Una eurobaliza es un tipo específico de baliza que se instala entre los raíles de una vía férrea. Las eurobalizas forman parte del sistema de control ferroviario europeo (ETCS) . Las balizas están preprogramadas y contienen información que es leída por las antenas del tren. Una de sus muchas funciones es permitir que un tren determine su ubicación.
Una baliza no necesita normalmente una fuente de alimentación en la vía. El acoplamiento entre la baliza y la antena montada en el vehículo se realiza por inducción magnética, de forma similar a un transformador ; aunque funciona a frecuencias típicas de la radio , no es un sistema de radio. En respuesta a la "telealimentación" mediante un campo magnético modulado en CW de 27 MHz transmitido por un módulo de transmisión de baliza (BTM y su antena asociada) montado bajo un tren que pasa, la baliza transmite información al tren ( enlace ascendente ) mediante un campo magnético modulado en FSK de 4,234 MHz . Las disposiciones originales para que las eurobalizas recibieran información del tren ( enlace descendente ) se han eliminado de la especificación. La velocidad de transmisión es suficiente para transmitir al menos tres copias de un "telegrama" que debe recibir un tren que pasa a cualquier velocidad de hasta 500 km/h. El BTM puede estar integrado en la antena de a bordo o en un módulo electrónico independiente, según la preferencia del proveedor del sistema.
Las eurobalizas se colocan normalmente de dos en dos traviesas en el centro de la vía. En el caso de los sistemas ETCS, suelen estar separadas por tres metros. Al estar numeradas, el tren sabrá si viaja en sentido nominal (1→2) o inverso (2→1). Las balizas individuales solo existen cuando están vinculadas a un grupo de balizas anterior o cuando su función se reduce a proporcionar únicamente la posición exacta. Puede haber hasta 8 balizas en un grupo de balizas.
Las balizas se diferencian entre las de datos fijos , que transmiten los mismos datos a todos los trenes, y las de datos transparentes , que son conmutables o controlables , que transmiten datos variables. (Tenga en cuenta que la palabra fija se refiere a la información transmitida por la baliza, no a su ubicación física; todas las balizas son inmóviles).
Una baliza de datos fijos está programada para transmitir los mismos datos a todos los trenes. La información transmitida por una baliza fija incluye normalmente: la ubicación de la baliza; la geometría de la línea , como curvas y pendientes; y cualquier restricción de velocidad. La programación se realiza mediante un dispositivo de programación inalámbrico. Por lo tanto, una baliza fija puede notificar a un tren su ubicación exacta y la distancia hasta la siguiente señal, y puede advertir de cualquier restricción de velocidad permanente.
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Una baliza de datos transparente está conectada a una unidad electrónica de vía (LEU), que transmite datos dinámicos al tren, como indicaciones de señales y restricciones temporales de velocidad. Las balizas que forman parte de un sistema de señalización ETCS Nivel 1 [1] utilizan esta capacidad. La LEU se integra con el sistema de señalización convencional (nacional) ya sea conectándose a la señal ferroviaria de vía o a la torre de control de señalización .
Una baliza transmite telegramas en un sitio específico. Para permitir una transmisión continua, los telegramas pueden enviarse a lo largo de un cable de alimentación con fugas de hasta 1000 metros de longitud. El cable Euroloop siempre está conectado con una baliza en su extremo que sirve como marcador de fin de bucle (EOLM). La estructura del telegrama es la misma que la de la baliza a la que está conectado. Originalmente, el Euroloop usaba la misma frecuencia que las Eurobalizas, pero eso se cambió para la especificación 2.0.1 en septiembre de 2004. Los Euroloops se habían utilizado en Suiza, donde se completó el cambio en julio de 2010.
El ETCS y otras aplicaciones que utilizan la tecnología Eurobaliza suelen incluir protección contra fallos y robo de balizas. Las balizas se identifican ante el equipo a bordo del tren como "vinculadas" o "no vinculadas". Las balizas vinculadas pueden enviar datos (la "lista de enlaces") al equipo a bordo del tren que contienen la identidad y la distancia al siguiente grupo o grupos de balizas. De este modo, el equipo a bordo del tren puede determinar dónde esperar una baliza y, por tanto, identificar si una baliza ha fallado. Alternativamente, en los niveles de aplicación ETCS 2 y 3, la "lista de enlaces" puede transmitirse al equipo a bordo del tren desde el Centro de Bloqueo de Radio ( RBC ). La reacción que aplicará el equipo a bordo del tren en caso de que falte o falle una baliza está definida por los datos transmitidos con la lista de enlaces y, por lo general, podría ser aplicar un freno forzado o mostrar un mensaje al conductor del tren.
Las balizas también proporcionan un conjunto de referencias de posición fijas al equipo de a bordo del ETCS, lo que permite a este último corregir su sistema de odometría en función de los errores acumulados durante el viaje de un grupo de balizas al siguiente y mantener un seguimiento preciso de su posición en relación con el punto final de la autorización de movimiento actual. Estos errores suelen ser consecuencia del deslizamiento de las ruedas del tren sobre raíles húmedos o de la tracción controlada.
Los diseños de balizas generalmente incluyen múltiples circuitos electrónicos redundantes, lo que les permite seguir brindando un servicio normal durante muchos años a pesar de fallas parciales.
El enlace descendente utiliza una modulación de amplitud en la frecuencia de 27.095 MHz. Esta frecuencia se utiliza para alimentar las balizas pasivas (es el canal intermedio 11A en radio CB ).
El enlace ascendente utiliza modulación por desplazamiento de frecuencia con 3,951 MHz para un «0» lógico y 4,516 MHz para un «1» lógico. La velocidad de datos de 564,48 kbit/s es suficiente para transmitir tres copias de un telegrama a un tren que pasa a 500 km/h. [2]
La frecuencia del Euroloop se trasladó a un centro de 13,54750 MHz (exactamente la mitad de la frecuencia de potencia de Eurobaliza). [3]
En una configuración práctica, el BTM requiere 65 vatios para alimentar las Eurobalizas y recibir los telegramas con el BTM montado a 21 centímetros ( 8+1 ⁄ 4 pulg.) por encima de la parte superior del riel en un bogie. [4]
Cada par de balizas consta normalmente de una baliza conmutable y una baliza fija. Una baliza transmite un "telegrama" de 1023 bits (93*11) o 341 bits (31*11) en la codificación del canal con 11 bits por símbolo. El bloque de datos de usuario se corta en símbolos de usuario de 10 bits antes de la operación de codificación y modelado: la carga útil efectiva de información de señalización es de 830 bits (83*10) para el telegrama largo y de 210 bits (21*10) para el telegrama corto. El telegrama final consta de
El telegrama se transmite de manera cíclica a medida que el tren pasa por la baliza. Para evitar errores de transmisión, la carga útil se codifica (evitando errores de ráfaga), se sustituye por un código de símbolo de diferente distancia de Hamming y se agrega una suma de comprobación para las comprobaciones de validez. Dado que la suma de comprobación se calcula después de la sustitución del símbolo, el telegrama contiene bits de modelado adicionales para permitir que los bits de suma de comprobación resultantes se completen de manera que solo los símbolos válidos del código de canal elegido estén en el telegrama donde cada símbolo tiene 11 bits.
Los datos de carga útil constan de un encabezado seguido de varios paquetes definidos en los protocolos ERTMS . Los paquetes típicos son:
Muchas aplicaciones incluyen paquetes opcionales como Paquete 3 - Valores nacionales , Paquete 41 - Orden de transición de nivel y Paquete 136 - Referencia de ubicación de relleno . [5] Si se alcanza el máximo de 830 bits del telegrama, se pueden enviar más paquetes en las siguientes balizas del mismo grupo de balizas: con hasta 8 balizas en un grupo de balizas, el mensaje ERTMS máximo por grupo de balizas puede abarcar 8 * 830 = 6640 bits (tenga en cuenta que cada telegrama debe contener un encabezado y el paquete final 255). [5] Una baliza fija transmite un mensaje estable que normalmente puede incluir la información de enlace, el perfil de gradiente y el perfil de velocidad. También puede contener información de la vía, como datos de idoneidad de la ruta para diferentes tipos de trenes y restricciones de carga por eje.
Casi todos los tipos de paquetes contienen un parámetro que indica si su información es relevante para la dirección "nominal" o "inversa" (o ambas). Si un tren ve la baliza 1 antes que la baliza 2, pasa por encima del grupo en la dirección nominal. En consecuencia, el software de aplicación del receptor puede descartar algunos paquetes si no están designados para la dirección relevante. El bloque de encabezado ERTMS de 50 bits contiene la versión ETCS, el número actual y el recuento total de balizas dentro de un grupo de balizas (hasta 8 balizas), un indicador de si se trata de una copia (hasta 4 copias) que aumenta las posibilidades de que el receptor vea el telegrama de la baliza en un grupo, un número de serie que indica si el mensaje ha cambiado recientemente, un identificador de país de 10 bits junto con el identificador de grupo de balizas de 14 bits que permite una identificación única de cada grupo de balizas. La información de enlace informa sobre la distancia al siguiente grupo de balizas (un paquete de enlace por dirección) y la reacción requerida del tren si se pierde el siguiente grupo de balizas (por ejemplo, parada del tren). El paquete de autoridad de movimiento define una velocidad máxima que puede utilizarse para una distancia máxima y un tiempo máximo determinados; si se establece la velocidad máxima en cero, se obligará al tren a detenerse. El perfil de gradiente puede tener una longitud variable basada en los pares contenidos de longitud de sección (escalar y número en el sistema métrico) y gradiente de sección (bandera de subida/bajada y un número en %). De manera similar, el perfil de velocidad estática internacional se proporciona en un recuento variable de partes de sección, donde cada parte indica la longitud de sección (número en metros; la escala solo se proporciona una vez al comienzo del paquete para todas las secciones), la velocidad máxima (número * 5 km/h; los números permitidos son 0-120, es decir, quedan algunos valores de repuesto) y una bandera si la restricción de velocidad se aplica al extremo delantero o trasero del tren (posiblemente permitiendo un retraso). El paquete de remolque solo contiene su identificación de paquete sin parámetros, donde 255 es igual al estado de todos los bits establecidos en el campo de identificación de paquete de 8 bits (11111111). [5]
La historia de ETCS ha visto la formación de UNISIG (Unión de la Industria de Señalización) en 1998 para promover el desarrollo del sistema. Los miembros fundadores fueron Alstom , Ansaldo , Bombardier , Invensys , Siemens y Thales . El grupo ha asegurado que las eurobalizas puedan ser fabricadas por varias empresas diferentes; aunque las balizas pueden variar en los detalles, se fabrican para cumplir con los mismos estándares. Los principales fabricantes de eurobalizas pertenecen a un grupo [6] de siete empresas ( Alstom , Ansaldo STS , Bombardier , Invensys , Siemens , Sigma-Digitek, Thales ) dentro de la federación UNIFE de proveedores ferroviarios. Este grupo cooperó en el desarrollo de las especificaciones [2] [7] para las eurobalizas. Las especificaciones para las eurobalizas están regidas por la Agencia Ferroviaria Europea . [8]
Las eurobalizas no sólo se utilizan en el sistema de protección de trenes ETCS/ERTMS. Existen implementaciones alternativas que retoman la estructura del telegrama para codificar sólo algunos tipos de paquetes y añadir información específica adicional. Los trenes ETCS pueden decodificar los telegramas, posiblemente traduciéndolos como cualquier otra información de señalización de clase B. También es posible que una baliza transmita telegramas para diferentes sistemas, lo que permite una fase de transición de una variante a otra, como se suele hacer cuando se pasa de un sistema nacional de protección de trenes a ETCS.
Los siguientes sistemas automáticos de protección de trenes se basan en Eurobalizas:
En Alemania también se han utilizado eurobalizas para transmitir instrucciones de inclinación para curvas a trenes en pendiente, manteniendo el sistema tradicional de protección de trenes. El GNT original ( Geschwindigkeitsüberwachung Neigetechnik ) de Siemens utilizaba bobinas de acoplamiento específicas en 1992 (ZUB 122) y se cambió a eurobalizas en 2005 (ZUB 262). Los tipos de paquetes de telegramas adicionales para trenes en pendiente se han añadido a la serie Baseline 3 de ETCS.
El predecesor directo de las Eurobalizas son las balizas del sistema de protección de trenes Ebicab. El sistema Ebicab fue desarrollado en Suecia (y Noruega) por LMEricson y SRT. El sistema Ebicab se desarrolló después de un accidente en Noruega en 1975 (Tretten). Las pruebas comenzaron en 1979 y en Noruega la primera línea completamente equipada con el sistema estuvo operativa en 1983. La adaptación del sistema Ebicab en Francia es el sistema KVB. Se desarrolló después de un accidente en 1985 y se implementó a principios de la década de 1990 en las líneas francesas. Sin embargo, el nombre de las balizas: "baliza" se utilizó en el sistema Ebicab a fines de la década de 1970.
Casi al mismo tiempo surgió la idea de desarrollar un sistema común de protección de los trenes para Europa, que dio lugar a la Directiva 91/440/CEE, de 29 de julio de 1991. Desde 1993 se creó el marco organizativo para publicar las normas ETI , lo que permitió elaborar los primeros borradores de la nueva tecnología y, desde 1996, los elementos fueron probados por seis operadores ferroviarios que se habían unido al grupo de usuarios del ERTMS.
La tecnología Ebicab ya utilizaba la frecuencia portadora de 27 MHz y ponía las balizas en el centro de la vía. [9] Con Ebicab, una transmisión de baliza única tenía solo 12 bits, pero permitía que de 2 a 5 balizas en un grupo de balizas proporcionaran de 24 a 80 bits de información de señalización. La mayoría de las patentes sobre esa codificación pertenecen a GEC Alsthom. Luego le correspondió a ABB [a] ampliar el tamaño del telegrama de 12 bits en EBICAB 700 a 180 bits en EBICAB 900 (después de codificar 255 bits) [10] como se usa en el Corredor Mediterráneo en España. En ese momento, Ansaldo adoptó el tipo de baliza para la evolución digital de la SCMT italiana y también se convirtió en un segundo proveedor del tipo de baliza para otros ferrocarriles. Estos tipos de baliza se denominaron posteriormente colectivamente balizas KER a partir de su uso en KVB, Ebicab y RSDD (Ripetizione Segnali Discontinua Digitale). [2]
Otra fuente de esta tecnología es la familia ZUB 100 de Siemens, donde se utilizaron bobinas de acoplamiento en el lateral de las vías para ampliar el sistema de protección de trenes existente con señalización adicional. La primera baliza ZUB 111 sólo permitía 21 estados (utilizando 2 de las 7 frecuencias). La sucesora ZUB 122 cambió a un telegrama digital modulado en una portadora de 850 kHz. [9] Este último se utilizó por primera vez en el ZUB 121 para Suiza desde 1992 y en el ZUB 123 para Dinamarca desde 1992. Los tipos de telegramas de estos sistemas son compatibles con la especificación ORE A46 para los telegramas LZB alemanes (unos 83 bits).
Siemens publicó un informe que mostraba las ventajas de la tecnología de balizas para las operaciones ferroviarias en 1992 y en el otoño de 1995 entregó prototipos de la baliza Siemens tipo S21 Eurobaliza. [11] ABB, Alsthom y Ansaldo también cooperaron en el desarrollo y la baliza S21 junto con otros prototipos de Eurobalizas se probaron de julio a octubre de 1996 en el circuito de pruebas ferroviarias de Velim y en el laboratorio de pruebas de ferrocarriles austriacos (Forschungs- und Prüfzentrum Arsenal). [12]
La especificación de interfaz de función de ajuste de forma (FFFIS) de Eurobalizas se introdujo en la gama de especificaciones ERMTS como SUBSET-036. Su prólogo describe la especificación que se basará en los resultados del consorcio EUROSIG (ACEC Transport, Adtranz Signal, [a] Alcatel SEL, GE C Alsthom Transport, Ansaldo Trasporti, CSEE Transport, SASIB Railway, Siemens y Westinghouse Signal) que recibió apoyo financiero de la Comisión Europea. El EUROSIG se formó después del proyecto inicial Eurobalizas/Euroloop 92/94 que condujo al actual proyecto ERTMS/EUROSIG 95/98 respaldado por el proyecto paralelo EMSET 96/00 (que probaba la especificación Eurocab). [2]
Cuando el proyecto EUROSIG terminó, el ETCS aún no estaba listo para su aplicación en el mundo real. Por ello, en 1998 se formó UNISIG (Unión de la Industria de la Señalización), que incluía a Alstom , Ansaldo , Siemens , Bombardier , [a] Invensys y Thales , que se encargarían de la finalización de la norma. [13] La primera especificación de referencia ha sido probada por seis ferrocarriles desde 1999 como parte del Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario [14] . Las compañías ferroviarias definieron algunos requisitos ampliados que se añadieron al ETCS, incluidos los tipos de paquetes de telegramas para la transferencia RBC y la información del perfil de la vía; la especificación resultante, versión 2.0.0 de la clase 1 del ETCS, se publicó en abril de 2000.
[ Antena Eurobaliza ] El consumo total de la antena es de aproximadamente 65 W y la distancia máxima desde el EVC, que proporciona la fuente de alimentación de 24 V, debe ser de 30 m. [ Instalación externa a bordo ] Ambas antenas Eurobaliza están instaladas en el bogie, respectivamente a 2,40 m y 6,86 m de los topes libres. La altura desde la parte superior de los raíles es de 0,21 m [ Detección de balizas ] Todas las Eurobalizas, programadas o no, a lo largo de la vía (desde Firenze Campo di Marte hasta Arezzo) fueron detectadas por el equipo de a bordo. [ Decodificación de telegramas ] Se han realizado numerosos recorridos a distintas velocidades y no se han producido errores de decodificación de telegramas. Se han decodificado todas las eurobalizas programadas correctamente.
{{cite web}}: Falta o está vacío |title=( ayuda ){{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )1988: BBC und ASEA schließen sich zusammen zur ABB / 1996: Zusammenschluss der Bahnaktivitäten von ABB und Daimler-Benz zur Adtranz / 2001: Übernahme durch Bombardier Transportation
