En señalización ferroviaria , un enclavamiento es una disposición de aparatos de señalización que evita movimientos conflictivos a través de una disposición de vías como cruces o cruces. En América del Norte, un conjunto de aparatos de señalización y vías entrelazadas a veces se denominan colectivamente planta de enclavamiento o simplemente enclavamiento . Un sistema de enclavamiento está diseñado de manera que sea imposible mostrar una señal para proceder a menos que se demuestre que la ruta a utilizar es segura.
El enclavamiento es una medida de seguridad diseñada para evitar que las señales y los puntos/interruptores se cambien en una secuencia incorrecta. Por ejemplo, el enclavamiento evitaría que se cambie una señal para indicar una ruta divergente, a menos que se hayan cambiado primero los puntos/interruptores correspondientes. En América del Norte, la definición ferroviaria oficial de enclavamiento es: " Una disposición de señales y aparatos de señales tan interconectados que sus movimientos deben sucederse entre sí en la secuencia adecuada ". [1]
Un enclavamiento mínimo consta de señales , pero generalmente incluye dispositivos adicionales como puntos y cerraduras de punto de enfrentamiento (EE. UU.: interruptores) y descarrilamientos , y puede incluir cruces a nivel y puentes móviles. Algunos de los principios fundamentales del entrelazado incluyen:
El enclavamiento ferroviario es de origen británico , donde se concedieron numerosas patentes. En junio de 1856, John Saxby recibió la primera patente para interruptores y señales de enclavamiento. [2] [3] : 23–24 En 1868, Saxby (de Saxby & Farmer) [4] recibió una patente para lo que hoy se conoce en Norteamérica como “bloqueo de pestillo preliminar”. [5] [6] El bloqueo de pestillo preliminar tuvo tanto éxito que en 1873, se empleaban 13.000 palancas de bloqueo mecánicas sólo en el Ferrocarril de Londres y el Noroeste . [6] [7]
El primer experimento con enclavamiento mecánico en los Estados Unidos tuvo lugar en 1875 por JM Toucey y William Buchanan en Spuyten Duyvil Junction en Nueva York en el Ferrocarril Central de Nueva York y el Río Hudson (NYC&HRR). [6] [7] [8] En ese momento, Toucey era Superintendente General y Buchanan era Superintendente de Maquinaria en NYC&HRR. Toucey y Buchanan formaron Toucey and Buchanan Interlocking Switch and Signal Company en Harrisburg, Pensilvania en 1878. Las primeras instalaciones importantes de su mecanismo se realizaron en los interruptores y señales de Manhattan Elevated Railroad Company y New York Elevated Railroad Company en 1877-1878. . [6] En comparación con el diseño de Saxby, el mecanismo de entrelazado de Toucey y Buchanans era más engorroso y menos sofisticado, por lo que no se implementó de manera muy amplia. [8] Union Switch & Signal compró su empresa en 1882. [8]
A medida que avanzaba la tecnología, la industria de la señalización ferroviaria buscaba incorporar estas nuevas tecnologías en los enclavamientos para aumentar la velocidad de establecimiento de rutas, la cantidad de aparatos controlados desde un solo punto y ampliar la distancia a la que esos mismos aparatos podían operarse desde el punto de control. El desafío al que se enfrentaba la industria de la señalización era lograr el mismo nivel de seguridad y fiabilidad inherente a los sistemas puramente mecánicos. Se instaló un enclavamiento hidroneumático experimental [9] en el cruce de Bound Brook, Nueva Jersey, del ferrocarril de Filadelfia y Reading y el ferrocarril de Lehigh Valley en 1884. [6] [7] En 1891, había 18 plantas hidroneumáticas, en seis ferrocarriles, operando un total de 482 palancas. [6] Las instalaciones funcionaron, pero hubo graves defectos en el diseño y se logró poco ahorro de mano de obra.
Los inventores del sistema hidroneumático avanzaron hacia un sistema electroneumático en 1891 y este sistema, mejor identificado con Union Switch & Signal Company, se instaló por primera vez en Chicago and Northern Pacific Railroad en su puente levadizo que cruza el río Chicago . [7] En 1900, 54 plantas de enclavamiento electroneumático, que controlaban un total de 1.864 palancas de enclavamiento, estaban en uso en 13 ferrocarriles de América del Norte. Este tipo de sistema seguiría siendo uno de los dos sistemas competidores viables en el futuro, aunque tenía la desventaja de necesitar equipos adicionales de un solo uso y requerir un alto mantenimiento. [7]
Los enclavamientos que utilizan motores eléctricos para mover interruptores y señales se volvieron viables en 1894, cuando Siemens en Austria instaló el primer enclavamiento de este tipo en Přerov (ahora en la República Checa). [10] Otro enclavamiento de este tipo se instaló en Westend, cerca de Berlín, en 1896. [11] En América del Norte, la primera instalación de una planta de enclavamiento utilizando máquinas de interruptor eléctrico fue en Eau Claire, Wisconsin, en Chicago, St. Paul, Minneapolis. y Omaha Railway en 1901, por General Railway Signal Company (GRS, ahora una unidad de Alstom , con sede en Levallois-Perret , cerca de París). [7] En 1913, este tipo de sistema se había instalado en 83 ferrocarriles en 35 estados de EE. UU. y provincias de Canadá, en 440 plantas entrelazadas que utilizaban 21.370 palancas. [6]
Los enclavamientos se pueden clasificar como mecánicos, eléctricos (electromecánicos o basados en relés ) o electrónicos/ computadores .
En las plantas de enclavamiento mecánico se construye un lecho de enclavamiento formado por barras de acero que forman una rejilla. Las palancas que accionan interruptores , descarriladores , señales u otros aparatos están conectadas a las barras que corren en una dirección. Las barras están construidas de manera que si la función controlada por una palanca determinada entra en conflicto con la controlada por otra palanca, se establece una interferencia mecánica en el bloqueo transversal entre las dos barras, impidiendo a su vez que se realice el movimiento conflictivo de la palanca.
En instalaciones puramente mecánicas, las palancas accionan los dispositivos de campo, como por ejemplo señales, directamente a través de una varilla mecánica o una conexión de cables. Las palancas están aproximadamente a la altura de los hombros, ya que deben proporcionar una ventaja mecánica al operador. El bloqueo cruzado de las palancas se realizó de tal manera que el apalancamiento adicional no pudiera anular el bloqueo (bloqueo de pestillo preliminar).
El primer enclavamiento mecánico se instaló en 1843 en Bricklayers Arms Junction , Inglaterra. [12] : 7
Los enclavamientos de energía también pueden utilizar bloqueo mecánico para garantizar la secuencia adecuada de las palancas, pero las palancas son considerablemente más pequeñas ya que ellas mismas no controlan directamente los dispositivos de campo. Si la palanca se puede mover libremente según la plataforma de bloqueo, los contactos de las palancas accionan los interruptores y señales que se accionan eléctrica o electroneumáticamente . Antes de que una palanca de control pueda moverse a una posición que liberaría otras palancas, se debe recibir una señal del elemento de campo de que realmente se ha movido a la posición solicitada. La plataforma de bloqueo que se muestra es para una máquina de enclavamiento eléctrico GRS.
Los enclavamientos realizados puramente eléctricamente (a veces denominados totalmente eléctricos ) consisten en circuitos complejos formados por relés en una disposición de lógica de relé que determina el estado o la posición de cada dispositivo de señal. A medida que se utilizan los aparatos, su cambio de posición abre algunos circuitos que bloquean otros aparatos que entrarían en conflicto con la nueva posición. De manera similar, otros circuitos se cierran cuando los aparatos que controlan se vuelven seguros para operar. Los equipos utilizados para la señalización ferroviaria tienden a ser costosos debido a su naturaleza especializada y diseño a prueba de fallas .
Los enclavamientos operados únicamente por circuitos eléctricos pueden operarse local o remotamente, reemplazando las grandes palancas mecánicas de los sistemas anteriores por botones, interruptores o conmutadores en un panel o interfaz de video. Un enclavamiento de este tipo también puede diseñarse para funcionar sin un operador humano. Estas disposiciones se denominan enclavamientos automáticos , y la aproximación de un tren establece su propia ruta automáticamente, siempre que no se produzcan movimientos contradictorios.
GRS fabricó el primer sistema de enclavamiento de relés en 1929. Se instaló en Lincoln, Nebraska, en el ferrocarril de Chicago, Burlington y Quincy . [12] : 18
El enclavamiento de entrada-salida (NX) fue la marca original del sistema de enclavamiento de control de tráfico centralizado (CTC) basado en relés de primera generación introducido en 1936 por GRS [13] (representado en Europa por Metropolitan-Vickers ). La llegada de toda la tecnología de enclavamiento eléctrico permitió procedimientos de establecimiento de rutas más automatizados en lugar de tener un operador alineando cada parte de la ruta manualmente. El sistema NX permitía a un operador que miraba el diagrama de un cruce complicado simplemente presionar un botón en la vía de entrada conocida y otro botón en la vía de salida deseada. El circuito lógico manejó todas las acciones necesarias para ordenar el enclavamiento del relé subyacente para establecer señales y activar interruptores en la secuencia adecuada, según sea necesario para proporcionar una ruta válida a través de la planta de enclavamiento. La primera instalación de NX fue en 1937 en Brunswick en Cheshire Lines , Reino Unido. La primera instalación estadounidense fue en el Ferrocarril Central de Nueva York (NYCRR) en Girard Junction, Ohio en 1937. [12] : 18 Otra instalación del NYCRR estaba en la línea principal entre Utica, Nueva York y Rochester, Nueva York , y ésta fue rápidamente seguido de tres instalaciones en la línea IND Fulton Street del metro de la ciudad de Nueva York en 1948. [14] [15]
Otros proveedores de señales ferroviarias implementaron otros sistemas estilo NX. Por ejemplo, Union Route (UR) era la marca de su sistema de entrada y salida suministrado por Union Switch & Signal Co. (US&S) e introducido en 1951. [16] Los sistemas tipo NX y su costosa lógica de control previa al estado sólido Sólo tendía a instalarse en las zonas terminales más concurridas o más complicadas, donde podía aumentar la capacidad y reducir las necesidades de personal. En una medida que fue popular en Europa, la señalización para un área completa se condensó en una sola caja de señal de energía grande con un panel de control en el área del operador y el equivalente a una central telefónica en los pisos inferiores que combinaba el vital enclavamiento basado en relés. lógica y lógica de control no vital en un solo lugar. Estos esquemas avanzados también incluirían tecnologías de descripción y seguimiento de trenes. Lejos de los complejos terminales, los sistemas de control de palanca de unidades siguieron siendo populares hasta la década de 1980, cuando los sistemas de control y enclavamiento de estado sólido comenzaron a reemplazar las antiguas plantas de relés de todo tipo.
Los enclavamientos modernos (los instalados desde finales de la década de 1980) son generalmente de estado sólido , donde las redes cableadas de relés se reemplazan por lógica de software que se ejecuta en hardware de control de propósito especial. [3] : 84 El hecho de que la lógica se implemente mediante software en lugar de circuitos cableados facilita enormemente la capacidad de realizar modificaciones cuando sea necesario mediante la reprogramación en lugar de volver a cablear. En muchas implementaciones, esta lógica vital se almacena como firmware o en ROM que no se puede modificar fácilmente para resistir modificaciones inseguras y cumplir con los requisitos reglamentarios de pruebas de seguridad. A medida que mejoró la tecnología de visualización, los dispositivos físicos cableados se pudieron actualizar con unidades de visualización visual (monitores de computadora), lo que permitió representar los cambios en el equipo de campo al señalizador sin ninguna modificación de hardware.
" Solid State Interlocking " (SSI) es la marca comercial de trabajo del enclavamiento basado en microprocesador de primera generación desarrollado en la década de 1980 por British Rail , GEC-General Signal y Westinghouse Signals Ltd en el Reino Unido. Los enclavamientos basados en procesadores de segunda generación se conocen con el término "Enclavamiento basado en computadora" (CBI), [17] de los cuales VPI (marca comercial de General Railway Signal , ahora Alstom), MicroLok (marca comercial de Union Switch & Signal , ahora Hitachi Rail STS ), Westlock y Westrace (marcas comerciales de Invensys Rail , ahora Siemens), y [Smartlock [18] ] (marca comercial de Alstom ), y EBI Lock (marca comercial de Bombardier ) son ejemplos.
Los enclavamientos permiten que los trenes crucen de una vía a otra mediante un desvío y una serie de desvíos. La terminología ferroviaria define los siguientes tipos de enclavamientos como completos o incompletos según los movimientos disponibles. Aunque los horarios generalmente no identifican un entrelazamiento como uno u otro, y los libros de reglas no definen los términos, los términos a continuación generalmente son acordados por los equipos del sistema y los funcionarios de las reglas.
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