SIMULADOR
Articulo añadido en fecha 8 de Mayo de 2022
Articulo añadido en fecha 8 de Mayo de 2022
En el capítulo anterior, parece que habíamos llegado al final de la sucesiva serie de controladores, cada vez más perfectos y con más funciones, pero realmente siguiendo una determinada línea, dedicada a conseguir un funcionamiento automatizado de las maquetas, incorporando elementos para que la velocidad de los trenes aumente o disminuya automáticamente, y se produzcan paradas y arranques progresivos ante señales, en sistemas de bloqueo, o en estaciones. Todo ello, como digo, encaminado a un funcionamiento automático, que es lo que muchos aficionados desean, ya que les permite ver en movimiento muchos trenes que se adelantan y se cruzan y aparecen y desaparecen en trazados complicados.
Sin embargo, vamos a ver a continuación, un elemento cuyo propósito es totalmente opuesto: Se trata de un controlador que requiere una atención prácticamente constante del operador, ya que no tiene automatismo alguno, y por lo tanto las paradas y arrancadas, aceleraciones y frenadas y todas las demás acciones han de ser ordenadas manualmente por el operador. La filosofía de esto es que si queremos emular el funcionamiento del tren real, cada locomotora necesita un maquinista, que va controlando continuamente el movimiento de cada tren, manejando una serie de elementos presentes en la cabina de conducción.
Lo que se ha pretendido con este nuevo controlador, denominado PWM77, es asemejarse lo más posible a la forma de funcionamiento de una locomotora real por lo que su aspecto recuerda los elementos de control presentes en la cabina de una locomotora, y no solo eso, sino que tales elementos funcionan de forma similar, y sobre todo, producen en el movimiento de los trenes en la maqueta, efectos similares a lo que ocurre con una locomotora real.
La primera consecuencia es que un controlador de este tipo solo puede manejar un tren, y en realidad, sería muy difícil compaginar su funcionamiento con otros trenes rodando automáticamente en la maqueta, de modo que la idea es que esto sea una alternativa para una maqueta que puede estar preparada para varios trenes en funcionamiento automático. pero que en determinados momentos, se dejan todos los trenes estacionados, y se pasa a manejar de forma manual un único tren con este controlador, que por lo tanto deberá estar conectado a todos los cantones por los que se pueda hacer rodar un tren con este control manual.
De Audrius Meskauskas - Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=988595
La imagen de la izquierda, reproduce el aspecto de este controlador, y aunque naturalmente de forma limitada, reproduce los elementos de mando principales y podemos encontrar similitudes con lo que encontramos en la cabina de una locomotora real. como la reproducida a la derecha. Naturalmente no todas las locomotoras son iguales ni mucho menos, pero podemos decir que al menos para locomotoras eléctricas europeas, fabricadas entre los años 30 y el final del siglo XX existen bastantes similitudes, y éste es el modelo que se ha tratado de imitar con este dispositivo.
Lo fundamental es que existe un elemento llamado "regulador" que controla la potencia del motor y adopta la forma de un volante, aunque su giro no es continuo, sino que va recorriendo una serie de escalones y en cada uno de ellos aumenta la potencia según giramos a derechas dicho volante. Luego hay, normalmente a la derecha de dicho regulador, una palanca, también con varias posiciones que en cada una de ellas aplica una frenada cada vez más fuerte para disminuir la velocidad del tren .
En la parte frontal, encontramos algunos indicadores formados por luces y en algún caso por indicadores de tipo analógico.
Como se puede apreciar, con las limitaciones lógicas por tratarse sólo de un modelo, el panel del PWM777 contiene también esos elementos , más o menos con un aspecto similar, y lo que es más importante con una función similar.
El tema del sistema de frenada es interesante, ya que, al menos las locomotoras eléctricas, tenían más de un sistema. En muchos casos, girando el regulador completamente a la izquierda, se sobrepasaba el punto de parada y se entraba en uno o dos escalones de frenado eléctrico. Este tipo de frenado consiste en que los motores, una vez que dejan de "tirar" y pasan por el punto de paro hacia la izquierda, entran en la zona de frenado, y lo que ocurre es que los motores empiezan a funcionar como generadores, absorbiendo energía cinética de las ruedas de la locomotora y convirtiéndola en energía eléctrica. Esto frena las ruedas, y genera una corriente que se lleva a unas resistencias eléctricas, situadas normalmente en el techo de las locomotoras , que se calientan y disipan la energía al aire. Este sistema se denomina freno reostático. Con el tiempo se cambió el sistema para que al menos en parte, la energía eléctrica generada por los motores se devolviera a la catenaria, aliviando la que la central eléctrica tenía que suministrar a dicha catenaria. Este sistema se denomina freno regenerativo.
Gracias a Westinghouse , se inventó el freno de aire comprimido, en el cual, en la locomotora hay un compresor que llena un calderín de aire comprimido. En cada vagón hay un pequeño calderín que se llena desde el de la locomotora por medio de un tubo que recorre todo el tren. Desde la locomotora parte un segundo tubo, cuya presión en principio es nula. En esta situación, en cada vagón, la presión del aire de su calderín, mantiene el freno apretado, así que todo el tren está frenado. Este segundo segundo tubo, que recorre también todo el tren, puede ser llenado también con aire a presión. Cuando en un vagón, este segundo tubo tiene presión. el freno se afloja, más o menos según sea la presión del tubo. Con la presión máxima el freno está completamente aflojado, y según la presión sea menor, el freno de cada vagón se aprieta, gracias al aire de su calderín. Por lo tanto si desde la locomotora, damos toda la presión al segundo tubo, los vagones estarán desfrenados y el tren se podrá mover libremente. Si el maquinista quiere que los vagones frenen mas o menos, lo que hace es liberar presión del tubo, y el freno se aprieta más cuanto menor presión tenga el segundo tubo. Nótese que si hay una avería, por ejemplo el tubo se corta, o el compresor falla, los frenos se aprietan y el tren se queda frenado. evitando posibles peligros.
El maquinista entonces lo que tiene es la palanca del freno, situada normalmente para ser accionada con la mano derecha, que cuanto más se gira, más aire del segundo tubo deja escapar y por lo tanto más aprieta los frenos del tren.
Así que el controlador PWM77 lo que tiene es una reproducción del volante del regulador y de la palanca del freno, y al ser accionados estos mandos, la locomotora que esté situada en la vía alimentada desde el controlador, reacciona acelerando, frenando y en definitiva respondiendo a los mandos imitando a como lo haría una locomotora real.
En todas las locomotoras, hay un indicador fundamental, que indica cual es la presión en el tubo de freno (o en ambos tubos) En el PWM77 se ha incluido también un indicador analógico, graduado en Kg/cm2 que simula el valor de la presión según cual sea la posición de la palanca de freno.
También se ha incluido un generador de sonidos, que al pulsar uno de los cuatro botones que tiene previstos, produce un sonido de bocina de locomotora. Los sonidos son grabaciones en formato MP3 que pueden sustituirse con facilidad.
En el siguiente vídeo, se puede ver una prueba de funcionamiento del PWM77, y se puede comprobar cómo, el tren que se maneja, responde a los mandos del controlador, cuando son utilizados como lo haría un maquinista.
El funcionamiento del PWM77, se basa en el mismo principio que el resto de controladores que se han visto en esta web. Hay un circuito electrónico, que envía a las vías, una corriente de tipo PWM con una frecuencia baja (unos 40 Hz) y anchura de pulsos variable. Los motores de las locomotoras reaccionan a este tipo de corriente girando a una velocidad que depende directamente del ancho de los pulsos. pasando desde moverse a una velocidad casi imperceptible, con anchuras de pulso cercanas al 1% de periodo, a moverse a la máxima velocidad que alcance ese motor, cuando la anchura de pulso alcanza el 100% del periodo
Este controlador lleva interiormente un circuito electrónico que calcula en cada instante cuál debe ser la velocidad de la locomotora en función de una serie de parámetros, como son la velocidad en el instante anterior, la inercia que se opone al movimiento del tren, otras resistencias que pueden también oponerse al movimiento como son los rozamientos y la resistencia del aire, con esos datos y la potencia del motor en cada momento que depende de la posición del regulador, y la posición de la palanca del freno que se traduce en una fuerza de frenado variable. Como resultado de este cálculo se altera el ancho de pulso de la señal PWM enviada a la vía, de manera que el tren ajusta en cada instante su velocidad a la calculada por el sistema, y el resultado es que el tren parece moverse con arreglo a esos parámetros. Por eso, podemos decir que este controlador se comporta como un simulador
Algunos parámetros pueden ser ajustados por el usuario, para conseguir que el comportamiento de los trenes se aproxime aún más a la realidad, según se trate de trenes ligeros o más pesados. Por ejemplo si se aumenta el valor de la inercia, el resultado será que los trenes aceleran más lentamente, pero también se notará que al frenar, el tren recorre más espacio antes de llegar a detenerse.