Por Dr. Abelardo Rodríguez Pretelín y Mtra. Yael Gutiérrez Zúñiga
Resumen
El uso mixto de la infraestructura ferroviaria que, permite la operación simultánea de trenes de carga y pasajeros en la misma vía, (algunos usos compartidos son en el mismo derecho vía) formando en ocasiones una red, ha demostrado ser una estrategia eficaz para optimizar recursos y maximizar la utilización de la infraestructura existente. Este enfoque, originado en Alemania en la década de 1960, se ha expandido globalmente debido a su éxito en la mejora de la eficiencia operativa y la reducción de la accidentalidad ferroviaria.
En Estados Unidos, un ejemplo destacado del uso mixto de las vías es Brightline, donde las inversiones en mejoras de seguridad financiadas por la rentabilidad (no solo de boletajes si no, por ejemplo, asociada a la captura de plusvalías) de los servicios de pasajeros han permitido la instalación de sistemas avanzados de señalización, monitoreo y control. Estas mejoras han sido posibles gracias a Florida East Coast Railway (FECR) propiedad de Grupo México, que también opera Ferromex y Ferrosur en México. Esta integración no solo reduce la necesidad de construir nuevas infraestructuras y su impacto ambiental, sino que también mejora la conectividad y eficiencia operativa del sistema ferroviario, demostrando que el uso mixto puede conducir a operaciones más seguras y eficientes.
Introducción
El uso mixto de la vía se refiere a la operación simultánea de trenes de carga y diferentes servicios de trenes de pasajeros en la misma infraestructura ferroviaria. Este enfoque permite maximizar la utilización de la red ferroviaria existente, aunque a veces necesite mejoras en el alineamiento vertical y horizontal, o incluso en la geometría y estructura de la vía, especialmente en infraestructuras antiguas.
La infraestructura ferroviaria, al igual que la carretera requiere de expansión de capacidad conforme a la demanda, esta expansión puede ser física a través de dobles vías, dobles vías con laderos, etc. y / o por medio de sistemas de señalización y control a prueba de fallas para evitar accidentes. Una infraestructura con doble vía y sistemas de señalización y control adecuados puede llegar a mover hasta 170 trenes por día en condiciones operativas europeas (p.ej. trenes de una longitud máxima de casi 800 metros) [1].
En Norte América, la operación difiere de la europea. Una de las principales diferencias es la longitud total de los trenes, que en Norte América es de más de 2000 m. Esto puede llegar a afectar la capacidad máxima de las vías, permitiendo un tránsito menor al de 100 trenes al día.
El uso mixto de las vías ofrece una solución eficiente y flexible para el transporte de mercancías y personas. Al compartir las vías, se optimizan los recursos disponibles, se reduce la necesidad de construir nuevas infraestructuras y se evita la obtención de nuevos derechos de vía que, suele ser costosa y problemática, salvo en los casos donde se requiere una mejora del trazo horizontal para incrementar las velocidades o la clase de la vía. Además, se mejoran las conexiones entre distintos servicios, lo que resulta, si se diseña correctamente, en una mayor eficiencia operativa y un mejor servicio tanto para los usuarios de trenes de pasajeros como para los operadores de carga.
Por otro lado, el uso mixto de la vía no solo permite maximizar la utilización de la infraestructura ferroviaria existente, sino que también contribuye a reducir la construcción de nueva infraestructura, lo que a su vez, minimiza el impacto ambiental al evitar la ocupación de nuevos espacios.
El uso mixto se traduce en una gestión más eficiente de los recursos disponibles y en una disminución de los costos asociados a la construcción y mantenimiento de nuevas vías (el mantenimiento tiene que ser proporcional al tipo de servicio que use las vías y establecido de manera puntual y normativa para que no se pierda este beneficio), a la vez que se promueve la sostenibilidad y la preservación del entorno natural.
Origen y Expansión del Uso Mixto
El concepto moderno del uso mixto de la red ferroviaria surgió en Alemania a mediados de la década de 1960. Este enfoque fue una respuesta al creciente congestionamiento vehicular debido al rápido aumento del tráfico de automóviles privados. Un estudio encargado por el gobierno federal en 1964 recomendó la expansión del transporte ferroviario, comenzando con el tren ligero, para desviar a las personas de sus automóviles de manera más efectiva que el tránsito en autobús. Como resultado, se desarrolló una red de transporte metropolitano integrado que combinaba el sistema ferroviario regional con tranvías y autobuses locales, creando un sistema de transporte más robusto, eficiente y conectado [2]. Posteriormente, debido a su éxito, el uso mixto se expandió para incluir distintos tipos de servicios ferroviarios de pasajeros a lo largo de toda la red ferroviaria, compartiendo el uso de la red con los trenes de carga a nivel nacional. Esta experiencia fue posteriormente adoptada en más de 30 ciudades en Alemania, Suiza, Francia y los países del Benelux, planificando o implementando la conexión de sus sistemas de tren de pasajeros con las redes ferroviarias regionales y nacionales. Entre 1984 y 1999, las millas de vías ferroviarias utilizadas por servicios de tren locales aumentaron casi un 70%, principalmente debido al uso compartido de vías [2].
Servicios de Pasajeros en Uso Mixto
Interurbano Express: Transporte rápido y eficiente entre grandes ciudades, con alta capacidad y frecuencia.
Interurbano: Servicios rápidos y frecuentes entre ciudades importantes, proporcionando conexiones eficientes a distancias medias y largas.
Regional: Transporte a distancias cortas y medianas, conectando áreas rurales y suburbanas con centros urbanos.
Cercanías/Suburbano: Transporte rápido, frecuente dentro y alrededor de áreas metropolitanas, facilitando el desplazamiento diario.
Tren Ligero: Transporte urbano eficiente en áreas metropolitanas, conectando puntos de la ciudad y suburbios cercanos.
Tram-Tren (Tranvía-Tren): Combina características de tranvías y trenes ligeros, operando tanto en vías urbanas como ferroviarias.
Operación y Prioridades
En Alemania, la gestión de vías de uso mixto se rige por programas y reglas operativas que aseguran la eficiencia y seguridad del sistema ferroviario. Los trenes de alta velocidad tienen la máxima prioridad, seguidos por trenes interurbanos, regionales y suburbanos. Los trenes de carga, aunque generalmente tienen menor prioridad, pueden ajustarse según el tipo de carga [3].
En Estados Unidos, la prioridad de los trenes de pasajeros varía según el servicio y la infraestructura. El tren de pasajeros denominado Brightline, en Florida, tiene alta prioridad, incluso cuando comparte vías con trenes de carga a cargo de Florida East Coast, propiedad de Grupo México, dueña de Ferromex y Ferrosur en México. Servicios de cercanías como Metra y Caltrain también tienen alta prioridad durante las horas pico [2].
Beneficios del Uso Mixto
El uso mixto de las vías conlleva varios beneficios que pueden incluir los siguientes:
Maximización del uso de la infraestructura existente: Permite aprovechar al máximo la infraestructura ferroviaria ya construida, evitando la necesidad de construir nuevas vías e infraestructura [5].
Optimización de recursos: Al compartir las vías para trenes de carga y de pasajeros, se optimizan los recursos disponibles, reduciendo costos de construcción y mantenimiento [5] [7] [9].
Mejora en la eficiencia operativa: Al permitir una operación simultánea de distintos tipos de trenes, se mejora la eficiencia operativa de la red ferroviaria, facilitando el transporte de mercancías y personas [10].
Conexiones mejoradas: Favorece la conexión entre distintos servicios ferroviarios, lo que puede mejorar la conectividad y la accesibilidad a diferentes regiones [3].
Reducción del impacto ambiental: Al evitar la construcción de nuevas infraestructuras, se minimiza el impacto ambiental y la ocupación de nuevos espacios naturales. Al mismo tiempo, promueve la reducción de emisiones de carbono al disminuir la necesidad de construir nuevas infraestructuras y promover el transporte ferroviario más eficiente en consumo de energía [9][12].
Estrés Hídrico: El uso mixto de las vías ferroviarias también ayuda a aliviar el estrés hídrico. La construcción y el mantenimiento de infraestructuras ferroviarias suelen requerir menos agua en comparación con la construcción de carreteras y aeropuertos, lo que resulta en un menor uso de este recurso vital. [12].
Reducción de Accidentes en Carreteras: Una mejor eficiencia en el uso de la infraestructura ferroviaria promueve el cambio modal lo que conlleva a un menor tráfico de camiones en las carreteras, reduciendo la congestión, el riesgo de accidentes y mejorando la seguridad vial [4].
Eficiencia Económica: Optimiza el uso de la infraestructura ferroviaria existente, reduce costos operativos y mejora la conectividad, fomentando el desarrollo económico regional y reduciendo costos asociados a los accidentes de tráfico y el mantenimiento asociado a las carreteras [7].
Este enfoque no solo optimiza la eficiencia del transporte, sino que también contribuye significativamente a la sostenibilidad y la seguridad, ofreciendo múltiples beneficios ambientales, sociales y económicos.
Condiciones para el Uso Mixto
Sin embargo, previo a contemplar el uso mixto de la red ferroviaria nacional, se deben llevar a cabo una serie de medidas que permitan su correcta implementación. Aquí algunas de las condiciones y los riesgos que se prevén en caso de no llevarse a cabo.
Condiciones para la Operación Mixta
Señalización y Control: Los sistemas de señalización y control son esenciales para coordinar y prevenir accidentes en la operación mixta. Estos sistemas dividen la ruta en bloques fijos controlados por señales, que regulan la ocupación de cada sección de vía. La tecnología avanzada, como el Positive Train Control (PTC), mejora la seguridad y eficiencia al permitir la detección y corrección de errores del operador [4].
Capacidad de Vía Física: La infraestructura debe adaptarse a las dimensiones y parámetros de los vehículos utilizados, así como al número de vías con laderos para acomodar el número de trenes que cumplan con el movimiento de la demanda de pasajeros y carga que se espera. Es crucial considerar la estructura espacial de la región, con paradas adecuadas para trenes de pasajeros y compatibilidad en anchos de vía. La gestión adecuada de las operaciones y la capacitación de conductores son fundamentales para una operación segura y eficiente [5].
Congestión: La operación simultánea de trenes de carga y pasajeros en una misma vía puede generar congestión y retrasos, especialmente en tramos con alto volumen de tráfico. Para mitigar estos cuellos de botella operativos, se requiere desarrollar la capacidad de vía adecuada mediante la expansión de la infraestructura y la implementación de sistemas de señalización y control y ajustes operativos que optimicen el uso de la infraestructura, sobre todo la existente tratando de evitar inversiones en infraestructura física. [5]. Esto sería complicado en México ya que la infraestructura ferroviaria en México es en su mayor parte vía única con laderos insuficientes para un tráfico intenso.
Seguridad: La coexistencia de diferentes tipos de trenes en una misma vía puede aumentar el riesgo de accidentes y colisiones, especialmente si no se implementan adecuadas medidas de seguridad, específicamente sistema de señalización y control a prueba de fallas (sistemas ETRMS o PTC) y el control de la operación de manera centralizada bajo un solo mando [2], [3] y [4].
Limitaciones en la velocidad y capacidad: Adaptar la infraestructura para distintos tipos de trenes puede limitar la velocidad y capacidad de la red ferroviaria. Para mitigar esto, es esencial diseñar adecuadamente la infraestructura para la capacidad requerida e implementar sistemas de señalización y control a prueba de fallas, permitiendo así que los trenes circulen más rápido y con mayor frecuencia. [5].
Costos de mantenimiento: El mantenimiento de la infraestructura que sirve tanto a trenes de carga como de pasajeros puede generar costos adicionales debido a los ajustes y mejoras continuas necesarios para satisfacer las demandas de ambos tipos de trenes. Sin embargo, la infraestructura compartida evita la duplicación de esfuerzos de mantenimiento, mitigando este impacto. Además, el uso de métodos avanzados de monitoreo permite determinar de manera óptima cuándo realizar el mantenimiento, ya sea basado en la condición actual o en predicciones de deterioro futuro, lo que mejora la eficiencia y reduce costos a lo largo del ciclo de vida del proyecto. Es crucial asignar los costos de mantenimiento de manera proporcional, basándose en modelos que establecen el deterioro causado por cada tipo de tren. Estos modelos deben ser normados para su aceptación. [5], [7].
Coordinación y regulación: Requiere una coordinación eficiente entre los distintos servicios ferroviarios y una regulación adecuada para garantizar la seguridad y la eficiencia de la operación mixta de las vías.
Este último aspecto merece atención especial, ya que la operación mixta debe obedecer a reglas de operación claras y control centralizado a cargo de una autoridad federal que garantice la capacidad de la infraestructura, así como la eficiencia y seguridad de la operación sin computar los intereses de actuales y futuros operadores de carga y pasajeros. Esto significa que se logren los siguientes aspectos a través de una autoridad ferroviaria (se requiere fortalecimiento normativo y legal) [3]:
- Coordinación de horarios: Establecer horarios y programaciones que permitan la operación fluida y segura de los distintos tipos de trenes, evitando conflictos y congestiones en la red ferroviaria.
- Gestión de infraestructura: Supervisar el estado y mantenimiento de la infraestructura ferroviaria compartida, asegurando que esté en condiciones óptimas para el paso seguro y eficiente de los trenes.
- Regulación de seguridad: Establecer normativas y protocolos de seguridad que garanticen la protección de pasajeros, operadores y carga durante la operación mixta de las vías.
- Resolución de conflictos: Actuar como mediador en caso de conflictos o disputas entre los distintos servicios ferroviarios que comparten las vías, buscando soluciones equitativas y eficientes.
- Promoción de buenas prácticas: Fomentar el intercambio de buenas prácticas y experiencias entre los operadores ferroviarios, con el fin de mejorar la eficiencia operativa y la calidad del servicio.
Ejemplos Internacionales
En Alemania, el 70% de la red ferroviaria (36 mil kilómetros) se utiliza en uso mixto, dónde se mueven 1 millón de toneladas al día y 7 millones de pasajeros en diferentes servicios (p.ej. interurbanos). Alrededor del mundo, algunos ejemplos puntuales de trenes mixtos son los siguientes:
- Brightline (EE.UU.): Conecta Miami, Fort Lauderdale, West Palm Beach y Orlando, compartiendo vías con Florida East Coast Railway que pertenece a Grupo México, dueño de Ferromex y Ferrosur [13] y [14].
- Metra (EE.UU.): Opera en Chicago, compartiendo vías con BNSF y Union Pacific [15].
- Amtrak Empire Builder (EE.UU.): Conecta Chicago con Seattle y Portland, compartiendo vías con CPKC y BNSF Railway a lo largo de 2,206 millas [16].
- VIA Rail The Canadian (Canadá): Conecta Toronto con Vancouver, compartiendo vías con CPKC a lo largo de 4,466 kilómetros [17] y [18].
- ICE (Alemania): La Línea Berlín-Hamburgo comparte vías con trenes de carga [19].
- Railjet (Austria): Conecta Viena, Salzburgo, Innsbruck y Graz, compartiendo vías con trenes de carga [20].
- AVE (España): Línea Madrid-Sevilla comparte vías con trenes de carga [21].
- Guangzhou-Shenzhen CRH (China): Guangzhou-Shenzhen. Esta línea se ha mejorado para acomodar trenes de alta velocidad de hasta 200-250 km/h, mientras que también se utiliza para el tráfico de carga. [22].
- JR Tōhoku (Japón): La línea Tōhoku Main Line. En esta línea, tanto los trenes de pasajeros operados por JR East como los trenes de carga operados por JR Freight comparten las mismas vías [23].
- Tren Central (Chile): Opera en Santiago, compartiendo vías con Ferrocarril del Pacífico S.A [24] y [25].
Incremento de la seguridad a través del uso mixto de la red ferroviaria
Alemania:
El uso mixto de la red ferroviaria en Alemania ha permitido optimizar los recursos disponibles y flexibilizar el transporte de pasajeros. Esta integración ha contribuido a reducir la accidentalidad ferroviaria mediante la implementación de avanzados sistemas de control y gestión del tráfico, que evitan colisiones y choques entre trenes. Además, las mejoras en la geometría de las vías y su constante monitoreo, ajustados a las velocidades de diseño, ayudan a mitigar y evitar descarrilamientos [26].
La implementación de trenes de pasajeros en estas vías también requiere mantener una interacción más segura entre el tráfico vehicular y ferroviario en los cruces a nivel. Este enfoque demuestra que el uso mixto no solo mejora la eficiencia del transporte (por ejemplo, aumentando la velocidad de todos los trenes), sino que también fortalece la seguridad ferroviaria a nivel nacional. Al integrar un enfoque operativo enfocado en la seguridad, se logra una operación más eficiente y de mayor calidad [27] y [28].
La Figura 1 muestra la relación entre accidentes en cruces a nivel y accidentes por descarrilamiento para distintos países en 2019. Como se ilustra, tanto Alemania como otros países con una filosofía similar en el transporte ferroviario de pasajeros, como Italia, Reino Unido, Francia y Japón, que han adoptado el uso mixto de la red ferroviaria de manera general, presentan una relación de accidentalidad reducida. Esto es una muestra evidente de la efectividad de este enfoque en términos de seguridad y eficiencia operativa.
Estados Unidos: Florida East Coast Railway (FECR), propiedad de Grupo México, ha mejorado significativamente la seguridad de su infraestructura ferroviaria utilizada por Brightline. Estas mejoras han sido posibles gracias a la rentabilidad de los servicios de pasajeros de Brightline, lo que permitió realizar inversiones sustanciales en mejoras de seguridad.
En colaboración con Brightline, FECR ha implementado diversas medidas de seguridad, incluyendo la instalación de sistemas avanzados de monitoreo impulsados por IA y cámaras de alta definición en las locomotoras para identificar y mitigar comportamientos inseguros. Además, se han realizado importantes mejoras en los cruces a nivel, como la adición de barreras de salida, delineadores flexibles en los bordes de la carretera, señales activas y medianas elevadas, todas dirigidas a reducir accidentes y mejorar la seguridad a lo largo del corredor ferroviario [29] y [30]
Estas inversiones demuestran cómo la rentabilidad de los servicios de pasajeros puede financiar mejoras críticas en la infraestructura, conduciendo a operaciones ferroviarias más seguras y eficientes. Además, estas acciones confirman que es posible llevar a cabo el uso mixto de la infraestructura ferroviaria, integrando tanto servicios de pasajeros como de carga en la misma red. Esta integración no solo optimiza los recursos disponibles, sino que también asegura una operación segura y eficiente para todos los usuarios del sistema ferroviario.
Un ejemplo muy representativo se da en Ersingen/ Kämpfelbach, Alemania. En este ejemplo es importante observar que incluso un Tren Ligero tipo Tram – Tren comparte la vía con trenes de carga en un corredor de tráfico muy intenso.
Ejemplo de tráfico mixto en Ersingen/ Kämpfelbach, Alemania.
Nota: Consulta las referencias aquí.
M.Sc. Yael Gutiérrez Zúñiga
Arquitecta por la Universidad Veracruzana, Xalapa. Cuenta con una Maestría por la Universidad de Stuttgart, Alemania, en Planeación de Infraestructura (MIP por sus siglas en inglés). Ha trabajado en la Agencia Reguladora del Transporte Ferroviario (ARTF) como jefa de departamento en el desarrollo de proyectos ferroviarios, así como subdirectora en la Dirección General de Transporte Multimodal y Logística en la inspección y evaluación de servicios contratados de proyectos ferroviarios, dentro de la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes del Gobierno Federal Mexicano (SICT).
Actualmente se encuentra realizando su Doctorado en el Instituto de Ingeniería Ferroviaria y del Transporte (IEV por sus siglas en alemán) en la Universidad de Stuttgart sobre capacidad en vías ferroviarias.
Abelardo Rodríguez Pretelín
Ingeniero Civil por la Universidad Veracruzana. Posee una maestría en Ciencias por la Universidad de Stuttgart, Alemania, y un doctorado en Ingeniería en Ciencias de la Simulación otorgado por el Clúster de Excelencia de la misma universidad, graduándose con mención honorífica (Magna Cum Laude).
Su trabajo se ha enfocado en el desarrollo e implementación de estrategias basadas en la digitalización, con un énfasis particular en el sector ferroviario, con el propósito de mejorar la seguridad y optimizar la operación ferroviaria.
En México, en el gobierno, se desempeñó inicialmente como Director de Estadística Ferroviaria y, posteriormente, como Director General de Regulación Ferroviaria en la Agencia Reguladora del Transporte Ferroviario de la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes.