Optimización de los flujos de potencia en la programación de la operación de un sistema ferroviario de alta velocidad

Abstract

La necesidad de reducir el consumo energético global motiva la búsqueda de formas de mejorar la utilización de energía por parte de los medios de transporte, ya que la participación actual de la actividad del transporte en el consumo energético global es elevada. Durante los últimos años, la generalización de la electrificación ha contribuido a reducir notablemente la intensidad energética del transporte ferroviario. En las líneas de alta velocidad actuales, los flujos de potencia entre los trenes y los transformadores de tracción son conducidos generalmente a través del sistema de electrificación 2x25 kV. Aunque la mayor parte de la energía proporcionada al sistema ferroviario es consumida por los trenes en movimiento, una parte de la energía se pierde en el propio sistema de electrificación. El trabajo de investigación desarrollado en esta tesis se centra en el estudio de la influencia de la programación de la operación de un sistema ferroviario –entendiendo por tal un conjunto de trenes circulando simultáneamente por una misma infraestructura alimentada por energía eléctrica– sobre su consumo energético total. Si bien es posible encontrar algunas referencias a este tema en la literatura, en todas ellas se estudia su aplicación a líneas ferroviarias urbanas, electrificadas en corriente continua. En esta tesis, sin embargo, se evalúa el efecto de la programación del tráfico ferroviario sobre el consumo energético total, particularizado para líneas de alta velocidad, electrificadas en corriente alterna monofásica, con una intensidad circulatoria menor y unos vehículos más potentes que las líneas urbanas. La evaluación del consumo energético total se realiza a partir de simulaciones dinámicas por ordenador de diversos escenarios realistas de la operación ferroviaria en alta velocidad. Los resultados muestran que el valor de la pérdida de energía en el sistema de electrificación no es despreciable y depende del escenario de operación. Se comprueba la posibilidad de reducir el consumo energético del transporte ferroviario en alta velocidad mediante una programación adecuada de los servicios, sin modificar la capacidad de transporte ni alterar los recursos necesarios para la operación. Esta técnica de ahorro energético presenta las ventajas de poder ser implantada inmediatamente y no tener prácticamente costes asociados, pues sólo exige una ligera modificación de los horarios de los servicios ferroviarios existentes.