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SEÑALIZACIÓN Y DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD, TRDS, DESDE ATP HASTA ETCS, ETC…
SEÑALIZACIÓN Y DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD
En el transcurso del tiempo
A inicios de los años 80
y con el objetivo de incrementar la seguridad, se introducen en Europa sistemas de señalización ferroviaria más modernos, capaces de supervisar continuamente la velocidad del tren, siendo denominados Sistemas de Protección Automática del Tren (ATP – Automatic Train Potection).
Los primeros sistemas ATP usaban una indicación de velocidad objetivo y avisos audibles para advertir al maquinista si rebasaba una señal en rojo (peligro) o si excedía una restricción de velocidad. En estos casos, el sistema aplicaba el freno automáticamente si el maquinista no respondía a las señales de advertencia
El modelo matemático de frenado constituye uno de los principios claves de un sistema ATP que es aplicable a todo vehículo terrestre con circulación constreñida. Este modelo permite predecir la velocidad máxima segura del vehículo a partir de los siguientes datos:
La distancia objetivo (hasta un obstáculo potencial en la ruta),
Las características físicas del vehículo.
La velocidad actual
Conociendo el patrón de la curva de frenado resulta fácil determinar cuál será la velocidad máxima de circulación de un vehículo para que pueda detenerse con seguridad en el punto objetivo o de peligro
Conociendo el patrón de la curva de frenado resulta fácil determinar cuál será la velocidad máxima de circulación de un vehículo para que pueda detenerse con seguridad en el punto objetivo o de peligro
*En los comienzos (1850
)*, los ferrocarriles utilizaban personal (despachadores de trenes) distribuido a lo largo de la vía y cada ciertos intervalos (bloques), los cuales con un cronómetro y señales de mano informaban a los maquinistas acerca del paso de los trenes.
Alrededor de 1930
se introducen las primeras señales ópticas. El sistema en su totalidad se denominó bloqueo telefónico. Con la sustitución de las señales de mano por señales mecánicas fijas, a partir de 1930, surge el bloqueo semiautomático.
En la actualidad
, la señalización ferroviaria se basa en bloqueo automático, el cual no requiere de operaciones manuales. Una línea equipada con bloqueo automático (enclavamientos) se divide en secciones cuya longitud no puede ser menor que la distancia de frenado del tren más rápido que circule por la vía.
Para la detección de la presencia o tránsito de vehículos por una sección específica de la vía se pueden utilizar dos tipos diferentes de equipos:
En líneas férreas más modernas, al inicio y al final de cada sección, se colocan equipos denominados Contadores de Ejes. Un cabezal de conteo puede determinar la cantidad de ejes de material rodante que pasan sobre la vía y también es posible establecer la dirección de circulación con el uso de dos sistemas electrónicos de sensores de ruedas.
Al comparar los resultados del conteo de ejes que entran y salen es posible determinar el estado de la sección de vía (libre u ocupado). Según la Figura 4, hasta que el número de ejes contados por Ax2 (al salir el tren de TS1) no sea igual al resultado obtenido por Ax1 (al entrar el tren a TS1), la sección de vía TS1 deberá ser considerada “ocupada”.
Un circuito de vía que emplea un dispositivo electromagnético (relé1 ) y utiliza ambos rieles como conductores eléctricos. Al pasar un vehículo sobre la vía el contacto eléctrico con los dos rieles impide que circule corriente por el relé con lo cual la señal de bloqueo pasa a estado de peligro (o ocupado).
Sistema ERTMS/ETCS
El sistema ERTMS/ETCS o simplemente ETCS se divide en diferentes niveles funcionales, cuya definición depende de los sistemas instalados en el ferrocarril y de la forma en que la información se transmite al tren.
ETCS NIVEL 0
Sin embargo, dado el caso que un vehículo equipado con este sistema sea utilizado en una ruta sin ETCS y Módulo de Transmisión Específico (STM - Specific Transmission Module), el equipo de abordo solo supervisará la velocidad máxima establecida, debiendo el maquinista observar las señales ubicadas al lado de la vía
La ausencia de señales laterales, es una de las ventajas más destacadas de la adopción de ERTMS/ETCS.
ETCS NIVEL 1
El ETCS Nivel 1 constituye un sistema ATP/ATC de transmisión intermitente o semiintermitente con señalización en cabina, interoperatibilidad y bloqueo con señales fijas, el cual ha sido instalado en líneas de alta velocidad de Austria y en algunas vías de Inglaterra y España.
Las Eurobalizas captan la información relativa a los aspectos de las señales a través de adaptadores y codificadores de telegramas (LEU Encoders) y en determinados puntos fijos la transmiten al tren como Autorizaciones de Movimiento (permiso para circular por una o más secciones de bloqueo) junto con los datos de la ruta
El ETCS Nivel 1 constituye un sistema de señalización en cabina que puede ser superpuesto sobre las instalaciones existentes, manteniendo en su lugar las señales laterales fijas (sistemas nacionales de señalización con detección de presencia en la vía).
ETCS NIVEL 2
El ETCS Nivel 2 constituye un sistema ATP/ATC continuo con señalización en cabina, interoperatibilidad y secciones de bloqueo fijas, el cual ha sido instalado en las líneas de Alta Velocidad en Italia Turín-Novara, Bolonia-Florencia y RomaNápoles.
Las Eurobalizas se utilizan como dispositivos pasivos de posicionamiento o puntos electrónicos de referencia kilométrica. Entre dos balizas de posicionamiento, el tren determina su posición mediante sensores. Las balizas de posicionamiento se utilizan en este caso como puntos de referencia para corregir los errores de medición de distancia. El ordenador de abordo supervisa continuamente los datos transferidos y la velocidad máxima permisible.
El ETCS Nivel 2 constituye un sistema de señalización y protección de trenes basado en transmisión digital por radio.
Los sistemas de separación de los trenes utilizan el término señales virtuales, por analogía con la señalización ferroviaria tradicional, ya que las indicaciones lumínicas fijas de la vía han sido transferidas a la Interfaz Maquinista-Máquina (DMI – Driver Machine Interface) Sin embargo, al mantenerse en uso dispositivos de detección de presencia tales como circuitos de vía, la supervisión de la integridad del tren aún permanece al lado de la vía. Todos los trenes reportan automáticamente y a intervalos regulares su posición exacta y dirección de movimiento a los Centros de Bloqueo por Radio (RBC - Radio Block Center) a través de la red GSM-R [1].
Las Autorizaciones de Movimiento se transmiten directamente al maquinista para permitir su circulación sobre la vía y la mayor parte de las señales se despliegan en cabina, sustituyendo así a las tradicionales señales al lado de la vía. De este modo, exceptuando algunos paneles indicadores como pueden ser señales principales y de límites (estos paneles delimitan las secciones de bloqueo o áreas ETCS L2), es posible operar sin señalización lateral en la vía [1].
ETCS NIVEL 3
La autorización de movimiento es parte de la información relativa a la posición del tren e incluye la distancia actual hasta el siguiente tren. Esta solución denominada espaciamiento por distancia de frenado absoluta o bloqueo móvil permite un mejor aprovechamiento de la capacidad de la línea ya que reduce su segmentación. El nivel 3 está actualmente en proceso de desarrollo.
En este sentido, el ETCS Nivel 3 se aparta de la operación clásica con intervalos fijos, ya que el sistema calcula la distancia segura entre dos trenes [1].
Al igual que en el ETCS Nivel 2, los trenes determinan su posición por sí mismo, a través de balizas de posicionamiento y sensores de vía, debiendo también ser capaces de controlar la integridad del tren abordo con un alto grado de fiabilidad. Así, la ruta ya no requiere de secciones de vía fijas.
El ETCS Nivel 3 constituye una implementación de sistema de espaciamiento de trenes completamente a través de comunicación por radio y que no requiere de dispositivos de señalización fijos al lado de vía para la detección de la presencia de trenes.
El ERTMS/ETCS ha sido seleccionado como sistema de mando, control y señalización y gracias a su nivel de estandarización desde inicios del siglo XXI, la inter operabilidad de la red ferroviaria europea está garantizada
Beneficios del ERTMS
Al comparársele con sistemas de señalización tradicionales, el ERTMS es claramente más flexible y avanzado respecto a la transmisión de información
La implementación de ERTMS trae consigo otras ventajas, las cuales se pueden clasificar como sigue:
1. Seguridad
→ Disimiles suministradores en el mercado
→ Menos interfaces críticas respecto a la seguridad
→ Sistemas estandarizados
5. Mantenimiento
→ Interfaces técnicas uniformes entre los subsistemas
→ Arquitectura e información estandarizadas
4. Interoperatibilidad
→ Mayor rapidez en la recuperación de errores con un número reducido de sistemas
3. Accesibilidad
→ Menor cantidad de dispositivos con conexiones de cables
→ Ausencia o número reducido de señales físicas
2. Costo
→ Las Reducciones Temporales de Velocidad (TSR - Temporary Speed Reductions) son enviadas a la red
→ Las señales son recibidas en la cabina
→ Supervisión continua de la velocidad
El programa ERTMS
Constituye un programa internacional estándar
Fue creado para desarrollar una plataforma común que permita la interoperatibilidad de los ferrocarriles y de los sistemas de señalización.
La interoperatibilidad se logra cuando un sistema es capaz de operar junto con otros de diferentes orígenes y dentro de límites predefinidos
Los objetivos principales de la interoperatibilidad se basan en la necesidad de simplificar, mejorar y desarrollar los servicios internacionales de transporte por ferrocarril.
Contribuye a la creación gradual de un mercado nacional abierto y competitivo para el suministro de sistemas ferroviarios y servicios de construcción, renovación, restructuración y operación
Establece procedimientos estandarizados en Europa para evaluar la conformidad con los requisitos de interoperabilidad
A principios del siglo XX (1990)
, se introdujeron lo semáforos
mecánicos para asistir al personal de operaciones.
Uso de GSM-R
El GSM-R constituye un sistema de comunicaciones móviles de
uso exclusivo para el sector ferroviario.
Con GSM-R, la infraestructura ferroviaria y su personal tienen a su disposición un sistema de radiocomunicaciones móviles que puede satisfacer, de manera eficiente e integrada y a escala nacional, todas las necesidades de comunicación y de transmisión de datos relacionadas con la operación ferroviaria
El GSM-R permite el contacto continuo entre tripulación y tierra (gestión de comunicaciones de servicio y de emergencia) para el intercambio de datos entre los sistemas ubicados al lado de la vía y abordo, a través del establecimiento de conexiones por conmutación de circuitos.
La estandarización de las bandas de frecuencia del GSM-R considera el rango de 876 MHz a 915 MHz en los enlaces ascendentes entre las estaciones móviles (MS.- Mobile Station) y las estaciones transceptoras de base (BTS - Base transceiver station), y el rango de 921 MHz a 960 MHz para la transmisión de los enlaces descendentes.
