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La señal de semáforo ferroviario es una de las primeras formas de señales ferroviarias fijas . Este sistema de semáforo consiste en señales que muestran sus diferentes indicaciones a los maquinistas cambiando el ángulo de inclinación de un "brazo" pivotante. Las señales de semáforo fueron patentadas a principios de la década de 1840 por Joseph James Stevens y pronto se convirtieron en la forma de señal mecánica más utilizada. Los diseños han cambiado a lo largo de los años y las señales luminosas de colores han reemplazado a las señales de semáforo en la mayoría de los países, pero en unos pocos siguen en uso.
La primera señal de semáforo ferroviario fue erigida por Charles Hutton Gregory en el London and Croydon Railway (más tarde London Brighton and South Coast Railway ) en New Cross , al sureste de Londres, alrededor de 1842 en el diseño recientemente ampliado que también alberga el South Eastern Railway. [1] John Urpeth Rastrick afirmó haber sugerido la idea a Hutton Gregory. [2]
El semáforo fue rápidamente adoptado como un sistema de señalización manual fijo en Gran Bretaña y América del Norte, superando a todos los demás tipos en la mayoría de las aplicaciones en 1870. Señales como las automáticas operadas eléctricamente y las señales de enclavamiento fueron ampliamente adoptadas en los EE. UU. Después de 1908 con el advenimiento de la Unión Los estilos "B" y "S" de Switch & Signal y los mecanismos universales Modelo 2A de General Railway Signal Company, los semáforos manuales y las señales de disco eléctricas anteriores comenzaron a desaparecer rápidamente.
El brazo de señal del semáforo británico consta de dos partes: un brazo (o "hoja" ) de madera o metal que gira en diferentes ángulos y unas gafas con lentes de colores que se mueven delante de una lámpara para proporcionar indicaciones durante la noche. Por lo general, estos se combinaban en un solo cuadro, aunque en algunos tipos (por ejemplo, señales de "salto mortal" en las que el brazo giraba en el centro), el brazo estaba separado del espectáculo. El brazo se proyecta horizontalmente en su aspecto más restrictivo; otros ángulos indican aspectos menos restrictivos. En las líneas dobles en Gran Bretaña los postes de señales generalmente se colocan a la izquierda de la vía y siempre con el(los) brazo(s) del semáforo mirando hacia la izquierda con el espectáculo y la lámpara a la derecha del poste o muñeca (pero a la izquierda del poste o muñeca para señales del cuadrante superior). Los problemas de avistamiento pueden significar que el poste se coloque a la derecha de la otra línea en ramales de doble vía y en líneas simples, podría colocarse a ambos lados de la vía. Los equivalentes de semáforo norteamericanos están orientados hacia la derecha y, como ocurre generalmente en el continente europeo, en los ramales de doble vía, las líneas ascendentes y descendentes son opuestas a las del Reino Unido.
Dependiendo de la posición del brazo, la lente del color apropiado se ilumina desde atrás mediante una lámpara de aceite, una lámpara de gas o una lámpara incandescente de bajo voltaje ( también se han probado grupos de LED blancos para este propósito). Cuando se requería una luz verde, normalmente se usaba una lente azul. Cuando se combina con la llama principalmente amarilla de una lámpara de aceite , esto produce un color verde; Era importante que el color resultante ni siquiera tuviera un aspecto amarillo verdoso, ya que podría haberse confundido con una señal distante de "precaución". Las señales posteriores que utilizaban lámparas eléctricas utilizaban lentes verdes. Algunas señales convertidas en lámparas eléctricas de aceite usaban una bombilla teñida de amarillo con la lente azul original para mantener el color correcto o, desde 1996, en la región occidental de los ferrocarriles británicos, se instaló una bombilla de 12 voltios y 5 vatios, pero alimentada a 10,7 voltios para producir un brillo aproximado a la temperatura del colorde una llama de mecha de aceite, proporcionando así un correcto aspecto rojo o verde durante la oscuridad. La mayoría de los ferrocarriles en Gran Bretaña empleaban semáforos de cuadrante inferior, es decir, el brazo caía desde la horizontal, el aspecto de "peligro" se "despejaba" hasta 60° por debajo de la horizontal y variaciones en la apariencia entre las líneas o apartaderos principales y subsidiarios. existió. En las líneas de algunas empresas prevalecía un semáforo de tres caras y éstas mostraban una cara intermedia de "Precaución" y por tanto presentaban una gafas de tres lentes. En 1911, la Línea Metropolitana fue la primera en utilizar un semáforo del cuadrante superior, idea traída de los Estados Unidos. Después de la nacionalización en 1948, los Ferrocarriles Británicos estandarizaron los semáforos del cuadrante superior y todas las regiones adoptaron gradualmente ese modo, reemplazando gradualmente las señales del cuadrante inferior, excepto que la Región Occidental mantuvo sus bien probados y bien proporcionados semáforos del cuadrante inferior con, finalmente, una pesada Gafas de hierro fundido con gafas circulares de colores, que reemplazan la antigua montura de gafas de fundición con bordes finos por gafas de colores con formas, los brazos principales miden 4 pies (1,2 m) de largo y las subsidiarias de 3 pies (0,91 m) con otras subsidiarias de 2 pies (0,61 m) de largo. . Los brazos GWR anteriores de 5 pies (1,5 m) colocados si estaban a más de 26 pies (7,9 m) sobre el nivel del riel, se cambiaron a 4 pies (1,2 m). Todos los reemplazos eran de acero esmaltado y tenían los colores de brazo apropiados, rojo con banda blanca para el brazo de "Parada" y brazo amarillo con galones negros para los brazos "Distantes" (Precaución). Ambos tipos son blancos en el reverso con una banda negra o galón, según corresponda. Los brazos finales de 'Llamada', Desvío' o 'Advertencia' en la Región Occidental medían 2 pies (0,61 m) con franjas horizontales rojas, blancas y rojas y mostraban una luz reducida durante la oscuridad con la letra negra apropiada, C, S. o W, retroiluminado en el estado "proceder" con una luz verde mostrada en ese modo. El aspecto de la parada era generalmente de color blanco lunar durante la oscuridad. Todos ahora se han eliminado, pero se pueden ver ejemplos en líneas patrimoniales del Reino Unido. En 2020, solo quedan unas pocas señales de semáforo en la región occidental de Network Rail, y las señales LED han reemplazado a la mayoría de los semáforos.
Los materiales que se usaban comúnmente para fabricar postes de señales para señales de semáforo incluían madera, celosía de acero, tubos de acero y hormigón. El Ferrocarril del Sur de Gran Bretaña utilizaba con frecuencia rieles antiguos para postes de señalización.
Las señales de origen del semáforo alemán, que son totalmente diferentes en apariencia a la señal del semáforo británico, incluyen uno o dos brazos blancos con un contorno rojo y un pequeño disco circular al final, y lentes de colores que muestran la posición de los aspectos. ) de la señal durante la operación nocturna y estos brazos miran a la derecha del poste. Las señales distantes del semáforo alemán constan de un disco amarillo con un contorno blanco y negro y un disco fino (opcional) amarillo en forma de flecha con un contorno blanco y negro. Tanto el disco como la flecha tienen lentes de colores para ayudar a los conductores durante la noche. Estos tipos se podían ver en algunos otros países que utilizaban los principios de señalización alemanes.
Los semáforos británicos vienen en formas de cuadrante inferior y cuadrante superior . En una señal del cuadrante inferior, el brazo gira hacia abajo para obtener una indicación menos restrictiva (conocida como "apagado"). Las señales del cuadrante superior, como su nombre lo indica, giran el brazo hacia arriba para "apagarlo".
Durante la década de 1870, todas las compañías ferroviarias británicas estandarizaron el uso de señales de semáforo, que entonces eran invariablemente todas del tipo del cuadrante inferior. [3] A partir de la década de 1920, los semáforos del cuadrante superior suplantaron casi por completo a las señales del cuadrante inferior en Gran Bretaña, excepto en las antiguas líneas GWR . [4] La ventaja de la señal del cuadrante superior es que si el cable de señal se rompe, o el brazo de señal se ve abrumado por la nieve (por ejemplo), la gravedad tenderá a hacer que la señal caiga a la posición segura de "peligro". En una señal del cuadrante inferior, puede ocurrir lo contrario, enviar la señal a "apagado" cuando en realidad debería indicar "peligro". Por lo tanto, sus estuches de gafas, que se encuentran en el lado opuesto del eje sobre el que gira el brazo de señales, deben ser lo suficientemente pesados para evitar que esto suceda. [5]
La práctica británica actual exige que las señales de semáforo, tanto del cuadrante superior como del inferior, estén inclinadas en un ángulo de 45 grados con respecto a la horizontal para mostrar una indicación de "apagado". [6]
Las primeras señales de semáforo ferroviario británico tenían brazos que podían moverse en tres posiciones, en el cuadrante inferior. Usado junto con el sistema de intervalo de tiempo, el brazo horizontal significaba "peligro", inclinado hacia abajo a 45 grados significaba "precaución" y el brazo vertical (brazo oculto dentro del poste) significaba "despejado". La indicación vertical fue gradualmente descontinuada a medida que el sistema de bloque absoluto reemplazó al trabajo por intervalos de tiempo. El Great Northern Railway fue la primera compañía en introducir señales de "salto mortal", montadas lejos del poste, después de un accidente en enero de 1876 cuando un tren pasó una señal dando un aspecto falso "claro" porque el brazo de la señal se había congelado en su ranura durante una tormenta de nieve. [7]
Un desarrollo posterior fue la señal del semáforo de tres posiciones del cuadrante superior. Estos funcionaban en el cuadrante superior para distinguirlos de los semáforos estándar de dos posiciones del cuadrante inferior en ese momento. Cuando el brazo está inclinado hacia arriba a 45 grados, el significado es "precaución" y el brazo en posición vertical significa "despejado". De esta forma se pueden transmitir tres indicaciones con un solo brazo y sin necesidad de un brazo distante en el mismo poste. El abandono temprano de la señal del semáforo de tres posiciones en el Reino Unido permitió la sustitución generalizada de señales de dos posiciones del cuadrante inferior por señales de dos posiciones del cuadrante superior. [8]
El rojo se eligió rápidamente como el mejor color para los brazos del semáforo, ya que era claramente visible en la mayoría de los fondos. Para mejorar la visibilidad del brazo, normalmente se aplica una marca de color contrastante, como una raya o una mancha. La parte posterior del brazo suele ser de color blanco con una marca negra.
Cuando no se puede evitar un contraste de fondo particularmente pobre, se puede colocar un panel de observación (generalmente pintado de blanco) detrás del brazo para proporcionar un contraste adecuado que mejore la visibilidad. Alternativamente, parte del estribo de un puente convenientemente ubicado detrás de una señal puede pintarse de blanco.
A partir de 1872, los brazos de señales distantes (ver más abajo) se distinguían por tener una muesca en forma de "cola de pez" cortada en el extremo. Todos los brazos de señales todavía estaban pintados de rojo en ese momento. En la década de 1920, las compañías ferroviarias británicas comenzaron a colorear de amarillo los brazos de señales distantes para distinguirlos mejor de las señales rojas de alto. Al mismo tiempo, las lentes rojas de las señales lejanas se cambiaron a amarillas. Sin embargo, la práctica de utilizar armas rojas distantes ha sobrevivido en algunos países.
A menudo se utiliza un tercer tipo de brazo con un extremo puntiagudo que se extiende hacia afuera (aunque no en el Reino Unido) para indicar que la señal funciona automáticamente (como en los sistemas de señalización de bloqueo automático) y en muchos casos indica que la señal es "permisiva", y se puede pasar cuando muestra su aspecto más restrictivo, a baja velocidad.
Para la mayoría de los tipos de brazos de semáforo, el color de la luz que se muestra cuando el brazo está en la posición "encendido" (la más restrictiva) generalmente corresponde al color del brazo mismo (es decir, rojo para una señal de alto, amarillo para una señal distante). Cuando el brazo está en la posición "apagado", se muestra una luz verde.
Se utilizaron otras formas y colores de brazos de semáforo para fines específicos en diferentes países del mundo.
En todo el mundo, las primeras señales de semáforo se controlaban mediante palancas situadas en las señales. Algunas de las primeras señales sobresalían del techo de la caja de señales de control . Posteriormente, el funcionamiento remoto se realizó mediante palancas conectadas a la señal mediante cables individuales (Reino Unido), pares de cables (Europa continental) o tubos sostenidos sobre rodillos (América del Norte). Las palancas se agruparon en un edificio conocido como "caja de señales" (Reino Unido y Australia) o "torre entrelazada" (América del Norte). En el Reino Unido, se agruparon varios cables de señal y, en las áreas de las estaciones, comúnmente se tendieron debajo de las plataformas, justo por encima del nivel del riel. El funcionamiento de un único cable de señal provocaba que algunos de los cables adyacentes " tintinearan ", y este ruido era uno de los muchos sonidos característicos de los viajes en ferrocarril hasta la introducción gradual de señales de luz de colores a partir de mediados del siglo XX.
Las señales de semáforo también pueden ser operadas por motores eléctricos, hidráulica o neumáticamente, lo que permite ubicarlos más lejos de la caja de señales de control. En algunos casos, se puede hacer que funcionen automáticamente. Las señales están diseñadas para ser a prueba de fallas , de modo que si se pierde energía o se rompe un varillaje, el brazo se moverá por gravedad a la posición horizontal. Para los semáforos del cuadrante inferior, esto requiere que la funda de las gafas sea lo suficientemente pesada como para garantizar que el brazo suba en lugar de bajar; ésta es una de las razones del cambio generalizado a las señales del cuadrante superior. (El propósito del contrapeso que a menudo se encuentra en una palanca situada más abajo del poste de una señal de semáforo es en realidad garantizar que el cable de señal regrese a su posición normal cuando se vuelve a colocar la palanca de control. De lo contrario, nuevamente, la señal podría no regresar al peligro. Estos contrapesos se utilizan con la misma frecuencia en señales del cuadrante superior que en las del cuadrante inferior.)
Una señal de alto es cualquier señal cuya indicación más restrictiva sea "peligro" (que obliga a detenerse). Las señales de alto se utilizan para proteger cruces , puntos (Norteamérica - 'interruptores'), pasos a nivel , puentes móviles , plataformas o secciones de bloques.
Una caja de señales particular puede controlar una o más señales de parada en cada línea en marcha. En un área tradicional con señalización mecánica en el Reino Unido, lo más común es que una caja de señales tenga dos señales de parada que gobiernen cada línea. La primera señal a la que llega un tren se conoce como señal de casa . La última señal de parada, conocida como señal de inicio o de sección , generalmente se encuentra más allá de los puntos, etc. y controla la entrada a la sección del bloque más adelante. La distancia entre las señales de inicio y de inicio suele ser bastante corta (normalmente unos cientos de metros) y permite que un tren espere a que se despeje la sección que tiene delante sin bloquear la línea hasta la sección anterior.
Las señales del semáforo local alemán ( Hauptformsignale ) pueden mostrar un aspecto de peligro si la parte superior del brazo está en una posición de 90 grados (horizontal) y pueden mostrar un aspecto de avance si la parte superior del brazo está en una posición de 45 grados (diagonal). Las señales de inicio pueden tener un antebrazo adicional que puede indicar un avance a velocidad reducida (40 km/h); sin embargo, estos no son obligatorios.
En algunas ubicaciones, es posible que se proporcione más de una señal residencial en la misma línea. Estos se identificarán con nombres como vivienda exterior y vivienda interior , o primera vivienda , segunda vivienda , etc.
Una casa exterior generalmente protege una sección neutral de 1 ⁄ 4 de milla (440 yardas; 400 m) libre de puntos o apartaderos. Esto permite que los trenes se acerquen cuando la estación o el cruce están obstruidos por otro tren.
Se podría utilizar una señal de salida avanzada en un lugar donde podría ser deseable hacer avanzar un tren desde el andén de una estación antes de que la sección siguiente esté disponible. En este escenario, la señal de salida permite que el tren avance desde el área de la estación hacia la señal de salida avanzada, que controla la entrada a la sección siguiente.
Si alguna de las señales más allá de la primera señal de parada está en "peligro", las señales anteriores también se mantendrán en "peligro" hasta que el tren esté casi detenido, para indicar al conductor que la siguiente señal está en "peligro". . Esto se puede hacer cumplir mediante instrucción o mediante enclavamiento eléctrico , lo que requiere la provisión de un circuito de vía en el acceso a la señal.
En América del Norte, la terminología anterior no se utilizó, ya que el desarrollo de la práctica de señalización en América del Norte divergió de la del Reino Unido a finales del siglo XIX. En América del Norte, donde el término señal local es de uso común, generalmente se refiere a la definición británica "genérica" de "señal de parada", es decir, cualquier señal cuya indicación más restrictiva sea "peligro".
Una señal que proporciona una advertencia anticipada de una señal de alto más adelante (y que no obliga a detenerse cuando está en su posición más restrictiva) se conoce como señal distante . El término se originó en el Reino Unido y se utiliza en todo el mundo de habla inglesa. En algunas regiones, especialmente en América del Norte, los términos señal distante y señal de aproximación son de uso común.
Debido a la gran distancia que se requiere para detener un tren en movimiento, las señales distantes deben ubicarse en la aproximación a la señal de parada correspondiente al menos a la distancia de frenado del tren con peor frenado para poder utilizar la ruta. Esto es especialmente importante en rutas de alta velocidad. Hubo un tiempo en que era una práctica tener en cuenta la distancia de visión al posicionar señales distantes; por tanto, la señal lejana podría situarse a menos de la distancia de frenado con respecto a la señal de parada correspondiente.
El conductor de un tren que se encuentra con una señal distante de "precaución" debe esperar que la señal de alto esté en "peligro" y debe ajustar la velocidad del tren para detenerlo antes de alcanzarla. El conductor de un tren que encuentra una señal distante en la posición "libre" sabe que todas las señales de parada aplicables controladas por la misma caja de señales están en la posición "libre".
Esto se hace cumplir mediante el enclavamiento; Se impide que la señal distante asuma la posición "claro" a menos que todas las señales de parada relevantes controladas por la caja de señales muestren "claro".
A diferencia de las señales británicas, todas las señales nacionales alemanas tienen una señal distante respectiva y ambas se accionan desde la misma palanca.
En el Reino Unido, hasta la década de 1920, las señales distantes eran de color rojo, con una luz roja por la noche. Dado que sus significados eran diferentes, obviamente era insatisfactorio que las señales locales y distantes mostraran el mismo color, pero uno de los problemas que retrasó el cambio del color de las señales distantes al amarillo fue la falta de un vidrio amarillo adecuado para la montura de gafas. [9] Algunas compañías ferroviarias británicas utilizaron la lámpara de señales Coligny-Welch para aclarar aspectos nocturnos; Este se instaló en señales distantes y mostró una V blanca además de la luz principal roja o verde. El Ministerio de Transporte recomendó que el color de las armas y gafas de señales distantes se cambiara de rojo a amarillo a principios de la década de 1920, aunque esto no se adoptó universalmente en el Reino Unido hasta finales de la década de 1920. Desde entonces, el aspecto de precaución amarilla sigue siendo un estándar ferroviario británico.
Los Ferrocarriles Victorianos en Australia cambiaron solo señales distantes aisladas, dejando señales combinadas de origen y distantes que se muestran en verde sobre rojo en la posición de precaución. Los Ferrocarriles del Gobierno de Nueva Gales del Sur mantuvieron la señal roja distante en todas partes, agregando una luz verde superior fija para que una señal distante aislada se mostrara verde sobre rojo, como una señal combinada de precaución local y distante. [10]
En el siglo XIX, una señal distante en los ferrocarriles victorianos obligaba al tren a detenerse cuando la señal estaba en rojo, no sólo a avanzar con precaución como ocurre ahora. Sin embargo, habiéndose detenido en una señal distante en rojo, el tren podría avanzar con cuidado hasta la señal de inicio, estando preparado para detenerse antes de cualquier obstrucción entre las dos señales. Por lo tanto, la señal distante en ese momento era un poco como una señal posterior "exterior al hogar". Esa práctica en una señal distante en ese momento puede haber sido un factor en el accidente ferroviario de Sunshine de 1908.
Cuando las señales están muy espaciadas, se pueden montar una señal de alto y una señal distante en el mismo poste. La señal lejana es siempre la más baja de las dos. Las dos señales están "ranuradas" de modo que la señal distante sólo pueda borrarse si la señal de parada está clara. Ambas señales muestran una luz por la noche, lo que significa que la indicación de "peligro" aparece en rojo sobre amarillo.
Excepcionalmente, en Nueva Gales del Sur se instalarían señales domésticas y distantes controladas desde la misma caja de señales, especialmente en señales domésticas exteriores.
Las señales de derivación y las señales secundarias también existen en forma de semáforo, con brazos y luces más pequeños que los que se proporcionan para las señales principales. Estas señales también pueden tomar la forma de un disco con una franja horizontal que se gira 45 grados hasta la posición libre.
En América del Norte, los primeros semáforos se emplearon como señales de órdenes de trenes , [11] con el propósito de indicar a los ingenieros si debían detenerse para recibir una "Orden 19" o una "Orden 31" telegrafiadas .
Las señales de orden de trenes generalmente estaban ubicadas en el edificio de la estación o en la torre de señales, con un poste común alto que montaba brazos de señales orientados en direcciones opuestas. Estos se complementaron con semáforos de señal de bloque automático (una invención estadounidense), primero accionados neumáticamente en la década de 1880 y luego en la década de 1890; los semáforos automáticos impulsados por motor eléctrico se consideraron correctamente como el futuro y su fabricación continuó hasta bien entrada la Segunda Guerra Mundial. Aunque los EE. UU. inventaron y fabricaron semáforos electrogas de dos brazos en el cuadrante inferior y eléctricos de tres posiciones en el cuadrante superior, se experimentaron en el Reino Unido (como el ECML, en Londres Victoria, respectivamente y en áreas aisladas en otros lugares), nunca fueron adoptados ampliamente. por cualquier medio.
Las señales de semáforo de estilo ferroviario se han utilizado para controlar los movimientos de embarcaciones o barcos (por ejemplo, en puentes giratorios ) y también para controlar el tráfico por carretera (por ejemplo, en pasos a nivel ).
Las señales mecánicas en todo el mundo se están eliminando progresivamente en favor de señales luminosas de colores o, en algunos casos, sistemas de señalización que no requieren señales en línea (por ejemplo, ERTMS ).
En América del Norte, las señales mecánicas casi han desaparecido de las líneas principales. En 2021 [update], la única instalación importante restante estaba en las subdivisiones Glorieta y Raton de BNSF Railway a través de Glorieta Pass en Nuevo México , que es utilizada por Southwest Chief de Amtrak .
En el Reino Unido, las señales de semáforo todavía están presentes en 2020 [update]en las rutas secundarias de la red nacional, aunque el aumento del gasto en renovaciones ha provocado una tasa de disminución más rápida en los últimos años. [ cita necesaria ]
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