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La señal de semáforo ferroviaria es una de las primeras formas de señales ferroviarias fijas . Este sistema de semáforo implica señales que muestran sus diferentes indicaciones a los maquinistas cambiando el ángulo de inclinación de un "brazo" pivotante. Las señales de semáforo fueron patentadas a principios de la década de 1840 por Joseph James Stevens y pronto se convirtieron en la forma de señal mecánica más utilizada. Los diseños han cambiado con el paso de los años y las señales de luz de color han reemplazado a las señales de semáforo en la mayoría de los países, pero en unos pocos siguen utilizándose.
La primera señal de semáforo de ferrocarril fue erigida por Charles Hutton Gregory en el ferrocarril de Londres y Croydon (más tarde el ferrocarril de Londres Brighton y Costa Sur ) en New Cross , al sureste de Londres, alrededor de 1842 en el trazado recientemente ampliado que también acomodaba el ferrocarril del sudeste. [1] John Urpeth Rastrick afirmó haber sugerido la idea a Hutton Gregory. [2]
El semáforo fue rápidamente adoptado como un sistema de señalización manual fijo en Gran Bretaña y América del Norte, superando a todos los demás tipos en la mayoría de las aplicaciones en 1870. Señales como las señales automáticas y de enclavamiento operadas eléctricamente fueron ampliamente adoptadas en los EE. UU. Después de 1908, con el advenimiento de los estilos "B" y "S" de Union Switch & Signal y los mecanismos universales Modelo 2A de General Railway Signal Company, los semáforos manuales y las señales de disco eléctricas anteriores comenzaron rápidamente a desaparecer.
El brazo de señal del semáforo británico consta de dos partes: un brazo de madera o metal (o "cuchilla" ) que gira en diferentes ángulos y un anteojo que sostiene lentes de colores que se mueven delante de una lámpara para proporcionar indicaciones durante la noche. Por lo general, estos se combinaban en un solo marco, aunque en algunos tipos (por ejemplo, las señales de "salto mortal" en las que el brazo giraba en el centro), el brazo estaba separado del anteojo. El brazo se proyecta horizontalmente en su aspecto más restrictivo; otros ángulos indican aspectos menos restrictivos. En las líneas dobles de Gran Bretaña, los postes de señal generalmente se colocan a la izquierda de la vía y siempre con el brazo o los brazos del semáforo mirando hacia la izquierda con el anteojo y la lámpara a la derecha del poste o muñeco (pero a la izquierda del poste o muñeco para las señales del cuadrante superior). Los problemas de visibilidad pueden hacer que el poste se coloque a la derecha de la otra línea en los ramales de vía doble y, en las líneas simples, podría colocarse a ambos lados de la vía. Los equivalentes de semáforos de América del Norte están orientados hacia la derecha y, como suele ocurrir en el continente europeo, en los ramales de vía doble, las líneas ascendentes y descendentes son opuestas a las del Reino Unido.
Dependiendo de la posición del brazo, la lente de color apropiado se ilumina desde atrás con una lámpara de aceite, una lámpara de gas o una lámpara incandescente que funciona a bajo voltaje ( también se han probado grupos de LED blancos para este propósito). Cuando se necesitaba una luz verde, normalmente se usaba una lente azul. Cuando se combinaba con la llama de una lámpara de aceite , que emitía principalmente luz amarilla , esto producía un color verde; era importante que el color resultante ni siquiera tuviera un aspecto verde amarillento, ya que podría haberse confundido con una señal distante de "precaución". Las señales posteriores que usaban lámparas eléctricas usaban lentes verdes. Algunas señales convertidas a lámparas eléctricas a partir de aceite usaban una bombilla teñida de amarillo con la lente azul original para mantener el color correcto o, a partir de 1996, en la Región Occidental de los Ferrocarriles Británicos, se instaló una bombilla de 12 voltios y 5 vatios, pero alimentada a 10,7 voltios para producir un brillo que se aproximaba a la temperatura del color.de una llama de mecha de aceite, proporcionando así un aspecto correcto rojo o verde durante la oscuridad. La mayoría de los ferrocarriles en Gran Bretaña utilizaban semáforos de cuadrante inferior, es decir, el brazo bajaba de la horizontal, el aspecto de "peligro" a "libre" hasta 60° por debajo de la horizontal y existían variaciones en la apariencia entre las líneas principales y secundarias o los apartaderos. En las líneas de algunas compañías, prevalecía un semáforo de tres aspectos y estos mostraban un aspecto intermedio de "Precaución" y, por lo tanto, tenían un espectáculo de tres lentes. En 1911, la línea Metropolitan fue la primera en utilizar un semáforo de cuadrante superior, idea traída de los Estados Unidos. Tras la nacionalización en 1948, los Ferrocarriles Británicos estandarizaron los semáforos del cuadrante superior y todas las regiones adoptaron gradualmente ese modo, reemplazando gradualmente las señales del cuadrante inferior, excepto que la Región Occidental se quedó con sus semáforos del cuadrante inferior bien probados y bien proporcionados con, eventualmente, un anteojos de hierro fundido pesado con cristales circulares de colores, reemplazando el antiguo marco de anteojos fundido de borde fino con cristales de colores con forma, los brazos principales midiendo 4 pies (1,2 m) de largo y los subsidiarios 3 pies (0,91 m) con otros subsidiarios 2 pies (0,61 m) de largo. Los brazos GWR anteriores de 5 pies (1,5 m) colocados si estaban más altos que 26 pies (7,9 m) sobre el nivel del riel, se cambiaron a 4 pies (1,2 m). Todos los reemplazos eran de acero esmaltado y tenían los colores de brazo apropiados, rojo con banda blanca para el brazo de "Alto" y brazo amarillo con chevron negro para los brazos "Distante" (Precaución). Ambos tipos son blancos en el reverso con una banda negra o un galón según corresponda. Los últimos brazos de "Llamada", "Maniobra" o "Advertencia" en la Región Occidental tenían 2 pies (0,61 m) con rayas horizontales de color rojo, blanco y rojo y mostraban una luz reducida durante la oscuridad con la letra negra correspondiente, C, S o W, retroiluminada en el estado de "avanzar" con una luz verde que se mostraba en ese modo. El aspecto de parada era generalmente blanco lunar durante la oscuridad. Todos se han eliminado ahora, pero se pueden ver ejemplos en las líneas patrimoniales del Reino Unido. En 2020, solo quedan unas pocas señales de semáforo en la Región Occidental de Network Rail, las señales LED han reemplazado a la mayoría de los semáforos.
Los materiales que se utilizaban habitualmente para fabricar postes de señalización para señales de semáforos incluían madera, acero enrejado, acero tubular y hormigón. El ferrocarril del sur de Gran Bretaña solía utilizar rieles viejos para fabricar postes de señalización.
Las señales de semáforo alemanas para el hogar, que tienen un aspecto totalmente diferente al de las señales de semáforo británicas, incluyen uno o dos brazos blancos con un contorno rojo y un pequeño disco circular en el extremo, y lentes de colores que muestran la posición de los aspectos de la señal durante el funcionamiento nocturno y estos brazos miran hacia la derecha del poste. Las señales de semáforo alemanas para el hogar consisten en un disco amarillo con un contorno blanco y negro y un disco delgado (opcional) en forma de flecha amarilla con un contorno blanco y negro. Tanto el disco como la flecha tienen lentes de colores para ayudar a los conductores durante la noche. Estos tipos se vieron en algunos otros países que usaban principios de señalización alemanes.
Los semáforos británicos se presentan en formas de cuadrante inferior y cuadrante superior . En una señal de cuadrante inferior, el brazo gira hacia abajo para la indicación menos restrictiva (conocida como "off"). Las señales de cuadrante superior, como su nombre lo indica, giran el brazo hacia arriba para "off".
Durante la década de 1870, todas las compañías ferroviarias británicas estandarizaron el uso de señales de semáforo, que entonces eran invariablemente todas del tipo de cuadrante inferior. [3] A partir de la década de 1920, los semáforos de cuadrante superior suplantaron casi por completo las señales de cuadrante inferior en Gran Bretaña, excepto en las antiguas líneas GWR . [4] La ventaja de la señal de cuadrante superior es que si el cable de señal se rompe, o si el brazo de señal se ve afectado por la nieve (por ejemplo), la gravedad tenderá a hacer que la señal caiga a la posición segura de "peligro". En una señal de cuadrante inferior, puede suceder lo contrario, enviando la señal a "apagado" cuando en realidad debería estar ilustrando "peligro". Por lo tanto, se requiere que sus estuches para gafas, que están en el lado opuesto del eje en el que pivota el brazo de señal, sean lo suficientemente pesados para evitar que esto suceda. [5]
La práctica británica actual exige que las señales de semáforo, tanto del cuadrante superior como del inferior, estén inclinadas en un ángulo de 45 grados con respecto a la horizontal para mostrar una indicación de "apagado". [6]
Las primeras señales de los semáforos de los ferrocarriles británicos tenían brazos que podían moverse en tres posiciones, en el cuadrante inferior. Utilizados en conjunción con el sistema de intervalo de tiempo, el brazo horizontal significaba "peligro", inclinado hacia abajo a 45 grados significaba "precaución" y el brazo vertical (brazo oculto dentro del poste) significaba "libre". La indicación vertical gradualmente fue descontinuada a medida que el sistema de bloqueo absoluto reemplazó el funcionamiento con intervalo de tiempo. La Great Northern Railway fue la primera compañía en introducir señales de "salto mortal", montadas lejos del poste, después de un accidente en enero de 1876 cuando un tren pasó por una señal que mostraba un aspecto falso de "libre" porque el brazo de la señal se había congelado en su ranura durante una ventisca. [7]
Un desarrollo posterior fue la señal de semáforo de tres posiciones en el cuadrante superior. Estos funcionaban en el cuadrante superior para distinguirlos de los semáforos estándar de dos posiciones en el cuadrante inferior. Cuando el brazo está inclinado hacia arriba a 45 grados, el significado es "precaución" y el brazo en posición vertical significa "libre". De este modo, se pueden transmitir tres indicaciones con un solo brazo y sin necesidad de un brazo distante en el mismo poste. El abandono temprano de la señal de semáforo de tres posiciones en el Reino Unido permitió la sustitución generalizada de las señales de dos posiciones en el cuadrante inferior por señales de dos posiciones en el cuadrante superior. [8]
El rojo fue elegido rápidamente como el mejor color para los brazos del semáforo, ya que era claramente visible en la mayoría de los fondos. Para mejorar la visibilidad del brazo, generalmente se aplica una marca de color contrastante, como una raya o un punto. La parte posterior del brazo generalmente es de color blanco con una marca negra.
Cuando no se puede evitar un contraste de fondo especialmente deficiente, se puede colocar un panel de observación (normalmente pintado de blanco) detrás del brazo para proporcionar un contraste adecuado que mejore la visibilidad. Otra opción es pintar de blanco una parte del estribo de un puente convenientemente ubicado detrás de una señal.
A partir de 1872, las señales lejanas (ver abajo) se distinguían por tener una muesca en forma de "cola de pez" cortada en el extremo. Todas las señales lejanas todavía se pintaban de rojo en esa época. En la década de 1920, las compañías ferroviarias británicas comenzaron a pintar sus señales lejanas de amarillo para distinguirlas mejor de las señales de stop rojas. Las lentes rojas de las señales lejanas se cambiaron a amarillas al mismo tiempo. Sin embargo, la práctica de usar señales lejanas rojas ha sobrevivido en algunos países.
Un tercer tipo de brazo con un extremo puntiagudo que se extiende hacia afuera se utiliza a menudo (aunque no en el Reino Unido) para indicar que la señal funciona automáticamente (como en los sistemas de señalización de bloqueo automático) y en muchos casos indica que la señal es "permisiva" y se puede pasar cuando muestra su aspecto más restrictivo, a baja velocidad.
En la mayoría de los tipos de brazos de semáforo, el color de la luz que se muestra cuando el brazo está en la posición "encendido" (la más restrictiva) generalmente corresponde al color del brazo en sí (es decir, rojo para una señal de parada, amarillo para una señal distante). Cuando el brazo está en la posición "apagado", se muestra una luz verde.
Se utilizaron otras formas y colores de brazos de semáforo para propósitos específicos en diferentes países alrededor del mundo.
En todo el mundo, las primeras señales de semáforo se controlaban mediante palancas situadas en las señales. Algunas de las primeras señales sobresalían del techo de la caja de señales de control . Más tarde, el control remoto se efectuaba mediante palancas conectadas a la señal mediante cables individuales (Reino Unido), pares de cables (Europa continental) o tubos apoyados sobre rodillos (América del Norte). Las palancas se agrupaban en un edificio conocido como "caja de señales" (Reino Unido y Australia) o "torre de enclavamiento" (América del Norte). En el Reino Unido, se agrupaban varios cables de señal y, en las zonas de las estaciones, se pasaban habitualmente por debajo de los paramentos de los andenes, justo por encima del nivel de los raíles. El funcionamiento de un solo cable de señal hacía que algunos de los cables adyacentes "tintinearan", y este ruido era uno de los muchos sonidos característicos de los viajes en tren hasta la introducción gradual de las señales de luz de colores a mediados del siglo XX.
Las señales de semáforo también pueden funcionar con motores eléctricos, hidráulicos o neumáticos, lo que permite ubicarlas más lejos de la caja de señal de control. En algunos casos, se pueden hacer funcionar automáticamente. Las señales están diseñadas para ser a prueba de fallos , de modo que si se pierde la energía o se rompe un enlace, el brazo se moverá por gravedad a la posición horizontal. Para los semáforos del cuadrante inferior, esto requiere que el estuche de las gafas sea lo suficientemente pesado para garantizar que el brazo se eleve en lugar de caer; esta es una de las razones del cambio generalizado a las señales del cuadrante superior. (El propósito del contrapeso que a menudo se encuentra en una palanca más abajo en el poste de una señal de semáforo es en realidad garantizar que el cable de señal regrese a su posición normal cuando se vuelve a colocar la palanca de control. De lo contrario, nuevamente, la señal podría no volver al peligro. Estos contrapesos se utilizan con la misma frecuencia en las señales del cuadrante superior que en las del cuadrante inferior).
La siguiente sección describe las señales de semáforo tal como se utilizaban y se utilizan con la señalización de bloque absoluto en el Reino Unido.
Una señal de stop es cualquier señal cuya indicación más restrictiva es "peligro" (que obliga a detenerse). Las señales de stop se utilizan para proteger cruces , agujas (en Norteamérica, "cambios"), pasos a nivel , puentes móviles , plataformas o secciones de bloqueo.
Una caja de señales particular puede controlar una o más señales de parada en cada línea en funcionamiento. En una zona tradicional con señalización mecánica en el Reino Unido, lo más habitual es que una caja de señales tenga dos señales de parada que regulen cada línea. La primera a la que llega un tren se conoce como señal de inicio . La última señal de parada, conocida como señal de inicio o de sección , suele estar situada más allá de los puntos, etc. y controla la entrada a la sección bloqueada que se encuentra por delante. La distancia entre las señales de inicio y de inicio suele ser bastante corta (normalmente unos cientos de metros) y permite que un tren espere a que la sección que tiene por delante se despeje sin bloquear la línea hasta la sección anterior.
Las señales de tráfico de la zona residencial alemanas ( Hauptformsignale ) pueden mostrar un aspecto de peligro si el brazo superior está en una posición de 90 grados (horizontal) y pueden mostrar un aspecto de avance si el brazo superior está en una posición de 45 grados (diagonal). Las señales de tráfico de la zona residencial pueden tener un brazo inferior adicional que puede mostrar un avance a velocidad reducida (40 km/h); sin embargo, esto no es obligatorio.
En algunas ubicaciones, es posible que se proporcione más de una señal de vivienda en la misma línea. Estas se identificarán con nombres como vivienda exterior y vivienda interior , o primera vivienda , segunda vivienda , etc.
Una caseta exterior generalmente protege una sección neutral de 1 ⁄ 4 de milla (440 yardas; 400 m) libre de cualquier punto o ramal. Esto permite que los trenes se acerquen cuando la estación o el cruce están obstruidos por otro tren.
Se podría utilizar una señal de salida anticipada en un lugar en el que sería conveniente hacer avanzar un tren desde el andén de una estación antes de que la sección que se encuentra por delante esté disponible. En este escenario, la señal de salida permite que el tren avance desde el área de la estación hacia la señal de salida anticipada, que controla el ingreso a la sección que se encuentra por delante.
Si alguna de las señales posteriores a la primera señal de parada se encuentra en estado de "peligro", las señales anteriores también se mantendrán en "peligro" hasta que el tren esté casi detenido, para indicar al conductor que la siguiente señal se encuentra en "peligro". Esto se puede hacer cumplir mediante una instrucción o mediante un enclavamiento eléctrico , que requiere la provisión de un circuito de vía en la aproximación a la señal.
En América del Norte, la terminología anterior no se utilizó, ya que el desarrollo de la práctica de señalización norteamericana divergió de la del Reino Unido durante finales del siglo XIX. En América del Norte, donde el término señal de casa es de uso común, generalmente se refiere a la definición británica "genérica" de "señal de parada", es decir, cualquier señal cuya indicación más restrictiva sea "peligro".
Una señal que advierte con antelación de que hay una señal de parada más adelante (y que no obliga a detenerse cuando está en su posición más restrictiva) se denomina señal distante . El término se originó en el Reino Unido y se utiliza en todo el mundo angloparlante. En algunas regiones, especialmente en América del Norte, los términos señal distante y señal de aproximación son de uso común.
Debido a la gran distancia que se necesita para detener un tren en movimiento, las señales lejanas deben estar situadas en la aproximación a la señal de parada correspondiente, al menos a la distancia de frenado del tren con peor frenado que utilice la ruta. Esto es especialmente importante en las rutas de alta velocidad. En un tiempo, era práctica tener en cuenta la distancia de visibilidad al colocar las señales lejanas; por lo tanto, la señal lejana podía colocarse a una distancia menor que la distancia de frenado de la señal de parada correspondiente.
El conductor de un tren que se encuentra a lo lejos con una señal de "precaución" debe esperar que la señal de parada esté en "peligro" y debe ajustar la velocidad del tren de forma que se detenga antes de alcanzarla. El conductor de un tren que se encuentra a lo lejos con una señal en la posición "libre" sabe que todas las señales de parada aplicables controladas por la misma caja de señales están en la posición "libre".
Esto se hace cumplir mediante enclavamiento; se evita que la señal distante asuma la posición "libre" a menos que todas las señales de parada relevantes controladas por la caja de señales muestren "libre".
A diferencia de las señales británicas, todas las señales locales alemanas tienen su respectiva señal a distancia, y ambas se accionan desde la misma palanca.
En el Reino Unido, hasta la década de 1920, las señales lejanas se coloreaban de rojo, con una luz roja por la noche. Dado que sus significados eran diferentes, obviamente no era satisfactorio que tanto las señales locales como las lejanas mostraran el mismo color, pero uno de los problemas que retrasaba el cambio del color de las señales lejanas al amarillo era la falta de un cristal amarillo adecuado para la montura de las gafas. [9] Algunas compañías ferroviarias británicas utilizaban la lámpara de señales Coligny-Welch para aclarar los aspectos nocturnos; se instalaba en las señales lejanas y mostraba una V blanca además de la luz principal roja o verde. El Ministerio de Transporte recomendó que el color de los brazos y las gafas de las señales lejanas se cambiara de rojo a amarillo a principios de la década de 1920, aunque esto no se adoptó universalmente en el Reino Unido hasta finales de esa década. Desde entonces, el aspecto de precaución amarillo ha seguido siendo un estándar de los ferrocarriles británicos.
Los ferrocarriles victorianos de Australia cambiaron únicamente las señales distantes aisladas, dejando las señales combinadas de inicio y de distancia que mostraban verde sobre rojo en la posición de precaución. Los ferrocarriles gubernamentales de Nueva Gales del Sur mantuvieron la señal distante roja en todas partes, agregando una luz verde superior fija para que una señal distante aislada se mostrara verde sobre rojo, como una señal combinada de inicio y de distancia en la posición de precaución. [10]
En el siglo XIX, una señal distante en los ferrocarriles victorianos requería que el tren se detuviera cuando la señal estaba en rojo, no solo para avanzar con precaución como es el caso ahora. Sin embargo, después de detenerse en una señal distante en rojo, el tren podía avanzar con cuidado hacia la señal de inicio, estando preparado para detenerse antes de cualquier obstrucción entre las dos señales. Por lo tanto, la señal distante en ese momento era un poco como una señal de "inicio exterior" posterior. Esa práctica en una señal distante en ese momento puede haber sido un factor en el accidente ferroviario de Sunshine de 1908.
Cuando las señales están muy próximas entre sí, se puede montar una señal de stop y una señal distante en el mismo poste. La señal distante siempre es la que está más abajo de las dos. Las dos señales están "ranuradas" de modo que la señal distante solo pueda pasar si la señal de stop está despejada. Ambas señales muestran una luz durante la noche, lo que significa que la indicación de "peligro" aparece en rojo sobre amarillo.
Excepcionalmente, en Nueva Gales del Sur, se instalarían señales domiciliarias y distantes controladas desde la misma caja de señales, especialmente en señales domiciliarias externas.
Las señales de maniobra y las señales secundarias también existen en forma de semáforo, con brazos y luces más pequeños que los que se proporcionan para las señales principales. Estas señales también pueden adoptar la forma de un disco con una franja horizontal que se gira 45 grados hacia la posición de vía libre.
En América del Norte, los primeros semáforos se emplearon como señales de órdenes de trenes , [11] con el propósito de indicar a los ingenieros si debían detenerse para recibir una "Orden 19" o una "Orden 31" telegrafiada .
Las señales de órdenes de tren se ubicaban normalmente en el edificio de la estación o en la torre de señales, con un poste común alto que montaba brazos de señal orientados en direcciones opuestas. Estos se complementaban con semáforos de señal de bloqueo automático (una invención estadounidense), primero accionados neumáticamente en la década de 1880 y luego, en la década de 1890, los semáforos automáticos accionados por motor eléctrico se consideraron correctamente como el futuro y se siguieron fabricando hasta bien entrada la Segunda Guerra Mundial. Aunque los semáforos eléctricos de cuadrante inferior de 2 brazos y de cuadrante superior de 3 posiciones inventados y fabricados en EE. UU. se experimentaron con ellos en el Reino Unido (como el ECML, en London Victoria, respectivamente y en áreas aisladas en otros lugares), nunca fueron ampliamente adoptados de ninguna manera.
Las señales de semáforo de estilo ferroviario se han utilizado para controlar los movimientos de barcos o buques (por ejemplo, en puentes giratorios ) y también para controlar el tráfico vial (por ejemplo, en pasos a nivel ).
En todo el mundo se están eliminando progresivamente las señales mecánicas en favor de señales luminosas de color o, en algunos casos, sistemas de señalización que no requieren señales en la vía (por ejemplo, ERTMS ).
En América del Norte, las señales mecánicas prácticamente han desaparecido de las líneas principales. En 2024 [actualizar], la única instalación importante que quedaba estaba en las subdivisiones Glorieta y Raton de BNSF Railway , a través del paso Glorieta en Nuevo México , que es utilizado por la línea Southwest Chief de Amtrak .
En el Reino Unido, las señales de semáforo todavía están presentes en las rutas secundarias de la red nacional a partir de 2024 [actualizar], aunque el aumento del gasto en renovaciones ha llevado a un ritmo más rápido de declive en los últimos años. [ cita requerida ]
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