El sistema de advertencia automático ( AWS ) es un sistema de seguridad ferroviaria inventado y utilizado predominantemente en el Reino Unido. Proporciona al conductor del tren una indicación audible de si la siguiente señal a la que se acerca es clara o con precaución. [1] Dependiendo del próximo estado de la señal, el AWS producirá un sonido de "bocina" (como indicación de advertencia) o un sonido de "campana" (como indicación clara). Si el conductor del tren no reconoce una indicación de advertencia, el AWS inicia una aplicación del freno de emergencia. Sin embargo, si el conductor reconoce correctamente la indicación de advertencia presionando un botón de confirmación, se le muestra un "girasol" visual, como recordatorio de la advertencia.
AWS es un sistema basado en trenes que detectan campos magnéticos. Estos campos magnéticos son creados por imanes permanentes y electroimanes instalados en la vía. La polaridad y la secuencia de los campos magnéticos detectados por un tren determinan el tipo de indicación que se da al maquinista.
Un imán, conocido como imán AWS, se instala en la línea central de la vía. El campo magnético del imán se ajusta en función del siguiente aspecto de la señal. [1] El tren detecta la polaridad del campo magnético a través de un receptor AWS, montado permanentemente debajo del tren. [1]
Un imán AWS se compone de 1 imán permanente y un electroimán opcional. El imán permanente es incontrolable y siempre produce un campo magnético constante de polaridad inmutable. Un tren que pasa sobre el imán permanente enviará una indicación de advertencia AWS al conductor del tren.
El electroimán opcional se puede utilizar para proporcionar al conductor del tren una indicación clara de AWS. Si el tren AWS detecta un segundo campo magnético de cierta polaridad después del primer imán permanente, entonces el AWS muestra una indicación clara en lugar de una indicación de advertencia. El tren detecta la polaridad del electroimán después de la polaridad del imán permanente. Esto se debe a que el electroimán opcional siempre se instala después del imán permanente (en el sentido de la marcha). El electroimán está conectado al aspecto de señal verde , por lo que el conductor solo recibirá una indicación de claridad AWS si la señal es clara (verde).
El imán permanente siempre produce un polo sur . Si el electroimán se activa para producir un polo norte, el AWS le dará al conductor una indicación clara del AWS.
Los trenes de unidades múltiples tienen un receptor AWS en cada extremo. Los vehículos que pueden funcionar de forma individual (DMU de un solo vagón y locomotoras) sólo tienen uno; Esto podría ser en la parte delantera o trasera dependiendo de la dirección en la que viaja el vehículo.
El equipamiento de un tren consta de;
Las polaridades en este ejemplo son relevantes para el Reino Unido. El imán permanente produce un polo sur en el Reino Unido. Otros países pueden utilizar un imán permanente que produce un polo norte. El principio operativo clave es que el electroimán produce el polo opuesto del imán permanente.
Un tren avanza hacia una señal que muestra claro (verde). El tren pasa sobre el imán AWS (que son dos imanes, primero un imán permanente y luego un electroimán). El electroimán está energizado. El receptor AWS detecta un campo magnético en la secuencia: Sur, Norte . El polo sur proviene del imán permanente y el polo norte proviene del electroimán. Esta secuencia sur y luego norte le da una indicación clara de AWS al conductor.
Un tren avanza hacia una señal que indica precaución (amarilla). El tren pasa sobre el imán AWS (que son dos imanes, primero un imán permanente y luego un electroimán). El electroimán está desenergizado (es decir, no recibe alimentación). El receptor AWS detecta solo un campo magnético en la secuencia: Sur . La razón por la que sólo se detectó un campo magnético es porque el electroimán no estaba energizado. Esto hace que el electroimán sea invisible para el receptor AWS. Este polo sur por sí solo genera una indicación de advertencia AWS para el conductor.
Cuando el tren se acerca a una señal, pasará sobre un imán AWS. El indicador visual AWS ("girasol") en la cabina del conductor cambiará a negro . Si la señal a la que se está acercando muestra un aspecto "claro", entonces AWS hará sonar una campana (los trenes modernos tienen una sirena electrónica que emite un "ping" distintivo) y dejará el "girasol" en negro. Esta indicación clara de AWS le permite al conductor saber que la siguiente señal se muestra "clara" y que el sistema AWS está funcionando.
Si la siguiente señal muestra un aspecto restrictivo (por ejemplo, precaución o parada), el indicador audible AWS emitirá una alarma continua. Luego, el conductor tiene aproximadamente 2 segundos para presionar y soltar el botón de reconocimiento de AWS (si el conductor mantiene presionado el botón, no se enviará el reconocimiento de AWS). [1] Después de presionar el botón de reconocimiento de AWS, el indicador audible de AWS se silencia y el indicador visual de AWS cambia a un patrón de radios negros y amarillos. Este patrón de radios amarillos persiste hasta el siguiente imán AWS y sirve como recordatorio para el conductor del aspecto de señal restrictiva que pasó.
Como mecanismo a prueba de fallos , si el conductor no presiona el botón de reconocimiento de AWS para recibir una indicación de advertencia a tiempo, se aplicará el freno de emergencia y el tren se detendrá. Después de detenerse, el conductor ahora puede presionar el botón de reconocimiento de AWS y los frenos se soltarán después de que haya transcurrido un período de tiempo de seguridad.
AWS funciona de la misma manera que para las señales, excepto que un imán fijo está ubicado en la distancia de frenado de servicio antes de la reducción de velocidad. Un solo imán fijo siempre provocará una indicación de advertencia al conductor, que el conductor debe reconocer para evitar que se aplique el freno de emergencia. Un panel de advertencia en la vía también informará al conductor sobre la velocidad requerida más adelante.
Esta lista de limitaciones no es exhaustiva:
Los primeros dispositivos utilizaban una conexión mecánica entre la señal y la locomotora. En 1840, el maquinista de locomotoras Edward Bury experimentó con un sistema mediante el cual una palanca a nivel de vía, conectada a la señal, hacía sonar el silbato de la locomotora y encendía una luz roja montada en la cabina. Diez años más tarde, el coronel William Yolland de la Inspección de Ferrocarriles pedía un sistema que no sólo alertara al conductor sino que también aplicara los frenos automáticamente cuando se pasaran señales de peligro, pero no se encontró ningún método satisfactorio para lograrlo. [2]
En 1873, se concedió la patente del Reino Unido nº 3286 a Charles Davidson y Charles Duffy Williams para un sistema en el que, si se pasaba una señal de peligro, una palanca situada en la vía accionaba el silbato de la locomotora, aplicaba el freno, cortaba el vapor y alertaba al guardia. [3] Siguieron numerosas patentes similares, pero todas tenían la misma desventaja: que no podían usarse a velocidades más altas por riesgo de dañar el mecanismo, y quedaron en nada. En Alemania, el sistema Kofler utilizaba brazos que sobresalían de postes de señales para accionar un par de palancas, una que representaba precaución y la otra parada , montadas en el techo de la cabina de la locomotora. Para solucionar el problema del funcionamiento a gran velocidad, el soporte de resorte de las palancas se conectó directamente a la caja de grasa de la locomotora para garantizar una alineación correcta. [4] Cuando en 1929 se electrificó el S-Bahn de Berlín , se instaló al mismo tiempo una evolución de este sistema, en el que las palancas de contacto se desplazaban desde el techo a los laterales de los trenes. [ cita necesaria ]
El primer dispositivo útil fue inventado por Vincent Raven del Ferrocarril del Noreste en 1895, número de patente 23384. Aunque solo proporcionaba una advertencia audible, indicaba al conductor cuándo se establecían puntos más adelante para una ruta divergente. En 1909, la empresa lo había instalado en unas 100 millas de vías. En 1907, Frank Wyatt Prentice patentó un sistema de señalización por radio que utilizaba un cable continuo tendido entre los rieles energizado por un generador de chispas para transmitir " ondas hertzianas " a la locomotora. Cuando las ondas eléctricas estaban activas, provocaban que las limaduras de metal de un cohesor de la locomotora se agruparan y permitieran el paso de la corriente de una batería. La señal se apagaba si el bloqueo no era "claro"; no pasó corriente a través del cohesor y un relé convirtió una luz blanca o verde en la cabina en roja y aplicó los frenos. [5] London & South Western Railway instaló el sistema en su ramal de Hampton Court en 1911, pero poco después lo eliminó cuando la línea fue electrificada . [6]
El primer sistema que se utilizó ampliamente fue desarrollado en 1905 por Great Western Railway (GWR) y protegido por las patentes del Reino Unido 12661 y 25955. Sus ventajas sobre los sistemas anteriores eran que podía utilizarse a alta velocidad y que sonaba una confirmación. en la cabina cuando se pasó una señal de libre.
En la versión final del sistema GWR, las locomotoras estaban equipadas con una válvula accionada por solenoide en el tubo del tren de vacío, mantenida en posición cerrada por una batería. A cada señal lejana, se colocaba una larga rampa entre los rieles. Esta rampa consistía en una pala metálica recta colocada de canto, casi paralela a la dirección de la marcha (la pala estaba ligeramente desplazada del paralelo para que en su posición fija no desgastara una ranura en las zapatas de contacto de las locomotoras), montada sobre un soporte de madera. Cuando la locomotora pasó por la rampa, se levantó una zapata de contacto con resorte debajo de la locomotora y se rompió el circuito de la batería que mantenía cerrada la válvula de freno. En el caso de una señal clara, la corriente de una batería junto a la línea que energiza la rampa (pero con polaridad opuesta) pasaba a la locomotora a través del contacto y mantenía la válvula de freno en la posición cerrada, con la corriente de polaridad invertida haciendo sonar una campana en el taxi. Para garantizar que el mecanismo tuviera tiempo de actuar cuando la locomotora viajaba a alta velocidad y, por lo tanto, la corriente externa se suministraba sólo por un instante, un "relé de liberación lenta" extendió el período de operación y complementó la energía del suministro externo con corriente de la batería de la locomotora. Cada señal distante tenía su propia batería, que funcionaba a 12,5 V o más; Se pensaba que la resistencia , si la energía provenía directamente de la caja de señales de control, era demasiado grande (el equipo de locomotora requería 500 mA ). En cambio, un circuito de 3 V de un interruptor en la caja de señales operó un reléen la caja de la batería. Cuando la señal era de "precaución" o "peligro", la batería de la rampa se desconectaba y, por lo tanto, no podía reemplazar la corriente de la batería de la locomotora: el solenoide de la válvula de freno se liberaba provocando que entrara aire en el tubo del tren de vacío a través de una sirena que proporcionó una advertencia audible y aplicó lentamente los frenos del tren. Luego se esperaba que el conductor cancelara la advertencia (restaurando el sistema a su estado normal) y aplicara los frenos bajo su propio control; si no lo hacía, el solenoide de la válvula de freno permanecería abierto, provocando que se perdiera todo el vacío y que los frenos se atascaran. aplicado completamente después de unos 15 segundos. La advertencia fue cancelada cuando el conductor presionó una palanca accionada por resorte en el aparato ATC en la cabina; la llave y los circuitos estaban dispuestos de modo que fuera la palanca que regresaba a su posición normal después de presionarla y no presionar la palanca lo que reiniciaba el sistema; esto era para evitar que el sistema fuera anulado por los conductores que atascaban la palanca en la posición hacia abajo o la palanca se atasque accidentalmente en esa posición. En uso normal, la batería de la locomotora estaba sujeta a un drenaje constante manteniendo cerrada la válvula en el tubo del tren de vacío, por lo que para mantener esto al mínimo se incorporó un interruptor de corte automático que desconectaba la batería cuando la locomotora no estaba en uso y el vacío estaba en funcionamiento. el tubo del tren se había caído. [7]
Las locomotoras GWR especialmente equipadas pudieron circular en líneas compartidas electrificadas según el principio del tercer carril ( Smithfield Market , Paddington Suburban y Addison Road ). A la entrada de los tramos electrificados se dispone de una particular rampa de contacto de gran perfil ( 4+1 ⁄ 2 pulgadas [110 mm] en lugar de los 2 habituales+1 ⁄ 2 pulg. [64 mm]) levantó la zapata de contacto de la locomotora hasta que enganchó con un trinquete en el bastidor. Una rampa elevada correspondiente al final de la sección electrificada liberó el trinquete. Sin embargo, se descubrió que la fuerte corriente de tracción podría interferir con el funcionamiento confiable del equipo a bordo al atravesar estas rutas y fue por esta razón que, en 1949, el sistema GWR, por lo demás "bien probado", no fue seleccionado como el estándar nacional (ver más abajo). [7] [8]
A pesar del gran compromiso de mantener las baterías de las locomotoras y de la línea, GWR instaló el equipo en todas sus líneas principales. Durante muchos años, las locomotoras de la Región Occidental (sucesoras de la GWR) estaban equipadas con el sistema GWR ATC y BR AWS.
En la década de 1930, otras compañías ferroviarias, bajo la presión del Ministerio de Transporte , estaban considerando sistemas propios. Se prefirió un método sin contacto basado en inducción magnética para eliminar los problemas causados por las nevadas y el desgaste diario de los contactos que se habían descubierto en los sistemas existentes. El sistema Strowger-Hudd de Alfred Ernest Hudd ( c. 1883 - 1958) utilizaba un par de imanes, uno permanente y otro electroimán, que actuaban en secuencia a medida que el tren pasaba sobre ellos. Hudd patentó su invento y lo ofreció para su desarrollo a la Automatic Telephone Manufacturing Company de Liverpool (una subsidiaria de Strowger Automatic Telephone Exchange Company de Chicago). [9] [10] Fue probado por Southern Railway , London & North Eastern Railway y London, Midland & Scottish Railway, pero estas pruebas no dieron resultado.
En 1948, Hudd, que ahora trabajaba para el LMS, equipó con su sistema la línea Londres, Tilbury y Southend , una división del LMS. Tuvo éxito y los Ferrocarriles Británicos desarrollaron aún más el mecanismo proporcionando una indicación visual en la cabina del aspecto de la última señal pasada. En 1956, el Ministerio de Transporte evaluó los sistemas GWR, LTS y BR y seleccionó el desarrollado por BR como estándar para los ferrocarriles británicos. Esto fue en respuesta al accidente de Harrow & Wealdstone en 1952. [8]
Posteriormente, AWS se amplió para dar advertencias sobre; [11]
AWS se basó en un sistema de 1930 desarrollado por Alfred Ernest Hudd [9] y comercializado como el sistema "Strowger-Hudd". Un sistema de contacto anterior, instalado en el Great Western Railway desde 1906 y conocido como control automático de trenes (ATC), fue gradualmente suplantado por AWS dentro de la Región Occidental de los Ferrocarriles Británicos .
Network Rail (NR) AWS consta de:
El sistema funciona según el principio de ajuste/reinicio.
Cuando la señal está en "claro" o verde ("apagado"), el electroimán se activa. A medida que pasa el tren, el imán permanente fija el sistema. Poco tiempo después, a medida que el tren avanza, el electroimán reinicia el sistema. Una vez reiniciado, suena una campana (un timbre en las existencias más nuevas) y el indicador se pone completamente en negro si aún no lo está. No se requiere ningún reconocimiento por parte del conductor. El sistema debe restablecerse dentro de un segundo después de su activación; de lo contrario, se comporta como si fuera una indicación de advertencia.
Se incluye una protección adicional en el cableado de control de la señal distante para garantizar que la indicación AWS "clara" solo se proporcione cuando se demuestra que el distante está "apagado": los distantes semáforos mecánicos tienen un contacto en el circuito de la bobina del electroimán cerrado solo cuando el brazo está levantado. o rebajado al menos 27,5 grados. Las señales de luz de color tienen un relé de detección de corriente en el circuito de iluminación de la lámpara para comprobar que la señal está encendida; esto se usa en combinación con el relé que controla el aspecto verde para energizar el electroimán AWS. En un enclavamiento de estado sólido, el módulo de señal tiene una salida "probada en verde" de su controlador electrónico que se utiliza para energizar el electroimán.
Cuando la señal distante está en "precaución" o en amarillo (encendido), el electroimán se desactiva. A medida que pasa el tren, el imán permanente fija el sistema. Sin embargo, como el electroimán está desenergizado, el sistema no se reinicia. Después del retraso de un segundo dentro del cual se puede restablecer el sistema, se emite una advertencia de bocina hasta que el conductor reconoce presionando un émbolo. Si el conductor no reconoce la advertencia en 2,75 segundos, los frenos se aplican automáticamente. Si el conductor reconoce la advertencia, el disco indicador cambia a amarillo y negro para recordarle que ha reconocido una advertencia. La indicación amarilla y negra persiste hasta la siguiente señal y sirve como recordatorio entre señales de que el conductor avanza con precaución. El retraso de un segundo antes de que suene la bocina permite que el sistema funcione correctamente a velocidades tan bajas como 1+3 ⁄ 4 mph (2,8 km/h). Por debajo de esta velocidad, siempre se dará el aviso de la bocina de precaución, pero se cancelará automáticamente cuando el electroimán reinicie el sistema si el conductor aún no lo ha hecho. La pantalla indicará todo negro una vez que el sistema se reinicie.
El sistema es a prueba de fallos ya que, en caso de pérdida de energía, sólo el electroimán se ve afectado y por lo tanto todos los trenes que pasen recibirán un aviso. El sistema tiene el inconveniente de que, en líneas de vía única, el equipo de vía colocará el sistema AWS en un tren que viaja en la dirección opuesta a aquella para la cual está diseñado el equipo de vía, pero no lo restablecerá ya que el electroimán se encuentra antes que el imán permanente. . Para superar esto, se puede instalar un imán supresor en lugar de un imán permanente ordinario. Cuando se activa, su bobina supresora desvía el flujo magnético del imán permanente para que no se reciba ninguna advertencia en el tren. El imán supresor es a prueba de fallas ya que la pérdida de energía hará que actúe como un imán permanente común y corriente. Una alternativa más económica es la instalación de una señal en la línea que notifique al conductor que cancele e ignore la advertencia. Esta señal es un tablero cuadrado azul con una cruz de San Andrés blanca (o un tablero amarillo con una cruz negra, si se proporciona junto con una restricción de velocidad temporal).
En el caso de la señalización mecánica, el sistema AWS se instaló sólo en señales distantes pero, en el caso de la señalización multiaspecto, se instala en todas las señales de la línea principal. Todos los aspectos de la señal, excepto el verde, hacen que suene la bocina y que el disco indicador cambie a amarillo sobre negro.
Los equipos AWS sin electroimanes se instalan en lugares donde invariablemente se requiere una señal de precaución o donde se necesita una precaución temporal (por ejemplo, una restricción de velocidad temporal). Esta es una ventaja secundaria del sistema porque el equipo AWS temporal solo necesita contener un imán permanente. No se necesita conexión ni suministro eléctrico. En este caso, la indicación de advertencia en la cabina persistirá hasta que se encuentre la siguiente señal verde.
Para verificar que el equipo en el tren esté funcionando correctamente, las líneas de salida del depósito de energía motriz están equipadas con un 'Inductor de prueba de cobertizo' que produce una indicación de advertencia para los vehículos que entran en servicio. Debido a la baja velocidad utilizada en dichas líneas, el tamaño del equipo de vía se reduce respecto al que se encuentra en la red operativa.
Los imanes de 'fuerza estándar' se utilizan en todas partes excepto en las áreas de electrificación del tercer carril de CC y están pintados de amarillo. La intensidad de campo mínima para operar el equipo en el tren es de 2 militeslas (medida 125 mm [5 pulgadas] por encima de la carcasa del equipo de vía). El equipo de vía típico produce un campo de 5 mT (medido en las mismas condiciones). Los inductores de prueba de cobertizo suelen producir un campo de 2,5 mT (medido en las mismas condiciones). Cuando se instala electrificación del tercer carril de CC, se instalan imanes de "resistencia extra" y están pintados de verde. Esto se debe a que la corriente en el tercer riel produce un campo magnético propio que inundaría los imanes de "fuerza estándar".
AWS proporciona la mayoría de las señales de aspecto principal en las líneas en ejecución, aunque existen algunas excepciones: [1]
Debido a que el imán permanente está ubicado en el centro de la pista, opera en ambas direcciones. El imán permanente puede suprimirse mediante una bobina eléctrica de potencia adecuada.
Cuando las señales que se aplican en direcciones opuestas de viaje en la misma línea están colocadas adecuadamente entre sí (es decir, una frente a la otra y aproximadamente a 400 yardas de distancia), se puede usar un equipo de vía común, que comprende un imán permanente no suprimido intercalado con los electro-ejes de ambas señales. imanes.
El sistema BR AWS también se utiliza en:
