TTB Tracto Trolebús TTB de Piso Bajo para la Ciudad de México Una Alternativa Ecológica Totalmente Viable para la Metrópoli TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) Introducción La necesidad de transportación colectiva de pasajeros en las ciudades hace que estas evalúen y en su caso incorporen un sistema de transporte no contaminante puntualmente (en el lugar donde opera no genera contaminación atmosférica) flexible en su operación y con un mínimo de inversión en infraestructura; nos referimos al único medio de transporte probado en las grandes ciudades desde hace ya más de autobuses en sus diversas configuraciones y modalidades de propulsión desde el Diesel o Biodiesel a de Celdas de Combustible de Hidrógeno, pasando por los Eléctricos, Híbridos, Etanol, GNC y GLP. Autobuses de Celdas de Combustible Elektromote von Werner von Siemens, Berlin 1882 un siglo, el Trolebús. Si bien este modo de transporte no ha sido lo bastante bien evaluado en el pasado, dadas las nuevas tecnologías y configuraciones vehiculares, resulta con mucho una opción adecuada, viable y económicamente sustentable que otros medios que están renaciendo como es el caso del tranvía, o los ya conocidos Tranvía de Toronto, Canadá Autobús a Gas Natural Autobus Híbrido TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) Algunas de sus Ventajas • Mayor capacidad de superar pendientes en rutas urbanas. • • • • • • • • Bajos niveles de emisión de ruido. Menor consumo energético que vehículos de combustión interna, eléctricos e híbridos. Mejor rendimiento global y menos vibraciones, que da lugar a una mayor comodidad de los ocupantes, mayor vida útil de la unidad Menores costos de mantenimiento, por tener reducido número de piezas móviles, que además son de fácil intercambio. En general, sus partes y piezas son modulares e intercambiables y se pueden conseguir con un número mayor de proveedores. Frenado regenerativo que no desperdicia energía en fricción de los frenos, mandándola a la línea o acumulándola en baterías (alrededor de un 30%). Menores costos de reposición comparados con otros modos de transporte incluido los autobuses (mayor vida útil). Operación en infraestructura existente tal como las vialidades. Esto asegura a los usuarios que el servicio estará ahí por mucho tiempo y estimula la inversión en los corredores de servicio con bajo costo en infraestructura vial y exclusividad en el modo de operación. Comparado con el tranvía, éste resulta mucho más flexible en su operación siendo capaz de eludir obstáculos en su trayecto y ser removido en caso de fallas del lugar con toda facilidad. TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) 11. Pekín, China 12. Roma, Italia 13. Salzburgo, Austria 14. San Francisco, Estados Unidos 15. Seattle, Estados Unidos 16. Sao Paulo, Brasil 17. Shanghái, China 18. Solingen, Alemania 19. Stuttgart, Alemania 20. Vancouver, Canadá 21. Zúrich, Suiza • Con las nuevas tecnologías es posible el que éste sea equipado con medios de almacenamiento de energía, dándole autonomía de la red durante más de 4 km. Esto es para los casos de emergencia o de que la ruta no amerite o permita un tramo electrificado. Entre otras. Arnhem Trolebús romano que opera trayectos alternados sin electrificación valiéndose de baterías; en Shanghái se utilizan en vez de baterías súper capacitores. Boston La lista de ciudades que actualmente lo están incorporando incluyen a: 1. Arnhem, Holanda 2. Boston, Estados Unidos 3. Distrito Federal, México 4. Ginebra, Suiza 5. Lausana, Suiza 6. Lucerna, Suiza 7. Lyon, Francia 8. Nancy, Francia 9. Neuchâtel, Suiza 10. Milán, Italia Distrito Federal TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) Ginebra Nancy Lausana Neuchâte Lucerna Lyon Milán Shanghái TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) Sau Paulo Roma Salzburgo Solingen Stuttgart San Francisco Vancouver Seattle TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) Zúrich TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) Proyecto Descripción y Objetivos El proyecto consiste en diseñar un vehículo con las cualidades tradicionales de los trolebuses, usando las nuevas tecnologías existentes para lograr el que éste pueda ser una opción económica, ambiental, operacional y sustentable, superando los modos actualmente en uso en cuanto a: Ahorrar energía. No contaminar en el lugar donde opere. Aprovechar la infraestructura vial existente, tanto de la calzada como de la acera para circular y transportar, abordar y apear pasajeros. No alterar, por su operación, el entorno visual de la vialidad por donde opera. No requerir de adecuaciones para circular en la calzada donde opera, esto es tener un mínimo impacto en pavimentos y concretos de ésta. Tener un mínimo costo de infraestructura para su abordaje y descenso. Permitir las mismas cualidades de velocidad de operación que los tranvías de piso bajo, autobuses de piso bajo o de plataforma de estación elevada (como el Metrobús) y el metro sin sus grandes costos y aportando flexibilidad en la operación. No necesitar el depender de una fuente de alimentación de corriente continua y por ende de infraestructura de transformación, para el caso de que ya exista se puede aprovechar sin ningún problema. No depender de componentes complejos que se tengan que importar del exterior. Utilizar componentes de producción nacional que se hayan ya probado. Disminuir los costos por unidad de manera que no superen las tres cuartas partes del valor de un autobús articulado actualmente utilizado para el metrobús, siendo equiparable en su capacidad para transportar pasajeros y su velocidad de operación sin carril confinado. Permitir su rápida puesta a punto en caso de desastres naturales. Reducir los costos de operación del sistema. Disminuir al mínimo el tiempo muerto de las unidades por fallas y accidentes. Contribuir con la imagen de una Ciudad en la vanguardia de las soluciones de transporte ecológicas. Además de solucionar problemas de operacionales relacionados con el peaje, abordaje, descenso y circulación vial. TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) El proyecto requiere de la incorporación de tecnologías y componentes actualmente existentes y en uso en diversas aplicaciones que, combinados en un diseño para transporte colectivo de pasajeros, resulta en una innovación, un vehículo, cuyos objetivos antes planteados saldría altamente costoso. Pero, debido a la utilización racional e innovadora de componentes existentes, se hace posible su creación y operación exitosa a un costo razonable e inferior a alternativas existentes tanto las que se ensamblan en México como las importadas. Se plantea obtener un vehículo que circule en las vialidades existentes entre el trafico y que, para abordar y descender de él, no se requiera de escaleras en el vehículo, de plataformas elevadas en la parada o de anden elevado; su propulsión será eléctrica a través de cables de alimentación por medio de troles o catenarias, con tipo y niveles de corriente y voltaje iguales a los suministrados por la compañía de luz local sin que requiera de transformación alguna en subestaciones y sin que afecte a su paso la calidad del suministro en su alrededor. Aunado a esto tendría una capacidad de maniobra necesaria para su operación, traslado y almacenaje, sin que se requiera hacer adecuaciones geométricas a la vialidad. Para cubrir con estos requerimientos, una de las alternativas con mejores posibilidades de tener éxito es el de una configuración de remolque con unidad tractora, una configuración diseñada exprofeso para la función de transportación colectiva de pasajeros. Tendrá una capacidad por unidad de 120 a 160 pasajeros sin necesidad de utilización de ejes especiales para la unidad tractora ni articulaciones importadas del tipo de las unidades articuladas, con una configuración de remolque de piso bajo con tractora. Será construido con componentes estándar para tracto camión y, para su unión con el remolque, la denominada quinta rueda, tendrá unas dimensiones que no superen la de un autobús articulado (18 m.). En el caso de unidades a circular en grandes avenidas de trazado mayoritariamente recto con curvas o vueltas abiertas, se plantea una unidad con “copete” sobre la unidad tractora que, por sus características cinemáticas con respecto a su configuración, permite un adecuado compromiso entre maniobrabilidad, operación y capacidad de transportación de pasajeros. Diagrama esquemático del TTB con “copete”, obsérvese las trayectorias del remolque y el tractor para dar vuelta a 90º en avenidas de tres carriles. Para el caso de vialidad con tramos de curvas o vueltas cerradas se propone una configuración sin copete que disminuye la capacidad de entre un 20 a un 30 porciento con respecto al anterior pero mejora su maniobrabilidad para operar en dichas rutas. TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) Además de la reducción en costos de adquisición, operación e infraestructura, el TTB permitirá disminuir los tiempos muertos ya que las unidades tractoras se pueden sustituir en operación en caso de avería o accidente y seguir operando con el remolque, así como dar mantenimiento sin necesidad de sacar de a circulación a todo el vehículo, permitiendo tener unidades tractoras en reserva para estos casos, afectando en lo mínimo la operación. Por otro lado se pueden hacer configuraciones de trenes de vialidad uniendo dos remolques, mediante bogies motrices o arrastrados. Otra cualidad, es que en caso de desastre natural, aunado a su flexibilidad en comparación con los modos sobre rieles o con andenes de plataforma elevada, estas unidades pueden seguir operando sorteando obstáculos viales producidos por tráfico, escombros, inundaciones y, en caso de colapso de suministro eléctrico, podrían operarse con tracto camiones convencionales. TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) Costo del Proyecto El desarrollo de este proyecto incluido prototipo pre serie e inicio de supervisión de producción piloto, tendría una duración de aproximada de año y medio y un costo de 25 millones de pesos. El costo del proyecto es ampliamente amortizable dado el menor costo del sistema en comparación con trenes ligeros, tranvías, tranvías articulados, el metrobús y autobuses de tracción convencional de piso bajo. Por otro lado es un claro ejemplo de respaldo a la Ciencia, Tecnología y Diseño nacional, así como un apoyo a los productores nacionales, en contra partida con los otros modos antes mencionados. El costo esta en base a las necesidades de especialistas y profesionales con experiencia y conocimiento suficiente. La plantilla incluye un equipo multidisciplinario compuesto por: • • • • • • Ingenieros Eléctricos Diseñadores Industriales Ingenieros Mecánicos Ingenieros Electrónicos Ingenieros de Software Ingenieros Especialistas Estructuras en Y Técnicos Profesionales disciplinas entre ellos. • • • • • • Modelistas Soldadores Electricistas Mecánicos Pintores Etc. de varias Además se incluye un prototipo y todo la información que asegure la correcta fabricación y fiabilidad del vehículo. TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) Estrategia de Implementación El desarrollo con especificaciones precisas de producción, pruebas y supervisión de inicio de producción correrían a cargo de la Universidad Autónoma Metropolitana; la realización del prototipo seria dado a licitación pública junto con la producción piloto (10 unidades) y, se daría a licitación la adquisición de las unidades restantes de acuerdo a especificaciones y el licenciamiento por la UAM y el GDF de la tecnología desarrollada y el vehículo diseñado. TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) Especificaciones Técnicas de Preproyecto Sistema de alimentación y tracción La configuración de la red eléctrica será bifásica de alta tensión 13,000 Volts suministrada por la compañía de Luz y Fuerza del Centro. El trolebús propuesto constara de los siguientes componentes: • • • • • • • • Dos troles que reciben la energía del tendido de red bifásica de alta tensión (13000 V) Un transformador de bifásico a trifásico 440 V y 220 V ,entre fases, 120 V monofásico, 5060Hz Un regulador de tensión Un inversor para control del motor de inducción trifásico, distribuido. Un motor de inducción trifásico para la tracción eléctrica Un sistema de acoplamiento mecánico motor eléctrico-sistema de tracción Un banco de supercapacitores Un interruptor de cambio del sistema de alimentación de la tracción • Un sistema de control de carga y descarga del banco de supercapacitores. Operación del sistema de alimentación La alimentación por red bifásica será continua en aquellas zonas de la vialidad en el que no se tenga que cuidar el impacto visual de la avenida o bien resulte conveniente su tendido, y se desconectara momentáneamente de la misma red cuando se den trayectos con condiciones opuestas a las anteriores dentro de la ruta, entrando en acción el banco de supercapacitores cuya autonomía permitirá aproximadamente un recorrido de 4 km. TTB Tracto Trolebús (de Piso Bajo) Sistemas para la Operación y Seguridad del TTB Dada las características vehiculares del TTB se hace necesario y conveniente el utilizar las nuevas tecnologías para garantizar la adecuada operación, fiabilidad y seguridad del vehículo tanto para el entorno donde circula como para sus usuarios. Dada la falta de contacto físico cercano entre los pasajeros y el operador del TTB, se hace forzoso un sistema de vigilancia del habitáculo de pasajeros por medio de alarmas y cámaras que deberán proveer una visión general al operador de las condiciones y acciones de estos dentro, y en particular al abordar y descender de la unidad, proveer elementos para la disuasión de conductas lesivas y la consignación de usuarios o vándalos con mal comportamiento para el sistema, la unidad, los pasajeros y para si mismos, mejorando la seguridad del sistema. Se requerirá un sistema de peaje que permita con independencia del operador que este se realice al abordar el vehículo y que permita un control efectivo. En lo que hace a la conducción y operación del TTB, se demandará por sus características que la retrovisión del operador se de en base a cámaras y que en el caso de la unidad con “copete” se proporcione en este sensores de proximidad ante obstáculos, que alerten al operador y en su caso dependiendo de las condiciones de velocidad y maniobras frenen automáticamente la unidad de manera previsible para el operador y transito circundante. Todo esto deberá ser presentado al operador de forma ergonómica de manera tal que no se sobrecargue sensorialmente de información provocándole fatiga y distracciones innecesarias que pudieran causarle estrés o incidentes, mejorando en cambio su capacidad de respuesta ante situaciones de riesgo y el reducir el nivel de fatiga y sobre saltos, permitiéndole estar alerta pero relajado. El TTB estará dotado de una capacidad de escrutinio ante su operación que permitirá mejorar la operación y la seguridad en base a datos fidedignos y comprobables, mejor que una caja negra de aviación, quedando registrada toda la jornada en sus sistemas informáticos, para cualquier corrección, prevención o comprobación de hechos. Para lograr lo anterior es necesario integrar adecuadamente una unidad diseñada que proporcione a sus usuarios (pasajeros y operador) comodidad y seguridad, en un ambiente ergonómico, antropométrico y estético, y además que proporcione un vehículo que no ponga en riesgo ante su operación su entorno circundante (vialidad, trafico y vehículos a su alrededor, peatones, infraestructura existente y ambiente), para lo cual es necesario la integración de un equipo multidisciplinario integrado por profesionales con experiencia probada exitosamente en Ingeniería Eléctrica, Diseño Industrial, Ingeniería Mecánica, Ingeniería de Hardware y Software, y especialistas en transporte.