TEMA DE PORTADA
Innovaciones técnicas en el Tren Interurbano México-Toluca
Manuel Eduardo Gómez Parra Director general de Desarrollo Ferroviario y Multimodal. Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes.
En las dos últimas administraciones, el gobierno de México ha retomado el impulso a los trenes de pasajeros, que prácticamente desaparecieron en la segunda mitad del decenio de 1990, al cambiar el monopolio del Estado en materia de ferrocarriles de carga por “concesiones” a empresas privadas. Al final de este proceso, solamente prevaleció el servicio de pasajeros en el ferrocarril de Chihuahua al Pacífico por su sentido social, al ser el único medio de acceso a muchas comunidades de la Sierra Tarahumara, así como para algunos servicios turísticos cortos en Jalisco y Puebla.
Palabras clave: Tren Interurbano México-Toluca, instrumentación, tecnología, Insurgente, innovaciones, BIM.
En la administración federal 2012-2018 se iniciaron los proyectos de la línea 3 del Tren Ligero de Guadalajara, que une los centros de los municipios de Tlaquepaque, Guadalajara y Zapopan; el Tren Interurbano México-Toluca, que conecta las zonas metropolitanas de México y Toluca, y se realizó un primer intento de tren de alta velocidad entre las ciudades de México y Querétaro, que no logró cristalizarse. Además, se realizaron estudios detallados para un tren de pasajeros entre Mérida y Punta Venado, en los estados de Yucatán y Quintana Roo. En la administración que está por concluir, se ha concretado la línea 3 en Guadalajara y se ha puesto en operación parcial el Tren Interurbano México-Toluca –hoy llamado “El Insurgente”–, así como algunos tramos del Tren Maya en la Península de Yucatán, entre otros.
El proyecto del Tren Interurbano México-Toluca ha sufrido innumerables vicisitudes para su implementación, como lamentablemente ocurre en la mayoría de las obras de infraestructura en el país. Su construcción se inició en 2015 y su conclusión está prevista para este 2024. Parece mucho tiempo; sin embargo, para una obra de esta envergadura no lo es. A lo largo de este tiempo, atravesó por un gran número de problemas sociales, algunos de los cuales fueron la razón de la interrupción de tramos por más de dos años, lo que retrasó de manera importante los procesos de liberación del derecho de vía. Por otra parte, muchos cambios en el proyecto original implicaron modificaciones de fondo que significaron mayores volúmenes de obra y mayores tiempos de ejecución. Los retrasos en el suministro de recursos también afectaron grandemente su programa original, y los conflictos sociales han representado un obstáculo constante durante todo el proceso de ejecución de la obra, solo por mencionar los principales factores que han afectado el plazo de ejecución.
El Tren Interurbano México-Toluca es un proyecto de transporte de pasajeros por ferrocarril del tipo interurbano y de media velocidad que conecta las zonas metropolitanas del valle de Toluca con la del Valle de México. Su objetivo es comunicar estas ciudades y a los municipios y alcaldías de su área de influencia para permitir mayor interacción social e incentivar la actividad comercial entre estas localidades de manera rápida, segura, cómoda y a un costo competitivo en comparación con las opciones disponibles de autotransporte por las carreteras libres y de cuota existentes.
El proyecto del Tren Interurbano será el primero en su tipo en América Latina, no solo por su infraestructura construida sobre grandes e imponentes viaductos –algunos como muy pocos en el mundo– y por sus túneles de gran longitud y excelencia, sino por los avances tecnológicos con los que ha sido proyectado y construido, así como por su amplio sistema de instrumentación y monitoreo en tiempo real, que permitirá vigilar las estructuras permanentemente desde el Centro de Control, especialmente después de algún sismo. La línea tendrá siete estaciones, dos terminales (Zinacantepec y Observatorio) y cinco intermedias (Toluca Centro, Metepec y Lerma, en el Estado de México, y Santa Fe y Vasco de Quiroga, en la Ciudad de México), que cubren una ruta total de 57.8 km.
De la longitud total del trayecto, 46.6 km han sido construidos sobre viaductos elevados: 4.7 km corresponden al doble túnel que atraviesa la Sierra de las Cruces y el resto del tramo son terracerías. Las tipologías estructurales utilizadas en los viaductos son variadas; destacan los viaductos con trabes prefabricadas de concreto, con 34.4 km; 4 km de viaductos con dovelas prefabricadas en dos tramos distintos; 4 km construidos mediante autocimbras; tres viaductos construidos en doble voladizo y un viaducto atirantado de 520 m de longitud total, con un claro central de 210 m para salvar el manantial de Santa Fe. Se han empleado más de 5,800 t de acero para construir varias estructuras metálicas: un puente arco metálico de 100 m de claro, tres viaductos mixtos con 95 m de claro máximo y dos celosías metálicas con 75 m de claro máximo.
Sobre esta infraestructura circularán trenes eléctricos automáticos de 100 m de longitud cada uno (cinco coches por tren) con tracción en todos los ejes, que permitirá operar con seguridad en las pendientes máximas (5%) que se hallan en el trazado de la línea. La capacidad por tren es de 720 pasajeros, pero en horas pico podrá operar en configuración doble y duplicar su capacidad de transporte a 1,440 pasajeros. Los trenes cubren el trayecto completo en 39 minutos a una velocidad comercial de 90 km/h, llegando a alcanzar una velocidad máxima de 160 km/h.
Principales innovaciones implementadas
El Tren Interurbano México-Toluca incorpora tecnologías de última generación en numerosos campos de la ingeniería, desde la obra civil hasta la señalización y telecomunicaciones. Entre ellas se destacan las que se enumeran en los siguientes apartados.
Juntas de largo recorrido
Son elementos cuya función principal es absorber movimientos relativos en los viaductos continuos de gran longitud; pueden absorber movimientos diferenciales en las tres direcciones, garantizan así la permanencia y funcionalidad de la vía por la que circula el tren y mantienen segura su operación después de solicitaciones externas. La conveniencia de uso se justifica principalmente en las dilataciones térmicas y los efectos de sismos sufridos por los viaductos continuos y el viaducto atirantado. Estos dispositivos, por primera vez usados en América, son capaces de absorber movimientos en cualquier dirección para mantener la vía en condición óptima por medio de un sistema de elementos móviles y fijaciones especiales, y pueden dispar los movimientos longitudinales, transversales y diferenciales ante solicitaciones externas, como los frecuentes sismos en esta región.
Se han instalado ya seis de las ocho juntas de este tipo a lo largo de toda la línea en los cuatro tramos de viaducto que responden a las características mencionadas.
Apoyos de tipo delta con amortiguadores
Estos apoyos han sido instalados en algunos puntos del proyecto en los viaductos largos continuos, para constituir un punto fijo tipo estribo en sentido longitudinal del viaducto; desde el punto de vista del diseño se establece un mayor control para las dilataciones térmicas que el viaducto pueda sufrir, de forma que esta dilatación sea menor en ambos lados del delta. Asimismo, la rigidez longitudinal del apoyo de tipo delta permite aumentar la esbeltez del resto de las columnas del viaducto y se consigue un ahorro considerable en los costos de cimentación. La colocación de amortiguadores en el sentido longitudinal contribuye a disipar la energía que un evento sísmico podría transmitir al viaducto, con lo cual se contribuye de forma importante a la seguridad y funcionalidad de la estructura. Se han instalado tres apoyos de tipo delta, uno en cada uno de los tres viaductos construidos mediante la técnica de autocimbra, con gran longitud y altura.
Instrumentación de viaductos, estaciones y túneles
Las infraestructuras construidas para esta la línea, como los viaductos, las estaciones y los túneles, están siendo instrumentadas mediante dispositivos de medición, de transmisión y procesamiento de señales de última generación, con el objetivo de registrar y almacenar en tiempo real datos relevantes que sirvan para elaborar sistemas predictivos orientados a programar y realizar mantenimientos preventivos oportunos en la infraestructura, así como monitorear continuamente su funcionamiento, con el fin de garantizar la integridad de la obra en su conjunto, prevenir daños y posibles accidentes. Se instalarán un total de 1,700 instrumentos, entre ellos acelerómetros biaxiales y triaxiales, extensómetros y transductores de desplazamiento, clinómetros, inclinómetros, celdas de presión y celdas para anclajes tanto activos como pasivos.
Instrumentación del viaducto atirantado
En el viaducto atirantado, por su condición especial de estar en curva horizontal y pendiente, la instrumentación se está instalando en dos fases: la primera, en la que los instrumentos proporcionan información durante la etapa de construcción, esencial para realizar el correcto control geométrico de cada uno de los elementos constructivos principales, como son las dos torres y el tablero; en este punto destacan los clavos de nivelación, termómetros interiores, dianas, instrumentos meteorológicos (anemómetro, termómetro) y clinómetro. En una segunda fase la instrumentación se complementa con dispositivos para el monitoreo de la operación; se instalarán los acelerómetros, transductores de desplazamiento, fibra óptica e instrumentación en cada uno de los tirantes, entre otros.
Sistema de automatización y comunicación
El sistema de señalización ferroviaria implementado para esta línea es de tipo ERTMS-2 (European Rail Traffic Management System, level 2: sistema europeo de gestión de tráfico ferroviario de nivel 2). Es utilizado generalmente para trenes que operan en intervalos reducidos y a velocidades de hasta 350 km/h. En este sistema, la señalización vertical es opcional y se utiliza únicamente la señalización en cabina establecida de forma continua mediante tecnología GSM-R (Global System for Mobile Communications Railway). El sistema se apoya en dispositivos fijos denominados “balizas”, instaladas a lo largo de la vía, que confirman la posición y velocidad del tren durante su recorrido. El sistema incluye un RBC (Radio Block Center) que se encarga de obtener la información de los “enclavamientos”, al mismo tiempo que, por el otro lado, hay una comunicación con el equipo del tren para poder establecer las automatizaciones de movimiento. Lo anterior permite la operación de los trenes mediante un sistema de conducción por completo automático. Adicionalmente, se ha equipado la línea con sistemas de videovigilancia en estaciones y trenes, comunicación directa entre estaciones y trenes con el centro de control, sistema de detección de caída de objetos sobre la vía, así como sistema de frenado automático triple redundante y con generación de energía.
Centro de Control Operacional
El Centro de Control Operacional (CCO) está instalado en el complejo denominado Talleres y Cocheras, integrado por todos los elementos que permiten la operación, centralización y gestión de la línea ferroviaria. Sus principales funciones comprenden el control de las instalaciones electromecánicas, las comunicaciones y seguridad de la línea, el control de la energía eléctrica y el control del tráfico ferroviario.
Cuenta además con las siguientes características: sistema de conducción automática y de protección automática de trenes, que evita los errores humanos mediante el ERTMS-2, que mejora y optimiza la capacidad de la línea, la puntualidad y la eficiencia energética. La operación se basa en información georreferenciada, que facilita la supervisión global del estado del tráfico por medio de una representación gráfica de la infraestructura y el material rodante sobre la línea. El CCO opera con la unión e interacción de todos los sistemas y telemandos para el intercambio de información entre todos los sistemas de la línea y los operadores. Cuenta con sistemas redundantes y confiables, que incluyen los sistemas de cómputo y almacenamiento de datos duplicados para poder atender el servicio ferroviario con total garantía desde los puestos de mando locales, ubicados en las estaciones de la línea, así como desde el puesto de control zonal, ubicado en Santa Fe, para un control seguro de los trenes y las instalaciones de la línea. Se cuenta también con sistemas de ciberseguridad a través de la instalación de sistemas de cortafuegos y otras protecciones contra ciberataques, como son redes protegidas, bastionado de los sistemas, antivirus, análisis de riesgos existentes y políticas de copias de seguridad automáticas.
Implementación de metodología BIM
El proyecto del Tren Interurbano México-Toluca, llamado “El Insurgente”, ha sido pionero en la implementación de la metodología BIM (Building Information Modeling) en obra lineal; destaca su empleo en viaductos y estaciones. El uso de este sistema desde la fase de concepción del proyecto hasta finalizar su construcción permite una integración completa de todas las disciplinas participantes. Se cuenta con una base de datos común de todas las especialidades, en la que la totalidad de los elementos del proyecto se encuentran ubicados e integrados. Esto permite anticipar los problemas que podrían aparecer en proyecto y construcción, y tener bajo control las eventuales interferencias entre sistemas, a la vez que se puede realizar una planificación realista y actualizada en cada momento. La base de datos del BIM empleado en el proyecto puede además alimentarse con sistemas de captura de la realidad física una vez que son construidos los elementos del proyecto; permite realizar una comparación con el proyecto original y a su vez construir la documentación as-built del proyecto en forma prácticamente automatizada.
Con este breve repaso de las diversas tecnologías incorporadas a este prototipo, es claro que el Tren Interurbano México-Toluca “El Insurgente” será único en su tipo y, sin lugar a dudas, será punta de lanza y referencia para los sistemas de transporte ferroviario de pasajeros del nuevo milenio, en México y en el mundo.
Conclusión
El ferrocarril será sin duda el sistema de transporte del futuro, tanto para las personas como para las mercancías; es menos invasivo y más amigable con el medio ambiente, es más eficiente en cuanto a consumo de combustible por tonelada transportada, contribuye al menor deterioro y accidentabilidad en las carreteras y representa la mejor opción para disminuir el uso del automóvil particular y optar por transportes masivos de calidad con seguridad, rapidez y confort. Apoyar con políticas públicas el desarrollo de los ferrocarriles es urgente, así como fortalecer decididamente estas estrategias de transporte ferroviario, de carga y pasajeros, para impulsar el desarrollo económico y el bienestar social de México.
