Siemens Combino

El tranvía de Siemens Transportation System

Bertrandt respalda la optimización del sistema de cercanías «Combino»


Antecedentes
En 1998, con el Combino, Siemens Transportation Systems puso por primera vez en funcionamiento un tranvía con diseño modular con un 100 % de tecnología de piso bajo. En aquel momento, el Combino estaba diseñado con arreglo a la norma habitual del sector (VDV 152) y a los supuestos de carga subyacente. No obstante, en los procedimientos posteriores, las mediciones pusieron de manifiesto que las fuerzas generadas por la vía eran a todas luces superiores en el vehículo de lo que se esperaba. Consecuencia: los vehículos soportaban una gran carga. En la primera fase de las investigaciones, en otoño de 2003, los expertos de Siemens ya tenían claro que solo una combinación de descargas (fase de renovación n.º 1) y un refuerzo de las cajas de los vagones (fase de renovación n.º 2) podía generar una reducción sostenible de la carga. En la nueva solución se reforzaron las partes de chapas metálicas, presas de extrusión con émbolo hidráulico, piezas de fundición y piezas de forja.


Fase de renovación n.º 1: medidas de descarga
Para ralentizar claramente el mecanismo originador de los daños y, por ende, mantener la seguridad operativa de los vehículos empleados, durante la fase de renovación n.º 1 era necesario tomar medidas a la mayor brevedad posible. En el primer paso, se utilizaron rodamientos y amortiguadores directos entre las cajas de transporte, los cuales ya sirvieron para amortiguar la deformación de dichas cajas.


Fase de renovación n.º 2: refuerzo de las cajas de transporte. Concepto y simulación
La amortiguación del movimiento giratorio del chasis contribuyó a la descarga fundamental de la estructura en bruto que se llevó a cabo durante el transcurso de la segunda fase de renovación. Las fuerzas de dirección fueron reducidas eficazmente a través del consumo de energía de impacto, lo cual desembocó en un descenso del 50 % de los picos de fuerza generados en las cajas de transporte. El punto central de la fase de renovación n.º 2 era sustituir la escuadra angular sobrecargada de fijación por tornillos, que unía los perfiles de extrusión entre sí. Para diseñar las medidas de refuerzo fue necesario llevar a cabo una elevada inversión en materia de desarrollo, motivo por el cual se pidió la colaboración del equipo de simulación de la filial de Bertrandt en Colonia. Debido a que este desarrollo se produjo dentro de un margen temporal muy ajustado, los ingenieros de Bertrandt fueron enviados directamente al centro de desarrollo de Siemens. Así pues, gracias a una estrecha colaboración, el departamento de diseño de Siemens pudo aplicar rápidamente los conceptos relacionados con la reducción de la tensión sobre los componentes. Las simulaciones de Bertrandt desempeñaron un papel fundamental de cara a acelerar el proceso de desarrollo. En el diseño de las medidas de refuerzo, era necesario mantener el peso, el diseño y la funcionalidad del vehículo. Asimismo, la rigidez torsional de las cajas de transporte no podía incrementarse de forma notable, puesto que ello habría provocado el incremento inmediato de la torsión.

El refuerzo definitivo de la entrada principal permite ahorrar un peso adicional
La nueva solución se distingue por el uso de piezas metálicas, extruidas, fundidas y forjadas, ensambladas mediante pernos y soldadas a la estructura existente. El refuerzo soldado definitivo de la entrada principal se utiliza para la parte central, así como en los módulos del chasis y de cabecera. No solo constituye una solución elegante para los lugares con una carga mayor, sino que, además, consigue ahorrar peso en comparación con la solución original. Ahora, la esquina superior de la entrada principal también cuenta con un diseño soldado.


Los conectores de ángulo doble evitan la fatiga de materiales
En las intersecciones de las columnas de puertas y ventanas con las riostras superiores, la prioridad consistía en sustituir las escuadras angulares claramente sobrecargadas por unas estructuras adecuadas. También se tomó en consideración la avanzada fatiga de materiales de las riostras superiores; por tanto, la solución principal (conectores de ángulo doble) consiste en una extensión de la columna que llega hasta un nivel superior e intacto de la riostra superior, sin necesidad de tomar en consideración las puertas o las ventanas con bisagras. El elemento de refuerzo es una pieza de aluminio forjado, mediante el cual la unión con la riostra superior está estructurada como tornillo, mientras que la conexión a la columna de la puerta y la ventana está diseñada como una unión soldada.


Sostenibilidad comprobada

Finalmente, los análisis aritméticos y experimentales de la rigidez operativa y a largo plazo se combinaron entre sí para verificar la sostenibilidad de la solución desarrollada.

Conclusión
Mediante la ejecución de simulaciones en el proceso de fabricación de vehículos ferroviarios, Bertrandt ha entrado en un nuevo campo de acción. Después de dos años de colaboración satisfactoria entre Siemens Transportation Systems y Bertrandt, los primeros vehículos renovados fueron puestos de nuevo en funcionamiento en el verano de 2005.