El Shinkansen corre hacia su futuro

Desde que comenzó a operar en 1964, el Shinkansen o tren bala japonés ha ido urdiendo una red ferroviaria que ha alcanzado los 3.280 kilómetros(*1) y llega hasta Hokkaidō por el norte y hasta Kyūshū por el sur. Los más rápidos son los trenes de la línea Tōhoku Shinkansen, que alcanzan los 320 kilómetros por hora. Y si excluimos los llamados mini Shinkansen, el resto lo hacen a más de 200. Actualmente, 420 millones de usuarios disfrutan cada año de este rápido y cómodo medio de transporte, es decir, un promedio de 1,15 millones de viajeros cada día (año fiscal 2016).

Un Shinkansen de nueva generación que ya está muy cerca

Los coches son un elemento esencial para hacer realidad este moderno medio de transporte. En su diseño no pueden obviarse conceptos como la alta velocidad, la seguridad, la comodidad, la economía energética o el respeto al medio ambiente. Los coches del Shinkansen, que vienen cumpliendo todas estas exigencias, pueden dividirse en dos tipos. El primer tipo es el que se utiliza en las líneas Tōkaidō, San'yō y Kyūshū, que recorren las regiones templadas del país. El segundo, en las líneas Tōhoku, Jōetsu, Hokuriku, Yamagata y Akita, viaja por las regiones frías y nevosas. Los modelos de mayor importancia son el N700A (Tōkaidō, San'yō), el E5 y el H5 (Tōhoku, Hokkaidō).

El N700A se estrenó en 2013, pero la serie N700 comenzó a funcionar en 2007, así que tiene ya 11 años de servicio. En cuanto al E5, lleva en servicio siete años, pues se estrenó en 2011. Los largos periodos de utilización de que se enorgullecen estos modelos hablan por sí solos del alto grado de perfección que han alcanzado. Aun así, tanto JR Central, compañía fabricante del modelo N700A, como JR East Japan, fabricante del E5 y del H5, hicieron público en 2016 y 2017 respectivamente que están trabajando en una nueva generación de trenes. Sus primeras creaciones han sido dos modelos de prueba: el N700S (JR Central) y el E956, más conocido como ALFA-X (JR East Japan). El N700S ha hecho ya su aparición (marzo de 2018) y el ALFA-X quedará completo la próxima primavera. Conocer los nuevos ejes que vertebran estos dos modelos y sus metas de desarrollo es conocer cómo será el renovado Shinkansen de la tercera década del siglo.

Más pequeño, más ligero: una búsqueda sin concesiones

A simple vista, el N700S no se diferencia demasiado de su predecesor, el N700A. Esto es así porque su desarrollo ha sido guiado por el deseo de aportar un plus colocando nuevos equipamientos y sistemas, pero manteniendo la misma forma y estructura básica. Si bien carece de características llamativas, el nuevo eje del N700S es muy completo. Su rasgo más distintivo es la forma tan drástica en que se ha logrado aligerar y reducir el tamaño de toda la maquinaria contenida bajo el suelo de los coches.

Serie histórica de los coches de las líneas Tōkaidō y San'yō del Shinkansen

* Propiedad de JR West Japan. Del resto son copropietarios JR Central y JR West Japan.

Comenzando por los esfuerzos de aligeramiento, en los coches con motor eléctrico se ha conseguido rebajar 215 kilogramos: 140 en el motor y 75 en el armazón del bogie. Esto representa apenas el 3 % del peso total de un coche, que es de unas siete toneladas, pero si hablamos del Shinkansen, cada gramo hay que ganárselo con el sudor de la frente, por lo que esos 140 kilos menos pueden considerarse un gran logro.

Aligerando la maquinaria es posible conseguir una mayor velocidad con una misma potencia. Y como el gasto de electricidad es menor, también se consigue mejorar el rendimiento. Además, disponer de coches más ligeros significa menos ruido y menos vibraciones, lo cual redunda en una mayor comodidad en el interior de los mismos, pudiéndose mitigar asimismo el impacto en la zona a lo largo de la vía.

Las ventajas de reducir volúmenes son igualmente numerosas. Los transformadores y otros aparatos eléctricos, que van bajo el suelo, son ahora más pequeños. Equipos que antes tenían que ser dispuestos en tres coches encuentran ahora espacio en uno.

Grandes baterías en los espacios sobrantes

También es reseñable la forma en que se están aprovechando los espacios que han quedado libres gracias a la reducción del tamaño de los equipos. JR Central ha anunciado que probará a montar baterías de iones de litio capaces de propulsar un coche. Si la innovación se aplica finalmente, los trenes podrán moverse por sí solos aunque se corte la electricidad del tendido, lo cual invita a pensar que pueda evitarse que los trenes queden paralizados en túneles o puentes.

Aunque JR Central no se ha referido públicamente al tema, el que suscribe estas líneas cree que cargar baterías de gran potencia puede tener otras ventajas. Si se consigue almacenar en estas baterías la energía producida mediante frenos regenerativos, estos podrán ser usados tanto en situaciones normales como en casos de emergencia.

El freno regenerativo, un mecanismo que reduce la velocidad de giro del eje gracias a la resistencia del motor, convertido en generador eléctrico, es equivalente al freno motor de los automóviles y ofrece un frenado seguro a altas velocidades. Sin embargo, actualmente, en caso de emergencia todos los coches del Shinkansen usan frenos de disco, que detienen el tren por rozamiento, y ninguno se sirve del freno regenerativo. La razón es que la energía generada debería devolverse al tendido, pero esto no es posible cuando ocurre un gran terremoto o algún fenómeno similar, ya que la corriente del tendido se corta. Pero si fuera posible almacenar esa energía en las baterías cargadas en los coches, sería posible usar el freno regenerativo también en esas emergencias, pudiéndose acortar tanto la distancia como el tiempo de frenada.

Objetivo: 360 kilómetros por hora

En cuanto al ALFA-X, con este tren de nueva generación de JR East Japan se apunta, al mismo tiempo, a una diversidad de objetivos en materia de seguridad, estabilidad, comodidad, rendimiento medioambiental y mantenimiento. La principal meta es elevar la velocidad máxima. Se está verificando si es posible operar comercialmente el tren a 360 kilómetros por hora.

Serie histórica de los coches de las líneas Tōhoku y Hokkaidō del Shinkansen

* Coches propiedad de JR Hokkaidō. El resto, propiedad de JR East Japan.
El ALFA-X (serie E956) es un tren de prueba. Todavía no se ha fijado su nombre para uso comercial.

La meta de los 360 kilómetros por hora es la misma que se fijó cuando se creaban los trenes de las series E5 y H5. Si no se pudo alcanzar dicha meta, fue debido a una serie de problemas de difícil resolución, como la elevación de los costes debidos al mayor consumo eléctrico, o la necesidad de tomar medidas medioambientales para paliar los ruidos y vibraciones que se generaban.

JR East Japan sostiene que durante el desarrollo del ALFA-X se está tratando de elevar el rendimiento energético del tren y, aunque no se dispone de datos detallados, se cree que será mediante el aligeramiento de la maquinaria y el resto de los dispositivos. Paralelamente, se está mejorando la forma de elementos como los frenos de disco y los pantógrafos, aparatos que permiten obtener electricidad del tendido, de forma que se pueda reducir el ruido aerodinámico, que es uno de los principales causantes del estruendo que produce el tren al pasar.

Otro aspecto notable son los dispositivos para absorber las vibraciones verticales, de los que se dice que contribuyen a la comodidad a bordo, y que serán utilizados por primera vez. Estos dispositivos captan puntualmente cualquier vibración vertical y logran atenuarla al instante. Hasta ahora, los coches disponían de control de vibraciones horizontales, pero con el nuevo dispositivo será posible aumentar la velocidad sin que esto repercuta negativamente en la comodidad.

Imagen del tren de prueba ALFA-X. (Fotografía cortesía de JR East Japan)

JR East Japan, que a consecuencia de un gran terremoto ha visto cómo uno de sus trenes descarrilaba en la línea Jōetsu durante su uso comercial, ha tomado nuevas medidas antisísmicas en su ALFA-X. Su nuevo regulador sísmico, que se activa solo cuando las vibraciones captadas son muy fuertes, contiene el movimiento del coche y lo estabiliza para evitar que se salga de la vía.

Además, se están haciendo pruebas para que el resistente pivote que, prácticamente sin dejar espacio, une el bogie con el cuerpo o caja del coche cuente ahora con crushable stoppers (tapones comprimibles) que crearán temporalmente a su alrededor un resquicio. En caso de un gran movimiento sísmico, los tapones que reciban el impacto serán aplastados dejando libre un mayor hueco con lo que será posible mitigar el golpe y evitar que el movimiento de la caja del coche se transmita al bogie. Se espera que esto, a su vez, surta el efecto de contener las grandes fuerzas que se generan entre las ruedas y los raíles, alejando el peligro de descarrilamiento.

Trenes poco llamativos pero sólidos y fiables

Entre las mejoras introducidas en los modelos N700S y ALFA-X hay una común a ambos: tanto los datos sobre el estado de funcionamiento de la maquinaria y del resto de los dispositivos, que son ahora más detallados, como las imágenes servidas por las cámaras de seguridad instaladas en los coches, que también son ahora más completas, son enviados al instante al Centro de Mando, una instalación externa. Podría pasar desapercibida, pero cabe pensar que esta mejora contribuya notablemente a elevar la seguridad y estabilidad del Shinkansen. Personalmente, creo que sería muy positivo que se trabajase en el sentido de que el Centro de Mando pudiera tomar medidas a distancia cuando detecte situaciones inesperadas, como incidentes en los coches o averías en los dispositivos.

Si hubiera que resumir lo que se está tratando de hacer en los nuevos modelos N700S y ALFA-X, podríamos decir que se aspira a tener un Shinkansen que “haga, simplemente, lo que tiene que hacer”. Si exceptuamos el objetivo de velocidad máxima, el resto de las mejoras no son demasiado llamativas. Pero así es como debe ser. No hay que ver el Shinkansen como un competidor de nadie. Solo se trata de que siga transportándonos como siempre, pero más rápido, con menos ruidos y balanceos, y con un menor gasto energético.