Los sistemas de bloques de señalización permiten la operación segura y eficiente de los ferrocarriles al evitar colisiones entre trenes. El principio básico es que una pista se divide en una serie de secciones o "bloques". Sólo un tren puede ocupar un bloque a la vez, [1] y los bloques están dimensionados para permitir que un tren se detenga dentro de ellos. [2] Esto garantiza que un tren siempre tenga tiempo de detenerse antes de acercarse peligrosamente a otro tren en la misma línea. El sistema de bloques se conoce en el Reino Unido como método de trabajo , en EE.UU. como método de operación y en Australia como trabajo seguro .
En la mayoría de situaciones, se utiliza un sistema de señales para controlar el paso de los trenes entre los bloques. Cuando un tren ingresa a una cuadra, las señales en ambos extremos cambian para indicar que la cuadra está ocupada, generalmente usando luces rojas o banderas indicadoras. Cuando un tren entra por primera vez en un bloque, la parte trasera del mismo tren aún no ha abandonado el bloque anterior, por lo que ambos bloques se marcan como ocupados. Eso garantiza que haya un poco menos de una cuadra en cada extremo del tren marcado como ocupado, por lo que cualquier otro tren que se acerque a esa sección tendrá suficiente espacio para detenerse a tiempo, incluso si el primer tren se ha detenido en seco en las vías. La manzana previamente ocupada sólo se marcará como desocupada cuando el final del tren la haya abandonado por completo, quedando toda la manzana despejada.
Los sistemas de bloques tienen la desventaja de que limitan el número de trenes en una ruta particular a algo menos que el número de bloques. Dado que la ruta tiene una longitud fija, aumentar el número de trenes requiere la creación de más bloques, lo que significa que los bloques son más cortos y los trenes tienen que operar a velocidades más bajas para poder detenerse de manera segura. [a] Como resultado, el número y el tamaño de los bloques están estrechamente relacionados con la capacidad general de la ruta y no se pueden cambiar fácilmente porque se requerirían costosas modificaciones de las señales a lo largo de la línea.
Los sistemas de bloques se utilizan para controlar los trenes entre las estaciones y los patios, pero normalmente no dentro de los patios, donde se utiliza algún otro método. Cualquier sistema de bloques se define por su equipo físico asociado y por la aplicación de un conjunto de reglas relevante. Algunos sistemas implican el uso de señales mientras que otros no. Algunos sistemas están diseñados específicamente para ferrocarriles de vía única , en los que existe peligro de colisión tanto frontal como trasera, a diferencia de los de doble vía , en los que el principal peligro son las colisiones traseras.
El problema básico del control de trenes es la imposibilidad de cambiar de rumbo y las distancias de parada relativamente largas de un tren cargado. Esto suele ser mucho más largo que la vista del operador, especialmente de noche o con mal tiempo. Las distancias son lo suficientemente grandes como para que el terreno local pueda bloquear la visión de los trenes que se encuentran más adelante, e incluso el recorrido de los rieles, en las curvas y demás, puede dificultar incluso saber dónde buscar otro tren.
Esto conlleva la posibilidad de que un tren se averíe en las vías y el tren que le sigue se encuentre de repente al tomar una curva o vea de repente su luz de señalización trasera. En estas situaciones no habrá suficiente espacio para que el tren se detenga antes de chocar. Esto se conoce como el "criterio del muro de ladrillos". Incluso en el caso de dos trenes en pleno funcionamiento, las diferencias de velocidad pueden ser lo suficientemente grandes como para que un tren más rápido no tenga tiempo de reducir la velocidad para igualar la velocidad del que va delante antes de chocar contra él.
Los bloques evitan estos problemas asegurando que haya una cierta distancia mínima entre los trenes, una distancia que se establece para garantizar que cualquier tren que opere dentro de los límites de velocidad y carga tendrá tiempo de detenerse antes de alcanzar un tren que esté delante de él. Hay muchas maneras de implementar un sistema de este tipo.
La mayoría de las rutas ferroviarias tienen una especie de trazado en manzana natural inherente al trazado de las estaciones de ferrocarril . Esto proporciona la capacidad de implementar un conjunto de bloques utilizando señalización manual basada en estas ubicaciones. En este caso, el operador de la estación coloca una bandera que indica que un tren acaba de salir de la estación y la retira sólo después de un tiempo determinado.
Los trenes operan según un horario estricto y, como tal, no pueden salir de una estación hasta una hora determinada y hasta que hayan llegado los demás trenes con los que se encontrarían en esa estación. Si un tren se retrasa, todos los trenes con los que está previsto encontrarse se retrasarán. Esto puede provocar rápidamente que todos los trenes de la vía se vean afectados.
Este método no está autorizado para su uso en muchos sistemas ferroviarios de alto tráfico porque es potencialmente inseguro y altamente ineficiente.
Popular en las líneas de vía única en América del Norte hasta la década de 1980, la operación Train Order era menos un sistema de bloques y más un sistema para determinar qué trenes tendrían el derecho de paso cuando los movimientos de los trenes entraran en conflicto. Los trenes harían uso de un plan operativo predeterminado conocido como horario que hacía uso de lugares de paso fijos a menudo denominados estaciones. Las modificaciones al plan operativo provendrían de un despachador de trenes en forma de órdenes de tren, transmitidas a los trenes a través de intermediarios conocidos como agentes u operadores en las estaciones de órdenes de trenes.
Actualmente, este método no está autorizado para su uso en el Reino Unido. Un sistema similar, conocido como Telegraph and Crossing Order , se utilizó en el siglo XIX, pero después de tres graves colisiones frontales en la década de 1870 ( Menheniot , Cornwall Railway, 1873; Thorpe , Great Eastern Railway, 1874; Radstock , Somerset & Dorset). Ferrocarril, 1876) se condenó su uso.
En América del Norte, el sistema de orden de trenes a menudo se implementaba sobre otros sistemas de bloques cuando esos sistemas de bloques necesitaban ser reemplazados. Por ejemplo, cuando se implementara un bloqueo manual o automático, las órdenes de tren se utilizarían para autorizar los movimientos hacia bloques ocupados, contra la corriente del tráfico o donde no se estableciera ninguna corriente de tráfico.
Si un ramal de vía única es un callejón sin salida para un simple servicio de tren lanzadera, entonces una sola ficha es suficiente. El conductor de cualquier tren que entre en el ramal (u ocupe cualquier parte del mismo) debe estar en posesión de la ficha y no es posible colisionar con otro tren. Para facilitar su paso de mano en mano, la ficha solía tener la forma de un bastón, normalmente de 800 mm de largo y 40 mm de diámetro, y se lo conoce como bastón de tren . Dicho bastón puede ser de madera con una placa de latón que indique la sección de línea en la que es válido, o puede tener la forma de una llave.
En la terminología del Reino Unido, este método de trabajo se denominaba originalmente One Engine in Steam (OES) .
Una variación moderna del sistema One Train Working funciona sin personal del tren. En estas líneas, la autorización de la señal de entrada al ramal controlado es la única autoridad del conductor para ingresar al ramal, y una vez que el tren ha pasado esa señal, el enclavamiento lo mantendrá en "peligro" (y la señal no se puede borrar en una ocasión posterior). hasta que el tren del servicio del ramal, en su viaje de regreso ha recorrido secuencialmente dos circuitos de vía en el inicio del ramal. No es necesaria la detección continua de trenes en el ramal. La seguridad está garantizada por el circuito de enclavamiento, y si se produce una falla en el circuito de vía, el piloto debe implementar un trabajo de emergencia especial.
La autoridad para ocupar un bloque se otorga mediante la posesión física de una ficha por parte del personal del tren que se obtiene de tal manera que garantiza que solo haya un tren en una sección de la vía a la vez.
Un conductor que se acerca a una sección de una sola vía obtendría el token y lo utilizaría como autoridad para ingresar a la sección de bloque. Entregaría la ficha al otro extremo de la sección. Esto causaba problemas si un tren iba seguido de otro en la misma dirección, ya que el personal no estaría en el extremo correcto después del primer tren.
Por lo tanto, se amplió el personal ordinario de trenes (OTS): si un tren iba a ser seguido por otro en la misma dirección, al maquinista del primer tren se le debía mostrar la ficha, pero no tomar posesión de ella (en teoría, se suponía que tocar físicamente la ficha, pero esto no se siguió estrictamente). Se le dio una autorización escrita para entrar en la sección de una sola línea, denominada billete . Luego podría continuar, entregando el billete en el otro extremo del tramo, y podría seguir un segundo tren en posesión del personal.
Estos venían en dos tamaños, grande y miniatura.
La autoridad para ocupar un bloque se transmite a los trenes mediante el uso de señales en el camino controladas manualmente por operadores humanos que siguen varios procedimientos para comunicarse con otras estaciones del bloque para garantizar la separación de los trenes.
Se utiliza en múltiples tramos de vía donde el paso de los trenes de un punto al siguiente se controla mediante instrumentos conectados por cables telegráficos. En el caso más sencillo de tres cajas de señales en un tramo de línea sin cruces, la central de las tres cajas recibirá la solicitud de admisión de un tren, el responsable de circulación fijará los puntos (desvíos) y señales pertinentes y la aceptación de señales, y luego solicite la aceptación en la siguiente casilla de señales a lo largo de la línea. Cuando el tren haya pasado, las señales que se encuentran detrás de él se pondrán en peligro y el responsable de circulación informará a la siguiente casilla de señales cuando el tren haya abandonado el tramo. Estos mensajes se transmiten mediante instrumentos telegráficos con una tecla que se presiona para hacer sonar una campana en la caja de señales remota. Estos sistemas, como la señalización de bloqueo absoluto , se desarrollaron en el siglo XIX y todavía se utilizan ampliamente en Gran Bretaña y Australia. [3]
En este sistema, la ocupación de un determinado tramo de vía entre dos estaciones se acuerda entre sus jefes de estación, vía telefónica. Para mayor seguridad pueden existir capas adicionales de protección; por ejemplo, un puesto regulador, con competencias de supervisión conectadas a todas las estaciones de una línea; horario (Portugal); y/o asistencia informática (Francia).
Portugal, España y Francia todavía utilizan este sistema al menos en algunas líneas principales, aunque la longitud total de la vía gobernada por este sistema está disminuyendo rápidamente debido a su intensidad de mano de obra y su inherente falta de seguridad percibida, ya que depende principalmente de la comunicación humana. (a veces involucrando a más que solo los dos jefes de estación en cada extremo de la cuadra) y simples enclavamientos ferroviarios en las estaciones.
En Portugal, el bloque telefónico fue el principal sistema de seguridad de toda la red ferroviaria nacional hasta mediados de los años 1990 debido a la falta de recursos. Por lo tanto, evolucionó para tratar de proporcionar múltiples niveles de seguridad en líneas transitadas de vía única con diversos tipos de trenes, aunque a costa de altos niveles de personal. En el sistema portugués, aunque la autoridad de circulación de trenes en las líneas principales es responsabilidad exclusiva de las estaciones a lo largo de esas líneas, un puesto regulador las supervisa y, en caso de desacuerdo, instruye a las estaciones sobre cómo debe organizarse el tráfico. Por otro lado, cada horario de trenes indica todas las interacciones con otros trenes (por ejemplo, cruces con otros trenes; trenes que adelantan; trenes que los adelantan) claramente marcadas en las estaciones en las que deben ocurrir esas interacciones. Cualquier desviación de esto, que se derive, por ejemplo, de retrasos o de trenes adicionales, deberá comunicarse por escrito a las tripulaciones de los trenes. A pesar de la práctica generalizada de que, cuando dos trenes se cruzan, ambos se detienen en la estación más cercana, este sistema permite buenas velocidades medias para trenes rápidos similares a los de una línea de señalización automática. Sin embargo, si se producen retrasos menores y luego proliferan, pueden surgir retrasos más largos a medida que se invoca el modo de seguridad adicional del sistema (es decir, el proceso intensivo de papeleo para actualizar las instrucciones de movimiento de trenes para reflejar los patrones de cruce alterados). Tales retrasos no ocurrirían, al menos no por la misma razón, en una línea de señalización automática.
En general, el sistema dicta que se supone que un bloque está cerrado; es decir, se debe obtener permiso antes de que se le permita a un tren ingresar a un bloque en una estación en ruta hacia la otra. Sin embargo, en Francia, en vías múltiples, el bloque suele estar abierto en tramos de vía unidireccionales. Es decir, después de que una estación confirma que un tren anterior ha abandonado el bloque, el siguiente tren que viaja en la misma dirección puede ingresar inmediatamente al bloque, y el jefe de estación en la estación de entrada informa a la estación de salida de la hora en que el tren entró en el bloque. bloquear.
Se trata de un sistema para uso en ferrocarriles de vía única, que no requiere el uso de fichas ni la provisión de detección continua de trenes a lo largo del tramo. La señalización está diseñada de tal manera que las señales de control solo permitirán que un tren ingrese a la línea a la vez. El responsable de circulación en el otro extremo del tramo debe comprobar visualmente que todo el tren haya abandonado el tramo y no se haya dividido, confirmando que el tren está "completo con luz trasera". [4]
La señalización automática de bloques utiliza una serie de señales automatizadas, normalmente luces o banderas, que cambian su visualización o aspecto en función del movimiento de los trenes que pasan por un sensor. Este es, con diferencia, el tipo de sistema de bloques más común a partir de 2018 [update], utilizado en casi todos los tipos de ferrocarril, desde sistemas de tránsito rápido hasta líneas ferroviarias principales. Existe una amplia variedad de sistemas y una variedad aún mayor de señales, pero todos funcionan aproximadamente de la misma manera.
Al igual que los sistemas de bloques manuales descritos anteriormente, los sistemas automáticos dividen la ruta en bloques fijos. Al final de cada bloque, se instala un conjunto de señales, junto con un sensor en vía. Cuando un tren pasa el sensor, las señales se activan para mostrar el aspecto de "bloque ocupado" en las señales en cada extremo de ese bloque. En la mayoría de los sistemas, las señales no regresan inmediatamente al aspecto de "bloque vacío" cuando el tren sale, sino que hay algún tipo de retraso mecánico que mantiene el aspecto de bloque ocupado o, más comúnmente, presenta un aspecto de "proceder con precaución".
En términos de seguridad, la verdadera consideración es la distancia de parada de un tren determinado y la distancia a la que puede detectar otro tren. En realidad, los bloques no implementan este concepto, sino que implementan un sistema de señalización que garantiza que el tren con peor rendimiento en una línea tenga tiempo suficiente para detenerse. Esto significa que cualquier tren con un mejor rendimiento de parada se ve obligado a operar a velocidades inferiores a su máxima, a menos que todos los trenes de una línea particular sean idénticos.
La cuestión clave es que un tren determinado no puede ver con seguridad a otro tren a tiempo para detenerse. Sin embargo, esto no es cierto para los trenes que están equipados con algún tipo de sistema de comunicación entre trenes. En este caso, cualquier tren puede mantenerse a una distancia segura de otros trenes, sin necesidad de calzos fijos. Estos sistemas de bloques móviles se han vuelto populares desde que comenzó a aparecer la tecnología requerida en la década de 1970.
En tales sistemas, cualquier tren en la ruta puede escuchar las señales de todos los demás trenes y luego moverse de manera que garantice que tengan suficiente distancia para detenerse. Los primeros sistemas de bloques móviles utilizaban un cable tendido a lo largo de la vía férrea. Los trenes utilizarían inductancia magnética para inyectar señales en la línea que indiquen su ubicación. El cable también podría proporcionar esa ubicación de diversas formas que podría ser detectada por un sensor en el tren. Los sistemas más modernos pueden utilizar sistemas de localización externos como el sistema de posicionamiento global o indicadores en la vía, y enviar los datos entre los trenes utilizando varios métodos basados en radio.
La ventaja de los sistemas de bloques móviles es que no hay un número fijo de trenes en la línea, porque no hay bloques fijos. Esto puede mejorar enormemente la capacidad de la ruta, como se ve en la línea Jubilee y la línea Northern del metro de Londres , donde las mejoras para los Juegos Olímpicos de Verano de 2012 mejoraron la capacidad en aproximadamente un 50%. [5]
El primer uso del trabajo con bloques fue probablemente en 1839, cuando se instaló un telégrafo de Cooke y Wheatstone en el túnel Clay Cross del ferrocarril North Midland . Los instrumentos telegráficos fueron sustituidos en 1841 por unos específicos para el funcionamiento en bloque. En 1842, William Fothergill Cooke , que había construido el sistema Clay Cross, publicó Telegraphic Railways or the Single Line en el que proponía el trabajo en bloques para uso general como una forma más segura de trabajar en líneas únicas . Hasta ahora, la separación de trenes se basaba únicamente en horarios estrictos, lo que no permitía tener en cuenta imprevistos. [6] En 1898, Martin Boda describió una teoría de conmutación para sistemas de bloques. [7] [8]