Unidad múltiple eléctrica

Un tren eléctrico de varias unidades o EMU es un tren de varias unidades que consta de vagones autopropulsados ​​que utilizan electricidad como fuerza motriz. Un EMU no requiere una locomotora separada , ya que los motores de tracción eléctrica están incorporados dentro de uno o varios vagones. Un EMU suele estar formado por dos o más vagones acoplados de forma semipermanente, pero los vagones monomotores propulsados ​​eléctricamente también suelen clasificarse como EMU. La gran mayoría de los EMU son trenes de pasajeros, pero también existen versiones para transportar correo.

Los trenes eléctricos son populares en las redes ferroviarias de cercanías y suburbanas de todo el mundo debido a su rápida aceleración y su funcionamiento libre de contaminación ^[1] , y se utilizan en la mayoría de los sistemas de tránsito rápido. Al ser más silenciosos que los trenes diésel múltiples (DMU) y los trenes arrastrados por locomotoras , los trenes eléctricos pueden funcionar más tarde por la noche y con mayor frecuencia sin molestar a los residentes cercanos. Además, el diseño de túneles para trenes eléctricos es más simple, ya que no se necesitan disposiciones para la extracción de humos, aunque la modernización de los túneles existentes de espacio libre limitado para acomodar el equipo adicional necesario para transmitir energía eléctrica al tren puede ser difícil.

El control de trenes de unidades múltiples se utilizó por primera vez en la década de 1890.

El ferrocarril aéreo de Liverpool se inauguró en 1893 con unidades múltiples eléctricas de dos vagones, ^[2] controladores en cabinas en ambos extremos que controlaban directamente la corriente de tracción a los motores de ambos vagones. ^[3]

El sistema de control de tracción de unidades múltiples fue desarrollado por Frank Sprague y aplicado y probado por primera vez en el Ferrocarril Elevado del Lado Sur (ahora parte de la "L" de Chicago ) en 1897. En 1895, a partir de la invención y producción de sistemas de control de ascensores de corriente continua por parte de su empresa, Frank Sprague inventó un controlador de unidades múltiples para el funcionamiento de trenes eléctricos. Esto aceleró la construcción de ferrocarriles de tracción eléctrica y sistemas de trolebuses en todo el mundo. Cada vagón del tren tiene sus propios motores de tracción: por medio de relés de control de motor en cada vagón, energizados por cables de la línea del tren desde el vagón delantero, todos los motores de tracción del tren se controlan al unísono.

Los vehículos que forman un conjunto completo de EMU se pueden clasificar, por su función, en cuatro tipos: vehículo motor, vehículo motorizado, vehículo de conducción y vehículo remolque. Cada vehículo puede tener más de una función, como vehículo motorizado o vehículo motorizado.

• Un vagón motor transporta el equipamiento necesario para extraer energía de la infraestructura electrificada , como zapatas de captación para sistemas de tercer riel y pantógrafos para sistemas aéreos y transformadores .
• Los vagones motores llevan los motores de tracción para mover el tren y a menudo se combinan con el vagón motor para evitar conexiones de alto voltaje entre vagones.
• Los vagones de conducción son similares a los vagones de cabina , que contienen una cabina de conductor para controlar el tren. Una unidad electromecánica normalmente tendrá dos vagones de conducción en sus extremos exteriores.
• Los vagones remolcados son todos aquellos vagones (a veces acoplados de forma semipermanente) que llevan poco o ningún equipo relacionado con la tracción o la energía y son similares a los vagones de pasajeros de un tren arrastrado por locomotora.

En los sistemas de tercer carril, los vehículos exteriores suelen llevar las zapatas de recogida y los vehículos de motor reciben la corriente a través de conexiones dentro de la unidad .

Muchos conjuntos de dos vagones modernos de EMU se configuran como unidades gemelas o "pares casados". Si bien ambas unidades de un par casado suelen ser motores de accionamiento, el equipo auxiliar (compresor de aire y tanques, baterías y equipo de carga, equipo de control y potencia de tracción, etc.) se comparte entre los dos vagones del conjunto. Dado que ninguno de los vagones puede funcionar sin su "pareja", estos conjuntos están acoplados de forma permanente y solo se pueden separar en instalaciones de mantenimiento. Las ventajas de las unidades de pares casados ​​incluyen ahorros de peso y costos en comparación con los vagones de una sola unidad (debido a la reducción a la mitad del equipo auxiliar necesario por conjunto) al tiempo que permiten que todos los vagones estén propulsados, a diferencia de una combinación de motor y remolque. Cada vagón tiene solo una cabina de control, ubicada en el extremo exterior del par, lo que ahorra espacio y gastos en comparación con una cabina en ambos extremos de cada vagón. Las desventajas incluyen una pérdida de flexibilidad operativa, ya que los trenes deben ser múltiplos de dos vagones, y una falla en un solo vagón podría obligar a retirarlo del servicio tanto a él como a su compañero.

Algunas de las unidades múltiples eléctricas más famosas del mundo son trenes de alta velocidad: el Pendolino y el Frecciarossa 1000 italianos , el Shinkansen en Japón, el China Railway High-speed en China, el ICE 3 en Alemania y el Javelin clase 395 de British Rail . El servicio retirado New York–Washington Metroliner , primero operado por Pennsylvania Railroad y luego por Amtrak , también contaba con vagones eléctricos de unidades múltiples de alta velocidad, conocidos como Budd Metroliner .

Se están desarrollando unidades electromecánicas impulsadas por pilas de combustible . Si tienen éxito, esto evitaría la necesidad de una línea aérea o un tercer carril . Un ejemplo es el Coradia iLint de Alstom , propulsado por hidrógeno . ^[4] El término hydrail se ha acuñado para los vehículos ferroviarios propulsados ​​por hidrógeno.

En todo el mundo se encuentran en funcionamiento numerosas unidades múltiples eléctricas de batería , que están siendo muy utilizadas. Muchas son bimodales y toman energía de los bancos de baterías de a bordo y de las tomas de corriente, como los cables aéreos o el tercer carril. En la mayoría de los casos, las baterías se cargan a través de la toma eléctrica cuando funcionan en modo eléctrico.

Las UEM, en comparación con las locomotoras eléctricas , ofrecen: ^[5]

• Mayor aceleración, dado que hay más motores que comparten la misma carga, más motores permiten una mayor potencia total del motor.
• Frenado, incluyendo frenado por corrientes de Foucault , reostático y/o regenerativo , en varios ejes a la vez, reduciendo en gran medida el desgaste de las piezas del freno (ya que el desgaste se puede distribuir entre más frenos) y permitiendo un frenado más rápido (distancias de frenado más bajas/reducidas)
• Cargas por eje reducidas, ya que se elimina la necesidad de una locomotora pesada; esto a su vez permite estructuras más simples y económicas que utilizan menos material (como puentes y viaductos) y menores costos de mantenimiento de la estructura.
• Vibraciones del suelo reducidas, debido a lo anterior
• Coeficientes de adherencia más bajos para los ejes de tracción (motorizados), debido al menor peso sobre estos ejes; el peso no se concentra en una locomotora
• Un mayor grado de redundancia: el rendimiento solo se ve mínimamente afectado después de la falla de un solo motor o freno
• Mayor capacidad de asientos, ya que no hay locomotora; todos los vagones pueden contener asientos.

Las locomotoras eléctricas, en comparación con las EMU, ofrecen:

• Menos equipamiento eléctrico por tren, lo que se traduce en menores costes de fabricación y mantenimiento del tren.
• Permite fácilmente reducir el ruido y las vibraciones en los automóviles de pasajeros, ya que no hay motores ni cajas de cambios en los bogies debajo de los automóviles.

• Unidad múltiple electrodiésel
• Unidad múltiple diésel
• Unidad eléctrica múltiple de batería
• Unidades eléctricas múltiples británicas
• MEMU

• Medios relacionados con Unidades múltiples eléctricas, autocares y vagones de ferrocarril en Wikimedia Commons