El sistema de advertencia automática ( 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 aproxima está despejada o es de precaución. [1] Dependiendo del estado de la señal que se aproxima, 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 la aplicación del freno de emergencia. Sin embargo, si el conductor reconoce correctamente la indicación de advertencia presionando un botón de reconocimiento, se le muestra un "girasol" visual como recordatorio de la advertencia.
AWS es un sistema basado en la detección de campos magnéticos por parte de los trenes. 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.
En el eje de la vía se instala un imán, conocido como imán AWS . El campo magnético del imán se establece 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 está compuesto por un imán permanente y un electroimán opcional. El imán permanente es incontrolable y siempre produce un campo magnético constante de polaridad invariable. Un tren que pase 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 AWS del tren detecta un segundo campo magnético de una determinada polaridad después del primer imán permanente, 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 la dirección de viaje). El electroimán está conectado al aspecto de señal verde , por lo que el conductor solo recibirá una indicación clara de AWS si la señal es clara (verde).
El imán permanente siempre produce un polo sur . Si se activa el electroimán para producir un polo norte, el AWS le dará al conductor una indicación AWS clara.
Los trenes de unidades múltiples tienen un receptor AWS en cada extremo. Los vehículos que pueden funcionar de forma individual (unidades de tren de un solo vagón y locomotoras) solo tienen uno; este puede estar en la parte delantera o trasera, según la dirección en la que se desplace el vehículo.
El equipamiento de un tren consta de:
Las polaridades de este ejemplo son relevantes para el Reino Unido. El imán permanente produce un polo sur en el Reino Unido. Otros países pueden utilizar imanes permanentes que produzcan un polo norte. El principio operativo clave es que el electroimán produce el polo opuesto del imán permanente.
Un tren se dirige hacia una señal que muestra que está despejado (verde). El tren pasa por encima del imán AWS (que son dos imanes, primero un imán permanente y luego un electroimán). El electroimán se energiza. 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 AWS de despejado al conductor.
Un tren se dirige hacia una señal que muestra 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 está alimentado). El receptor AWS detecta solo un campo magnético en la secuencia: Sur . La razón por la que se detectó solo 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 da como resultado una indicación de advertencia AWS para el conductor.
A medida que 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 acerca muestra un aspecto "libre", AWS hará sonar un tono de campana (los trenes modernos tienen una sirena electrónica que hace un "ping" distintivo) y dejará el "girasol" negro. Esta indicación de "libre" de AWS le permite al conductor saber que la siguiente señal muestra "libre" y que el sistema AWS está funcionando.
Si la siguiente señal muestra un aspecto restrictivo (por ejemplo, precaución o parada), el indicador audible de 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, la AWS no se cancelará). [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 rayos negros y amarillos. Este patrón de rayos amarillos persiste hasta que el tren llega al siguiente imán de AWS y sirve como recordatorio para el conductor del aspecto restrictivo de la señal que pasó.
Como mecanismo de seguridad , si el conductor no presiona el botón de confirmación de AWS para recibir una indicación de advertencia con tiempo suficiente, los frenos de emergencia se aplicarán automáticamente y el tren se detendrá. Después de detenerse, el conductor puede presionar el botón de confirmación de AWS y los frenos se liberarán automáticamente después de que transcurra un período de tiempo de seguridad.
El sistema de señalización de emergencia funciona de la misma manera que las señales, excepto que se trata de un imán fijo ubicado en la distancia de frenado de servicio antes de la reducción de velocidad. Un solo imán fijo siempre generará una indicación de advertencia para el conductor, que este debe reconocer para evitar la aplicación del freno de emergencia. Un panel de advertencia en la vía también informará al conductor sobre el requisito de velocidad que se aproxima.
Esta lista de limitaciones no es exhaustiva:
Los primeros dispositivos utilizaban una conexión mecánica entre la señal y la locomotora. En 1840, el ingeniero de locomotoras Edward Bury experimentó con un sistema en el que una palanca a nivel de la vía, conectada a la señal, hacía sonar el silbato de la locomotora y encendía una lámpara roja montada en la cabina. Diez años más tarde, el coronel William Yolland de la Inspección de Ferrocarriles exigió un sistema que no sólo alertara al maquinista, sino que también aplicara automáticamente los frenos cuando se pasaran las señales en peligro, pero no se encontró ningún método satisfactorio para lograrlo. [2]
En 1873, se concedió la patente del Reino Unido n.º 3286 a Charles Davidson y Charles Duffy Williams por un sistema en el que, si se pasaba una señal en peligro, una palanca junto a 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 se podían utilizar a velocidades más altas por el riesgo de dañar el mecanismo) y no llegaron a nada. En Alemania, el sistema Kofler utilizaba brazos que sobresalían de los postes de señal para acoplarse con un par de palancas, una que representaba la precaución y la otra la parada , montadas en el techo de la cabina de la locomotora. Para abordar el problema del funcionamiento a alta velocidad, el soporte con resorte para las palancas se conectaba directamente a la caja de grasa de la locomotora para garantizar una alineación correcta. [4] Cuando se electrificó el S-Bahn de Berlín en 1929, se instaló al mismo tiempo un desarrollo de este sistema, con las palancas de contacto trasladadas desde los techos a los lados de los trenes. [ cita requerida ]
El primer dispositivo útil fue inventado por Vincent Raven, de la North Eastern Railway, en 1895, con el número de patente 23384. Aunque sólo proporcionaba una advertencia audible, indicaba al conductor cuándo se habían establecido puntos de desvío en la vía. 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 raíles, activado por un generador de chispas para transmitir " ondas hertzianas " a la locomotora. Cuando las ondas eléctricas estaban activas, hacían que las virutas de metal de un cohesor de la locomotora se agruparan y permitieran que pasara una corriente de una batería. La señal se apagaba si el bloque no estaba "libre"; no pasaba corriente a través del cohesor y un relé convertía una luz blanca o verde en roja en la cabina y aplicaba los frenos. [5] El ferrocarril London & South Western instaló el sistema en su ramal de Hampton Court en 1911, pero poco después lo eliminó cuando se electrificó la línea . [6]
El primer sistema que se puso en uso generalizado 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 se podía utilizar a alta velocidad y que emitía un sonido de confirmación en la cabina cuando se pasaba una señal de vía libre.
En la versión final del sistema GWR, las locomotoras estaban equipadas con una válvula accionada por solenoide en la tubería del tren de vacío, que se mantenía en posición cerrada mediante una batería. En cada señal distante, se colocaba una rampa larga entre los raíles. Esta rampa consistía en una pala de metal recta colocada de canto, casi paralela a la dirección de desplazamiento (la pala estaba ligeramente desplazada respecto 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 pasaba por la rampa, se levantaba una zapata de contacto con resorte debajo de la locomotora y se interrumpía el circuito de la batería que mantenía cerrada la válvula de freno. En el caso de una señal clara, la corriente de una batería al lado de la vía que energizaba 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 la cabina. 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 solo por un instante, un "relé de liberación lenta" extendía el período de funcionamiento y complementaba la energía de la fuente externa con corriente de la batería de la locomotora. Cada señal distante tenía su propia batería, que funcionaba a 12,5 V o más; la resistencia si la energía provenía directamente de la caja de señales de control se consideraba demasiado grande (el equipo de la locomotora requería 500 mA ). En su lugar, un circuito de 3 V desde un interruptor en la caja de señales operaba un relé.en la caja de la batería. Cuando la señal era de "precaución" o "peligro", la batería de rampa se desconectaba y, por lo tanto, no podía reemplazar la corriente de la batería de la locomotora: entonces, el solenoide de la válvula de freno se liberaba, lo que hacía que se admitiera aire en la tubería de vacío del tren a través de una sirena que proporcionaba una advertencia audible y aplicaba 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, lo que provocaría que se perdiera todo el vacío y que los frenos se aplicaran por completo después de unos 15 segundos. La advertencia se cancelaba cuando el conductor presionaba una palanca de palanca con resorte en el aparato ATC en la cabina; la llave y el circuito estaban dispuestos de modo que fuera la palanca que volviera a su posición normal después de ser presionada y no la presión de la palanca lo que restableciera el sistema; esto era para evitar que el sistema fuera anulado por los conductores que atascaban la palanca en la posición hacia abajo o que la palanca se quedara atascada accidentalmente en esa posición. En condiciones normales de uso, la batería de la locomotora estaba sujeta a un drenaje constante que mantenía cerrada la válvula en la tubería del tren de vacío; por lo tanto, 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 en la tubería del tren había disminuido. [7]
Las locomotoras GWR especialmente equipadas podían circular por líneas compartidas electrificadas según el principio del tercer carril ( Smithfield Market , Paddington Suburban y Addison Road ). En la entrada a las secciones electrificadas se disponía de una rampa de contacto especial de gran perfil ( 4+1 ⁄ 2 pulgada [110 mm] en lugar de los 2 habituales+1 ⁄ 2 in [64 mm]) elevaba la zapata de contacto de la locomotora hasta que se acoplaba con un trinquete en el bastidor. Una rampa elevada correspondiente al final de la sección electrificada liberaba el trinquete. Sin embargo, se descubrió que la fuerte corriente de tracción podía interferir con el funcionamiento confiable del equipo de 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 que implicaba el mantenimiento de las baterías de locomotoras y de las vías, GWR instaló el equipo en todas sus líneas principales. Durante muchos años, las locomotoras de la Región Occidental (sucesoras de GWR) estuvieron equipadas con el sistema ATC de GWR y el sistema AWS de BR.
En la década de 1930, otras compañías ferroviarias, bajo presión del Ministerio de Transporte , estaban considerando sistemas propios. Se prefirió un método sin contacto basado en la 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 la Strowger Automatic Telephone Exchange Company de Chicago). [9] [10] Fue probado por el Southern Railway , London & North Eastern Railway y el London, Midland & Scottish Railway, pero estos ensayos no dieron resultado.
En 1948, Hudd, que trabajaba para la LMS, equipó la línea de Londres, Tilbury y Southend , una división de la LMS, con su sistema. Tuvo éxito y los Ferrocarriles Británicos desarrollaron aún más el mecanismo al proporcionar 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]
AWS se amplió posteriormente para proporcionar 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 reemplazado gradualmente 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 y reinicio.
Cuando la señal está en "libre" o verde ("apagado"), el electroimán se activa. A medida que pasa el tren, el imán permanente activa el sistema. Poco tiempo después, cuando el tren avanza, el electroimán reinicia el sistema. Una vez reiniciado, suena una campana (un timbre en los trenes más nuevos) y el indicador se pone completamente en negro si no lo está ya. No se requiere confirmación por parte del conductor. El sistema debe reiniciarse en el plazo de un segundo desde que se activa, de lo contrario se comporta como una indicación de advertencia.
Se incluye una protección adicional en el cableado de control de señal remota para garantizar que la indicación "libre" de AWS solo se dé cuando se demuestre que el semáforo remoto está "apagado": los semáforos remotos mecánicos tienen un contacto en el circuito de la bobina del electroimán que se cierra solo cuando el brazo se eleva o baja 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 demostrar 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 "Verde probada" de su electrónica de controlador que se usa para energizar el electroimán.
Cuando la señal distante está en 'precaución' o amarilla (encendida), el electroimán se desactiva. A medida que pasa el tren, el imán permanente activa el sistema. Sin embargo, como el electroimán está desactivado, el sistema no se reinicia. Después del retraso de un segundo dentro del cual el sistema puede reiniciarse, se escucha una bocina de advertencia hasta que el conductor lo confirma presionando un émbolo. Si el conductor no reconoce la advertencia dentro de los 2,75 segundos, los frenos se aplican automáticamente. Si el conductor reconoce la advertencia, el disco indicador cambia a amarillo y negro, para recordarle al conductor 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 está avanzando 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 km/ h.+3 ⁄ 4 mph (2,8 km/h). Por debajo de esta velocidad, la bocina de advertencia siempre sonará, pero se cancelará automáticamente cuando el electroimán restablezca el sistema si el conductor no lo ha hecho ya. La pantalla se mostrará en negro una vez que el sistema se restablezca.
El sistema es a prueba de fallos , ya que, en caso de pérdida de potencia, solo se ve afectado el electroimán y, por lo tanto, todos los trenes que pasan recibirán una advertencia. El sistema tiene un inconveniente: en las líneas de vía única, el equipo de vía activará el sistema AWS en un tren que viaja en la dirección opuesta a la prevista por el equipo de vía, pero no lo reiniciará, 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 común. Cuando se activa, su bobina supresora desvía el flujo magnético del imán permanente de modo que no se recibe ninguna advertencia en el tren. El imán supresor es a prueba de fallos, ya que la pérdida de potencia hará que actúe como un imán permanente común. Una alternativa más económica es la instalación de una señal en la vía 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 únicamente en las 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 el disco indicador cambie a amarillo sobre negro.
Los equipos AWS sin electroimanes se instalan en lugares donde siempre 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 los equipos AWS temporales solo necesitan contener un imán permanente. No se necesita ninguna conexión o suministro eléctrico. En este caso, la indicación de advertencia en la cabina persistirá hasta que se encuentre la siguiente señal verde.
Para verificar el correcto funcionamiento de los equipos a bordo de los trenes, las líneas de salida de los depósitos de fuerza motriz están equipadas con un "inductor de prueba de vertido" 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 es menor que el 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 a bordo es de 2 militeslas (medida a 125 mm [5 in] 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 calzada suelen producir un campo de 2,5 mT (medido en las mismas condiciones). En los lugares donde se instala la electrificación del tercer carril de CC, se colocan imanes de "fuerza adicional" y están pintados de verde. Esto se debe a que la corriente en el tercer carril produce un campo magnético propio que inundaría los imanes de "fuerza estándar".
AWS se proporciona en la mayoría de las señales de aspecto principal en las líneas en ejecución, aunque hay algunas excepciones: [1]
Como el imán permanente está situado en el centro de la pista, funciona en ambas direcciones. El imán permanente puede ser suprimido por una bobina eléctrica de potencia adecuada.
Cuando las señales que se aplican a direcciones opuestas de viaje en la misma línea están ubicadas adecuadamente entre sí (es decir, una frente a la otra y separadas por aproximadamente 400 yardas), se puede utilizar un equipo de vía común, que comprende un imán permanente sin supresión intercalado entre los electroimanes de ambas señales.
El sistema BR AWS también se utiliza en:
