El Advanced Civil Speed Enforcement System ( ACSES ) es un sistema de señalización de cabina de control de trenes positivo desarrollado por Alstom . [1] El sistema está diseñado para prevenir colisiones entre trenes , proteger contra el exceso de velocidad y proteger a los equipos de trabajo con restricciones de velocidad temporales. La información sobre las restricciones de velocidad permanentes y temporales se transmite al tren mediante transpondedores ( balizas ) ubicados en la vía , circuitos de vía codificados y radio digital . [1] Se instaló a principios de 2000 en todo el Corredor Noreste de Amtrak (excepto el territorio MTA) entre Washington y Boston , y ha estado completamente activo desde diciembre de 2015, [2] unos meses después del descarrilamiento del tren de Filadelfia de 2015 que habría evitado. [2]
ACSES permite a los trenes aplicar de forma positiva las restricciones de velocidad "civiles" (aquellas que se basan en las características físicas de la línea). Los componentes de a bordo registran la posición del tren y calculan continuamente una curva de frenado máxima segura para las próximas restricciones de velocidad. Si el tren supera la curva de frenado segura, los frenos se aplican automáticamente.
Los datos sobre las restricciones de velocidad permanentes y otra información sobre la vía permanente y la configuración de la vía se obtienen en fragmentos de los transpondedores montados en la vía y se almacenan en una base de datos a bordo. La información sobre las restricciones de velocidad temporales se proporciona al tren mientras está en ruta a través de un sistema de datos inalámbrico. El equipo a bordo rastrea la posición del tren contando las rotaciones de las ruedas entre los transpondedores, que también sirven como referencias de ubicación fija. En el caso de que la tripulación de un tren exceda una restricción de velocidad, se aplica una aplicación de freno de penalización que detiene por completo el tren [3] : 350 de la misma manera que los sistemas de control automático de trenes (ATC) existentes.
Las restricciones de velocidad requeridas por el sistema de señales son proporcionadas por el sistema de señalización de cabina con código de pulso heredado , que ha estado en servicio en varios ferrocarriles desde la década de 1930. Los códigos de señal de cabina se introducen en la unidad de visualización de cabina ACSES, que luego aplica la más restrictiva de las dos velocidades. La unidad ACSES a bordo es compatible con versiones anteriores y puede funcionar donde solo está presente la señalización de cabina sin la superposición ACSES, así como en situaciones en las que ACSES está disponible sin señales de cabina. [3] : 353
El ACSES también hace cumplir una parada positiva en las señales que muestran una indicación de parada absoluta. La información del transpondedor permite al tren realizar un seguimiento de cuándo se está acercando a una señal absoluta y luego determinar si se requiere una parada positiva según la indicación de la señal de la cabina y la información proporcionada a través de una radio de datos local. El sistema está calibrado para detener el tren en algún lugar dentro de la "Zona de parada positiva", que se extiende hasta 1000 pies desde la propia señal de parada absoluta. Para pasar la señal de parada o mover el tren en ausencia de una indicación de señal más favorable, el ingeniero debe presionar un botón de liberación de parada antes de poder soltar los frenos. [3] : 351
Debido a varias limitaciones del sistema ACSES y a varias operaciones de contingencia, los empleados deben estar familiarizados con todas las restricciones de velocidad permanentes y temporales. El sistema ACSES está pensado para complementar, en lugar de reemplazar, los conocimientos y las habilidades de los empleados. [3] : 355
La combinación de señales de cabina continuas y ACSES cumple con la definición de un sistema de control positivo de trenes (PTC) al brindar protección contra colisiones, hacer cumplir todas las restricciones de velocidad y hacer cumplir la posesión de la vía por parte de las fuerzas de mantenimiento. [4]
El equipo de a bordo consta de un ordenador que también almacena la base de datos de características de la ruta, un subsistema de medición de distancia para rastrear la posición del tren, un subsistema de antena para las balizas montadas en la vía y un subsistema de radio de datos para la comunicación con los sistemas de vía. En la cabina, el conductor tiene una pantalla consolidada que muestra la velocidad objetivo ACSES del tren junto con la velocidad de la señal de la cabina y otra información operativa útil.
Los mensajes transmitidos hacia y desde locomotoras y sistemas terrestres se componen de marcos de mensajes codificados del Sistema de control avanzado de trenes (ATCS).
El sistema comienza con transpondedores pasivos colocados entre las vías, que se alimentan eléctricamente mediante un campo electromagnético cuando una locomotora pasa por encima de ellos. Los transpondedores transmiten digitalmente su información de identificación y otros datos relevantes de forma inalámbrica a través de una antena de a bordo, lo que permite a las locomotoras saber con precisión cuándo han llegado a un punto de referencia en particular . Esta información de ubicación es utilizada por los sistemas de a bordo al consultar su base de datos de restricciones de velocidad y características de la vía para calcular una curva de frenado en tiempo real.
A medida que la locomotora avanza por la vía, los sistemas de a bordo se comunican por radio con los BCM (Base Communications Manager) de la vía en la región, solicitando cualquier restricción de velocidad temporal para las siguientes tres o más regiones de la vía, asegurando que la base de datos de la locomotora esté siempre actualizada con cualquier posible restricción temporal emitida por el despachador de trenes. Los Wayside Communications Managers (WCM) (o conmutadores de paquetes ) vinculan todos los BCM de la región a una red de retorno que les permite comunicarse con la oficina del despachador y los sistemas de control asociados a través de TCP/IP. Este diseño proporciona a las locomotoras información sobre las restricciones de velocidad tan pronto como entran en vigencia sin tener que depender de las comunicaciones de voz con la tripulación del tren.
Los BCM adicionales (radios de datos) ubicados en los enclavamientos transmiten información relacionada con las indicaciones de señal de parada absoluta y cualquier restricción de velocidad relacionada con la ruta del tren a través de dicho enclavamiento. La información de velocidad adquirida de esta manera se mostrará en la lectura de velocidad del ACSES para complementar cualquier información de velocidad proporcionada por el sistema de señalización de la cabina. [3] : 350 Después de una parada positiva, las radios de datos también transmitirán información que libere al tren de la parada cuando las condiciones de la vía lo permitan. [3] : 352 Dicha información sobre el estado de la ocupación de la vía, la posición del cambio de agujas, la indicación de la señal y una serie de otras entradas vitales, se acumula mediante codificadores de vía, como un Safetran VIU-ACSES (ver foto a la derecha), antes de ser enviada a los BCM para su transmisión a las locomotoras.
El sistema ACSES también admite el uso de transpondedores fijos temporales para hacer cumplir restricciones de velocidad temporales como alternativa o respaldo al uso de la red inalámbrica. Se coloca un transpondedor a una distancia de frenado segura desde el inicio de la restricción para activarla y se coloca un segundo al final para liberarla. [3] : 357
En la oficina donde se realiza el despacho y control, un sistema proporciona una indicación visual del estado actual de las comunicaciones con todas las locomotoras, así como una aproximación de dónde se encuentra actualmente cada locomotora a lo largo de la vía.
En caso de que sea necesario realizar tareas de mantenimiento en cualquier sección de la vía, antes de enviar un equipo de trabajo o antes de que se le conceda autorización para proceder, se crea una restricción temporal de velocidad (TSR) en los sistemas informáticos de la oficina. Después de una serie de verificaciones y procedimientos, la TSR se presenta al sistema de la oficina de ACSES.
Cuando una locomotora emite una consulta de TSR para una región determinada, el WCM transmite la solicitud de información al sistema de oficina a través de TCP/IP y la respuesta se transmite de regreso a la locomotora, que actualiza su base de datos local con cualquier restricción.
Hay una serie de componentes redundantes en el sistema ACSES en general, de modo que si falla un subsistema, se produce un cambio automático en otro. La pérdida de un WCM, por ejemplo, debido a un corte de energía o a la caída de un rayo, hace que un WCM de reserva asuma las funciones de comunicación entre los BCM y los sistemas de la oficina.
Debido a que la radio de una locomotora puede ser escuchada por varios BCM, el WCM examina la intensidad de la señal de RF de cada BCM que escuchó la locomotora para determinar cuál es la ruta de comunicación más fuerte hacia la locomotora. El WCM mantiene un registro de tres posibles rutas de comunicación hacia la locomotora, de modo que siempre se seleccione la ruta más fuerte si la oficina necesita comunicarse con la locomotora.
A medida que una locomotora se desplaza de una región a otra, la intensidad de la señal de radio registrada por los BCM que se transmiten a los WCM cambia. Los BCM que quedan fuera del alcance de las locomotoras se eliminan de las rutas de comunicación dentro del WCM a favor de los BCM que entran en el alcance. De esta manera, el WCM sabe constantemente dónde se encuentra cada locomotora y qué ruta de comunicación es la mejor para comunicarse con ella. Esta información también se transmite a la oficina para que los sistemas de la oficina puedan utilizarla.
En caso de pérdida de todos los sistemas redundantes de reserva (como podría ocurrir debido a un corte de energía en un área extensa o una falla de comunicación con la oficina central), el sistema indicará al ingeniero de locomotoras que ha perdido la capacidad de aplicar restricciones de velocidad temporales, pero las restricciones permanentes cargadas en la base de datos a bordo seguirán aplicándose. [3] : 350
Por último, las señales de la cabina se consideran un sistema completamente independiente que transmite un flujo continuo de códigos a través de los rieles en lugar de hacerlo por transmisión inalámbrica. Cualquier falla en la superposición ACSES no afectará el sistema de señales de la cabina y, además, una falla de la señal de la cabina no afectará al sistema ACSES. Sin señales de la cabina, ACSES continuará aplicando paradas positivas en señales absolutas, todas las restricciones de velocidad permanentes y temporales y una parada positiva en cualquier señal en la entrada de la señal de la cabina sin territorio de señal fijo al costado de la vía que no muestre "Libre para el siguiente enclavamiento". [3] : 354
Si una locomotora no puede recuperar automáticamente la información de restricción de velocidad temporal, se seguirán aplicando restricciones de velocidad permanentes. En caso de una falla total del sistema ACSES a bordo, el ingeniero puede volver a utilizar el sistema de señales de la cabina sin la aplicación de la reglamentación de velocidad civil. Ambas situaciones requieren la obtención de permiso del despachador del tren y están acompañadas de restricciones de velocidad máxima adicionales. [3] : 353
En los enclavamientos en los que no está instalada la radio de datos (BCM) o no funciona, el tren determinará si es necesario detenerse definitivamente a través del sistema de señalización de la cabina. Si es necesario pasar una señal en la parada después de recibir la autorización del despachador, ACSES limitará el tren a 15 millas por hora (24 km/h) dentro de los límites del enclavamiento después de usar el botón de liberación de parada. [3] : 352