En la señalización ferroviaria , un enclavamiento es una disposición de aparatos de señalización que impide movimientos conflictivos a través de una disposición de vías, como cruces o intersecciones. En América del Norte, un conjunto de aparatos de señalización y vías enclavadas entre sí a veces se denomina colectivamente planta de enclavamiento o simplemente enclavamiento . Un sistema de enclavamiento está diseñado de modo que sea imposible mostrar una señal para continuar a menos que se demuestre que la ruta que se va a utilizar es segura.
El enclavamiento es una medida de seguridad diseñada para evitar que las señales y los cambios de agujas o desvíos 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 cambios de agujas o desvíos correspondientes. En América del Norte, la definición oficial de enclavamiento en los ferrocarriles es: " Una disposición de señales y aparatos de señalización interconectados de tal manera que sus movimientos deben sucederse entre sí en una secuencia adecuada ". [1]
Un enclavamiento mínimo consta de señales , pero normalmente incluye dispositivos adicionales como agujas y esclusas de punto de frente (EE. UU.: cambios de vía) y descarriladores , y puede incluir cruces a nivel y puentes móviles. Algunos de los principios fundamentales del enclavamiento 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 América del Norte como "bloqueo preliminar de pestillo". [5] [6] El bloqueo preliminar de pestillo tuvo tanto éxito que en 1873, se empleaban 13.000 palancas de bloqueo mecánico solo en el Ferrocarril de Londres y 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 New York Central and Hudson River Railroad (NYC&HRR). [6] [7] [8] En ese momento, Toucey era Superintendente General y Buchanan era Superintendente de Maquinaria en el NYC&HRR. Toucey y Buchanan formaron la Toucey and Buchanan Interlocking Switch and Signal Company en Harrisburg, Pensilvania en 1878. Las primeras instalaciones importantes de su mecanismo fueron en los cambios y señales de la Manhattan Elevated Railroad Company y la New York Elevated Railroad Company en 1877-78. [6] En comparación con el diseño de Saxby, el mecanismo de enclavamiento de Toucey y Buchanan 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 la tecnología avanzaba, la industria de la señalización ferroviaria buscaba incorporar estas nuevas tecnologías a los enclavamientos para aumentar la velocidad de establecimiento de rutas, la cantidad de dispositivos controlados desde un único punto y ampliar la distancia a la que esos mismos dispositivos 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 confiabilidad que era inherente a los sistemas puramente mecánicos. En 1884 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 . [6] [7] En 1891, había 18 plantas hidroneumáticas, en seis ferrocarriles, que operaban un total de 482 palancas. [6] Las instalaciones funcionaban, pero había 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 la Union Switch & Signal Company, se instaló por primera vez en el Chicago and Northern Pacific Railroad en su puente levadizo sobre el río Chicago . [7] En 1900, se utilizaban 54 plantas de enclavamiento electroneumático, que controlaban un total de 1.864 palancas de enclavamiento, en 13 ferrocarriles norteamericanos. Este tipo de sistema seguiría siendo uno de los dos sistemas viables que competirían en el futuro, aunque tenía la desventaja de necesitar equipo adicional 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 que utiliza máquinas de interruptores eléctricos fue en Eau Claire, Wisconsin en el ferrocarril de Chicago, St. Paul, Minneapolis y Omaha en 1901, por General Railway Signal Company (GRS, ahora una unidad de Alstom , con sede en Levallois-Perret , cerca de París). [7] Para 1913, este tipo de sistema se había instalado en 83 ferrocarriles en 35 estados de EE. UU. y provincias canadienses, en 440 plantas de enclavamiento que utilizaban 21 370 palancas. [6]
Los enclavamientos se pueden clasificar como mecánicos, eléctricos (electromecánicos o basados en relés ) o electrónicos/ computarizados .
En las instalaciones de enclavamiento mecánico se construye un lecho de enclavamiento , formado por barras de acero que forman una rejilla. A las barras se conectan las palancas que accionan los desvíos , descarriladores , señales u otros dispositivos que discurren en una dirección. Las barras se construyen de forma 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 enclavamiento cruzado entre las dos barras, impidiendo a su vez que se realice el movimiento de palanca conflictivo.
En las instalaciones puramente mecánicas, las palancas accionan los dispositivos de campo, como las señales, directamente a través de una conexión mecánica de varillas o cables. Las palancas se encuentran 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 la palanca adicional no pudiera anular el bloqueo (bloqueo de pestillo previo).
El primer enclavamiento mecánico se instaló en 1843 en Bricklayers Arms Junction , Inglaterra. [12] : 7
Los enclavamientos eléctricos también pueden utilizar bloqueo mecánico para garantizar la secuenciación adecuada de las palancas, pero las palancas son considerablemente más pequeñas, ya que no controlan directamente los dispositivos de campo. Si la palanca puede moverse libremente en función del lecho de bloqueo, los contactos de las palancas activan los interruptores y las señales que se operan eléctrica o electroneumáticamente . Antes de que una palanca de control pueda moverse a una posición que libere otras palancas, se debe recibir una señal del elemento de campo que indique que realmente se ha movido a la posición solicitada. El lecho de bloqueo que se muestra es para una máquina de enclavamiento eléctrico GRS.
Los enclavamientos efectuados puramente de forma eléctrica (a veces denominados totalmente eléctricos ) consisten en circuitos complejos formados por relés en una disposición de lógica de relés que determinan el estado o la posición de cada dispositivo de señalización. A medida que se hacen funcionar los dispositivos, su cambio de posición abre algunos circuitos que bloquean otros dispositivos que podrían entrar en conflicto con la nueva posición. De manera similar, otros circuitos se cierran cuando los dispositivos que controlan se vuelven seguros para operar. Los equipos utilizados para la señalización ferroviaria tienden a ser costosos debido a su naturaleza especializada y su diseño a prueba de fallas .
Los enclavamientos operados únicamente por circuitos eléctricos pueden operarse localmente o de forma remota, reemplazando las grandes palancas mecánicas de los sistemas anteriores por botones, interruptores o palancas en un panel o interfaz de video. Este tipo de enclavamiento también puede diseñarse para funcionar sin un operador humano. Estos dispositivos se denominan enclavamientos automáticos y la aproximación de un tren establece su propia ruta automáticamente, siempre que no haya movimientos conflictivos en curso.
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 y 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 la tecnología de enclavamiento totalmente eléctrica permitió procedimientos de configuración de ruta más automatizados en lugar de tener un operador que alineara cada parte de la ruta manualmente. El sistema NX permitía a un operador que mirara el diagrama de una unión complicada simplemente presionar un botón en la vía de entrada conocida y otro botón en la vía de salida deseada. El circuito lógico manejaba todas las acciones necesarias para ordenar al enclavamiento de relé subyacente que estableciera señales y activara interruptores en la secuencia adecuada, según fuera 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 en EE. UU. fue en el New York Central Railroad (NYCRR) en Girard Junction, Ohio en 1937. [12] : 18 Otra instalación de NYCRR fue en la línea principal entre Utica, Nueva York y Rochester, Nueva York , y esta fue seguida rápidamente por 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 de 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 de tipo NX y su costosa lógica de control de estado pre-sólido solo tendían a instalarse en las áreas de terminales más concurridas o más complicadas donde podían aumentar la capacidad y reducir los requisitos de personal. En una medida que fue popular en Europa, la señalización para un área entera se condensó en una sola caja de señal de potencia grande con un panel de control en el área del operador y el equivalente de una central telefónica en los pisos inferiores que combinaba la lógica de enclavamiento basada en relés vitales y la lógica de control no vital en un solo lugar. Estos esquemas avanzados también incluirían tecnologías de descripción y seguimiento de trenes. Lejos de las terminales complejas, los sistemas de control de palanca de unidad siguieron siendo populares hasta la década de 1980, cuando los sistemas de enclavamiento y control de estado sólido comenzaron a reemplazar las plantas de relés más antiguas de todo tipo.
Los enclavamientos modernos (aquellos instalados desde fines 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 en gran medida la capacidad de realizar modificaciones cuando sea necesario reprogramando en lugar de recableando. En muchas implementaciones, esta lógica vital se almacena como firmware o en ROM que no se puede alterar fácilmente para resistir modificaciones inseguras y cumplir con los requisitos de pruebas de seguridad regulatorias. 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 que los cambios en el equipo de campo se representaran al señalizador sin ninguna modificación de hardware.
" Solid State Interlocking " (SSI) es el nombre comercial de los enclavamientos basados en microprocesador de primera generación desarrollados en la década de 1980 por British Rail , GEC-General Signal y Westinghouse Signals Ltd en el Reino Unido. Los enclavamientos basados en procesador de segunda generación se conocen con el término "Computer Based Interlocking" (CBI), [17] de los cuales VPI (marca registrada de General Railway Signal , ahora Alstom), MicroLok (marca registrada de Union Switch & Signal , ahora Hitachi Rail STS ), Westlock y Westrace (marcas registradas de Invensys Rail , ahora Siemens), y [Smartlock [18] ] (marca registrada de Alstom ), y EBI Lock (marca registrada de Bombardier ) son ejemplos.
Los enclavamientos permiten que los trenes crucen de una vía a otra utilizando un desvío y una serie de agujas. La terminología ferroviaria define los siguientes tipos de enclavamientos como completos o incompletos, según los movimientos disponibles. Aunque los horarios generalmente no identifican un enclavamiento como uno u otro, y los libros de reglas no definen los términos, los términos que se indican a continuación generalmente son acordados por las cuadrillas del sistema y los funcionarios encargados de las reglas.
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