El transporte ferroviario es fundamental para los planes de Europa de convertirse en carbono neutral para 2050, pero los trenes ruidosos representan un obstáculo que debe superarse.

"Tenemos mucha resistencia de las personas (que viven) junto a las vías que están en contra de toda construcción y mejora de las líneas", dijo Rudiger Garburg, consultor senior de tecnología de ruido y vibraciones de la empresa ferroviaria alemana Deutsche Bahn AG. "Realmente es un cuello de botella, (cuando) hablamos de transformar el transporte y transferir el tráfico de la carretera al ferrocarril".

Las emisiones de gases de efecto invernadero del transporte en Europa aumentaron en 2018 y 2019, según la Agencia Europea de Medio Ambiente, y el transporte por carretera fue responsable de casi las tres cuartas partes de esas emisiones. En su Estrategia de Movilidad Sostenible e Inteligente, la Comisión Europea tiene como objetivo cambiar el tráfico de la carretera al ferrocarril y duplicar el tráfico ferroviario de pasajeros de alta velocidad en toda Europa para 2030 y duplicar el transporte ferroviario de mercancías para 2050.

Sin embargo, para lograr la participación de la comunidad, los gobiernos y las compañías ferroviarias deben reducir el ruido de los trenes. "El ruido siempre es un problema del sistema, no solo del tren", dijo Garburg, quien es miembro de los proyectos FINE 1 y FINE 2 de Shift2Rail para reducir el ruido, las vibraciones y el uso de energía. Un sistema ferroviario incluye los trenes, sus ruedas, los rieles y las vías que los sostienen.

En los trenes de pasajeros y mercancías, que circulan entre 60 y 200 km por hora, el ruido se genera principalmente entre las ruedas y el raíl. Sin embargo, es muy difícil determinar qué parte del sistema está haciendo el ruido.

FINE 1, que involucró a socios en el sector ferroviario, la movilidad y la automatización, fue un proyecto amplio para frenar el exceso de ruido y energía de los trenes. Buscó modelar y predecir fuentes de ruido, entre otros objetivos. Esta información es vital tanto para los reguladores como para los fabricantes de trenes.

El proyecto, por ejemplo, pudo simular el ruido tanto dentro como fuera del tren producido por las ruedas de hierro fundido en comparación con las ruedas de materiales compuestos. "En el pasado, los trenes usaban un sistema de frenado de hierro fundido para las ruedas", explicó Garburg. Si bien es bueno para frenar, el hierro se cortó con el tiempo, lo que hizo que las ruedas fueran muy ásperas y ruidosas. "En los últimos años, hemos trabajado muy duro para encontrar más bloques de freno (hechos de) materiales compuestos, no de hierro fundido".

Límite

En 2019, entraron en vigor los estándares de ruido de trenes revisados ​​de Europa, parte de un conjunto más amplio de especificaciones ferroviarias. A diferencia de los automóviles, donde los fabricantes producen miles de vehículos, los fabricantes de trenes solo producen un número limitado. "No se puede construir un prototipo, probarlo y trabajar en él", explicó Garburg. "Si construye un nuevo tren, debe garantizar que su tren se adhiera a este límite de ruido, similar a la contaminación del aire, etc.".

Como parte de FINE 1, los miembros del proyecto desarrollaron requisitos verificables y realistas para caracterizar las fuentes de ruido. Estas especificaciones son importantes para crear estándares a seguir por los fabricantes y, en última instancia, hacer que los trenes sean más silenciosos. Su sucesor, FINE 2, planea llevar esta investigación aún más lejos y ajustar sus modelos de predicción de fuentes de ruido.

"En FINE 2, tenemos procedimientos de medición especiales", dijo Garburg. El equipo utiliza una cámara acústica, una matriz de 30 a 40 micrófonos, para capturar el sonido del sistema ferroviario. Lo compara con una cámara térmica, en la que ves partes amarillas, rojas y verdes de un edificio para crear un mapa de calor. "Usaremos tales procedimientos para obtener imágenes de ruido que muestren claramente dónde están las principales fuentes de ruido", dijo.

Mejores modelos también podrían permitir a los fabricantes de trenes obtener una certificación virtual para sus trenes para demostrar que cumplen con los estándares de la UE. Todos los trenes deben estar certificados por las autoridades reguladoras antes de que se les permita circular por las vías, pero este proceso puede ser costoso y llevar mucho tiempo.

En el proyecto asociado de Shift2Rail, TRANSIT, la certificación virtual es el "sueño en el horizonte", dice Inés López Arteaga, profesora de ingeniería mecánica en la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos. "Ahorraría mucho dinero, tiempo y recursos poder hacerlo en base a cálculos".

Pero hay muchos hitos de investigación que alcanzar primero, dijo el profesor López Arteaga, líder del proyecto TRANSIT. Tenemos herramientas para predecir dónde se origina el ruido de los trenes, pero podrían mejorarse, dice.

Certificado

Por el momento, dice que es posible medir el ruido general que hace un tren en las vías, pero la estimación de los componentes separados debe ser más precisa. Con esta información, sería posible no solo hacer que los trenes sean más silenciosos, sino también facilitar la certificación de nuevos trenes.

Pero los trenes también deben probarse en un tipo específico de vía, una cuya suavidad no perjudique ni proporcione mediciones de ruido demasiado positivas. Ella compara los trenes en la vía con un niño que juega con canicas. "Si haces rodar una canica sobre una mesa, hace ruido. Con los trenes, son las ruedas en la vía. Tienes un ruido diferente dependiendo de la aspereza de la mesa, si es de acero inoxidable o de madera, por ejemplo", dijo. .

“No es fácil encontrar el camino correcto”, explicó el Prof. López Arteaga. "Uno esperaría que con tantos miles de kilómetros de ferrocarril en Europa no debería ser un problema tan grande, pero lo es".

Uno de los objetivos del proyecto es traducir las mediciones de ruido de una pista a otra. "Eso sería una gran ventaja", dijo. "Eso reduciría las restricciones sobre el tipo de pista en la que puede probar".

Ruido

También hay otros componentes, además de las ruedas y los rieles, que se suman al ruido que hace un tren cuando pasa.

Por ejemplo, los trenes más antiguos tenían sus unidades de aire acondicionado debajo del vagón, pero los trenes modernos se han bajado para permitir que las personas con menos movilidad entren y salgan del vagón más fácilmente. Como resultado, las unidades de aire acondicionado ahora están en la parte superior del vagón, donde se suman al ruido del tren.

“Los modelos que estamos desarrollando con la ayuda de los fabricantes tienen como objetivo establecer mejores requisitos para sus equipos”, dijo el Prof. López Arteaga.

El aspecto del proyecto que le entusiasma especialmente es el modelado, es la identificación de fuentes de ruido en trenes de alta velocidad. "Quieren que identifiquemos el ruido, pero también la dirección en la que se dirige. Eso es realmente un desafío".

Una vez que el equipo de TRANSIT tenga sus resultados, los compartirá con FINE 2 para evaluar y verificar sus hallazgos, dice el profesor López Arteaga.

Todos estos son 'pequeños pasos' en el camino hacia la caracterización del comportamiento de todo el sistema ferroviario, dice. "Me encantan los trenes; son un sistema realmente interesante. Todo el ferrocarril, la red, el sistema, los trenes, es tan complejo que hay mucho más de lo que parece".