El control positivo de trenes ( PTC ) es una familia de sistemas automáticos de protección de trenes implementados en los Estados Unidos. [1] La mayor parte del kilometraje de la red ferroviaria nacional de los Estados Unidos tiene una forma de PTC. Estos sistemas generalmente están diseñados para comprobar que los trenes circulan con seguridad y detenerlos cuando no lo hacen. [2]
El control positivo de trenes restringe el movimiento de trenes a un permiso explícito; El movimiento se detiene tras la invalidación. Un tren que opera bajo PTC recibe una autorización de movimiento que contiene información sobre su ubicación y dónde puede viajar con seguridad. PTC se instaló y estuvo operativo en el 100% de las vías requeridas por la ley antes del 29 de diciembre de 2020. [3]
La Asociación Estadounidense de Ingeniería Ferroviaria y Mantenimiento de Vías (AREMA) describe que los sistemas de control positivo de trenes tienen estas funciones principales:
A finales de la década de 1980, el interés por las soluciones de protección de trenes aumentó después de un período de estancamiento de la inversión y declive tras la Segunda Guerra Mundial . A partir de 1990, la Junta Nacional de Seguridad en el Transporte de los Estados Unidos ( NTSB ) contó al PTC (entonces conocido como separación positiva de trenes) entre su "Lista más buscada de mejoras en la seguridad del transporte". [5] [6] [7] En ese momento, la gran mayoría de las líneas ferroviarias en EE. UU. dependían de los miembros de la tripulación para cumplir con todas las reglas de seguridad, y una fracción significativa de los accidentes eran atribuibles a errores humanos, como se evidencia en varios años de informes oficiales de la Administración Federal de Ferrocarriles (FRA). [8]
En septiembre de 2008, el Congreso consideró una nueva ley que fijaba como fecha límite el 15 de diciembre de 2015 para la implementación de la tecnología PTC en la mayor parte de la red ferroviaria de EE. UU . El proyecto de ley, iniciado en el proceso legislativo por el Comité de Comercio del Senado y el Comité de Infraestructura y Transporte de la Cámara de Representantes , fue redactado en respuesta a la colisión de un tren de pasajeros de Metrolink y un tren de carga de Union Pacific Railroad el 12 de septiembre de 2008 en Los Ángeles . que provocó la muerte de 25 personas y heridos a más de 135 pasajeros.
A medida que el proyecto de ley se acercaba a su aprobación final por parte del Congreso, la Asociación de Ferrocarriles Estadounidenses ( AAR ) emitió una declaración en apoyo del proyecto de ley. [9] El presidente George W. Bush promulgó la Ley de Mejora de la Seguridad Ferroviaria de 2008, de 315 páginas, el 16 de octubre de 2008. [10]
Entre sus disposiciones, la ley proporciona fondos para ayudar a pagar el desarrollo de la tecnología PTC, limita la cantidad de horas que los equipos de trenes de carga pueden trabajar cada mes y requiere que el Departamento de Transporte determine los límites de horas de trabajo para los equipos de trenes de pasajeros.
Para implementar la ley, la FRA publicó regulaciones iniciales para sistemas PTC el 15 de enero de 2010. [11] La agencia publicó regulaciones modificadas el 22 de agosto de 2014. [12]
En diciembre de 2010, la Oficina de Responsabilidad Gubernamental (GAO) informó que Amtrak y los principales ferrocarriles Clase I habían tomado medidas para instalar sistemas PTC conforme a la ley, pero los operadores de trenes de cercanías no estaban encaminados para cumplir con la fecha límite de 2015. [13] En junio de 2015 [actualizar], solo siete sistemas de cercanías (29 por ciento de los representados por APTA) esperaban cumplir con la fecha límite. Varios factores han retrasado la implementación, incluida la necesidad de obtener financiación (que no fue proporcionada por el Congreso); el tiempo que ha llevado diseñar, probar, hacer interoperable y fabricar la tecnología; y la necesidad de obtener espectro de radio a lo largo de toda la red ferroviaria, lo que implica el permiso de la FCC y, en algunos casos, negociar con un propietario existente para su compra o arrendamiento. [14]
El sistema ferroviario de cercanías Metrolink en el sur de California planea ser el primer transportista de pasajeros de EE. UU. en instalar la tecnología en todo su sistema. Después de algunos retrasos, [15] la demostración de PTC en el servicio fiscal comenzó en febrero de 2014; Se espera que el sistema esté terminado a finales del verano de 2015. [16]
En el área metropolitana de Chicago , se espera que el sistema Metra no cumpla plenamente con el mandato de PTC hasta 2019. [14]
En octubre de 2015, el Congreso aprobó un proyecto de ley que ampliaba el plazo de cumplimiento en tres años, hasta el 31 de diciembre de 2018. El presidente Barack Obama firmó el proyecto de ley el 29 de octubre de 2015. [17] [18] Solo cuatro ferrocarriles cumplieron el plazo de diciembre de 2018; los otros 37 obtuvieron prórrogas hasta diciembre de 2020, lo que estaba permitido por la ley para ferrocarriles que demostraron avances en su implementación. [19] El 29 de diciembre de 2020, se informó que las salvaguardas habían sido instaladas en todos los ferrocarriles requeridos, dos días antes de la fecha límite. [20]
Existe cierta controversia sobre si el PTC tiene sentido en la forma ordenada por el Congreso. No sólo se espera que el costo de la instalación de PTC a nivel nacional alcance entre 6 y 22 mil millones de dólares , la mayor parte a cargo de los ferrocarriles de carga estadounidenses, [21] sino que existen dudas sobre la confiabilidad y madurez de la tecnología para todas las formas de transporte. trenes de carga principales y entornos de alta densidad. [22] El requisito de PTC también podría imponer barreras iniciales a nuevos servicios ferroviarios de pasajeros o de carga que generarían millones de dólares en costos adicionales de PTC. El mandato no financiado también ata las manos de la FRA para adoptar un enfoque más matizado o flexible para la adopción de la tecnología PTC cuando tenga más sentido o sea técnicamente más factible. [21]
Si bien el Comité Asesor de Seguridad Ferroviaria de la FRA identificó varios miles de "PPA" (accidentes prevenibles por PTC) en los ferrocarriles de EE. UU. durante un período de 12 años, el análisis de costos determinó que los ahorros acumulados que se obtendrían de todos los accidentes no eran suficientes para cubrir el costo. de PTC en los ferrocarriles Clase I. Por tanto, el PTC no estaba económicamente justificado en aquel momento. [23] La FRA coincidió con esta evaluación de costos en su documento normativo PTC de 2009.
La razón detrás de la falta de justificación económica es que la mayoría de los accidentes son menores y las normas de resistencia a accidentes de la FRA ayudan a mitigar la posible pérdida de vidas o la liberación de sustancias químicas peligrosas. Por ejemplo, en los 20 años transcurridos entre 1987 y 2007, sólo hubo dos accidentes evitables por PTC con pérdidas importantes de vidas en los Estados Unidos (16 muertes en el naufragio de Chase, Maryland (1987) y 11 en el naufragio de Silver Spring, Maryland (1996)), y en cada caso, las causas de los accidentes se abordaron mediante cambios en las reglas de operación. [ cita necesaria ]
El costo de implementar PTC en hasta 25 servicios de trenes de cercanías en los Estados Unidos se ha estimado en más de $2 mil millones y, debido a estos costos, varios servicios están teniendo que cancelar o reducir reparaciones, mejoras de capital y servicio. [ cita necesaria ] Otros servicios simplemente no tienen los fondos disponibles para PTC y tienen acción diferida suponiendo algún cambio por parte del Congreso. [ cita necesaria ] Los ferrocarriles que operan líneas equipadas con señalización de cabina y sistemas de control automático de trenes existentes han argumentado que su historial comprobado de seguridad, que se remonta a décadas, se está descartando porque ATC no es tan agresivo como PTC en todos los casos. [24]
El número de accidentes prevenibles por PTC ha aumentado en los últimos años. En 2013, un accidente de Metro-North en el Bronx mató a cuatro personas e hirió a 61. Este accidente fue causado por exceso de velocidad, algo contra lo que PTC es capaz de protegerse. En 2015, un accidente de Amtrak en Filadelfia mató a ocho personas e hirió a 185. [25] En este accidente, el tren aceleró más allá de la velocidad segura debido a las acciones de un maquinista distraído del tren de Amtrak . Según la NTSB, este accidente podría haberse evitado mediante un sistema PTC que habría impuesto el límite de velocidad de 50 millas por hora y habría evitado el exceso de velocidad y el posterior choque del tren. [26] En 2017, otro accidente de Amtrak cerca de Dupont, Washington, mató a tres personas e hirió a 62. El ingeniero confundió la ubicación actual del tren y, por lo tanto, no siguió las restricciones adecuadas para la longitud de la vía en la que se encontraba actualmente el tren, y no se dio cuenta de que debería han indicado las restricciones de velocidad en el área en la que se encontraba actualmente el tren. La NTSB se enteró de que recientemente se habían realizado mejoras de seguridad en la vía, excepto en la sección PTC de las mejoras. Finalmente se concluyó que el error de los ingenieros en la ubicación del tren provocó el accidente. Sound Transit , propietario del tramo de ferrocarril donde ocurrió el accidente, estaba en proceso de instalar PTC, pero no estaba operativo en el momento del accidente. [26] En 2018, se produjo otro accidente cuando un tren de Amtrak chocó contra un tren de carga parado en Cayce, Carolina del Sur , mató a dos miembros de la tripulación e hirió a otras 116 personas. El presidente de la NTSB, Robert Sumwalt , afirmó que "un PTC operativo está diseñado para prevenir este tipo de incidentes". [27]
Un sistema PTC típico consta de dos componentes básicos:
Opcionalmente, pueden existir tres componentes adicionales:
Actualmente se están desarrollando dos métodos principales de implementación de PTC. El primero utiliza una infraestructura de señalización fija, como circuitos de vía codificados y transpondedores inalámbricos , para comunicarse con la unidad de control de velocidad a bordo. El otro utiliza radios de datos inalámbricas distribuidas a lo largo de la línea para transmitir la información dinámica. La implementación inalámbrica también permite que el tren transmita su ubicación al sistema de señalización, lo que podría permitir el uso de bloques móviles o "virtuales" . La implementación inalámbrica es generalmente más barata en términos de costos de equipo, pero se considera mucho menos confiable que el uso de canales de comunicación "más duros". En 2007 [update], por ejemplo, el sistema ITCS inalámbrico en la Línea Michigan de Amtrak todavía no funcionaba de manera confiable después de 13 años de desarrollo, [28] mientras que el sistema fijo ACSES ha estado en servicio diario en el Corredor Noreste desde 2002 ( ver Amtrak, más abajo). ).
El método de infraestructura fija está resultando popular en líneas de pasajeros de alta densidad donde ya se ha instalado señalización en cabina con código de impulsos . En algunos casos, la falta de dependencia de las comunicaciones inalámbricas se promociona como un beneficio. [29] El método inalámbrico ha demostrado tener más éxito en territorios oscuros y no señalizados de baja densidad, normalmente controlados mediante garantías de vía , donde las velocidades ya son bajas y las interrupciones en la conexión inalámbrica con el tren no tienden a comprometer la seguridad ni las operaciones del tren.
Algunos sistemas, como ACSES de Amtrak, operan con una tecnología híbrida que utiliza enlaces inalámbricos para actualizar restricciones de velocidad temporales o pasar ciertas señales, sin que ninguno de estos sistemas sea crítico para las operaciones de trenes.
El equipo a bordo de la locomotora debe calcular continuamente la velocidad actual del tren en relación con un objetivo de velocidad a cierta distancia gobernado por una curva de frenado. Si el tren corre el riesgo de no poder reducir la velocidad hasta la velocidad objetivo dada la curva de frenado, los frenos se aplican automáticamente y el tren reduce la velocidad inmediatamente. Los objetivos de velocidad se actualizan mediante información sobre los límites de velocidad fijos y dinámicos determinados por el perfil de la vía y el sistema de señalización.
La mayoría de las implementaciones actuales de PTC también utilizan la unidad de control de velocidad para almacenar una base de datos de perfiles de ruta adjunta a algún tipo de sistema de navegación. La unidad realiza un seguimiento de la posición del tren a lo largo de la línea ferroviaria y aplica automáticamente las restricciones de velocidad, así como la velocidad máxima autorizada. Las restricciones de velocidad temporales se pueden actualizar antes de que el tren salga de su terminal o mediante enlaces de datos inalámbricos. Los datos de la pista también se pueden utilizar para calcular curvas de frenado basadas en el perfil de pendiente . El sistema de navegación puede utilizar balizas de vía fijas o estaciones GPS diferenciales combinadas con la rotación de las ruedas para determinar con precisión la ubicación del tren en la línea dentro de unos pocos pies.
Si bien algunos sistemas PTC interactúan directamente con el sistema de señales existente, otros pueden mantener un conjunto de sistemas informáticos vitales en una ubicación central que puede realizar un seguimiento de los trenes y emitirles autoridades de movimiento directamente a través de una red de datos inalámbrica. A menudo se considera que esto es una forma de control de trenes basado en comunicaciones y no es una parte necesaria del PTC.
El tren puede ser capaz de detectar el estado de (y a veces controlar) los dispositivos en el camino, por ejemplo, las posiciones de los interruptores . Esta información se envía al centro de control para definir mejor los movimientos seguros del tren. Los mensajes de texto y las condiciones de alarma también podrán intercambiarse automática y manualmente entre el tren y el centro de control. Otra capacidad permitiría al empleado a cargo (EIC) dar permiso a los trenes para pasar por sus zonas de trabajo a través de un dispositivo inalámbrico en lugar de comunicaciones verbales.
Incluso cuando los sistemas de seguridad como la señalización en las cabinas han estado presentes durante muchas décadas, la industria ferroviaria de carga se ha mostrado reacia a instalar dispositivos de control de velocidad porque la naturaleza a menudo dura de tales dispositivos puede tener un efecto adverso en la operación del tren que de otro modo sería segura. Los algoritmos avanzados de control de velocidad basados en procesadores que se encuentran en los sistemas PTC afirman ser capaces de regular adecuadamente la velocidad de trenes de carga de más de 5.000 pies (1.500 m) de longitud y que pesan más de 10.000 toneladas cortas (9.100 t), pero persisten las preocupaciones sobre tomar el La decisión final no está en manos de ingenieros ferroviarios cualificados . Un uso inadecuado del freno de aire puede provocar la fuga, el descarrilamiento o una separación inesperada del tren. [ cita necesaria ]
Además, un sistema PTC demasiado conservador corre el riesgo de ralentizar los trenes por debajo del nivel al que anteriormente habían sido operados de forma segura por ingenieros humanos. Las velocidades de los ferrocarriles se calculan con un factor de seguridad tal que un ligero exceso de velocidad no provocará un accidente. Si un sistema PTC aplica su propio margen de seguridad, el resultado final será un doble factor de seguridad ineficiente. Además, es posible que un sistema PTC no pueda tener en cuenta las variaciones en las condiciones climáticas o en el manejo del tren, y podría tener que asumir el peor de los casos , lo que reduciría aún más el rendimiento. [30] En su presentación regulatoria de 2009, la FRA declaró que, de hecho, era probable que PTC disminuyera la capacidad de los ferrocarriles de carga en muchas líneas principales. [31] El proyecto europeo LOCOPROL/LOCOLOC había demostrado que la navegación por satélite mejorada con EGNOS por sí sola no podía cumplir con la integridad de seguridad SIL4 requerida para la señalización de trenes. [32]
Desde un punto de vista puramente técnico, PTC no evitará ciertas colisiones a baja velocidad causadas por la operación permisiva de bloques , accidentes causados por "empujones" (marcha atrás sin una observación inadecuada), descarrilamientos causados por defectos en la vía o el tren, colisiones en pasos a nivel o colisiones con vehículos previamente trenes descarrilados. Cuando se instala PTC en ausencia de bloques de circuito de vía, no detectará rieles rotos, vías inundadas ni escombros peligrosos que contaminen la línea.
La infraestructura inalámbrica prevista para su uso por todos los trenes de carga Clase I de EE. UU ., la mayoría de los pequeños ferrocarriles de carga y muchos ferrocarriles de cercanías se basa en radios de datos que funcionan en una única banda de frecuencia cercana a los 220 MHz . Un consorcio creado por dos ferrocarriles de carga llamado PTC 220 LLC ha comprado un espectro significativo de alrededor de 220 MHz , de licenciatarios anteriores, para usarlo en el despliegue de PTC. Parte de este espectro se presenta en forma de licencias a nivel nacional y otra no. El consorcio planea poner este espectro a disposición del transporte de carga estadounidense, pero en 2011 indicó que no están seguros de tener suficiente espectro para satisfacer sus necesidades. Varios ferrocarriles de cercanías han comenzado a comprar espectro de 220 MHz en sus áreas geográficas, pero existe una preocupación generalizada de que la adquisición de suficiente espectro de 220 MHz pueda ser difícil de lograr debido a la falta de disponibilidad, las dificultades para negociar acuerdos multilaterales complejos para obtener suficiente espectro adyacente, y porque el coste financiero de las adquisiciones puede imposibilitar la tarea para algunas agencias estatales. Sin embargo, las investigaciones sugieren que la asignación dinámica del espectro puede resolver el problema de la asignación de espectro en un ancho de banda de 220 MHz. [33] [34]
Muchos de los ferrocarriles han solicitado que la FCC les reasigne partes del espectro de 220 MHz . Argumentan que deben tener un espectro de 220 MHz para ser interoperables entre sí. La FCC ha declarado que no hay ninguna reasignación próxima, que los ferrocarriles no están justificados para solicitar la reasignación de espectro porque no han cuantificado cuánto espectro necesitan, y que los ferrocarriles deberían buscar espectro en los mercados secundarios de 220 MHz o en otras bandas. [35]
No existen requisitos normativos o técnicos que exijan que se utilicen 220 MHz para implementar PTC (si es que una implementación de PTC va a utilizar componentes inalámbricos). Si es necesaria la transmisión inalámbrica de datos, el espectro de 220 MHz tiene algunas ventajas , siempre que pueda adquirirse a un costo razonable. La primera razón para considerar el uso del espectro de 220 MHz es la interoperabilidad de PTC para el transporte de mercancías y para algunas, pero no todas, las operaciones de trenes de cercanías. Las operaciones de carga en los EE. UU. a menudo incluyen compartir vías de ferrocarril donde los vehículos ferroviarios de un ferrocarril operan como invitados en las vías anfitrionas de otro ferrocarril. La implementación de PTC en un entorno de este tipo se logra más fácilmente utilizando el mismo equipo PTC, y esto incluye radios y el espectro de radio asociado.
Cuando una operación de ferrocarril de cercanías debe operar en un territorio ferroviario de carga, lo más probable es que se requiera que el viajero instale equipo PTC (incluida una radio) en su vehículo ferroviario que cumpla con el sistema PTC del ferrocarril de carga, y esto generalmente significa el uso de Radios y espectro de 220 MHz . Si el viajero utiliza el mismo equipo PTC, radios y espectro en su propia propiedad, podrá utilizarlos cuando sus vehículos viajen al territorio de una carga. Desde un punto de vista práctico, si el viajero elige utilizar otro tipo de PTC en su propia propiedad, necesitará instalar un segundo conjunto de equipos a bordo para poder operar el PTC en su propia propiedad y al mismo tiempo operar el PTC en la propiedad de una carga. Si no está disponible una radio multibanda (como las radios definidas por software de la generación actual ), entonces serán necesarias radios y antenas separadas. Dada la complejidad de las geometrías de las pistas, PTC requiere una cantidad variable del espectro en un momento crítico. Una forma de lograrlo es ampliar las radios definidas por software de PTC, de modo que tenga la inteligencia para asignar el espectro de forma dinámica. Agregar inteligencia a la radio también ayuda a mejorar la seguridad del medio de comunicación PTC. [36]
Si un pequeño ferrocarril de carga o de cercanías no opera en otro territorio ferroviario, entonces no existe ninguna razón basada en la interoperabilidad que los obligue a utilizar el espectro de 220 MHz para implementar PTC. Además, si un pequeño ferrocarril de carga o de cercanías solo opera en su propio territorio y alberga otros ferrocarriles invitados (de carga u otros ferrocarriles de pasajeros), todavía no existe ninguna razón basada en la interoperabilidad por la que el anfitrión esté obligado a utilizar el espectro de 220 MHz para implementar PTC. Un ferrocarril de este tipo podría implementar PTC eligiendo libremente cualquier espectro de radio y exigiendo a los ferrocarriles invitados que instalen equipos de PTC compatibles (incluidas radios) a bordo de sus trenes o que proporcionen equipos en el camino para que su implementación de PTC invitado se instale en la propiedad del ferrocarril anfitrión. Un caso interesante que resalta algunas de estas cuestiones es el corredor noreste. Amtrak opera servicios en dos propiedades de trenes de cercanías que no posee: Metro-North Railroad (propiedad de Nueva York y Connecticut) y Massachusetts Bay Transportation Authority (MBTA) (propiedad de Massachusetts). En teoría, Amtrak podría haberse encontrado instalando su propio sistema PTC en estas propiedades anfitrionas (alrededor del 15 por ciento del corredor), o peor aún, haberse encontrado en la posición ridícula de intentar instalar tres sistemas PTC diferentes en cada tren de Amtrak para atravesar el corredor. propiedades de cercanías. Este no era el caso. Amtrak tuvo una ventaja significativa sobre las agencias de trenes de cercanías en el corredor en la implementación de PTC. Dedicaron una cantidad considerable de tiempo a investigación y desarrollo y obtuvieron las primeras aprobaciones para su sistema ACSES en el corredor noreste con la FRA. Eligieron primero usar 900 MHz y luego pasaron a 220 MHz , en parte debido a una mejora percibida en el rendimiento del sistema de radio y en parte porque Amtrak estaba usando 220 MHz en Michigan para su implementación ITCS. [37] Cuando las agencias de transporte en el corredor analizaron opciones para implementar PTC, muchas de ellas optaron por aprovechar el trabajo avanzado que Amtrak había realizado e implementar la solución ACSES utilizando 220 MHz . El trabajo inicial de Amtrak dio sus frutos y significó que atravesarían propiedades de viajeros que instalaron el mismo protocolo en la misma frecuencia, lo que las haría todas interoperables. (En realidad, la mayor parte del Corredor Noreste es propiedad de Amtrak y está operado por ella, no las propiedades de los viajeros diarios, incluidas las vías desde Washington, DC hasta la estación Penn de Nueva York y las vías desde Filadelfia hasta Harrisburg, Pensilvania . El estado de Massachusetts es propietario de las vías del frontera del estado de Rhode Island hasta la frontera del estado de New Hampshire, pero Amtrak "opera" estas líneas. Sólo la línea entreLa ciudad de Nueva York y New Haven, Connecticut, en realidad pertenecen y son operadas por una línea de cercanías).
Otra razón percibida para considerar 220 MHz para PTC puede ser la disponibilidad de equipos de radio compatibles con PTC. Los equipos de radio específicamente destinados a PTC actualmente solo están disponibles a través de un número limitado de proveedores y se centran únicamente en 220 MHz . Un proveedor de radio en particular, Meteorcomm LLC, puede admitir el protocolo I-ETMS PTC con una radio de 220 MHz . Meteorcomm es propiedad conjunta de varios de los fletes de Clase I , y algunos en la industria han indicado que el uso de su radio de 220 MHz y equipos asociados se realizará mediante licencias por sitio. También se pueden asociar tarifas recurrentes con este proceso. Existe además la preocupación de que las tarifas de "compra" y de licencia sean significativas, y esto ha llevado a algunos a especular que los propietarios de Meteorcomm (los fletes) pueden estar expuestos legalmente a violaciones antimonopolio. [ cita necesaria ] Para muchos ferrocarriles, no existe otra opción práctica para cumplir con el mandato federal que instalar PTC a 220 MHz utilizando I-ETMS con las radios Meteorcomm. En el corredor noreste, otro proveedor de radio, GE MDS, puede admitir el protocolo ACSES de Amtrak con una radio de 220 MHz . Cabe destacar que la principal preocupación entre los transportistas con respecto al plazo de PTC es la disponibilidad de equipos de PTC. [38] Con la vista puesta en las cuestiones antimonopolio y la fácil disponibilidad de radio, los diseños de radio Meteorcomm han sido subcontratados a las radios CalAmp . Todo esto puede significar que no hay suficiente equipo de radio PTC de 220 MHz disponible para todos los ferrocarriles que deben implementar PTC. [ cita necesaria ]
También existen problemas con el uso de estas frecuencias fuera de EE.UU.; En Canadá, 220 MHz sigue formando parte de la banda de radioaficionados de 1,25 metros . [39] [40]
Otras bandas además de 220 MHz admitirán PTC y se han utilizado para obtener la aprobación de la FRA para PTC. Cuando Amtrak recibió su aprobación inicial, planearon utilizar frecuencias de 900 MHz para ACSES. BNSF Railway obtuvo sus primeras aprobaciones PTC de la FRA para una versión inicial de ETMS que utiliza una radio multibanda que incluía frecuencias de 45 MHz , frecuencias de 160 MHz , frecuencias de 900 MHz y WiFi. A un pequeño transportista o transportista que seleccione una o más de estas bandas u otra, como 450 MHz, podría resultarle más fácil adquirir espectro. Tendrán que investigar cuestiones de espectro, equipos de radio, antenas y cuestiones de compatibilidad de protocolos para implementar PTC con éxito. [ cita necesaria ]
No existe un estándar único definido para los "sistemas PTC interoperables". Varios ejemplos de sistemas interoperables ilustran este punto. En primer lugar, la UP y la BNSF son interoperables en todos sus sistemas. Ambos están implementando I-ETMS y utilizarán diferentes frecuencias de radio en diferentes ubicaciones. [ cita necesaria ] En el segundo ejemplo, Amtrak es interoperable con Norfolk Southern en Michigan. Amtrak usa ITCS, mientras que Norfolk Southern usa I-ETMS. Para interoperar, se instalan dos radios de 220 MHz en cada ubicación al borde del camino y ambas interactúan con un sistema PTC común a través de un dispositivo de interfaz (similar a una puerta de enlace de red o un convertidor de protocolo) en cada ubicación al borde del camino. Una radio habla con trenes de mercancías utilizando I-ETMS y otra radio habla con trenes de pasajeros utilizando ITCS. En este caso, la interoperabilidad se queda en el camino y no incluye el segmento inalámbrico hasta los vehículos ferroviarios o los sistemas a bordo. En el tercer ejemplo, similar al primero, Metrolink, la agencia de trenes interurbanos de Los Ángeles, está implementando I-ETMS y utilizará el mismo equipo PTC que UP y BNSF. Metrolink está adquiriendo su propio espectro de 220 MHz para que los trenes en territorio de Metrolink (de cercanías y de carga) utilicen canales distintos a los utilizados por la UP y BNSF. La interoperabilidad se logra ordenando la radio a bordo para que cambie de canal según la ubicación. [ cita necesaria ] Para SEPTA , la operación de cercanías en Filadelfia y sus alrededores , Ansaldo está implementando ACSES , el protocolo PTC del corredor noreste de Amtrak. Para CSX, todas las transacciones PTC de ACSES se entregarán a CSX en el back office de SEPTA, y CSX será responsable de implementar la infraestructura I-ETMS que utilizarán para comunicarse con sus trenes de carga. El modelo de interoperabilidad de SEPTA es muy similar al de la comunidad de radio de seguridad pública en la que diferentes sistemas de radio que utilizan diferentes frecuencias y protocolos están interconectados solo en la oficina administrativa para respaldar las comunicaciones de sistema a sistema. [ cita necesaria ]
Para los principales ferrocarriles de mercancías y Amtrak la respuesta parece ser que una banda de frecuencia es suficiente. Estas operaciones ferroviarias miden la puntualidad en una escala mucho más aproximada que la de los viajeros diarios, por lo que su tolerancia a los retrasos es mayor y tiene menos impacto en los horarios de los trenes. [ cita necesaria ] Además, las implementaciones de PTC implementadas por las operaciones de transporte diario se acercarán mucho más al rendimiento que las de Amtrak o las de carga. Por lo tanto, para los viajeros en particular existe cierta preocupación de que implementar PTC con una única banda de frecuencia pueda no ser suficiente. El enfoque de banda de frecuencia única para soportar el control de trenes en tiempo real tiene un historial de ser difícil de utilizar para tales aplicaciones. [ cita necesaria ] Esta dificultad no es exclusiva del control de trenes. Las interferencias, tanto naturales como provocadas por el hombre, en ocasiones pueden afectar el funcionamiento de cualquier sistema inalámbrico que dependa de una banda de frecuencia. Cuando estos sistemas inalámbricos se emplean para redes de control en tiempo real, es muy difícil garantizar que el rendimiento de la red en ocasiones no se vea afectado. CSX encontró este problema cuando experimentó problemas con los conductos de propagación en su red del Sistema Avanzado de Control de Trenes (ATCS) de 900 MHz en la década de 1990. [41] El protocolo ATCS, que la AAR había recomendado que la FCC considerara como PTC en 2000 (cuando AAR solicitó una licencia "cinta" a nivel nacional de 900 MHz ), [42] puede soportar la operación de control de trenes tanto en 900 MHz como en 160 MHz . [43] Esta última banda de frecuencias sólo se utiliza para ATCS en algunas subdivisiones y líneas cortas. Más recientemente, la industria había estado avanzando hacia una solución de radio multibanda más robusta para aplicaciones de datos como PTC. En 2007, BNSF obtuvo por primera vez la aprobación de la FRA para su sistema ETMS PTC original que utiliza una radio de banda de frecuencia múltiple. [44] Además, a mediados de 2008, un esfuerzo patrocinado por la FRA por parte de la AAR para desarrollar una radio de datos de mayor rendimiento (HPDR) para su uso en 160 MHz en realidad resultó en la adjudicación de un contrato a Meteorcomm para una radio de 4 bandas para ser Se utiliza para voz y datos. [45] Estos esfuerzos de radio multibanda más recientes fueron archivados a finales de 2008, después de que la Ley de Mejoras de la Seguridad Ferroviaria se convirtiera en ley, y los fletes decidieran implementar PTC utilizando solo 220 MHz , en una configuración de banda de frecuencia única. Amtrak y la mayoría de las operaciones de pasajeros rápidamente siguieron su ejemplo, seleccionando 220 MHz . [ cita necesaria ]
Poco después de que se aprobara la Ley de Mejoras de la Seguridad Ferroviaria, muchos ferrocarriles de cercanías optaron por no desarrollar su propio protocolo PTC y, en cambio, decidieron ahorrar tiempo y dinero utilizando un protocolo desarrollado para operaciones de carga o de pasajeros de larga distancia (Amtrak). Implementar un protocolo de este tipo para la operación de cercanías urbanas, donde será necesario soportar numerosos trenes pequeños y de rápido movimiento, será un desafío. Queda por ver si el conjunto de rendimiento de los protocolos PTC desarrollados y optimizados para trenes menos numerosos, más lentos y/o más grandes puede soportar un escenario operativo más complejo, como el de una operación de tren de cercanías, sin afectar la puntualidad. Las pruebas de simulación de protocolo detalladas y exhaustivas pueden aliviar el riesgo de problemas; sin embargo, hay demasiadas variables, especialmente cuando se considera el componente inalámbrico, para garantizar de antemano que, bajo ciertos perfiles operativos del peor de los casos en ciertas ubicaciones, las operaciones de los trenes no se verán afectadas. . De hecho, durante las pruebas de aceptación del sistema, es posible que los perfiles operativos del peor de los casos ni siquiera se prueben debido al esfuerzo que implica. Sólo es necesario considerar lo que se necesitaría para identificar las limitaciones de capacidad de los trenes del protocolo PTC en cada enclavamiento de una operación ferroviaria de cercanías de gran tamaño cuando un tren se avería en el enclavamiento y otros 10 a 20 trenes se encuentran dentro del alcance de las comunicaciones de una única ubicación al borde de la vía. Este escenario hipotético puede probarse en unos pocos enclavamientos, pero no en los 30 o más enclavamientos de una propiedad grande para viajeros diarios. [ cita necesaria ]
Un gran grupo de expertos de la industria del gobierno federal, [ ¿cuáles? ] fabricantes, ferrocarriles y consultores están participando en un grupo de estudio patrocinado por el grupo de trabajo IEEE 802.15 , para analizar el uso de las lecciones aprendidas en el desarrollo de protocolos en la suite IEEE 802 para proponer una solución integral para el componente inalámbrico de PTC. Si bien es posible que este esfuerzo no cambie significativamente los esfuerzos actuales de PTC de los Estados Unidos que ya están en marcha, un estándar abierto posiblemente podría proporcionar un camino a seguir para que todos los ferrocarriles implementen eventualmente una solución más interoperable, robusta, confiable, preparada para el futuro y escalable para el Componente inalámbrico de PTC. [ cita necesaria ]
La industria ferroviaria, al igual que la industria de procesos y la industria de servicios públicos de energía, siempre ha exigido que el retorno de la inversión de grandes inversiones de capital asociadas con mejoras de infraestructura se obtenga en su totalidad antes de que el activo sea desmantelado y reemplazado. Este paradigma también se aplicará a PTC. Es muy poco probable que haya actualizaciones importantes en las implementaciones iniciales de PTC incluso dentro de los primeros 10 años. El cálculo del retorno de la inversión no es sencillo y algunos ferrocarriles pueden determinar, por ejemplo después de cinco años, que puede estar justificada una mejora de ciertos componentes del PTC. Un ejemplo podría ser el componente de radio de PTC. Si un estándar abierto crea un producto de radio menos costoso que sea compatible con sistemas existentes y que tal vez mejore el rendimiento del sistema PTC y también incluya mejoras que ahorren costos operativos, entonces sería prudente que un ferrocarril considere un plan para reemplazar sus radios PTC. [46]
Wabtec está trabajando con el Ferrocarril de Alaska para desarrollar un sistema Vital PTC para evitar colisiones y utilizarlo en sus locomotoras. El sistema está diseñado para prevenir colisiones entre trenes, hacer cumplir los límites de velocidad y proteger a los trabajadores y equipos de la carretera. El sistema electrónico de gestión de trenes (ETMS) de Wabtec también está diseñado para funcionar con el sistema de despacho TMDS de Wabtec para proporcionar control de trenes y operaciones de despacho desde Anchorage. [47]
Los datos entre la locomotora y el despachador se transmiten a través de un sistema de radio digital proporcionado por Meteor Communications Corp (Meteorcomm). Una computadora a bordo alerta a los trabajadores sobre las restricciones que se aproximan y para detener el tren si es necesario. [48]
El sistema ACSES ( Advanced Civil Speed Enforcement System ) de Alstom y PHW está instalado en partes del corredor noreste de Amtrak entre Washington y Boston . ACSES mejora los sistemas de señalización de cabina proporcionados por PHW Inc. Utiliza transpondedores pasivos para hacer cumplir restricciones civiles permanentes de velocidad. El sistema está diseñado para prevenir colisiones entre trenes (PTS), proteger contra el exceso de velocidad y proteger a los equipos de trabajo con restricciones temporales de velocidad. [49] [50]
El Sistema de Control Incremental de Trenes (ITCS) de GE Transportation Systems está instalado en la línea Michigan de Amtrak , lo que permite que los trenes viajen a 180 km/h (110 mph). [51]
El descarrilamiento del tren de Filadelfia en 2015 podría haberse evitado si se hubiera implementado correctamente un control positivo del tren en la sección de vía por la que viajaba el tren. Los mandos de aviso/penalización por exceso de velocidad no estaban configurados en ese tramo concreto de la vía, aunque sí en otro. [52]
El sistema electrónico de gestión de trenes (ETMS) de Wabtec está instalado en un segmento del ferrocarril BNSF . Es una tecnología de superposición que aumenta los métodos de control de trenes existentes. ETMS utiliza GPS para posicionamiento y un sistema de radio digital para monitorear la ubicación y velocidad del tren. Está diseñado para prevenir ciertos tipos de accidentes, incluidas las colisiones de trenes. El sistema incluye una pantalla en la cabina que advierte de un problema y luego detiene automáticamente el tren si no se toman las medidas adecuadas. [53]
CSX Transportation está desarrollando un sistema de gestión de trenes basado en comunicaciones (CBTM) para mejorar la seguridad de sus operaciones ferroviarias. CBTM es el predecesor de ETMS. [54]
El Sistema Electrónico de Gestión de Trenes (ETMS) de Wabtec proporcionará soluciones PTC junto con el Sistema de Gestión y Despacho de Trenes (TMDS) de Wabtec , que ha servido como solución de despacho de KCS desde 2007, para todas las operaciones ferroviarias con base en EE. UU. a lo largo de la línea KCS. . En enero de 2015, KCS comenzó a capacitar personal sobre PTC en su Centro de Capacitación TEaM en Shreveport, Luisiana, con una clase inicial de 160 personas. [55]
La mayoría de las locomotoras y vagones taxi de MBTA Commuter Rail , excepto los vagones de control Bombardier de la serie 1625-1652 y las locomotoras F40PH de la serie 1000-1017 (ahora retiradas) , están equipadas con la tecnología ACSES compatible con PTC que está instalada en el corredor noreste de Amtrak . Todos los trenes MBTA que viajan en cualquier segmento del Corredor Noreste deben estar equipados con aparatos a bordo ACSES en funcionamiento, lo que afecta a los trenes en las rutas de las líneas Providence/Stoughton , Franklin/Foxboro y Needham . La MBTA cerró algunas líneas los fines de semana de 2017 y 2018 para cumplir con la fecha límite federal de diciembre de 2020 para el PTC del sistema completo. [56]
En noviembre de 2013, la Autoridad de Transporte Metropolitano de Nueva York firmó un contrato de 428 millones de dólares para instalar un control positivo de trenes en Long Island Rail Road y Metro-North Railroad para un consorcio de Bombardier Transportation Rail Control Solutions y Siemens Rail Automation . [57] [58] Las instalaciones de LIRR y Metro-North incluirán modificaciones y mejoras de los sistemas de señales existentes y la adición de equipos ACSES II [49] . Siemens declaró que la instalación de PTC se completará en diciembre de 2015, pero no cumplió con ese plazo [59] y no completó la instalación hasta finales de 2020. [60]
El Sistema Avanzado de Control de Velocidad (ASES) de Ansaldo STS USA Inc se está instalando en las líneas de cercanías de New Jersey Transit . Se coordina con ACSES de Alstom para que los trenes puedan operar en el Corredor Noreste. [29]
Norfolk Southern Railway comenzó a trabajar en el sistema en 2008 con Wabtec Railway electronics para comenzar a desarrollar un plan para implementar el control positivo de trenes en los rieles NS. NS ya ha implementado PTC en 6,310 millas de vías y planea implementarlo en 8,000 millas de vías. NS ha solicitado una extensión en el tiempo para tener PTC activo en sus millas de vía debido a la necesidad de trabajar más en áreas sin señales de vía, además de tomar disposiciones para que los ferrocarriles más pequeños con los que la compañía hace negocios sean capaces de PTC. NS sigue experimentando problemas con el sistema y quiere tomarse el tiempo adecuado para arreglarlo y garantizar la seguridad de sus empleados y de todos los demás que utilizan sus vías. NS ha estado agregando y actualizando sus locomotoras con computadoras con capacidad PTC para permitir su uso en las líneas principales. 2.900 locomotoras de las casi 4.000 que tiene la empresa han sido equipadas con ordenadores con capacidad PTC. NS planea almacenar al menos 500 locomotoras utilizando precisión. NS ha estado actualizando sus equipos en vía, como torres de radio e iluminación de puntos de control, para ayudar en las operaciones de PTC en el ferrocarril. Con las nuevas computadoras en las locomotoras, se permite que las locomotoras interactúen entre sí y con los sistemas en vía. Las locomotoras General Electric Transportation de Norfolk Southern están equipadas con GPS para ayudar en el uso de PTC. Todas las locomotoras de NS están equipadas con Energy Management, un sistema informático que proporciona datos en tiempo real sobre la locomotora. El sistema también puede controlar la velocidad del tren y los sistemas de frenos a bordo. El sistema EM permite a los locatarios utilizar menos combustible y ser más eficientes. El objetivo final de NS es el funcionamiento completamente autónomo de sus trenes. Este sistema se utilizará junto con el enrutador automático utilizado para enrutar los movimientos de los trenes con poca o ninguna interacción humana. Con estos dos sistemas integrados con PTC, se permite un movimiento y un control del tren más precisos a lo largo del ferrocarril. NS, Union Pacific , CSXT , BNSF y Virginia Railway Express han estado probando la interoperación para asegurarse de que los sistemas PTC de cada empresa funcionen entre sí para garantizar viajes ferroviarios seguros. Para ello, un tren NS sobre vías CSXT debe comportarse como lo haría un tren CSXT o viceversa. Eso requiere que los ferrocarriles utilicen las mismas comunicaciones y frecuencias de radio para que todo funcione sin problemas. Casi 3.000 locomotoras han sido equipadas con ordenadores con capacidad PTC. [61] [62] [63] [64]
El sistema de señales superpuestas basadas en comunicaciones (CBOSS) de Caltrain se instaló, pero no se probó completamente, a lo largo del Corredor Península entre San Francisco, San José y Gilroy, California. [65] Caltrain había seleccionado a Parsons Transportation Group (PTG), que había estado trabajando en un sistema similar para Metrolink en el sur de California, para implementar, instalar y probar CBOSS en noviembre de 2011. [66] En febrero de 2017, la junta de Caltrain canceló el contrato con PTG por incumplimiento del plazo previsto para 2015. [67] PTG y Caltrain continuarían presentando demandas por incumplimiento de contrato. [65] [68] En su reunión de la junta directiva el 1 de marzo de 2018, Caltrain anunció que adjudicará un contrato a Wabtec para la implementación de I-EMTS. [69]
Se han desarrollado tecnologías de sistemas de monitoreo de vehículos y control positivo de trenes (PTC) para las nuevas líneas de trenes de cercanías del área metropolitana de Denver que comenzaron a abrirse en 2016. [70] Después de que se inauguró la línea A de la Universidad de Colorado el 22 de abril de 2016 entre Denver Union Station y el Aeropuerto Internacional de Denver , experimentó una serie de problemas relacionados con tener que ajustar la longitud de los espacios sin energía entre diferentes secciones eléctricas aéreas, rayos directos, cables enganchados y señales de cruce que se comportaban inesperadamente. [71] En respuesta a los problemas de cruce, Denver Transit Partners, el contratista que construye y opera la Línea A, colocó guardias de cruce en cada lugar donde la Línea A cruza las calles locales a nivel, mientras continuaba explorando revisiones de software y otras soluciones para abordar los problemas subyacentes. [72] La FRA requirió informes de progreso frecuentes, pero permitió que RTD abriera su Línea B como estaba programado originalmente el 25 de julio de 2016, [73] porque la Línea B solo tiene un cruce a nivel a lo largo de su ruta actual. [72] Sin embargo, la FRA detuvo las pruebas en la Línea G más larga hasta Wheat Ridge , originalmente programada para abrirse en el otoño de 2016, hasta que se pudiera mostrar más progreso para resolver los problemas de cruce de la Línea A. [74] Las pruebas de la Línea G se reanudaron en enero de 2018, aunque la Línea A continuó operando bajo una exención. [75] La Línea G se abrió al servicio de pasajeros el 26 de abril de 2019. [76]
Se ha implementado un control positivo de trenes en los 63 cruces de Sonoma-Marin Area Rail Transit a lo largo del corredor de pasajeros inicial de 43 millas (69 km) que comenzó el servicio regular el 25 de agosto de 2017 después de que la FRA diera su aprobación final para el PTC de SMART. sistema. [77] SMART utiliza el sistema E-ATC para su implementación de PTC. [78]
SEPTA recibió la aprobación de la FRA el 28 de febrero de 2016 para lanzar PTC en sus líneas de ferrocarriles regionales . [79] El 18 de abril de 2016, SEPTA lanzó PTC en la línea Warminster , la primera línea en utilizar el sistema. [79] [80] A lo largo de 2016 y 2017, PTC se implementó en diferentes líneas de trenes regionales. El 1 de mayo de 2017, la línea Paoli/Thorndale , la línea Trenton y la línea Wilmington/Newark (todas las cuales circulan por vías de Amtrak) recibieron PTC, la última de las líneas de ferrocarril regional en recibir el sistema. [81]
Metrolink , el sistema ferroviario de cercanías del sur de California involucrado en la colisión de trenes de Chatsworth en 2008 , que impulsó la Ley de Mejora de la Seguridad Ferroviaria de 2008 , fue el primer sistema ferroviario de pasajeros que implementó completamente el control positivo de trenes. [82] En octubre de 2010, Metrolink adjudicó un contrato de 120 millones de dólares a PTG para diseñar, adquirir e instalar PTC. [83] PTG diseñó un sistema PTC que utilizaba tecnología GPS para informar la posición a las computadoras a bordo del tren, que se comunican de forma inalámbrica con señales en el camino y una oficina central. [84] Metrolink anticipó colocar PTC en el servicio fiscal para el verano de 2013. [84] Sin embargo, Parsons anunció que la FRA había autorizado a Metrolink a operar PTC RSD utilizando el I-ETMS de Wabtec en el servicio fiscal en la línea San Bernardino en marzo de 2015. [85] Metrolink anunció que PTC se había instalado en todas las millas de derecho de paso de su propiedad en junio de 2015 y estaba trabajando para instalar el sistema en vías compartidas con Amtrak, carga y otros socios ferroviarios de pasajeros. [86]
En la década de 1990, Union Pacific Railroad (UP) tenía un proyecto de asociación con General Electric para implementar un sistema similar conocido como "Control de trenes de precisión". Este sistema habría implicado la operación de bloque móvil , que ajusta una "zona segura" alrededor de un tren en función de su velocidad y ubicación. Abreviaturas similares a veces han causado confusión sobre la definición de la tecnología. Posteriormente, GE abandonó la plataforma Precision Train Control. [87]
En 2008, un equipo de Lockheed Martin , Wabtec y Ansaldo STS USA Inc instalaron un subsistema ITCS en un segmento de 120 millas de la vía UP entre Chicago y St. Louis. Otras importantes empresas de software, como PK Global y Tech Mahindra , también son algunos de los socios estratégicos de TI en el desarrollo de sistemas PTC. [88]
Al 31 de diciembre de 2017 [update], Union Pacific instaló el 99 por ciento, o más de 17,000 millas, del total de millas de ruta con hardware de señal PTC. Union Pacific ha instalado parcialmente hardware PTC en aproximadamente el 98 por ciento de sus 5.515 locomotoras destinadas a la misma tecnología y ha equipado y puesto en servicio 4.220 locomotoras con hardware y software PTC. Union Pacific también ha instalado el 100 por ciento de las antenas necesarias para respaldar a PTC a lo largo del derecho de vía de la compañía. [89]
La separación positiva de trenes (que pasó a llamarse control positivo de trenes en 2001) se incluyó por primera vez en la lista de los más buscados de la Junta de Seguridad.
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