EMPRESA DE LOS FERROCARRILES DEL ESTADO. ANEXO 3. DETERMINACION DE LA FLOTA. PROVISION DE MATERIAL RODANTE Y SU MANTENIMIENTO.

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1 EMPRESA DE LOS FERROCARRILES DEL ESTADO. ANEXO 3. DETERMINACION DE LA FLOTA. PROVISION DE MATERIAL RODANTE Y SU MANTENIMIENTO. PROYECTO MEJORAMIENTO INTEGRAL INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA TRAMO: ALAMEDA MELIPILLA. SANTIAGO CHILE OCTUBRE DE 2013.

2 E.T. II DETERMINACIÓN DE LA FLOTA DE TRENES. INDICE. 1. ALCANCES METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DEL MATERIAL RODANTE DISEÑO OPERACIONAL SIMPLIFICADO CÁLCULO DE LA DURACIÓN DE LA VUELTA O TIEMPOS DE CICLO a) RESISTENCIA AL AVANCE... 2 b) EMPUJE MOTRIZ... 2 c) ECUACIÓN DINÁMICA Y MODELACIÓN CARACTERÍSTICAS DEL TRAZADO DE LAS VÍAS UBICACIÓN DE LAS ESTACIONES FRECUENCIAS DEL SERVICIO Y OFERTAS DE TRANSPORTE VELOCIDADES DE CIRCULACIÓN TIEMPOS DE DETENCIÓN EN ESTACIONES Y TIEMPOS DE MANIOBRA TIEMPOS PARA MANTENIMIENTO, HORAS DE VALLE, ETC CÁLCULO DE LA FLOTA DE UNIDADES REQUERIDAS CÁLCULO DE ENERGÍA CONSUMIDA POR LA FLOTA OFRECIDA.... 6

3 E.T ALCANCES. El presente documento tiene por finalidad establecer la metodología que se aplicará para determinar la Flota de trenes de la Licitación por Provisión de Material Rodante y su Mantenimiento para el tramo comprendido entre Santiago Malloco, el que operará con dos (2) bucles disjuntos: Alameda-Ciudad Satélite-Alameda y Ciudad Satélite-Malloco-Ciudad Satélite. 2. METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DEL MATERIAL RODANTE. Para la determinación de la flota de Material Rodante que EFE requiere se aplicará lo siguiente: - Se distinguen separadamente los dos servicios o indistintamente bucles: Alameda Ciudad Satélite (bucle 1) y Ciudad Satélite Malloco (bucle 2). - El Proponente deberá determinar la formación de trenes, tipo de unidades con que propone satisfacer la oferta solicitada para la hora de punta y valle. - Para las condiciones de trazado de cada servicio (bucle) y el tipo de unidad propuesta, EFE calculará un tiempo de ciclo o duración total de la vuelta, DV1 para el servicio Alameda Ciudad Satélite - Alameda y DV2 para Ciudad Satélite Malloco Ciudad Satélite. - Posteriormente el proponente calculará el número de unidades que debe presupuestar, en base a lo indicado en el formulario ET-37. La flota de unidades que el proponente ofrezca será la mínima que garantice el cumplimiento de los requerimientos de oferta y frecuencia de trenes requerida por EFE. Las condiciones de trazado y operacionales definidas por EFE para cada servicio están referidas principalmente a lo siguiente: Características del Trazado. Ubicación de las Estaciones. Ofertas de transporte mínimas, para cada sentido y horario que el oferente deberá satisfacer. Velocidades máximas de circulación para cada sector del trazado y en ambos sentidos, dadas por condiciones de entorno urbano y otras. Aceleración máxima sin compensar en las curvas dada por la geometría de la vía y las normativas de EFE. Prestaciones del Material Rodante ofrecido, en cuanto a velocidades máximas, aceleraciones, etc. Tiempos de Detención en las estaciones y tiempos para efectuar maniobras. 3. DISEÑO OPERACIONAL SIMPLIFICADO. El diseño operacional simplificado corresponde a la elaboración de un itinerario de los trenes para el servicio - Alameda Ciudad Satélite (bucle 1) y Ciudad Satélite Malloco (bucle 2), operando en la hora de punta y en la hora fuera de punta (valle), considerando régimen permanente. El diseño simplificado se basará en el método contemplado en el formulario ET-37. Este itinerario será sobre la base de las posibilidades reales del material rodante ofrecido, operando sobre la vía definida y en las condiciones de carga también definidas. Como base de este diseño operacional, EFE deberá elaborar el cálculo de la duración del ciclo completo del servicio Alameda Ciudad Satélite Alameda (denominado DV1 ), y para el servicio Ciudad Satélite Malloco Ciudad Satélite (denominado DV2 ), considerando los tiempos de parada, de maniobra de cambio de sentido, restricciones, etc. definidas más adelante a partir de los antecedentes que proporcione cada uno de los proponentes.

4 E.T CÁLCULO DE LA DURACIÓN DE LA VUELTA O TIEMPOS DE CICLO. EFE realizará un cálculo del tiempo de ciclo del material rodante, simulando las condiciones dinámicas del tren, con un margen de error menor al 3%. Para este cálculo, se considerará los antecedentes de trazado, restricciones de velocidad, tiempos de detención, tiempos de maniobra, etc. exigidos por la operación de EFE. En el cálculo se considerarán los siguientes aspectos: a) RESISTENCIA AL AVANCE La Resistencia al Avance Rav, medida en kn, de las unidades será modelada de acuerdo a la siguiente ecuación: En que: Rav = A + B x V + C x V 2 + D x dv/dt + E x i + F / r Rav : Es la fuerza de resistencia al avance [kn]. A : Constante [N]. B : Constante relacionada con la velocidad [N/(Km/h)]. C : Constante relacionada con el cuadrado de la velocidad [N/(Km/h) 2 ]. D : Constante relacionada con aceleración [N/(m/s 2 )]. E : Constante relacionada con la pendiente [N]. F : Constante relacionada con la curva [Nm]. v : Velocidad [Km/h]. a : Aceleración [m/s 2 ]. i : Pendiente expresado en tanto por mil. R : Radio de la curva [m]. El proponente deberá declarar en Acto 1 los valores A, B, C, D, E y F característicos del tren que propone que se considerará para la modelación y determinación de la duración de la vuelta. En caso que proponga formaciones simples y múltiples para cumplir con los requisitos de intervalo y oferta, deberá entregar los que correspondan a la configuración más lenta. Cada uno de los coeficientes especificados, deberán contar con una justificación, en lo posible experimental. No se considerarán modelos dinámicos que utilicen parámetros diferentes a los especificados. b) EMPUJE MOTRIZ. El proponente deberá declarar, en el Acto 1, los valores característicos del material ofrecido, al menos para las siguientes variables: Empuje Motriz v/s velocidad. Potencia v/s velocidad. Características para el frenado de servicio. Aceleración v/s velocidad. Estos valores deberán ser presentados mediante curvas características y serán utilizados para la modelación de la duración de la vuelta. Dentro de la modelación dinámica, tanto el empuje motriz como el frenado deberán ser aplicados considerando conducción manual, con control de la velocidad en base a una consigna para cada tramo,

5 E.T. 3 la cual intentará ser conseguida por un conductor humano, que esté entrenado para minimizar los tiempos de viaje. En la simulación de viaje en interestaciones se considerará impulsiones de aceleración y frenado de modo que siempre la velocidad esté en el rango absoluto comprendido entre un 95% y un 100% de la velocidad máxima permitida para en tramo. c) ECUACIÓN DINÁMICA Y MODELACIÓN. Se modelará el itinerario tipo para cada uno de los dos servicios. Esta modelación estará basada en la resolución de la ecuación dinámica del tren: Fe - Rav (kn) = m x dv/dt La modelación dinámica del tren deberá ser resuelta a intervalos no mayores a 1 segundo o no mayores a 50 metros según sea el método. El resultado de la modelación dinámica será presentado en 2 tablas de itinerario tipo denominadas IT1, e IT2, una para cada servicio respectivamente. Dentro de cada tabla se indicarán columnas que detallen la información de tiempo, posición, velocidad, consumo instantáneo de energía y otras que sean de interés y que permitan a EFE verificar cálculos. Estas modelaciones darán como resultado los tiempos de viaje DV1 y DV2 que el proponente deberá garantizar en su oferta. 5. CARACTERÍSTICAS DEL TRAZADO DE LAS VÍAS Servicio Alameda Ciudad Satélite Alameda. Se considerará para el cálculo de la duración de la vuelta y del itinerario tipo, las siguientes características del trazado de la Red de EFE: Trazado en doble vía, ambas de idénticas características. Inicio del Trazado, en el Km. 0,0, Terminal Alameda. Punto de retorno en el Km 16,471 en estación Ciudad Satélite. Trocha:1.676 m. Pendientes en el trazado Las pendientes del trazado, para ambas vías son las siguientes: Se entregará vía Aclaración. Curvas en el trazado. Las curvas del trazado, para ambas vías son las siguientes: Se entregará mediante Aclaración Servicio Ciudad Satélite Malloco Ciudad Satélite. Se considerará para el cálculo de la duración de la vuelta y del itinerario tipo, las siguientes características del trazado de la Red de EFE: Trazado en doble vía, ambas de idénticas características. Inicio del Trazado, en el Km en Ciudad Satélite. Punto de retorno en el Km en Malloco.

6 E.T. 4 Trocha:1.676 m. Pendientes en el trazado Las pendientes del trazado, para ambas vías son las siguientes: Se entregará mediante Aclaración. Curvas en el trazado. Las curvas del trazado, para ambas vías son las siguientes: Se entregará mediante Aclaración. 6. UBICACIÓN DE LAS ESTACIONES Servicio Alameda Ciudad Satélite. El proponente deberá considerar en su diseño, los siguientes puntos de parada del centro del tren para las estaciones: Estación Ubicación (PK) Alameda -1,580 Lo Errázuriz +4,500 Vespucio +6,993 Pajaritos +10,000 Tres Poniente +11,580 Ciudad Satélite +14, Servicio Ciudad Satélite Malloco. El proponente deberá considerar en su diseño, los siguientes puntos de parada del centro del tren para las estaciones: Estación Ubicación (PK) Ciudad Satélite +14,891 Padre Hurtado +17,040 Malloco +23, FRECUENCIAS DEL SERVICIO Y OFERTAS DE TRANSPORTE. La circulación del Material Rodante estará sujeta a restricciones de intervalos entre trenes consecutivos o frecuencias de operación y que son: Para horario de punta ( hp ): Alameda Ciudad Satélite Ciudad Satélite-Malloco - Intervalo esperado 4,0 min 8,0 min - Intervalo resultante 3,7-4,0 min 7,0 8,0 min Para horario fuera de punta ( fp ) Ciudad Satélite-Malloco - Intervalo esperado 8,0 min 8,0 min - Intervalo resultante 7,0 8,0 min 7,0 8,0 min

7 E.T. 5 El intervalo esperado se comprenderá en las indicaciones para completar el formulario ET-37, pero se refiere a que dada la rapidez y la capacidad de un tren, la oferta mínima exigida, sería imposible ajustar en forma exacta el intervalo del servicio a lo deseado Sólo para efectos del Diseño operacional simplificado, el proponente deberá considerar el cumplimiento de las siguientes ofertas de transporte mínimas, con sus unidades bajo la condición de carga declarada como C2 en los formularios respectivos. Oferta mínima: Alameda C.Satélite: En horas de punta - Mayor o igual a pax/hora-sentido En horas fuera de punta - Mayor o igual a pax/hora-sentido C.Satélite Malloco: En horas de punta - Mayor o igual a pax/hora-sentido En horas fuera de punta - Mayor o igual a 4.000pax/hora-sentido 8. VELOCIDADES DE CIRCULACIÓN. El Material Rodante deberá circular a la mayor velocidad posible en cada interestación, con límite absoluto de 140 km./hora sujeto a las siguientes restricciones: - Restricciones de velocidad debidas a la presencia de curvas en el trazado. Esta restricción es de carácter absoluto y está dada por el criterio definido por EFE en cuanto a aceleraciones máximas sin compensar, cuya expresión se define en las presentes Especificaciones Técnicas. - Restricciones de velocidad por presencia de singularidades del entorno, tales como puentes. La ubicación de los puentes se presenta en Especificaciones Técnicas y debe considerarse como velocidad máxima sobre ellos, 100 km/hr. 9. TIEMPOS DE DETENCIÓN EN ESTACIONES Y TIEMPOS DE MANIOBRA. Para efectos de cálculo de los tiempos de ciclo, el proponente deberá considerar en su diseño operacional un tiempo de detención en las estaciones igual a 20 segundos. Para las maniobras de cambio de sentido y conductor en cualquiera de las 2 estaciones terminales extremos (Alameda y Malloco) y estación terminal intermedio Ciudad Satélite, se considerará al menos 50 segundos. Este tiempo es adicional a los 20 segundos para bajada más los 20 segundos para subida de pasajeros en las estas mismas estaciones terminales, lo que totaliza 90 seg. 10. TIEMPOS PARA MANTENIMIENTO, HORAS DE VALLE, ETC. No se consideran en este diseño operacional simplificado. 11. CÁLCULO DE LA FLOTA DE UNIDADES REQUERIDAS. La flota de unidades requerida y que el Proponente deberá declarar en su oferta corresponde a la mínima cantidad de unidades que garanticen el cumplimiento de los requerimiento de oferta y frecuencia de

8 E.T. 6 trenes requerida por EFE, tanto para horario de punta como fuera de punta, sujeta a las condiciones de trazado, de operación y a las potencialidades del Material Rodante ofrecido. La flota requerida será consecuencia de los requerimientos en horas de punta, sin embargo, dadas las características de la demanda, para horario fuera de punta resulta de interés que los proponentes exploren alternativas con formaciones de trenes que pudieran permitir disminuirse, reduciendo así el consumo de energía y el mantenimiento. Para la determinación de la flota, el proponente deberá completar el Formulario ET-37, con los datos para DV1 y DV2 calculados de acuerdo a la presente metodología. Se excluye explícitamente la incorporación de trenes de reserva en los cálculos a presentar en el Formulario ET CÁLCULO DE ENERGÍA CONSUMIDA POR LA FLOTA OFRECIDA. La determinación del consumo de energía producido por la operación de las unidades de Material Rodante ofertadas será determinada por el oferente, en función de las condiciones de trazado de la vía, las prestaciones del Material Rodante ofrecido y el itinerario tipo definido previamente. El diseño operacional simplificado corresponde al mismo utilizado por el proponente para calcular la duración de la vuelta DV1 para el servicio Alameda Ciudad Satélite y DV2 para el servicio Ciudad Satélite Malloco. Basándose en las mismas tablas de itinerarios elaboradas para la determinación de la duración de la vuelta, el proponente determinará el consumo instantáneo de energía de una unidad, bajo la condición de 50% de carga completa (50% de C2) y para toda su evolución dentro de una vuelta completa en el servicio Alameda Ciudad Satélite Alameda, así como también para el servicio Ciudad Satélite Malloco Ciudad Satélite. Integrando el consumo instantáneo durante toda la duración de vuelta respectiva, el proponente deberá calcular el valor de EU1 y EU2 que corresponden al consumo de Energía, en kwh, que el proponente declara y garantiza para sus unidades en cada uno de los dos servicios. El proponente deberá realizar el cálculo de la energía consumida en un ciclo completo simulando las condiciones dinámicas del tren, con un margen de error menor al 3%. Para el cálculo de la energía se deben utilizar las mismas consideraciones y coeficientes de Resistencia al Avance y Fuerza de Empuje usados en el cálculo de la duración de vuelta DV1 y DV2. La representación del cálculo de la energía instantánea consumida por una unidad, quedará representada en la tabla IT1 e IT2. Las características de Potencia v/s velocidad u otras que el proponente utilice para el cálculo de la energía de cada servicio, deberán considerar todas las pérdidas ocasionadas por los convertidores DC/AC y las pérdidas ocasionadas por la conversión electromecánica de la energía. También se deberá considerar la energía promedio consumida por todos los sistemas auxiliares de la unidad. De esta manera, la energía instantánea calculada deberá corresponder exactamente al valor medido aguas arriba el interruptor principal de 3000 Vcc de cada unidad. Dentro de la modelación dinámica, tanto el empuje motriz como el frenado deberán ser aplicados considerando conducción manual, con control de la velocidad en base a una consigna para cada tramo, la cual intentará ser conseguida por un conductor humano, que esté entrenado para minimizar los tiempos de viaje.

9 E.T. 7 En especial, para la estimación de la energía consumida en cada ciclo, el Proponente no podrá considerar frenado regenerativo. Para cualquier consideración de potencia, el oferente deberá considerar que el voltaje de alimentación en la catenaria es fijo, igual al nominal, 3000 Vcc. La energía consumida por unidad será indicada en el formulario ET-24, donde el proponente completará el valor EU1A y EU2A calculado mediante la presente metodología, de donde se deriva el costo anual de la Energía que se determinará en los formularios P-5. En dicho formulario se indican los coeficientes que se deberán aplicar para calcular la energía consumida en 1 año y su valorización. Para efectos de comparación de ofertas, este valor será considerado igual para 30 años de funcionamiento del material rodante. Es importante notar que el valor EU1A y EU2A corresponderán a la energía consumida por una unidad en su recorrido por cada servicio. Este valor será igual a la energía de 1 tren sólo en el caso que estos estén compuestos por sólo una unidad. Conforme lo señalado en de las especificaciones técnicas, al formulario ET-24 y al punto precedente, EU1A es la energía que declarará el proponente como consumo en una vuelta completa Alameda Ciudad Satélite Alameda, por una unidad mínima de material rodante (o bien tren simple). EU2A es la energía que declarará el proponente como consumo en una vuelta completa para la vuelta Ciudad Satélite Malloco Ciudad Satélite. Una unidad mínima de material rodante, o tren simple, no es necesariamente un coche (salvo que éste no requiera de otro para circular comercialmente, para lo cual requeriría cabina en los dos extremos). Una unidad mínima de material rodante es la configuración más básica de tren que puede circular comercialmente. Dos o más unidades mínimas se pueden unir automáticamente para configurar una unidad mayor, por ejemplo, para ofrecer una mayor oferta en horas punta sin requerir de menores intervalos de operación. El valor a declarar en el formulario P-5 se obtiene de multiplicar el número de vueltas completas al año multiplicado por el consumo en Kwh de una vuelta completa, y multiplicado por el valor de la energía eléctrica (0,005 UF/Kwh). A modo de ejemplo, se puede observar del paso 2 del caso 3 del ejemplo de cálculo mostrado en el formulario ET-37, donde se puede observar lo siguiente para el servicio Alameda Ciudad Satélite Alameda: trenes-km al año (nótese por la forma de cálculo que los trenes dobles que está presente en el ejercicio para la punta mañana se contabiliza como 2 trenes simples, por lo que el valor resultante corresponde a trenes-km de trenes simples o unidades mínimas-) / 32,94 = vueltas al año (nótese que por la forma de cálculo nuevamente corresponde al equivalente de una unidad mínima, o tren simple) Gasto en energía (UF/año) = EU1A (Kwh/vuelta) * (vueltas/año) * 0,005 (UF/Kwh). El valor a indicar en el formulario P-5 corresponderá a la suma del consumo anual para el servicio Alameda Ciudad Satélite Alameda y Ciudad Satélite Malloco Ciudad Satélite. Como las pruebas se realizarán probablemente entre los meses de octubre y noviembre de 2013, se considerará como valor referencial 25 ºC en el exterior y 18 ºC en el interior de los coches. Se intentará escoger un día y horario que calcen con lo anterior. 13. Antecedentes que el Proponente Debe Presentar en el Acto1.

10 E.T. 8 En el Acto 1 identificado en las Bases Administrativas cada oferente debe presentar la siguiente información: Peso del tren vacío Número de pasajeros correspondientes a la condición 50% de C2. Se asumirá que cada pasajero pesa 70 Kg. Parámetros A, B, C, D y E. Empuje Motriz v/s velocidad Potencia v/s velocidad Características para el frenado de servicio Aceleración v/s velocidad Indicación de la máxima velocidad con que el oferente desea se simule su tren, tanto para calcular el tiempo de ciclo como para el consumo de energía (es la misma simulación); lo anterior, aún cuando la velocidad máxima que pueda desarrollar el tren sea superior. La velocidad que proponga para la simulación no podrá ser inferior a 120 km/hr Formulario ET-42 //..