La señalización de cabina es un sistema de seguridad ferroviaria que comunica el estado de la vía y la información del estado a la cabina, al compartimento de la tripulación o al compartimento del conductor de una locomotora , vagón o unidad múltiple . La información se actualiza continuamente, lo que proporciona una visualización fácil de leer para el maquinista o el maquinista .
Los sistemas más simples muestran la señal en la vía, mientras que los sistemas más sofisticados también muestran la velocidad permitida, la ubicación de los trenes cercanos e información dinámica sobre la vía que se encuentra por delante. Las señales de la cabina también pueden ser parte de un sistema de protección del tren más completo que puede aplicar automáticamente los frenos y detener el tren si el operador no responde adecuadamente a una condición peligrosa. [1]
El objetivo principal de un sistema de señales es imponer una separación segura entre los trenes y detener o reducir la velocidad de los trenes antes de una situación restrictiva. El sistema de señales en la cabina es una mejora con respecto al sistema de señales en el camino , donde las señales visuales al lado o encima del derecho de paso gobiernan el movimiento de los trenes, ya que proporciona al operador del tren un recordatorio continuo de la última señal en el camino o una indicación continua. del estado de la pista que tenemos por delante.
Los primeros sistemas de este tipo se instalaron con carácter experimental en la década de 1910 en el Reino Unido, en la década de 1920 en los Estados Unidos y en los Países Bajos en la década de 1940. Los sistemas ferroviarios de alta velocidad modernos, como los de Japón, Francia y Alemania, fueron diseñados desde el principio para utilizar señalización en la cabina debido a la impracticabilidad de detectar señales en las vías en las nuevas velocidades más altas de los trenes. En todo el mundo, las líneas ferroviarias heredadas continúan viendo una adopción limitada de la señalización de cabina fuera de los distritos ferroviarios suburbanos o de alta densidad y, en muchos casos, esto se ve impedido por el uso de la antigua tecnología intermitente de parada automática de trenes .
En Norteamérica, el sistema de circuito de vía codificado desarrollado por Pennsylvania Railroad (PRR) y Union Switch & Signal (US&S) se convirtió en el estándar nacional de facto. También se utilizan variaciones de este sistema en muchos sistemas de tránsito rápido y forman la base de varios sistemas internacionales de señalización de taxis, como CAWS en Irlanda, BACC en Italia, ALSN en Rusia y la señalización Shinkansen de primera generación desarrollada por los Ferrocarriles Nacionales de Japón ( JNR ). .
En Europa y en otras partes del mundo, los estándares de señalización de taxis se desarrollaron país por país con una interoperabilidad limitada; sin embargo, nuevas tecnologías como el Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario ( ERTMS ) tienen como objetivo mejorar la interoperabilidad. El componente de control de trenes del ERTMS, denominado Sistema Europeo de Control de Trenes ( ETCS ), es una especificación funcional que incorpora algunos de los estándares nacionales anteriores y les permite ser completamente interoperables con algunas modificaciones.
Todos los sistemas de señalización de la cabina deben tener una indicación continua en la cabina para informar al conductor sobre la condición de la vía más adelante; sin embargo, estos se dividen en dos categorías principales. Las señales intermitentes de la cabina se actualizan en puntos discretos a lo largo de la línea ferroviaria y entre estos puntos la pantalla reflejará la información de la última actualización. Las señales continuas de la cabina reciben un flujo continuo de información sobre el estado de la vía por delante y pueden hacer que la indicación de la cabina cambie en cualquier momento para reflejar cualquier actualización. La mayoría de los sistemas de señalización de las cabinas, incluidos los que utilizan circuitos de vía codificados, son continuos.
En esta categoría entran el alemán Indusi y el holandés ATB-NG . Estos y otros sistemas similares brindan recordatorios constantes a los conductores sobre las condiciones de la pista más adelante, pero solo se actualizan en puntos discretos. Esto puede dar lugar a situaciones en las que la información que se muestra al conductor ha quedado obsoleta. Los sistemas de señalización intermitente en cabina tienen una superposición funcional con muchos otros sistemas de protección de trenes , como las paradas de viaje, pero la distinción es que un conductor o un sistema operativo automático hace referencia continua a la última actualización recibida.
Los sistemas continuos tienen el beneficio adicional de un comportamiento a prueba de fallas en caso de que un tren deje de recibir el evento continuo en el que confía el sistema de señalización de la cabina. Los primeros sistemas utilizan rieles o conductores de bucle colocados a lo largo de la vía para proporcionar una comunicación continua entre los sistemas de señales en la vía y el tren. [2] Estos sistemas proporcionaron la transmisión de más información de la que normalmente era posible con los sistemas intermitentes contemporáneos y son los que permitieron la capacidad de mostrar una señal en miniatura al conductor; de ahí el término "señalización de cabina". Los sistemas continuos también se combinan más fácilmente con la tecnología de control automático de trenes , que puede imponer restricciones de velocidad según la información recibida a través del sistema de señalización, porque las señales continuas de la cabina pueden cambiar en cualquier momento para ser más o menos restrictivas, lo que proporciona una operación más eficiente que las intermitentes. Sistemas ATC.
Las señales de cabina requieren un medio para transmitir información desde el camino hasta el tren. Existen algunos métodos principales para lograr esta transferencia de información.
Esto es popular en los primeros sistemas intermitentes que utilizaban la presencia de un campo magnético o corriente eléctrica para designar una condición peligrosa. [3] El sistema de advertencia automática de British Rail (AWS) es un ejemplo de un sistema de señales de cabina de dos indicaciones que transmite información mediante un campo magnético.
Los sistemas inductivos son sistemas sin contacto que dependen de algo más que la simple presencia o ausencia de un campo magnético para transmitir un mensaje. Los sistemas inductivos generalmente requieren la instalación de una baliza o un bucle de inducción en cada señal y otras ubicaciones intermedias. La bobina inductiva utiliza un campo magnético cambiante para transmitir mensajes al tren. Normalmente, a la frecuencia de los impulsos en la bobina inductiva se le asignan diferentes significados. Se pueden crear sistemas inductivos continuos utilizando los rieles como un bucle inductivo largo y sintonizado.
Ejemplos de sistemas inductivos intermitentes incluyen el sistema alemán Indusi . Los sistemas inductivos continuos incluyen el "Control automático de trenes" de General Railway Signal Company de dos aspectos instalado en Chicago y North Western Railroad, entre otros.
Un sistema basado en circuitos de vía codificados es esencialmente un sistema inductivo que utiliza los carriles como transmisor de información. Los circuitos de vía codificados tienen un doble propósito: realizar las funciones de detección de trenes y de detección de continuidad ferroviaria de un circuito de vía estándar , y transmitir continuamente indicaciones de señales al tren. Los sistemas de circuitos de vía codificados eliminan la necesidad de balizas especializadas.
Ejemplos de sistemas de circuitos de vía codificados incluyen el sistema estándar del Ferrocarril de Pensilvania , una variación del cual se utilizó en la línea Victoria del metro de Londres . [4] Más tarde, los sistemas de circuitos de vía de audiofrecuencia (AF) eventualmente reemplazaron a los sistemas de frecuencia de "potencia" en poco tiempo. Las aplicaciones de tránsito, ya que las señales de mayor frecuencia podrían autoatenuarse, reduciendo la necesidad de juntas ferroviarias aisladas. Algunos de los primeros usuarios de los sistemas de señales de cabina AF incluyen el Metro de Washington y el Tránsito Rápido del Área de la Bahía . Más recientemente, se han preferido los sistemas digitales, que transmiten información de velocidad a los trenes mediante datagramas en lugar de códigos simples. El TVM francés utiliza los rieles para transmitir la información de señalización digital, mientras que el sistema LZB alemán utiliza cables auxiliares tendidos por el centro de la vía para transmitir continuamente la información de señalización.
Los sistemas basados en transpondedores utilizan bucles de antena fijos o balizas (llamadas balizas ) que transmiten datagramas u otra información a un tren cuando pasa por encima. Si bien es similar a los sistemas inductivos intermitentes, la señalización de cabina basada en transpondedor transmite más información y también puede recibir información del tren para ayudar a la gestión del tráfico. El bajo costo de los bucles y las balizas permite una mayor cantidad de puntos de información que podrían haber sido posibles con sistemas más antiguos, así como información de señalización más detallada. La protección automática de trenes británica fue un ejemplo de esta tecnología junto con el ATB-NG holandés más reciente.
Los sistemas inalámbricos de señalización de cabinas prescinden de toda la infraestructura de comunicaciones basada en vías y, en cambio, dependen de transmisores inalámbricos fijos para enviar información de señalización de los trenes. Este método está más estrechamente asociado con el control de trenes basado en comunicaciones . Los niveles 2 y 3 de ETCS utilizan este sistema, al igual que otros sistemas de señalización de cabina en desarrollo.
La unidad de visualización de la cabina (CDU), (también llamada interfaz conductor-máquina (DMI) en el estándar ERTMS ) es la interfaz entre el operador del tren y el sistema de señalización de la cabina. Las primeras CDU mostraban indicaciones de advertencia simples o representaciones de señales ferroviarias en el camino. Más tarde, muchos ferrocarriles y sistemas de tránsito rápido prescindirían de señales en miniatura en la cabina en favor de una indicación de la velocidad a la que se permitía viajar al operador. Por lo general, esto se hacía en conjunto con algún tipo de sistema de control automático de velocidad de trenes donde se vuelve más importante para los operadores operar sus trenes a velocidades específicas en lugar de usar su criterio basado en las indicaciones de las señales. Una innovación común fue integrar el velocímetro y la pantalla de señales de la cabina, superponiendo o yuxtaponiendo la velocidad permitida con la velocidad actual. Los sistemas de señalización digital de cabina que utilizan datagramas con información de "distancia al objetivo" pueden usar pantallas simples que simplemente informan al conductor cuando se acerca a una multa de velocidad o han activado una multa de velocidad o pantallas más complejas que muestran un gráfico en movimiento de la velocidad mínima. curvas de frenado permitidas para alcanzar la velocidad objetivo.
Las CDU también informan al operador en qué modo, si corresponde, podría estar el sistema o si está activo. Las CDU también se pueden integrar en el sistema de alerta , proporcionando cuentas atrás para la penalización por alerta o un medio para cancelar la alarma.
La señalización de los taxis en los Estados Unidos fue impulsada por un fallo de 1922 de la Comisión de Comercio Interestatal (ICC) que exigía que 49 ferrocarriles instalaran alguna forma de control automático de trenes en una división completa de pasajeros para 1925. [5] Si bien varios ferrocarriles grandes, incluido el Santa Fe y New York Central , cumplieron con el requisito mediante la instalación de dispositivos inductivos intermitentes de parada de trenes, el PRR vio una oportunidad para mejorar la eficiencia operativa e instaló los primeros sistemas de señales continuas en la cabina, y finalmente se decidió por la tecnología de señalización de cabina con código de pulsos suministrada por Union Switch and Signal. .
En respuesta al liderazgo del PRR, la ICC ordenó que algunos de los otros grandes ferrocarriles del país debían equipar al menos una división con tecnología de señal continua en cabina como prueba para comparar tecnologías y prácticas operativas. Los ferrocarriles afectados no mostraron mucho entusiasmo y muchos optaron por equipar una de sus rutas más aisladas o menos transitadas para minimizar el número de locomotoras que debían equiparse con el aparato.
Varios ferrocarriles eligieron el sistema de bucle inductivo rechazado por el PRR. Estos ferrocarriles incluían el Ferrocarril Central de Nueva Jersey (instalado en su División Sur), el Ferrocarril de Reading (instalado en su línea principal Ferrocarril de Atlantic City ), el Central de Nueva York y la Costa Este de Florida . [6] Tanto Chicago como North Western e Illinois Central emplearon un sistema de dos aspectos en líneas suburbanas seleccionadas cerca de Chicago. Las señales de la cabina mostrarían aspectos "Claro" o "Restringido". La CNW fue más allá y eliminó las señales intermedias en el tramo de vía entre Elmhurst y West Chicago, lo que exigió que los trenes avanzaran únicamente basándose en las señales de cabina de 2 lados. El Ferrocarril de Chicago, Milwaukee, St. Paul y Pacific tenía un sistema de tres aspectos funcionando en 1935 entre Portage, Wisconsin y Minneapolis, Minnesota . [7]
Como el sistema ferroviario de Pensilvania fue el único adoptado a gran escala, se convirtió en un estándar nacional de facto, y la mayoría de las instalaciones de señales de cabina en la era actual han sido de este tipo. Recientemente, ha habido varios tipos nuevos de señalización en cabina que utilizan tecnología basada en comunicaciones para reducir el costo de los equipos en el camino o complementar las tecnologías de señales existentes para imponer restricciones de velocidad y paradas absolutas y para responder a fallas o incursiones en los cruces a nivel.
El primero de ellos fue el Sistema de control de velocidad (SES) empleado por New Jersey Transit en su línea Pascack Valley de baja densidad como programa piloto utilizando una flota dedicada de 13 locomotoras GP40PH-2 . SES utilizó un sistema de balizas transpondedoras conectadas a señales de bloqueo en el camino para reforzar la velocidad de la señal. Los equipos de motores no agradaban a SES debido a su hábito de provocar aplicaciones inmediatas de freno de penalización sin primero hacer sonar una alarma de exceso de velocidad y darle al ingeniero la oportunidad de desacelerar. SES está en proceso de ser eliminado de esta línea y siendo reemplazado por CSS.
Amtrak utiliza el Sistema Avanzado de Control de Velocidad Civil (ACSES) para su servicio ferroviario de alta velocidad Acela Express en NEC. [8] ACSES fue una superposición del CSS tipo PRR existente y utiliza la misma tecnología de transpondedor SES para hacer cumplir restricciones de velocidad tanto permanentes como temporales en curvas y otras características geográficas. La unidad de señales de cabina a bordo procesa tanto el código de pulso "velocidad de señal" como el ACSES "velocidad civil" y luego aplica el menor de los dos. ACSES también prevé una parada positiva ante señales absolutas que podrían activarse mediante un código proporcionado por el despachador transmitido desde la locomotora detenida a través de una radio de datos. Posteriormente, esto se modificó a un botón más simple de "parar y soltar" en la pantalla de señales de la cabina.
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Medios relacionados con la señalización de cabinas en Wikimedia Commons