVelocidad y ancho internacional entre Córdoba ySevilla.
Parámetros de infraestructura de las Grandes Lineas Internacionales de ferrocarril. (AGC). CUADRO 1
.A BLINEAS NUEVAS
B, B,Líneas eKistentes Destinadas Destinadas
y Uneas a exclusivamente al transportemejorar al transporte de viajeros y
y reconstruir de viajeros mercanclas
1. Número de vlas ... 2 2
2. Gálibo de material UIC' B UIC CI UIC CI
3. Entre eje minimo de vías 4,0 m 4,2 m 4,2 m
4. Velocidad mínima de definición 160 Km/h 300 Km/h 2S0 Km/h
5. Masa autorizada por eje
locomotora (s200Km/h) 22,St ... 22,St
Automotores y ramas (:5300 Km/h) 17t 17t 17t
Coches 16t ... 16t
Vagones S100 Km/h 20t ... 22,St
120 Km/h 20t ... 20t
140 Km/h 18t ... 18t
6. Masa autorizada por metro lineal 8t --- 8t
7. Tren tipo para el cálculo de puentes UIC 71 ... UIC 71
8. Pendiente máxima ... 35 mm/m 12,5 mm/m
9. Longitud mínima de andenes de grandesestaciones 400 m 400 m 400 m
10. Longitud mínima de las vias de alcance 750 m ... 750 m
11. Pasos a nivel ninguno ninguno ninguno
AGC =Acuerdo Europeo de Grandes Lineas Internacionales de Ferrocarril
'UIC = Unión Internacional de Ferrocarriles
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Geometría del Ejeen Planta
LAS CURVAS. CONCEPCION TEORICA.
La concepción geometrica del trazado en planla de unalinea de ferrocarril es un fcnómeno complejo en cl quejuegan un importante papel tanto el tipo de tráfico alque se destina como la velocidad de explotación. Parafacilitar la comprensión de tal problemática se desarroUan a continuación. de fomla resumida. los aspectosmás importantes que lo condicionan y que se han tenido en cuenta en el proyecto de la nueva linea MadridSevilla en condiciones de Alta Velocidad.
La seguridadEs sabido quc un vehiculo al circular por una curva estásometido a una aceleración (llamada cenlrifuga) y. enconsecuencia. a una fuer/2. cuya dirección es la nommlprincipal a la curva. sentido hacia el exlerior y valordirectamente proporcional a la masa del vehiculo y alcuadrado de la velocidad e inversameme proporcionaJ aJradio de la curva. EUo significa que un mismo vehiculoque circula a una velocidad está sometido a una determinada fuma transversal. la cuaJ se cuadruplica si seduplica la velocidad. que se multiplica por 9 si se triplica la velocidad. elc. E le hecho ticne importames repercusiones tanto en la seguridad como en la comodidaddel viajero. aspectos que se anali7..an a continuación.
La fuer/l1 transversal que se ejerce sobre un vehiculoferroviario. se transmite íntegramente a la via a travésdel rozamienlo de la Uanta con el carril (que. al scrambos de acero y de supcrficie muy regular. es muybajol y. sobre todo. de la pestalla de la rueda. Así pues.por el hecho de circular en curva. se ejerce sobre la ,oaun esfuerzo transversal que tenderá a desplazarlatransversalmente. lo que se conoce como el fenomenodel ripado.
Además. por el hecho de circular un eje sobre una ,oalen recta o en cu,,'a) se producen también esfuerzostransversales sobre ésta. cuyo valor depende del estado geométrico de la via. de la velocidad y de la cargadcl eje. La medida de estas fuerzas ha tenido quehacerse experimentalmente ya que el fenómeno mecánico es muy complejo.
La via ha de ser capaz de soportar el efecto de ambosesfuerLOs transversales. Como su resislencia es función de los elememos que la constituyen (carriles.sujección. traviesas y bajastal y de su grado de asentamiemo 19rado de bateo y toneladas que han circuladopor eUa y que la han ido consolidando). es e,"deme quela fuma centrifuga ha de limitarse por esta condiciónde ripado.
Un segundo motivo por el que ha de limitarse la fUCl7l1centrifuga es el debido a la pOSibilidad de descarrilamiento de un vehículo ferroviario. el cual se producecuando la pestaña de la rJeda remonta el carril. Paraaclarar el fenómcno. supóngase que. por cualquier circunstancia ¡alabeo de la vía. movimiento verUcalascendenle de la rueda provocado por alguna causafonuita. ctc). la llanla de una rueda no reposa sobre elcarril: la carga venical de la rueda hará que ésta descienda hasta volver a apoyar sobre el carril y no ocurrirá nada. Pero si existe un efecto que impide que vuel,-aa apoyar. puede ocurrir el descarrilamiento. Este efectopuede estar causado por una fuerla transversal lIacentrifuga por ejemplol que. en virtud del ro711miemoentre pestaña y borde interno de la cabeza del carril.impida que la rueda descienda hasta apoyar la Uantasobre el carril: de esta manera se inicia el fenómenodel descarrilamiento: esta es una primera aproximación eslática (el fenómeno es dinámico y muy complejo)que no tiene en cuenla. por ejemplo. el ángulo de ataque de la rueda sobre la ,oa ni que el esfuerzo horizontal ha de estar aplicado el tiempo suficienle para quela rueda remonte el carril. pero que pemlite sacar conclusiones y entre ellas una importante: Salvo paravagones de mercancias descargados. se alcal17l1 antesel limite de ripado de la ,oa que el de descarrilamiento.
Un tercer fenómeno que podria limitar la fUer7l1 centrifuga es la posibilidad de vuelco. Con ancho de viaU.l.C. la base de sustentación es de 1.5 m: aunque elvehiculo tuviera el centro de gravedad allo 12.25 msobre el plano de rodadura). un cálculo sencillo perrnile comprobar que solo puede volcar con una fuerlalransversal superior a la lercera parte de su peso. Peroello. supondria para un viajero el verse sometido a una
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Condiciones de seguridad yconfort en relación con la velocidad y el radio de la curva
Radio ert m¡
5000
FIG. 1
4000
3000
CondICión deSegundad
CondlClon de2000 Conlort
1000
Velocidad en Kmlh
100
FUe"le . J A¡as
200 300 400 500
fuerla lateral Icenlrifuga) del orden de la tercera partede su peso. es decir. unos 25 kg. Yesto es c1aramenleincompatibte con el nivel exigido de comodidad.
La comodidad del viajeroLos movimientos y fuer/lls a los que esta sometido unviajero juegan un papel muy importante en relacióncon su comodidad. Para un viajero sentado. la mayorincomodidad proviene de las fueri'..as variables. y de sufrecuencia. siendo mas sensible a las que soporta ensentido transversal. algo menos a las longitudinales ymenos aún en sentido vertical. Sin embargo. un viajerode pie es mas sensible al valor de las fuer/lls y a lavelocidad con que eslas aparecen: en el plano horizonlal len el que inten"ene el equilibrio) los valores de lasfuel7.as admitidas por el '"ajero son más elevados queen verticallpor ejemplo. en un cambio de pendientel enel que actúan a nivel visceral y pueden provocar sensaciones de nausea.
Fruto de estas consideraciones y de experiencias realizadas con personas a las que se ha sometido a diversas aceleracioncs. son las limitaciones recogidas porJ. Alias en sl1libro La Vote Ferrée (2' edición).
t4
Como consecuencia de los condicionantes hasla aquimencionados se hace necesario limitar la fuerla cenlrifuga en las curvas. lo que implica en consecuencialimitar inferiormente su radio para poder circular auna detem1inada velocidad. En eltwlldo de la nuevalinea Madrid-Sevilla se ha adoptado una limitación dela aceleración transversal de 0.65 mis'. lo que havenido condicionado por la necesaria comodidad delviajero.
EL PERALTE
Para disminuir los esfuerlos transversales se dota deperalte a las '"as en curva. El peralte consiste en elevar el carril exlerior de la curva. con lo que se inclinael plano de rodadura (y el suelo del vehiculol. Su valorleorico IHt) se consigue cuando la resultante del pesoy de la fuerla centrifuga es perpendicular al suelo delvehiculo y se deduce de la fómlllla Hl = 11.8 x y2 IR(para ancho U.I.C.). siendo lit la elevación del carrilexterior en mm. V la velocidad en kmlh y R el radiode la curva en m. Si se diera a la via el peralte leóricoen cada curva. el viajero no sentiría la fuerza centrifu-
..
ga. aunque si un ligero-inapreciable-aumento de supeso.
Sin embargo. no siempre puede darse a la via el peralte teórico. El peraILe se limita a valores próximos aldécimo de la anchura del camino de rodadura 11.5 mpara ancho de ',a U.J.C.). es decir. ISO mm. aunquepara deternlinadas lineas de trafico puro. por las queno circulan trenes lentos. alcaní'..8 a veces los 180 mm(por ejemplo. en la linea Paris-Sud Esl).
Ramnes por las que ha de Iimilarse el peralte son:
- Fuertes peraILes hacen que las cargas verticales de larueda correspondiente al carril e'1erior (rueda de guiado) se reduzcan en el caso de circulaciones a baja velocidad. propiciandose el descarrilamiento. especialmenle si un alabeo de la via provoca una disminuciónsuplementaria de las cargas.
- Los trenes lentos (normalmente pesados) provocandesgasles importantes en el carril bajo. si el peralte esexcesivo.
- Si un tren se detiene en una curva podria producirseun desplal.amiento de carga (o representar una incomodidad para el "ajero. que se sentiria sobre un sueloindinadol.
- El arranque podría dificultarse por falla de pesoadherente en las ruedas exteriores. que patinarian.
- En el caso de un bateo de via a baja temperatura.podria producirse un desplal.amiento de la ,'a hacia elinterior de la cun'a.
Limitaciones de la aceleración transversal
- Finalmente. el propio mantenimiento de un peralteexcesivo se hace impracticable.
Para una circulación. la diferencia entre el peralte teórico que le corresponderia (función. como hemos ,'sto.del cuadrado de su velocidad) y el peralle que realmente se ha dado a la ',a se llama insuficiencia de peraILe.que representa. por tanto. lo que habria de aumentarse el peraILe existente en vía para obtener el peraILeteórico: st la difcrencta es negativa (lo que puede ocurrir para bajas velocidadesl. se dice que el tren ctrculacon exceso de peraILe.
En el caso de una ',a con tranco mL'to y. por tanto.con circulaciones a diferentes "elocidades. los trenesrapidos circularan con insuficiencia de peralte y lostrenes lentos con exceso de peralte.
La insuficiencia o exceso de peralte es. en realidad.una manera de medir la componente transversal de lafuerza centrifuga que actúa sobre vehlculos y viajeros.La proporcionalidad entre Ht y la fuerza centrifugapennite deternlinar la fuerza transversal Iparalela alplano de rodadural que actúa sobre el viajero. demanera que si se circula con una insuficiencia deperaILe I (mm). el producto de la fuerla centrifuga porel cociente I/Ht. proporciona el valor de dicha fUeJ7.atransversal y. por tanto. no compensada. que es laque empuja al viajero transversalmente hacia la ven·tanilla o el pasillo.
Los limites adoptados para el NAFA. que se hanexpuesto anteriomlente. son precisamente los correspondientes a la aceleración no compensada.
CUADRO 2
Aceleración transversal (m/s 2¡ Variación de aceleraciónConforl transversal (m/s3
)Viajero sentado Viajero de pie
Muy bueno 1 0,85 0,30
Bueno 1,2 1 0,45
Aceptable 1,4 1,2 0,70
Aceptable excepcionalmente 1,5 1,4 0,85
15
Rádio Mínimo (m)Tramo Longitud de Transición (m)
Normal Excepcional
Norte 4.000 - 360
Sur 3.200 2.300(")
280
Parámetros del trazado en planta
(') TramoVlllanueva-Adamuz, de gran complicación topográfica, apto para 225 Kmih
CUADRO 3
I
1
j
RELACIONES RADIO. VELOCIDAD Y PERALTEEN EL N.A.FA
El resultado de las consideraciones expuestas anteliormente es que si se limita la aceleración (o su equivalente. la fuma) no compensada que actúa sobre el viajero y el peralte. para una velocidad máxima de circulación será necesario un radio mínimo; si el radio essupelior. pod,,; disminuirse el peralle manteniendo laaceleración no compensada [es decir. el grado decomodidad dei '"ajero).
En el cuadro nº 4 se muestra una di\~sión de la línea portramos homogéneos según el radio minimo adoptado.
Según puede observarse. un 63% de la longitudMadrid-Sevilla corresponde a tramos donde se haadoptado un radio minimo de 4.000 m. Este valor sólose ha reducido en tramos de orografia dificil o en tramos próximos a áreas urbanas donde está prevista laparada de los trenes.
Asi. lo accidentado del terreno entre Brazatortas yAtcolea. paso de Sierra Morena. ha llevado a adoptaren esta parle del trazado radios minimos de 3.200 m(72 km) Yde 2.300 [30 km).
En el citado cuadro nO 4 se indican las velocidadesmáximas que pueden alcanzarse en cada tramo.teniendo en cuenla los valores del radio minimo yperalle adoptados y considerando una aceleraciónsin compensar de 0.65 m/sg> que permite un adecuado confort para el viajero. Para cada tramo seindican las velocidades posibles en tres supuestos de
16
explotación. El primero corresponde al inicialmenteprevisto. con un peralte máximo de 140 mm. Elsegundo y el tercer supuesto corresponden a situaciones de explotación fuluras en la alternaliva deutilizar la linea para trafico mixto o exclusivo de viajeros.
Para tráfico mixto se han supuesto los siguientes parámetros:
- Velocidad máxima de mercancias 140 km/h.- Exceso de peralte 85 mm.- Peralte máximo 140 mm.- Insurtciencia de peralte 100 mm.
Para trafico exclusivo de viajeros se han supuestoparámetros análogos a los del TGV-Atlántico:
- Peralle máximo I80 mm.- Insuficiencia de peralle 85 mm.
En estos dos supuestos se da la circunstancia que el63% de la linea. con radio 4.000 mo supelior. tendliauna velocidad máxima de 280 km/h para tráfico mLxtoy de 300 km/h para tráfico exclusivo de viajeros. ysolamente un 6.4% de la linea. incluyendo estaciones.tendria velocidades máximas inferiores a 160 km/hpara lráfico mixto y a 200 km/h para tráfico exclusivode '"ajeros.
Hay que indicar que los restantes factores que puedencondicionar la velocidad de circulación. instalaciones.longitudes de transición. etc.. eslán diseñados paraque puedan alcanzarse estas velocidades.
LAS CURVAS DE TRANSICION
El paso entre alineaciones rectas y curvas lo entre cur~
vas de distintos radios) no debe ser brusco por 2 razo~
nes fundamentales:
~ La primera porque apareceria lo desapareceria) brus~
camente la fuer/.a centrifuga y el viajero es muy sensi~
ble a estos cambios demasiado nipidos (y el liquidocontenido en una 1a71l también. lo que no debe olvidar~
se. pues en los trenes de calidad el usuario dispone decafeteria o restaurante).
~ La segunda. porque si la curva tiene peralle. éste nose puede dar bruscamente en el punto de tangenciaentre recta y alineación circular: habria que elevar pro~
gresivamente un carril sobre el otro. Por estas causases necesario introducir las llamadas cun'as de transición.
Las curvas de transición utili/.adas en el NAFA hansido de tipo c1otoide. que tiene la propiedad de que su
Velocidades máximas de explotación
curvatura varia proporcionalmente con la longitud entrerecla y curva circular y. por tanto. para velocidad uni~
fomle. se consigue que la fuerla centrifuga aparezcatambién de manera uniforme. El peralte también sehace variar proporcionalmente a lo largo de su longitud.La comodidad del viajero exige que la fum.a lransver~
sal no compensada que sufre al entrar en una curvaaparezca lentamente. por lo que. dependiendo de lavelocidad. habni de darse una longitud minima a lascurvas de transición.
También ha de limitarse la rapidez de aparición delperalle para controlar el movimiento de rotación queaparece (el \;ajero nota que se inclina al pasar de unarecta sin peralte a una curva con perallel.
Todas estas razones exigen que las curvas de transi~
ción tengan una longitud mínima. que depende. natu~
ralmente. de la velocidad de los trenes más rápidosque circulan. En el NAFA. por ejemplo. para curvasde radio 4000 111 se han proyectado curvas de lransi~
ción Iclotoidesl de 360 111.
CUADRO 4
r- --
VELOCIDAD VELOCIDAD fUTURA DE EXPLOTACIONTRAMO LONG. TRAMO RMIN PERALTE INICIAL DE CON MEJORA DE PERALTES
(km) (m) (mm) EXPLOTACION TRAfiCO EXCLUSIVOTRAfiCO MIXTO DE VIAJEROS
ATOCHA ~ Sta. CATALINA 5,7 <1.500 110 <160 <160 <184
Sta.CATAUNA~GETAfE 13.3 2.300 140 216 216 230
GETAfE •CIUDAD REAL 151,5 4.000 115 270 286 300
CIUDAD REAL 7,5 2.000 125 195 195 212
CIUDAD REAL ~ PUERTOl.lANO 28,7 4.000 115 270 286 300
PUERTOLLANO 7,4 <800 120 70 70 135
PUERTOLLANO· BRAZATORTAS 14.8 4.000 115 270 286 300
BRAZATDRTAS· VILLANUEVA 57,5 3.200 135 252 255 270
VILLANUEVA . ADAMUZ 30.3 2.300 140 216 216 230
ADAMUZ· ALCOlEA 14,9 3.200 135 252 255 270
ALCOlEA· CORD06A 9,7 1.250 140 160 160 168
CORD06A •ALMODOVAR 18,1 4.400 100 272 300 300
ALMOOOVAR 10 2.800 115 225 238 250
ALMOOOVAR •LORA 40,6 4.000 115 270 286 300
LORA 5,7 3.400 120 251 263 278
LORA· MAJARABIOUE 42,2 4.000 115 270 266 300
MAJARABIOUE •SEVILLA 7,5 <2.0<X> 105 <195 <195 <212
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Alzado
LIMITACION DE PENDIENTES
La capacidad de lracción de ias iocomoioras existenteshoy dia obliga a limitar las pcndicnles de ias iineas deferrocarril. En ias lineas de trafico puro de viajeros iaspendienles de las nuevas lineas construidas Hegan alas 35 milesimas en la Paris-Sud Esl. Sin embargo. enlas lineas de tráfico mixlo. para no limilar la capacidadde carga a valores poco rentables desde el punlo devisla de la explolación. las pendicnlcs han de ser fOrlosamente más reducidas. En la Direltissima RomaFtorencia las pendientes eslaban limiladas a las 8 y 10milésimas. Las nuevas líneas de tráfico mLxto construi~
das en Alemania limilan su pendiente a las 12.5 milesimas.
Este es un parámelro muy imporlante para el coste deun trazado. sobre todo en zonas de topografía accidenlada. ya que su limilación obliga a la conslrucción deimporlanles lúneles (al no poder remanlar las montañasl y viaductos (al no poder descender a los vaHes).
En el NAFA se ha adoplado la pendienle máxima de12.5 milesimas recomendada por el Acuerdo Europeode Grandes Lineas Internacionales de Ferrocarril (AGCIpara las nuevas lineas de trafico mixlo. Si en el lramoGetafe-Córdoba diferenciamos el cruce de SierraMorena del reslo del tral.ado. vemos que. en el primercaso ha habido que emplear pendientes de 12 o 12.5milesimas en el 70% del recorrido. mientras que en el
Relación de rampas ypendientes más importantes
P.K. SITUAClON TIPO ....ALOR LONGINICIAl. (mlIéSllTlaS) (enllm.¡
46 PANTOJA RAMPA 12 350 VllLASECA DE LA SAGRA PENDIENTE 12 362 RIOTAJQ RAMPA \2,5 1886 MORA RAMPA 12 295 LOS VE8ENES RAMPA 12 2
114 URDA RAMPA 12 3133 El EMPERADOR PENDIENTE 12,54 11163 Rla GUAOIANA RAMPA 12 2174 POBLETE PENDIENTE 12 3182 RIOJABAlON RAMPA 12,5 4202 ARGAMASlltA DE CALATRAVA RAMPA 12 3230 VEREDAS RAMPA 12 3
segundo caso. el empleo de pendientes máximas noHega al 25% del trazado. En el cuadro n' 5 se relacionan las rampas y pendienles mas imporlantes en todoel trazado. significando que. excepcionalmenle. en unalongitud de 900 m. hubo que aceplar una pendienle de14.94 milesimas para resolver una dificultad de lrazado entre una estación y un túnel situados en un tramocon pendiente de 12.5 mi!esimas.
TRANSICIONES ENTRE PENDIENTES
En las zonas en que el tral.ado pasa de una pendientea aira diferente. esla transición no puede hacersebruscamente: por eHo se intercala una curva en alzadoque haga el cambio de pendienle gradual: esla curvapuede ser circular o parabólica,
De todos es conocida la sensación que se produce enun automóvil en cambios de rasante bruscos: esta sensación proviene de la aceleración (fuerza) centrifugaque aparece en el sentido vertical (que depende delcuadrado de la velocidadl. Una vez mas. razones decomodidad exigen Iimilar esta aceleración. Valoreslimites del orden de 0.2 mis' hasla 0.6 mis' (lineaParis-Sud Est) son recomendados por la U.l.C. En elproyecto del NAFA se han considerado valores de0.2 mis' a 0.3 m/s2 lo que se consigue con el empleode curvas circulares verlicales de 24.000 ma 16.000 mde radio respectivamente.
CUADRO 5
P.K. 5ITUACK:lN TIPO VAlOR LONG,INICiAl 1-' (eflk:m,)
242 VENTA DE LA INES RAMPA 12 6248 HORCAJO PENDIENTE 12,5 15263 CONQUISTA RAMPA 12 4270 SIERRA MORENA RAMPA 12 3274 SIERRA MCRENA RAMPA 12 2277 VILLANUEVA DE CORDOBA PENDIENTE 12 7289 SIERRA MORENA PENDIENTE 12 2291 SIERRA MORENA PENDIENTE 14,94 0.9292 SIERRA MORENA PENDIENTE 12,5 2295 SIERRA MORENA PENDIENTE 12 22319 ADAMUZ PENDIENTE 12,5 10
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Perlillongiludinal dellramo Madrid-Córdoba FIGURA 2
PARLA700 GETAFE
MADRID.. ... ~ VllLASECA~
500
~400" o " 15 10 25 JO 35 4<) " so
KllOMETROS
MASCARAQUE MORA YORGAZ.. ABLATES
700..AlGODOR
LA SAGRA500
400
" 55 '" " 70 " '" 85 00 " 100
URDA El EMPERADOR
lOSYEBENES
"'" MALAGON100..500
400100 lO' 110 115 110 '25 lJO .35 ,4<) '" .so 155
"'" ICALATRAVA PUERTOlLANO
CIUDAD REAL100..
tV1AOUCTOOEl~500
400'55 '''' ". 170 175 '"O 185 '00 ". 100 'lO
20
OESMONTES-, flnL DE LAGARGANTA
fLNEL DE t()RCAJ()
TttIfL VENTA DE LAH,S12"'-1l'I6km.
VlAllOCTO """"
VIADUCTO DE LA GAAGNfTARElilHOS
TltIfl~REDAS
SRAZATORTASPUERTOlLANO
600
JOO295'"
VIADUCTO WATAPUERCAS I
T WATAPlIER;,.s I
VIADUCTO VENTA DE LOSL~
'"
'" '" '" '" ,~ '"TUNEL PIEDRA DE LASA.l
TUNEl DE LOS cAÑOSTUNEL PIEDRAS Ell.ANCAS
.,.TUNEl DEl VAlLE
CONQUISTAi12.5%0 l1l'I15 km. I
7" /
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JOO
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JOOI_~_~__~ ~_~_~-.i210 21S
JOO
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." VIADUCTO COATACEOOS I
VIADUCTO COATACEROS 11
•JOO J05 ". 3" 320
AlCOlEA
VIADUCTO DEL GlJAl)ALMEllATO
330
CORDOSA
21
La SecciónTransversal
Siguiendo las reromendaciones del AGC se ha proyectado la linea para que pueda circular por ella malerialde gálibo GC definido por la U.J.C. de 3.15 m deanchura por 4.65 m de allura. Este gálibo permitetransportar conlenedores de 8' (2.438 mi de ancho y9'6" 12.896 mi de allura. cargados sobre platarormasnormales. asi como camiones y semiremolques de2.5 m de ancho y 4 m de allura sobre vagones deplalarorma rebajada.
Gálibo en una sección de túnel
El gálibo del material es el que define la enlrevia enlineas ordinarias. Pero en lineas de alta velocidad hade lenerse en cuenta las variaciones de presiones quese producen en el cruce de lrenes. Es este un problema aerodinámico complejo. más patente en el caso delos luneles. que puede provocar sensación de incomodidad e incluso de dolor fisico en el oido de los viajerosleI órgano del oido es muy sensible a las variaciones depresión y no sólo rrenle a su variación absoluta sino a
FIGURA 3
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BARANDILLADE SEGURIDAD
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TRAMO VILLANUEVA-ADAMUZ
la rapidez con que se produce esta valiaciónl. La limitación de eslos efectos de presión exige disponer deuna lámina de aire suficiente entre vehiculos que secruzan, lo que define una separación de vias. en elcaso de una doble vía (como en el NAFA). supelior ala estlicta definida por consideraciones geoméllicas.
La nueva línea Pans-Sud Est se ha construido con unentreeje de vias de 4.2 m: las nuevas lineas alemanasde alta velocidad se han construido con enlreeje de 4.7m. En la linea del NAFA. basándose en la experienciafrancesa y con el fin de mantener la misma lámina deaire en el cruce de los distinlos tipos de lrenes. se decidió aumentar la separación entre ejes en la distanciaque se deduce de la comparación de gálibos. pasando
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de 4.2 a 4.3 m. separación suficiente para no provocarmolestias en el viajero aun en el caso de cruce de trenes de alta velocidad (cerrados) con trenes ordinalios(de ventanillas practicables).
La expeliencia inglesa Idesde 1976 circulan. en buenaparte de sus lineas principales. trenes diesel a 200km/h) demoslró que valios de los lúneles heredadosdel pasado que cumplian correctamente las funcionestradicionales de la explolación y conselVaeión ferroviaria. hacían incompatible su transito. a la indicada velocidad. con un minimo de confort auditivo. De formaque. en ellos. hubo que limilar la velocidad para que lasmáximas variaciones de presión (que son las que producen las molestias auditivas) no sobrepasaran unos
ciertos limite (variaciones. en tres segundos. inrenores a tres kilopascalesl.
Los japoneses pusieron en se'oeio en 1964 su plimeralinea de aita velocidad 1210 km/h) con túneles cuyasección libre es de 60 m'. Bastante importante si secompara con las secciones tradicionales de los túneleslpor ejemplo. en España. según una orden ministelialdel MOP del año 1949. los de via doble tienen una sección de 47 m'. muy similar a las de otros paises). Noobstante los japoneses decidieron hacer sus trenesprácticamente estancos lal paso por los túneles. ineluso. se cierran automáticamente los conductos del aireacondicionadol. con lo cual las valiaciones de presiónllegan muy atenuadas al interior del tren y. por lotanto. a los viajeros.
Pero. seguramente. la experiencia europea que maspodlia olientar sobre la correela definición de la sección de los túneles del tramo 8razatortas·Córdoba erala de los ferrocarriles italianos. especialmente en sulinea Roma-Florencia. En efecto ambas lineas lo sonpara tranco mixto de viajeros y de mercancias. convelocidades supeliores a los 200 km/h. Pues bicn. enla linea Floma-Florencia. en tres fases sucesivas de lasobras. en virtud de reconsideraciones sobre la velocidad maxima admitida. se ha ido paulatinamente
Sección tipo de la plataforma
(') ENTRE MADRID YBRAZATORTAS
aumentando la sección de los túneles. pasando de 54 a61 ya 66 m'. respectivamente. este último valor considerando una velocidad máxima de 250 km/h. estandoactualmente previsto llegar a los 75 m' en las nuevaslineas italianas. diseñadas ya para una velocidadmaxima de 300 km/h.
Las lineas ferroviarias de aita veloeidad Paris-Lyon1270 km/h) y Palis-AlIantico. recientemente inauguradas con velocidades de 300 km/h. son lineas especializadas en el trafieo de viajeros y los trenes no sonestaneos. Hay un túnel. de 71/m' de seeción. en lasegunda de las lineas mencionadas y ninguno en laplimera.
Otra referencia importante es la de los túneles de laslineas alemanas Hannover-Wúrzburg y MannheimStullgarl. también para trafico mixto y velocidadesmaximas de 250 km/h. Los túneles de estas lineas tienen 82 m' de sección libre.
Un estudio lo mas minucioso posible. en relación conlos plazos disponibles. de todas las expeliencias señaladas. asi como de los trabajos técnicos y expelimentalesrealizados por la Unión Internacional de Ferrocanliles.junto con una ponderación de alguno de los parametrosimportantes de los trenes que. potencialmente. circula-
FIGURA 4
TORAE DEELECTRlFICACIOO
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rian por eSla linea lIa adjudicación de los cuales no seprodujo hasta el mes de Marzo de 1.9891. aconsejó fijaren 75 m' la sección libre de los túneles del lramoBrazatortas-Córdoba. Esta sección penmitirá. ademásde hacer frente de fonma satisfactoria a los efectos aerodinámicos potenciales. disponer de espacio suficientepara instalar la catenaria. paseos.... En efecto. conpaseos (espacio entre gálibo y hastialesl de un metro. yaltura de 7 metros en la vertical del hilo de contacto.resultaria una sección libre del orden de 68 m'. Elexceso sobre este minimo Idel orden del 10%1 se proyecta exclusivamente para hacer frente a los efectosaerodimimicos previsibles.
Definida la entrevía de 4.3 m. y planteada la necesidadde disponer de una canaleta para conducciones a cadalado de la platafonma. se ha definido la geometria deésla. con paseos de servicio que permitan accederjunto a las vias al personal de mantenimiento de via
Sección tipo sobre viaduclo
(naturalmente. sin circulación por la via contigual. ylas correspondienles cunetas para drenaje (en caso deser necesarias).
En el NAFA Sur IBrazatortas-Córdobal. donde la vclocidad maxíma podrá ser de hasta 270 km/h. se ha considerado suficiente una platafomla de 12_7 m: en elNAFA Norte (Madrid-Brazatortas) cuya velocidad má.xíma de explotación podrá ser de 300 km/h. y quc discurre por terrenos de topografia más favorable (no existeningún túnel en este trayectol. se ha diseñado una platafonma de 13.3 m. ampliando los paseos en 30 cm.
La platafonma considerada en los viaductos ha sido de11.6 m de anchura IFig. 51. que cumple con las recomcndaciones de la U.I.C. relativas a puentes paragrandes y altas velocidades. El paso dc cablcs parainstalaciones de seguridad y comunicacloncs se realizaa lo largo de los paseos de servicio.
FIGURA 5
0.20 0.95. 0.66, ,
5,80
3.99
11,60
5.80í
• • •o
/ '" ¡ ~T 020 'T.---- ~ ~
l
\L
26
E M P R E S A S e o L A B o R A D o R A S
08RA CIVIL
AGROMAN
AZVISA
COMSA
CUBIERTAS y MZOV
DRAGADOS y CONSTRUCCIONES
IMPRESIT
ENTRECANALES y TAVORA
FERROVIAL
FOMENTO DE OBRAS Y CONSTRUCCIONES
GUINOVART
HUARTE
TECSA
VIAS y CONSTRUCCIONES
CONTROL DE CALIDAD
CIDE
EPTISA
EUROCONSULT
EUROCONTROL
EYSER
GEOTEYCO
INITEC
INOCSA
INTECSA
INTEMAC
INYPSA
CEMOSA
SERELAND
TECNICAS REUNIDAS
TECNOS