Principales sistemas de protección de trenes y su funcionamiento: un análisis

Una descripción general completa de los sistemas de protección de trenes

Protección del tren

La señalización ferroviaria es el sistema de seguridad fundamental que regula los movimientos de los trenes. Es un componente de seguridad vital de la función de control de trenes del ferrocarril. Es responsable de establecer rutas seguras y no conflictivas para los trenes, definir limitaciones de movimiento y comunicar instrucciones o directivas a los conductores de trenes una vez que hayan sido instruidas por un señalizador o un sistema de automatización. Un sistema de protección de trenes consta de dos componentes principales: detección de trenes (saber dónde está) y autoridad de movimiento (decirle al tren qué tan lejos puede viajar). Estos dos componentes son utilizados por el sistema de protección del tren para garantizar el funcionamiento seguro de un tren.

Fondo

Tradicionalmente, los sistemas de señalización en Europa, Gran Bretaña y muchas otras naciones dependían de que los conductores de trenes reaccionaran a las indicaciones mostradas por semáforos al lado de la línea o señales luminosas de colores y ajustaran la velocidad del tren en consecuencia. A lo largo de los 150 años de historia de la señalización ferroviaria, la falta de respuesta de los conductores a las directivas comunicadas por elementos de señalización de cualquier tipo ha dado lugar a una serie de accidentes, algunos de los cuales han provocado un número sustancial de muertes. Se han desarrollado varios tipos de dispositivos de advertencia al conductor y sistemas de aplicación de comandos de señales en respuesta a la necesidad constante de mitigar los riesgos causados ​​por el incumplimiento de los conductores de trenes con los comandos de señales. Estos se conocen como sistemas de protección de trenes. Los sistemas de protección automática de trenes (ATP) son aquellos que monitorean continuamente la velocidad real del tren y hacen cumplir un patrón de velocidad específico.

Tipos de sistemas de protección de trenes

La meta y el objetivo de casi todos los sistemas de protección de trenes es reducir o evitar y eliminar la probabilidad de errores del conductor que resulten en un accidente relacionado con el movimiento del tren al no prestar atención a una instrucción de señal visiblemente exhibida en el lado de la línea o en la cabina. La protección de los trenes en las líneas principales comenzó con la introducción y el establecimiento de sistemas de alerta y avanzó hasta la ejecución y el cumplimiento de las directivas emitidas por estos sistemas.

Originalmente, los sistemas de advertencia notificaban y advertían a los conductores cuando se acercaban a un aspecto desfavorable o restrictivo de la señal del lado de la línea y requerían que los conductores reconocieran y aceptaran la indicación emitida por los sistemas de advertencia. De lo contrario, los sistemas aplicarían los frenos después de un breve retraso o un breve período de inactividad. Los avances posteriores de las administraciones ferroviarias nacionales incluyeron diversos niveles de limitación y aplicación de la velocidad. Además, ciertos sistemas se han ampliado para dar cabida a límites de velocidad para restricciones de velocidad permanentes o temporales. Entre las tecnologías utilizadas en dichos sistemas de alerta y control de trenes se encuentran combinaciones de imanes permanentes y electroimanes, respondedores inductivos que cambian de polaridad, balizas codificadas y circuitos de vía codificados simples.

Recientemente, se han diseñado y desarrollado sistemas totalmente automáticos de protección de trenes (ATP) para hacer cumplir los límites de velocidad y las autoridades de movimiento en toda la gama de señales restrictivas, incluidas las limitaciones de velocidad permanentes y temporales en las líneas, con y sin señales al lado de la línea. La conducción todavía se realiza manualmente, aunque la mayoría de las veces los límites de velocidad se aplican estrictamente. Sin embargo, los modos degradados suelen incluir la conducción a baja velocidad a la vista.

Sistemas de seguridad de dos canales

Muchos sistemas de seguridad ferroviarios más antiguos se construyeron teniendo en cuenta la naturaleza estadística de las fallas del conductor y del equipo. Al diseñar cuidadosamente los sistemas, es justo suponer que los errores del conductor y las fallas del equipo no ocurrirán simultáneamente. Una característica importante de estos sistemas es que no se informa al conductor si el sistema de protección del tren está operativo o no, por lo que se le anima a conducir con total responsabilidad por el movimiento del tren. El subsistema técnico sólo interferirá si el conductor intenta pasar una señal o conduce demasiado rápido. TPWS, controles de trenes e Indusi son ejemplos típicos de este tipo de configuración.

Sistemas automáticos de protección de trenes

Los sistemas ATP generalmente se dividen en dos tipos: intermitentes y continuos. Los sistemas intermitentes utilizan balizas electrónicas (inductivas o de radiofrecuencia) o breves bucles eléctricos colocados dentro de un radio de cuatro pies. Estos dispositivos de corto alcance se conocen comúnmente como "balizas" (de la palabra francesa que significa "marcador"). Los sistemas continuos cuentan con un sistema de transmisión y seguimiento de datos permanentemente activo, ya sea mediante acoplamiento eléctrico inductivo mediante bucles de vía o circuitos de vía codificados o mediante comunicación por radio de autoridades de límite de movimiento.

Los sistemas ATP en pleno funcionamiento se instalaron originalmente en metros a finales de la década de 1960 y ahora se utilizan ampliamente en este tipo de sistemas en todo el mundo. La mayoría de las aplicaciones de metro cuentan con sistemas continuos junto con operaciones de trenes autónomos. El ATP también se introdujo en la ruta de alta velocidad Shinkansen japonesa en 1964, y desde entonces se ha utilizado e introducido de diversas formas en varias líneas ferroviarias principales, frecuentemente junto con operaciones de trenes de alta velocidad.

Principios

La premisa fundamental que define el ATP es que la velocidad del tren se mide y monitorea en el contexto de las limitaciones de velocidad actualmente aprobadas. La velocidad puede regularse mediante el perfil de la línea o la indicación de la señal, es decir, el requisito de salvaguardar las rutas de otros trenes y los límites relacionados con la vía. Si se excede la velocidad permitida, se aplican los frenos hasta que la velocidad se reduce al límite aceptable o se detiene el tren. La mayoría de los sistemas ATP se basan en una señalización de bloque típica, que puede ser relativamente corta. Un conjunto de datos fijo describe la ubicación, longitud, pendiente y límites máximos de velocidad civil de cada bloque. Cada bloque también tendrá un conjunto de datos variables derivados y generados a partir de los aspectos de las señales más adelante y su impacto en los límites de velocidad resultantes para ese bloque y los bloques siguientes.

Aplicación

Al acercarse a una señal restringida, el límite de velocidad crea una curva decreciente gradualmente que sigue el perfil de frenado requerido para alcanzar la velocidad objetivo en la señal. Si la señal indica parada, la velocidad deseada será cero. La tecnología de monitoreo a bordo comparará constantemente la velocidad del tren con la curva requerida para alcanzar la velocidad deseada e iniciará y emitirá una advertencia, que generalmente es audible y visible. Si no se toma ninguna medida, el sistema aplicará los frenos.

Sistema de alerta automática (AWS)

Tras la muerte de 112 personas en un accidente de señal de peligro (SPAD) con poca visibilidad en Harrow y Wealdstone en 1952, los Ferrocarriles Británicos decidieron implementar su Sistema de Alerta Automática (AWS) en toda la red para proporcionar a los conductores de trenes una información aviso en cabina de la indicación de la siguiente señal. Se trataba de una variante sin contacto de un sistema que se utilizó e implementó originalmente en el Great Western Railway. Después de un largo proceso de desarrollo y certificación, en 1956 se inició su instalación generalizada. Este sistema todavía está operativo en la actualidad.

La rampa AWS se instala entre los rieles para que un detector en el tren pueda detectarla y enviar una señal. Como resultado, la rampa alerta al conductor sobre el estado de la señal. Los ferrocarriles franceses utilizan un sistema similar conocido como "el Cocodrilo" y los alemanes "Indusi".

La rampa AWS tiene dos imanes, uno permanente y otro electroimán, acoplados a la señal, lo que proporciona una indicación del aspecto.

La rampa se coloca entre los rieles para que un detector en el tren pueda recibir los datos de indicación. Las rampas entre los rieles suelen ser visibles para el pasajero más observador en el andén de una estación. La rampa AWS tiene dos imanes, uno permanente y otro electroimán, acoplados a la señal, lo que proporciona una indicación del aspecto. La rampa se coloca entre los rieles para que un detector en el tren pueda recibir los datos de indicación. Las rampas entre los rieles suelen ser visibles para el pasajero más observador en el andén de una estación.

Dispositivo de recordatorio del conductor (DRA)

El Dispositivo de recordatorio del conductor (DRA) se lanzó en 1998 para ayudar con la prevención de SPAD, especialmente en las señales de lanzamiento de estaciones. En la definición más estricta de la frase, no se trata de un dispositivo de protección de trenes. La utilidad de esta técnica es discutible porque puede "automatizarse" como parte de la ruta y secuencia de inicio del tren.

Sistema de alerta y protección de trenes (TPWS)

Para contrarrestar las limitaciones de AWS, el sistema ferroviario británico diseñó y desarrolló un sistema de aplicación de la ley conocido como TPWS (Train Protection and Warning System). Ha sido desarrollado para hacer cumplir la conformidad y el cumplimiento de las normas de velocidad restringidas y señalar las paradas al solicitar la aplicación total del freno cuando se detecta exceso de velocidad o un tren pasa una señal de parada. El TPWS se probó en un segmento de la línea Thameslink en 1996 antes de implementarse en la mayor parte de la red del Reino Unido entre marzo de 2000 y diciembre de 2003.

La teoría detrás del TPWS es que si un tren se acerca a una señal de alto con un aspecto peligroso a una velocidad demasiado alta para detenerse en la señal, se verá obligado a detenerse independientemente de la acción o inacción del conductor.

Bloque de token electrónico de radio (RETB)

En algunas zonas rurales del Reino Unido, donde grandes porciones de una sola línea requieren la operación de bloques de tokens, se implementó un sistema de control centralizado basado en la tecnología informática actual. Se lo conoce como bloque de token electrónico de radio (RETB).

Se proporciona un sistema informático al señalizador, que asigna las fichas codificadas a cada sección y prohíbe la emisión de más de una ficha para una sección ocupada. También acepta las fichas que cada tren envía cuando llega al final del tramo de una sola línea.

Este sistema ha sido sustituido por la instalación de pruebas del ERTMS en rutas designadas. Fue dado de baja en octubre de 2012. RETB todavía se utiliza en algunas de las rutas más aisladas de Escocia.

PZB Indusi (Israel, Serbia y otros)

PZB o Indusi es un sistema de protección de trenes y señalización intermitente en cabina utilizado en Alemania, Austria, Eslovenia, Croacia, Rumania, Israel, Serbia, en dos líneas en Hungría, el metro Tyne y Wear en el Reino Unido, y anteriormente en la línea Trillium. en Canadá. El histórico y antiguo Indusi de corta duración se tomó del alemán Induktive Zugsicherung (protección inductiva de trenes) y se desarrolló en Alemania. Posteriormente, diferentes versiones del sistema recibieron el nombre de PZB, que significa Control automático intermitente de circulación de trenes, lo que subraya que el sistema PZB/Indusi es parte de una familia de sistemas de control intermitente de trenes. Más tarde, los sistemas PZB, que dependen de una computadora del tren, reforzaron la aplicación de la ley. Alemania, Indonesia, Austria, Rumania, Eslovenia, Croacia, Bosnia y Herzegovina, Serbia, Montenegro, Macedonia e Israel utilizan el sistema.

En Alemania, el sistema se utiliza para líneas con velocidades máximas de hasta 160 km/h, y en Austria, para líneas con velocidades máximas de hasta 120 km/h. Incorpora supervisión de velocidad en curva de frenada en su versión informatizada más reciente. No está completamente desarrollado para cumplir con los estándares esenciales.

Sistema de alerta automática continua (CAWS, Irlanda)

Algunas secciones de las rutas principales de la República de Irlanda, así como toda la línea entre Dublín y Cork, están equipadas con circuitos de vías codificados que proporcionan indicadores de señales en la cabina. El sistema se conoce como CAWS (Sistema de alerta automática continua). Cuando hay un cambio a un aspecto más restrictivo, las señales de comunicación en cabina repiten las indicaciones del lado de línea y van acompañadas de una sirena de alarma. El conductor debe reconocer la alarma en un plazo de 8 segundos para evitar una aplicación irreversible del freno de emergencia automatizado. Después de activar los frenos de emergencia, hay un retraso de dos minutos antes de que se pueda restablecer el sistema y el tren pueda continuar. Sin embargo, la tecnología no parece ser vital e importante porque el conductor puede reconocer una señal de advertencia de restricción y dejar que el tren avance sin reducir la velocidad.

Paradas de tren (Trip-Cocks, metro de Londres)

En la mayoría de sus líneas, LUL (London Underground Limited) utiliza paradas de tren mecánicas junto con bloques fijos y superposiciones de señales calculadas individualmente para ofrecer protección al tren. El sistema evita choques al proporcionar una distancia de frenado a máxima velocidad calculada individualmente más allá de cada señal de parada, lo que garantiza que un tren "tropezado" en la parada se detenga sin violar un bloque restringido. Los trenes están limitados a 10 mph después de haber sido viajados durante tres minutos para obligar a conducir a la vista a una velocidad cautelosa. Esto se conoce como SCAT (Control de velocidad después del disparo).

ALSN (Federación de Rusia/Estados de la ex Unión Soviética)

ALSN, que significa Señalización Automática Continua de Trenes en latín, es un sistema de control de trenes ampliamente utilizado en las principales líneas de los estados exsoviéticos (Federación de Rusia, Ucrania, Bielorrusia, Letonia, Lituania y Estonia). Similar al RS4 Codici italiano y al American Pulse Code Cab Signalling, implica pulsos modulados inyectados en rieles. En líneas de alta velocidad se utiliza la variación ALS-EN (-H), que aprovecha y utiliza una modulación doble en diferencia de fase de la onda portadora.

CBTC (multinación)

El control de trenes basado en comunicaciones (CBTC) es un sistema de señalización ferroviaria que utiliza telecomunicaciones entre el tren y el equipo de vía para gestionar el tráfico y controlar la infraestructura. CBTC permite un seguimiento de los trenes más preciso que los sistemas de señalización estándar. Esto mejora la seguridad y la eficiencia de la gestión del tráfico ferroviario. Los metros (y otros sistemas de trenes) pueden minimizar los tiempos de viaje y al mismo tiempo preservar o incluso mejorar la seguridad utilizando este sistema.

Según la norma IEEE 1474, un sistema CBTC es un «sistema de control de trenes automático y continuo que utiliza la determinación de la ubicación de los trenes en alta resolución, independientemente de los circuitos de vía; comunicaciones de datos continuas, bidireccionales y de alta capacidad entre el tren y la vía; y procesadores a bordo y en la vía capaces de implementar funciones de protección automática de trenes (ATP), así como funciones opcionales de operación automática de trenes (ATO) y supervisión automática de trenes (ATS). Brasil, Estados Unidos de América, Canadá, Singapur, España, Gabón, Hong Kong, Indonesia, Dinamarca, Reino Unido e India emplean este sistema de seguridad ferroviaria.

Sistemas de protección de trenes totalmente automáticos

BR-ATP (Dos Versiones)

A principios de la década de 1990, British Rail probó dos sistemas de protección automática de trenes con supervisión de velocidad completa, uno en la Great Western Main Line (de ACEC Bélgica, ahora Alstom) y otro en Chiltern Railways (Selcab de Alcatel) entre Marylebone y Aynho Junction. Ambos son sistemas intermitentes con bucles de relleno que permiten la liberación temprana de la demanda de frenado y su supervisión cuando cambian los aspectos de la señal. A pesar de que los sistemas se presentaron como un experimento, todavía están funcionando.

Autorización de inclinación y supervisión de velocidad (TASS)

El objetivo principal de TASS es evitar que los trenes se inclinen cuando los espacios entre trenes o entre trenes e infraestructura están restringidos. Además, dependiendo de si el mecanismo de inclinación está activo o no, TASS impone límites de velocidad en las líneas para los trenes equipados. El sistema TASS, que está diseñado según la demanda y las especificaciones del Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario (ERTMS), está instalado en las flotas Virgin Pendolino Clase 390 y Super Voyager Clase 221.

Tren ligero de los Docklands

El Docklands Light Railway (DLR) cuenta con Seltrac, un sistema ATP con supervisión de velocidad continua y completa suministrado por Alcatel de Canadá y ahora parte del imperio Thales. Seltrac es un sistema ATC basado en transmisión que combina tecnologías de protección automática de trenes (ATP) y operación automática de trenes (ATO). Este sistema sólo es apto para operaciones tipo metro con una alta frecuencia de servicio.

Manera de la máquina de transmisión 430 (TVM 430)

TVM es un sistema seguro, confiable y bien probado, pero su instalación y mantenimiento son costosos porque se basa en tecnología de circuitos de vía.

El Enlace Ferroviario del Eurotúnel (CTRL) Fase I ha sido equipado con el sistema ATP de transmisión continua francés TVM 430. Esta es la misma técnica que se utiliza en el Túnel del Canal y que se utilizará en la Fase 2. TVM 430 es un sistema de señalización de cabina utilizado en líneas TGV más actuales que fue desarrollado por la empresa francesa CSEE a partir del sistema anterior TVM 300.

Influencia automática del tren (ATB NG, Países Bajos)

El sistema ATB NG se introdujo en NS (Países Bajos) a mediados de la década de 1990 para implementar ATP completo y reemplazar los costosos y lentos circuitos de vía codificados. Se compone de una baliza montada sobre orugas y un hardware informático a bordo. El equipo de vía original ATB EG es totalmente compatible con el equipo de a bordo ATB NG.

Ebicab (Suecia, Noruega y otros)

En Suecia, Noruega, Portugal y Bulgaria, Ebicab es el sistema ATP estándar. A pesar de las variaciones en los sistemas y reglas de señalización, un software idéntico en Suecia y Noruega permite el movimiento y las operaciones de trenes transfronterizos sin cambiar de conductor o locomotora. Los sistemas de Portugal y Bulgaria utilizan software diferente. El sistema está disponible en dos versiones: Ebicab 700 y Ebicab 900, y ambas ofrecen funciones de seguridad idénticas.

KVB (Francia)

Contrôle de Vitesse par Balises, abreviado KVB, es un mecanismo de protección de trenes utilizado en Francia y en la estación internacional St. Pancras de Londres. Supervisa y regula la velocidad de los trenes en movimiento. A partir de las señales recibidas de las balizas, el ordenador de a bordo genera dos umbrales de velocidad. Si el tren excede el límite de velocidad, pasando el primer umbral de velocidad, suena una alarma sonora y el panel de control indica al conductor que reduzca la velocidad del tren lo antes posible. Si se supera el segundo umbral de velocidad, el KVB aplica automáticamente los frenos de emergencia del tren.

A excepción de las locomotoras que funcionan en combinación con otras locomotoras, todas las locomotoras de la red ferroviaria nacional francesa deben estar equipadas con esta tecnología. Están equipadas con más de 5.000 locomotoras, incluidas locomotoras extranjeras que circulan dentro de Francia. Este sistema está instalado en todas las rutas del TGV que utilizan líneas ferroviarias convencionales. ETCS, un sistema de control ferroviario europeo, sustituirá a éste y a muchos otros sistemas diferentes en los distintos estados miembros de la Unión Europea. KVB es comparable a la supervisión limitada de nivel 1 de ETCS porque proporciona regulación de velocidad basada en balizas sin indicación del conductor.

TBL 2 (Bélgica)

TBL 2 se utiliza en todas las líneas belgas donde la velocidad permitida supera los 160 km/h. TBL 2 es un sistema de señales de cabina similar al sistema GWML ATP del Reino Unido que utiliza y cuenta con una baliza motorizada en forma de bucle de acero con bucles de cable de relleno adicionales, largos y extendidos para proporcionar una advertencia temprana de los cambios en la indicación de la señal. TBL 2 es sensible a la dirección. Esta capacidad se logra montando las balizas entre los rieles con un ligero desplazamiento desde el centro.

LZB (Alemania, Australia, España)

Linienzugbeeinflussung (LZB) es un sistema de señalización de cabinas y protección de trenes que se utiliza en determinadas líneas ferroviarias alemanas y austriacas, así como en el AVE y varias líneas de cercanías de España. El sistema era obligatorio en Alemania y España, donde a los trenes se les permitía exceder velocidades de 160 km/h. También se utiliza para aumentar la capacidad en algunas líneas ferroviarias y de tránsito rápido urbano más lentas.

Se ha previsto que LZB se elimine gradualmente en favor del Sistema Europeo de Control de Trenes (ETCS) entre 2023 y 2030. La Agencia Ferroviaria de la Unión Europea (ERA) se refiere a él como un sistema de protección de trenes de Clase B en el Control Nacional de Trenes (NTC). . La mayoría de los automóviles que conducen deben reemplazar la lógica de control tradicional con unidades a bordo ETCS (OBU) con una interfaz conductor-máquina (DMI) estandarizada. Dado que los trenes de alto rendimiento a menudo no se desechan ni se reutilizan en líneas de segundo orden, se han desarrollado módulos de transmisión específicos (STM) especiales para LZB para ayudar y respaldar la instalación de LZB.

CTCS (China)

El Sistema de Control de Trenes Chino (CTCS) es un sistema de control de trenes utilizado en las líneas ferroviarias chinas. CTCS es un sistema de control de trenes similar al Sistema Europeo de Control de Trenes (ETCS). Se divide en dos subsistemas: el subsistema terrestre y el subsistema a bordo. En el subsistema terrestre se podrán utilizar balizas, circuitos de vía, redes de comunicación por radio (GSM-R) y centros de bloqueo de radio (RBC). El subsistema de a bordo consta del ordenador de a bordo y del módulo de comunicación. CTCS se divide en cinco niveles (Niveles 0 a 5). Los niveles 2 a 4 son compatibles con versiones anteriores.

PTC (ITCS, EE. UU.)

El control positivo de trenes (PTC) es un tipo de sistema automático de protección de trenes que se utiliza ampliamente en los Estados Unidos. PTC se utiliza en la mayoría de las líneas de la red ferroviaria nacional de Estados Unidos. Estos sistemas suelen servir para garantizar que los trenes se muevan con seguridad y detenerlos si no lo hacen.

El control negativo de trenes es una forma simplificada de gobernanza del tráfico ferroviario en la que los trenes deben detenerse cuando se les emite una orden de parada y pueden moverse en caso contrario. Indusi es un ejemplo de control negativo de trenes. El control positivo de trenes, por otro lado, restringe y limita el movimiento de trenes a un permiso establecido; El movimiento finaliza en caso de invalidación. Un tren habilitado para PTC recibe una autoridad de movimiento con información sobre su ubicación y dónde es seguro viajar. Según la Asociación Estadounidense de Ferrocarriles (AAR), los principales ferrocarriles de carga del país han estado utilizando PTC en el 83,2 por ciento de las millas de ruta obligatorias a partir de 2019. El ITCS (Sistema Incremental de Control de Trenes) es una aplicación de control positivo de trenes.

CLUB (Rusia)

Los modernos sistemas de control de trenes rusos se conocen como KLUB. Los sistemas KLUB-U pueden manejar vías de alta velocidad como el Velaro RUS (Sapsan). El tipo KLUB-P se limita a la señalización en cabina y carece de equipamiento de seguridad en vía. Sólo lo utilizan los trenes de categoría II (incluidos los vagones especiales y las maniobras). La variación KLUB-UP está permitida para trenes de categoría I (incluido el transporte de pasajeros), donde sustituye la señalización de cabina ALSN.

KLUB-U es la versión más frecuente, donde U indica unificado. Los sistemas de señalización en cabina KLUB-U pueden decodificar códigos ALSN (señalización automática continua de trenes) en la vía, que son similares a RS4 Codici (señalización de cabina con código de pulso en los Estados Unidos). Los sistemas KLUB-U del último bloque ABTC-M controlan las señales de decodificación a través de la radio digital TETRA, incluida la activación remota de una parada de tren. Un sistema de navegación por satélite (GPS o GLONASS) determina la posición del tren en determinadas zonas. El ITARUS-ATC conecta el sistema de cabina KLUB-U al control de bloque RBC de nivel 2 ERMTS a través de la radio digital GSM-R.

Sistema europeo de gestión del tráfico ferroviario

El Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario (ERTMS) es un componente esencial y un elemento fundamental en la implementación de la interoperabilidad de las RTE. El Sistema Europeo de Control de Trenes (ETCS) gestiona la sección de control de trenes y señalización física del ERTMS. ERTMS se ha desarrollado y establecido para ayudar en la ejecución de dos directivas europeas de "interoperabilidad": 96/48/CE para líneas de alta velocidad y 2001/16/CE para servicios convencionales. El Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario (ERTMS) incluye los requisitos para la interoperabilidad europea.

ETC

El diseño del ETCS tiene tres niveles de funcionamiento de ATP significativamente diferentes que permiten una transición gradual desde la señalización tradicional del lado de la línea a un concepto de bloque móvil completo con ciertas modificaciones incrementales. A lo largo del viaje de un tren, los niveles brindan una supervisión completa de la velocidad y cantidades variadas de información en la cabina, y se pueden resumir de la siguiente manera:

Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM-R)

Los sistemas de control de trenes GSM-R o por satélite requieren cierta validación en tierra (Eurobalizas pasivas) y detección de trenes a través de circuitos de vía que probablemente se requieran para el bloqueo de desvíos y en áreas de cruce complejas. Se requiere la instalación de GSM-R como portador de datos y voz para implementar los niveles 2/3 de ETCS.

Ferrocarriles convencionales (comunitarios)

Las especificaciones técnicas del ETCS para los sistemas ferroviarios convencionales aún no se han publicado ni se han hecho públicas. Sin embargo, se espera que el equipamiento sea idéntico y compatible con el requerido para las líneas de alta velocidad. Esto permitirá que los trenes viajen libremente entre las líneas de alta velocidad equipadas con ETCS y los ferrocarriles comunitarios sin necesidad de instalar un sistema dual.

Sistema automático de protección de trenes Kavach, India

Kavach es un sistema de prevención de colisiones de trenes desarrollado en India. Esta técnica anticolisión reduce la probabilidad de cometer un error a un error cada diez mil años. La tecnología Kavach también se conoce como sistema para evitar colisiones de trenes (TCAS) o sistema automático de protección de trenes (ATP). El objetivo principal es eliminar todos los accidentes ferroviarios. La tecnología también recibió la certificación SIL4, lo que indica que puede minimizar los errores a uno cada varios cientos de décadas.

Kavach, diseñado y desarrollado en colaboración con la industria india por la Organización de Estándares y Diseño de Investigación (RDSO), puede ayudar a los pilotos de locomotoras a evitar el paso de señales en peligro (SPAD) y el exceso de velocidad. Además, facilita la operación del tren en situaciones climáticas adversas como niebla intensa. El dispositivo promueve la gestión de la velocidad del tren y minimiza posibles accidentes activando automáticamente los frenos cuando sea necesario.

Otros sistemas populares de alerta y control de trenes

Cocodrilo (Francia)

Se trata de un sistema AWS de diseño francés que es conceptualmente muy similar al AWS del Reino Unido. El término se deriva de la apariencia corrugada del equipo montado sobre orugas. Se la conoce y describe oficialmente como Señal de repetición de Brosse (BRS). BRS está instalado en todas las líneas principales de SNCF, SNCB y CFL. Crocodile es básicamente un sistema de vigilancia. Crocodile tiende a brindar menos protección que AWS ya que no se puede detectar la ausencia de voltaje. El dispositivo generalmente no proporciona ninguna indicación al conductor si el sistema presenta problemas o falla. El sistema cocodrilo puede considerarse ahora obsoleto y anticuado.

ASFA (España)

ASFA es un sistema de señalización de cabinas y protección de trenes popular en España. La comunicación intermitente entre vía y tren se basa en circuitos resonantes acoplados magnéticamente y puede comunicar nueve conjuntos diferentes de datos. Un circuito resonante en vía se sintoniza a una frecuencia que representa el aspecto de la señal. El dispositivo no es a prueba de fallos, pero recuerda al conductor las condiciones de señalización y le exige que reconozca las características limitantes en 3 segundos. El conductor recibe una luz y una campana de advertencia.

Influencia automática del tren (ATB EG, Países Bajos)

En las líneas ferroviarias holandesas, el sistema ATB está disponible en dos configuraciones básicas: ATB EG y ATB NG. El sistema continuo original es el ATB-EG, mientras que el nuevo sistema intermitente, ATB-NG, es adecuado para velocidades de hasta 360 km/h.

ATB EG es un sistema a prueba de fallos que utiliza circuitos de vía codificados de diseño tradicional y dos variantes de equipos a bordo, ACEC (computarizado) o GRS (electrónico) y está implementado en la gran mayoría de ProRail (la nueva autoridad de infraestructura holandesa). líneas. Las bobinas captadoras de inducción montadas en vehículos suspendidas sobre los rieles transmiten datos entre los circuitos de vía codificados y los equipos a bordo.

Locomotora Balise de transmisión – (TBL, Bélgica)

TBL está disponible en dos versiones: TBL1 y TBL2. TBL1 indica el aspecto de la señal de antemano, seguido de una aplicación del freno de emergencia y una función de viaje del tren para señales pasadas en riesgo. Los datos se entregan mediante bucles montados en rieles. A diferencia de la mayoría de los otros sistemas de baliza, los bucles TBL requieren una fuente de alimentación externa.

BACC-RS4 Codici /-SCMT (Italia)

BACC o BAcc (bloqueo automático con corrientes codificadas) es un sistema de bloque de señalización utilizado en líneas ferroviarias electrificadas de 3 kV CC en Italia. Los circuitos de vía que detectan la presencia de un tren también proporcionan señales codificadas a los trenes para su protección y señalización en la cabina. RS4 Codici, RS9 Codici y SCMT son sistemas de protección de trenes que utilizan BAcc.

BACC se utiliza en dos variantes en la mayoría de la infraestructura de RFI (Rete Ferroviaria Italiana), y ambas funcionan de manera similar. Los circuitos de vía codificados convencionales operan en una de las dos frecuencias portadoras para manejar dos clases de trenes que viajan a velocidades superiores a 180 km/h o menos. Las bobinas captadoras de inducción suspendidas sobre los rieles transmiten datos entre los circuitos de vía codificados y los equipos a bordo.

Sistemas de Protección y Alerta de Trenes en varios países

Metros y Trenes Ligeros

Aunque la mayoría de los sistemas de metro de todo el mundo ya cuentan con sistemas de protección de trenes más o menos avanzados y, en general, los riesgos son bajos, la Unión Europea está trabajando para estandarizar un único sistema urbano europeo ATP para mejorar la seguridad de los trenes y mejorar las operaciones. Dado que la mayoría de los operadores tienen sus propios estándares, es probable que la implementación sea un objetivo a largo plazo y amplio. Los beneficios de la protección unificada de los trenes de metro pueden parecer limitados a primera vista, pero podrían generar importantes ahorros de costos a largo plazo.

Requisitos de la línea de alta velocidad

En reconocimiento de la dificultad para prevenir la sobrecarga de percepción del conductor, las señales al lado de la línea ya no se consideran adecuadas para trenes que viajan a velocidades superiores a 125 millas por hora. Se espera que el ATP completo con señalización en la cabina aumente las velocidades operativas a 140 mph o más, y se espera que el despliegue de equipos compatibles con ETCS sea un enfoque inequívoco para lograrlo. Los sistemas de señalización actuales deben mantenerse para los trenes convencionales y pueden ser necesarios con fines de respaldo, al menos durante los primeros años de operación de cualquier sistema ETCS Nivel 2/3 independiente, hasta que la confiabilidad y la experiencia operativa permitan señales a eliminar.

Ferrocarriles convencionales

Cuando las renovaciones de la señalización se vuelvan esenciales, será lógico que los ferrocarriles tradicionales incorporen ATP utilizando los estándares ETCS. Una vez que la red GSM-R esté construida y desarrollada y la omisión de la señalización completa en el lado de la línea haya sido aprobada, viable y razonable, se espera que esto se demuestre como una alternativa rentable para las renovaciones.

Conclusión

Según el análisis de varios sistemas de protección de trenes en todo el mundo, es posible concluir que la mayoría de los sistemas requieren una acción positiva para emitir una advertencia o un dato restrictivo y que casi todos los sistemas de señalización discutidos se utilizan más o menos para velocidad continua. supervisión y que todos ellos puedan quedar aislados en la cabina y el tren pueda circular a velocidades normales independientemente de los aspectos de la señal. Si bien las tecnologías de señalización discutidas anteriormente parecen brindar cierta protección contra colisiones y descarrilamientos por exceso de velocidad, ninguna parece brindar la seguridad completa y crítica que brindan los modernos sistemas automáticos de protección de trenes.

Dado que el sistema es capaz de reconocer balizas faltantes, TASS exhibe algunos de los comportamientos de un sistema ATP legítimo. En el caso del TPWS, los transmisores en una ubicación determinada están vinculados a la señal en la parte trasera, de modo que en caso de falla del TPWS en la siguiente señal, esta señal mostrará un aspecto rojo. Esto se debe a que los trenes que pasan no pueden detectar fallas en los equipos montados en las vías. El sistema autóctono de seguridad de trenes Kavach, recientemente implementado por Indian Railways, es una tecnología de certificación SIL4 (Nivel de integridad de seguridad 4), lo que demuestra que puede reducir los errores a uno cada varios cientos de décadas.

Sin embargo, los sistemas de protección ferroviaria totalmente automáticos también tienen algunos inconvenientes. En primer lugar, es fundamental abordar la implementación de cualquier sistema nuevo desde la perspectiva del ciclo de vida. En la industria ferroviaria no se permiten cambios técnicos rápidos. El alto costo del equipo y el requisito de diseñar con especificaciones estrictas para protegerse contra un entorno operativo severo requieren un largo período de depreciación antes del reemplazo. Esto limita la capacidad de adaptarse al progreso y desarrollo tecnológico. La escasez de habilidades limitará aún más el alcance del cambio que se puede manejar mediante una tarea de reemplazo del ciclo de vida.

Los beneficios de implementar un sistema ATP totalmente compatible con ETCS pueden ser difíciles de sostener en muchas regiones, ya que los sistemas de protección de trenes TPWS y TPWS+ se están implementando en la mayoría de las redes ferroviarias avanzadas y en la mayoría de las europeas. Cuando se tiene en cuenta el mantenimiento, la situación se vuelve aún más desafiante y complicada. Los administradores de infraestructura tienen como objetivo reducir la cantidad de hardware en el lado de la línea o en la vía que necesita mantenimiento regular. Sin embargo, es necesario establecer un equilibrio entre el costo de proporcionar tecnología compleja y actualizar el software con personal altamente capacitado, por un lado, y el hardware terrestre que requiere un mantenimiento regular pero menos costoso, por el otro. Con regulaciones modernas y seguras sobre prácticas laborales y la proliferación de sistemas de señalización electrónica y el conocimiento que los acompaña, es probable que este equilibrio beneficie a los sistemas ETCS.

Sin embargo, la situación con respecto a la provisión de capacidades ETCS es obvia en el caso de los trenes nuevos: todo el parque nuevo cuenta con al menos la capacidad física para albergar ETCS. También debería ser una necesidad que los futuros diseños del material rodante se adapten a las necesidades y sensibilidades de la nueva generación de sistemas electrónicos de control y protección en todas las redes de transporte ferroviario del mundo para un tránsito ferroviario mayor y seguro.