ACCEL, mejorando la movilidad urbana

Miguel Angel González Alemany

Technology Advisor

ThyssenKrupp Elevator Southern Europe, Africa and Middle East

ACCEL, el nuevo sistema de transporte desarrollado por ThyssenKrupp, constituye una solución eficaz para el transporte de una gran cantidad de personas; es una innovación disruptiva que permite mejorar los sistemas de transporte público en las ciudades. Fácil de usar, contiene numerosas soluciones innovadoras, que han permitido convertir en realidad lo que hasta ahora sólo era un sueño o una visión: conseguir una solución de transporte eficiente para mover una gran cantidad de personas en distancias hectométricas.

El diseño del producto es fruto de la colaboración de expertos de numerosas empresas: el centro de I+D+i de ThyssenKrupp Elevator en Gijón, ThyssenKrupp Transrapid, y principales proveedores como Prodrive, Tecnotion y Beckhoff.

Durante décadas, empresas y emprendedores de todo el mundo han intentado desarrollar sistemas de transporte eficientes para mover personas en distancias hectométricas. Ni los pasillos rodantes, habituales en nuestros aeropuertos, ni las diferentes configuraciones de los sistemas formados con cabinas han conseguido ser una solución en estas distancias.

La literatura muestra numerosos intentos para encontrar esta solución eficiente: desde los más rudimentarios de finales del siglo XIX, hasta algunos más elaborados de mediados y finales del siglo XX. Todos ellos, por unas razones o por otras, han sido descartados. Sin embargo, lo que en el año 1900 no era más que un sueño o un desafío tecnológico y en los años 60 era la aventura de algunos visionarios, en la actualidad se ha convertido en una necesidad imperiosa derivada del fenómeno de la urbanización y los efectos negativos relacionados con ella, como la congestión del tráfico y el efecto invernadero.

Así, la Comisión Europea, en un estudio publicado en 2011 sobre transporte eficiente, define su visión sobre el futuro de la movilidad en las ciudades como: “la transición necesaria desde una movilidad personal en las ciudades basada fundamentalmente en el coche; a una movilidad basada en caminar, montar en bicicleta, el uso de un transporte público de alta calidad, y un menor uso de vehículos de pasajeros más limpios”.

La mejora del transporte público

Quizás, una de las primeras preguntas que hay que responder es cómo se hace el transporte público más atractivo; respondiendo a esta pregunta es donde ACCEL encuentra sus principales aplicaciones.

Un sistema de transporte público debe ser accesible; y eso significa estar suficientemente cerca de los lugares de origen y de destino de los viajes. Así, para distancias mayores de 500 metros desde los puntos de origen o destino hasta las estaciones de transporte una gran cantidad de usuarios deciden utilizar medios de transporte alternativos (p.ej: el vehículo privado). Con los sistemas de transporte actuales es extremadamente costoso o ineficiente conseguir este nivel de accesibilidad. ACCEL permite dar una respuesta sencilla a este reto, mediante la construcción de nuevos accesos a las estaciones conectados mediante alimentadores radiales de longitudes hectométricas.

El tiempo total de transporte es también importante para los usuarios. Y esto está ligado a las velocidades medias y a las distancias a recorrer. Sin embargo, para conseguir una mayor accesibilidad, los sistemas de transporte en las ciudades se construyen con estaciones separadas aproximadamente 1 km, lo cual reduce drásticamente las velocidades medias. Así, si pintásemos de rojo en un instante determinado los vehículos parados en la red de transporte, y en verde los vehículos en movimiento, veríamos que más del 30% de los vehículos estarían pintados de rojo. Dicho de otra forma, las autoridades competentes de las ciudades invierten una enorme cantidad de dinero en un sistema para mover gente; y ese sistema tiene a la gente parada una gran cantidad del tiempo. De nuevo aquí ACCEL nos da otras alternativas. Por ejemplo, podemos construir líneas exprés, con distancias entre estaciones de 3 km e introducir accesos intermedios cada kilómetro, usando ACCEL para conectar los accesos con las estaciones. Mantenemos la accesibilidad del sistema, e incrementamos significativamente la velocidad media de transporte, con efectos económicos adicionales positivos en la reducción del número de estaciones y del número de trenes.

Es importante destacar también las mejoras en la conectividad de las líneas de transporte que ACCEL puede aportar. Estos “nuevos intercambiadores” harán, sin duda, más atractivo el sistema de transporte público en su totalidad.

Los aeropuertos como “mini ciudades”

El crecimiento en el tráfico aéreo trae consigo la necesidad de construir más y mayores aeropuertos. Las distancias a recorrer por los pasajeros son cada vez mayores. Sin embargo, el objetivo de pasajeros y operadores aeroportuarios es utilizar el menor tiempo posible en estos desplazamientos.

De nuevo aquí ACCEL permite dar una solución eficiente conectando terminales entre sí; o conectando la terminal con la zona de parking o con los accesos por transporte público al aeropuerto; o incluso permitiendo un movimiento más fluido en el interior de la terminal, facilitando el movimiento entre puertas de embarque.

ACCEL: Innovación disruptiva en el transporte de personas

ACCEL es un nuevo sistema de transporte. Permite el movimiento continuo de 7.300 ppphpd (personas por hora y dirección) a una velocidad de más de 7 km/h, con todas las ventajas de los pasillos rodantes convencionales: sin esperas, con libertad de movimientos dentro del sistema, permitiendo a los usuarios añadir su propia velocidad de movimiento a la de ACCEL, consiguiendo fácilmente velocidades totales de más de 12 km/h, sin los agobios de los sistemas construidos con cabinas.

ACCEL es intuitivo. No necesita instrucciones ni aprendizaje. “Plug and play”. Su estética y su arquitectura invitan a los usuarios a experimentarlo. Y las sonrisas en el desembarque confirman una experiencia única, divertida y estimulante. Tanto como para repetir.

ACCEL transmite seguridad. El embarque y desembarque se realizan a la velocidad de los pasillos rodantes convencionales: aproximadamente 2 km/h. Y la transición hasta la velocidad máxima se realiza de manera suave, con aceleraciones de 0,24 m/s², apenas perceptibles.

En definitiva, una innovación disruptiva, que viene a llenar el hueco existente entre los pasillos convencionales y los sistemas de transporte hechos con cabinas.

La tecnología de ACCEL o como conseguir diferentes velocidades en una banda continua

A simple vista, ACCEL parece un pasillo convencional. Y, de hecho, este fue uno de los objetivos del equipo de diseño con el fin de garantizar el uso intuitivo. Pero un pasillo convencional no puede circular a esas altas velocidades sin riesgo de caídas de los pasajeros en los embarques y desembarques. Por ello, es necesario conseguir una banda continua con diferentes velocidades en distintas zonas. ¿Cómo? La respuesta del equipo de diseño a esta pregunta constituye una de las claves de este nuevo producto; tanto para el movimiento de personas como para el pasamanos.

El movimiento de personas en ACCEL lo hace un conjunto sin fin de placas solapables de aluminio. Cada placa tiene 2 elementos articulados entre sí: uno de 400 mm de longitud, visible en toda la longitud de transporte; y un segundo de más de 800 mm de longitud, oculto por el primero en las zonas de velocidad lenta. En la aceleración, la placa larga aparece por debajo de la placa corta, hasta llegar a la velocidad máxima, en la que se forma un tapiz continuo horizontal de placas cortas y largas alternadas. En la deceleración se produce el movimiento inverso, desapareciendo las placas largas por debajo de las cortas.

Ambas placas presentan superficies ranuradas. Las placas cortas disponen de un sistema de peines, que apoya en la superficie ranurada de la placa larga. De esta forma, los usuarios que permanecen en las placas largas son transferidos de manera suave a las placas cortas adyacentes durante el movimiento de deceleración.

La relación entre la velocidad máxima y la mínima es de 3 a 1. Esto, unido a la cuidadosa selección de los anchos de placas y de las magnitudes de la deceleración, permite gestionar de manera eficaz el conocido efecto del cuello de botella, que podría producirse teóricamente en la deceleración, cuando los pasajeros caminan por la banda y se acercan a otros pasajeros. Las unidades instaladas en el aeropuerto de Toronto han permitido validar en la práctica lo que demuestran los estudios teóricos.

El pasamanos supone un reto aún mayor que el sistema de movimiento de personas. Técnicamente el pasamanos tiene 3 planos útiles, perpendiculares entre sí; mientras que el sistema de movimiento de personas sólo tiene uno. Es fácil imaginar que esto elimina muchas de las posibles soluciones consideradas.

La importancia del pasamanos se comprende perfectamente cuando se observa el comportamiento de los usuarios con dificultades de movilidad. Esto lleva a un requisito fundamental para el nuevo sistema de transporte: el pasamanos debe circular exactamente sincronizado con las placas adyacentes.

La solución desarrollada consiste en un sinfín de asideros, de 400 mm de longitud (la misma que la placa corta), circulando en todas las zonas exactamente a la misma velocidad que las placas del sistema de movimiento de personas. Es fácil imaginar que, cuando los asideros van a 2 m/s, aparece un hueco entre ellos. Ese hueco no puede estar estacionario (por ejemplo, una barandilla fija), porque un usuario distraído que se agarrase a él podría perder el equilibrio. Es por ello que los asideros circulan sobre un pasamanos continuo que se mueve siempre a la velocidad máxima de ACCEL. Con esta sencilla combinación de subsistemas se consigue cumplir de manera satisfactoria con todos los requisitos.

Transmitiendo potencia a las placas: los motores lineales

Los ingenieros que han desarrollado ACCEL se enfrentaron al reto de hacer sistemas mucho más largos que los conocidos. Y conectaron longitud y modularidad. De manera natural, aparecieron los motores lineales como una solución para mover las placas.

El nuevo producto está concebido como una sucesión de placas independientes. El movimiento de una placa no influye mecánicamente en el movimiento de la siguiente o de la anterior: el principio de modularidad elevado al máximo exponente. Así, se reducen los esfuerzos mecánicos sobre los diferentes componentes, que aparecerían en unidades de gran longitud, y que obligarían a incrementar sus dimensiones; y, en consecuencia, las masas móviles del sistema.

Cada placa tiene su propio imán; mientras que las bobinas están unidas a la parte fija del equipo. Podemos decir que cada placa tiene su propio motor independiente, formado por su imán y por las bobinas que cruza en cada instante.

El sistema de control se encarga de regular en cada motor la potencia necesaria en cada instante; y el sistema de posicionamiento retroalimenta al sistema de control con la información de la posición real de las placas, en una versión moderna del regulador de Watt que originó la revolución industrial. Con ello, las placas se mueven de manera sincronizada, siguiendo un guión previamente establecido: las ecuaciones de movimiento de ACCEL.

Las placas están conectadas entre sí por una cadena de diseño especial, que sólo trabaja en caso de fallo de alguno de los elementos anteriores, y que permite de este modo construir un sistema redundante para conseguir los elevados índices de disponibilidad requeridos en las aplicaciones del nuevo producto.

El movimiento del pasamanos: la mecánica en estado puro

El dispositivo que mueve el pasamanos es una obra de arte de ingeniería mecánica: unas levas cilíndricas de más de 15 m de longitud, de doble superficie de contacto y paso variable, construidas en aluminio de elevadas prestaciones. El paso variable permite la variación de velocidad de los asideros, de forma controlada. La geometría de las levas está cuidadosamente definida para conseguir que el movimiento de los seguidores sea exclusivamente de rodadura, mejorando la eficiencia del sistema. Las levas son accionadas por motores síncronos de imanes permanentes.

Los rodillos seguidores son parte de los carros que mueven los asideros. Dichos carros engranan con el pasamanos continuo en las zonas de velocidad máxima, y desengranan en las zonas de velocidad variable. La transferencia de energía se hace desde los motores a las levas cilíndricas; y de estas últimas a los carros de pasamanos, que a su vez la transmiten al pasamanos continuo.

El sistema de control mantiene el sincronismo entre los pasamanos y las placas en todo momento, garantizando la estabilidad de los usuarios.

Otras innovaciones: eliminación de vibraciones

En equipos de transporte que usan cadenas, no es infrecuente que aparezcan vibraciones asociadas al efecto poligonal. Reducirlas significa, en la mayor parte de los casos, incrementar las dimensiones del equipo.

En ACCEL se ha desarrollado un sistema de guías especial que permite eliminar las vibraciones de la mejor forma posible: en el concepto. Estas geometrías especiales han permitido, por ejemplo, conseguir que el asidero de pasamanos pueda medir 400 mm, incrementando significativamente el confort de los usuarios, y reduciendo a menos de la mitad el número de componentes respecto de versiones anteriores.

Una solución similar se ha utilizado para el guiado de las placas. En este caso, además, ACCEL utiliza una solución innovadora de volteo horizontal de placas, que permite reducir el espacio necesario para instalar una unidad; mejora el acceso para mantenimiento, y posibilita construir con los mismos elementos un sistema con flujo de personas bidireccional.