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Evolución de la Señalización en España (III)

febrero 17, 2010

En las otras entregas de este monográfico (Señalización I y II) sobre la evolución de la señalización ferroviaria en España hemos hecho un largo recorrido desde la aparición de las primeras señales hasta como las necesidades provocaron la aparición de los enclavamientos, los circuitos de vía y una manera de gestionar el movimiento de trenes entre estaciones por medio de bloqueos.

Hoy termino dando algunas pinceladas sobre los sistemas de señalización en nuestros días.

La nueva generación de los equipos de mando y control para el ferrocarril

Las nuevas necesidades

La evolución del transporte ferroviario ha estado impulsada por dos requerimientos importantes:

  • Transportar viajeros en el menor tiempo posible entre dos ciudades.
  • Transportar el máximo número posible de viajeros en horas punta en las grandes ciuda­des.

Es decir, Alta Velocidad entre grandes nú­cleos de población y gran capacidad de transporte, es decir, intervalos pequeños dentro de los grandes núcleos de población.

El ferrocarril ha necesitado una nueva e importante etapa de desarrollo para hacer frente a este nuevo reto, que lógicamente ha afectado en gran manera a los sistemas de mando y control (sistemas de señalización).

Por una parte la señalización lateral empe­zó a no ser suficiente debido a:

  • La limitación de la capacidad de atención y respuestas de los maquinistas a velocidades superiores a los 200 km/h.
  • Las nuevas tecnologías utilizadas en los sis­temas de tracción y la demanda de gran po­tencia requerida, que afectaron al funciona­miento de los equipos de señalización existentes hasta ese momento.

Fue necesario desarrollar sistemas de con­trol y mando que asistiesen a los propios maquinistas en la conducción segura de sus trenes.

La señalización en cabina

Estas exigencias dieron lugar al desarrollo de la señalización en cabina: aparecen en un primer lugar los sistemas de ATP (Protec­ción Automática de los Trenes) puntuales; tales como el INDUSI en Alemania o el AS­FA (Anuncio de Señales y Frenado Automá­tico) en España.

Estos sistemas envían a través de balizas si­tuadas en la vía, a pie de señal y en una posi­ción previa a la señal (normalmente unos 300m antes), la información correspondiente al aspecto de la señal en cada momento. El maquinista debe reconocerla y actuar conse­cuentemente. En caso de ausencia de actua­ción, se le aplica automáticamente el freno de emergencia.

El ASFA está contribuyendo en gran me­dida a mantener un alto nivel de seguridad en nuestro ferrocarril. Ha seguido una evo­lución que le ha permitido responder a los requerimientos de las líneas de 200 km/h, y luego a los de las líneas AVE como sistema de respaldo.

Recientemente ADIF/RENFE ha sacado las especificaciones del ASFA digital, basado en tecnología de microprocesadores, que lo convierte en un sistema puntual de supervi­sión continua.

La Alta Velocidad (velocidades superiores a los 250 km/h) requiere sistemas de señaliza­ción en cabina de tipo continuo o semicon­tinuo. EL TVM (Transmission Voie Machine) se instala en Francia y el LZB (Linienzugbe­einflussung) en Alemania y en la línea del AVE Madrid-Sevilla en el año 1992. El maquinista recibe información continua en la cabina de la situación del tren precedente, de la veloci­dad a la cual debe conducir y de las condicio­nes de la vía. En caso de peligro, si no atiende las indicaciones que el sistema le transmite, se aplica el freno de emergencia. Las señales la­terales empiezan a no ser necesarias.

(en la imagen cable de LZB)

Debido a la gran variedad de sistemas de ATP que aparecen en Europa y por la nece­sidad de racionalizar y facilitar la interopera­bilidad de trenes entre diferentes países y sistemas, se llega al sistema ERTMS tanto en el Nivel 1, comunicación por balizas, como en el Nivel 2, comunicación por radio GSMR, especificado por la UE para to­das las líneas de Alta Velocidad (300km/h).

Por extensión, ha sido especificado también para su aplicación a las líneas convencionales. Nuevamente la participación de los técnicos españoles ha contribuido en gran manera a la consecución del ERTMS. Especial mención merece la aportación del Laboratorio de In­teroperabilidad del CEDEX en la homologa­ción y puesta en servicio del ERTMS a nivel europeo.

Es importante destacar que en el área de los trenes metropolitanos, caracterizados por velocidades en el entorno de los 100 km/h e intervalos entre trenes típicos de 100 segundos, aparecieron los sistemas de ATP continuos (Automatic Train Protection) y ATO (Automatic Train Operation) casi simul­táneamente con el desarrollo de la Alta Velo­cidad. Más recientemente se han creado los sistemas CBTC (Communication Based Train Control) basados en comunicación por ra­dio, con el objetivo de proporcionar interva­los de unos 70 segundos entre trenes al mis­mo tiempo que tratan de reducir costes.

Es importante mencionar la tecnología de trenes Driverless (sin conductor) que em­pieza a ser un camino de futuro en el transporte en las grandes ciudades. Los sistemas de aplicación a metropolitanos, por su im­portancia y extensión, podrían ser objeto de otro artículo exclusivo.

Los nuevos sistemas de detección de tren

CIRCUITOS DE VÍA MODULADOS Y CODIFICACIÓN DIGITAL.

Como hemos indicado anteriormente, la Alta Velocidad, la electrificación a 25Kv, y las mayores potencias empleadas en los trenes, generan señales eléctricas que en algunas cir­cunstancias pueden dar lugar a interferencias eléctricas. Para reducir estas amenazas se han desarrollado nuevos circuitos de vía que utilizan señales con diferentes tipos de mo­dulación en frecuencia y con identificación digital, que reducen a niveles mínimos y acep­tables la posibilidad de un mal funcionamien­to. Al mismo tiempo, las nuevas tecnologías aplicadas de microprocesadores permiten la incorporación de importantes facilidades pa­ra su ajuste y mantenimiento. Debo hacer mención aquí la participación de la tecnolo­gía española en los últimos desarrollos de es­tos equipos.

CONTADORES DE EJES

Paralelamente a la evolución de los circui­tos de vía, se han desarrollado sistemas de contadores de ejes para la detección del tren. A través de unos detectores de ruedas se cuenta el número de ejes que entran y sa­len por cada sección. El balance tiene que ser cero para confirmar que el tren ha liberado tal sección. Estos sistemas, independientes de los carriles, permiten secciones de longitud más larga y eliminan algunos de los proble­mas de interferencias. El campo de aplicación de estos equipos puede ser complementario al de los circuitos de vía y su uso depende en gran medida del tipo de aplicación y de las especificaciones de las compañías ferro­viarias.

Los enclavamientos

La conjunción de los circuitos de vía y la llegada de la tecnología de relés de seguri­dad dieron lugar a los primeros enclavamien­tos eléctricos mandados desde una mesa si­tuada en el puesto de mando local. Estos enclavamientos, al mismo tiempo que permi­tían el control de estaciones mucho más grandes, reducían el espacio necesario y me­joraban la seguridad de la instalación. El Jefe de Circulación conocía dónde se encontra­ban cada uno de sus trenes y en consecuen­cia podía establecer con precisión sus itine­rarios.

La técnica de los enclavamientos siguió evolucionando y pasó de sistemas llamados de cableado libre a sistemas geográficos o modulares aptos para estaciones de gran ta­maño, en las que el diseño del enclavamiento intentaba seguir la configuración geográfica. De este modo fue posible garantizar con mayor facilidad la seguridad de la instalación. Los enclavamientos como los de Orense, Chamartín y Portbou, son ejemplos de esta tecnología.

De la técnica de los enclavamientos geo­gráficos y siempre buscando reducción de espacio y coste, surgen los enclavamientos electrónicos, basados en ordenadores y mi­croprocesadores. El enclavamiento SSI des­arrollado en el Reino Unido por la entonces British Railway fue el primero, a comienzos de los años 80, en instalarse en Inglaterra. A finales de esta década y principios de la si­guiente se instala en España el enclavamiento ENCE de la casa Alcatel. A partir de ese mo­mento, prácticamente todos los enclava­mientos que se especifican son de este tipo. El enclavamiento Westrace de la casa Dime­tronic o el enclavamiento Ebi­lock de Bombardier se convier­ten en equipos conocidos y de uso generalizado.

Los desarrollos tecnológicos basados en sistemas de microprocesadores, aplicados a funciones de seguridad, son la base de estos equipos. El diseño de las aplicaciones especí­ficas de los nuevos enclavamientos se realiza por software. Herramientas para la prepara­ción de datos cambian el modo de trabajar de los ingenieros de señalización. Y así apare­cen nuevas normas CENELEC como la EN 50216, 50218, 50219 de diseño para siste­mas electrónicos de seguridad, que son obli­gatorias para todos los ferrocarriles en la EC.

El CTC (Control de Tráfico Centralizado)

De lo descrito hasta ahora se desprende fácilmente la necesidad de tener una visión de conjunto de la posición de los trenes, así como de la disposición en cada instante de los desvíos y las rutas establecidas, para po­der actuar sobre los mandos de señales e iti­nerarios y regular adecuadamente el tráfico en una zona específica.

En un primer momento fueron las mesas de mando locales: la cabina de concentra­ción de palancas es un primer intento de mesa de mando local.

Al aparecer, los circuitos de vía y los encla­vamientos eléctricos, las mesas de mando y control se reducen en tamaño, son accesibles por un solo operador que conoce dónde es­tán todos sus trenes y que, además, puede establecer las rutas que necesita en cada momento.

Al aumentar el tráfico, las mesas de mando local empiezan a tener limitaciones. Carecían de información acerca de la situación de los trenes en el trayecto entre estaciones, dificul­tando la preparación de los itinerarios de entrada y salida de los trenes. Este problema se intentó soslayar llevando con hilos parale­los la información de los primeros circuitos de entrada y salida a la estación. Esto resulta­ba caro y al mismo tiempo adolecía de im­portantes limitaciones técnicas a causa de la longitud de los hilos requeridos.

La aparición de la electrónica y la posibili­dad de transmitir mensajes en formato serie entre diferentes puntos utilizando un solo cable facilita la transmisión de información desde puntos o concentradores remotos.

Se instalan los primeros CTC que permi­ten el mando y la regulación de un área ex­tensa desde un único punto.

EL CTC es parte integrante del sistema de mando y control. Hoy no se puede concebir el funcionamiento de un FF.CC. si no dispo­ne de su CTC. Desde el CTC se mandan los itinerarios, se regula el tráfico, y se resuelven todos los posibles conflictos operacionales de la circulación de los trenes. Además, y al mismo tiempo, el CTC genera valiosa información para los viajeros, como horas de llegada o posibles desviaciones de los horarios.

Con el CTC resulta más sencillo raciona­lizar la explotación mediante el estableci­miento de marchas de ahorro energético. También es posible programar la creación automática de itinerarios y las estrategias automáticas de regulación. El CTC es el punto neurálgico desde el cual parten to­dos los estímulos nerviosos(eléctricos) del ferrocarril para la circulación óptima de los trenes. El CTC manda las órdenes a los en­clavamientos, responsables estos de la se­guridad, y recibe de ellos la confirmación de estas órdenes y la información referen­te a la situación de los trenes y al estado de la vía.

No es necesario insistir en que las técnicas de los ordenadores y de las comunicaciones son las herramientas que fundamentan un CTC. Los grandes paneles de visualización y mando se han sustituido por monitores desde los cuales son enviadas to­das las órdenes pertinentes, a la vez que se recibe toda la información del campo.

Todos estos sistemas están siendo des­arrollados hoy día en España por ingenieros nacionales y su tecnología es exportada a otros ferrocarriles del mundo.

El ferrocarril es un motor del desarrollo. Sus equipos y sistemas han ido evolucio­nando en función de las tecnologías dispo­nibles y de las necesidades de la sociedad. En este proceso, los sistemas de señaliza­ción, mando y control han sido los garantes en gran medida de la buena reputación que desde el punto de vista de la seguridad tie­ne el ferrocarril. Toda esta evolución no ha­bría sido posible sin algo tan elemental co­mo la colaboración entre las empresas ferroviarias y las empresas industriales del sector, relación que a la postre ha resultado trascendental.

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