La señalización de cabina con código de pulsos es una forma de tecnología de señalización de cabina desarrollada en los Estados Unidos por la corporación Union Switch and Signal para el ferrocarril de Pensilvania en la década de 1920. El sistema de 4 aspectos ampliamente adoptado por el PRR y sus ferrocarriles sucesores se ha convertido en el sistema de señalización de cabinas ferroviarias dominante en América del Norte y también se están adoptando versiones de la tecnología en Europa y sistemas de tránsito rápido. En su territorio de origen, en las líneas propiedad de Conrail , sucesor anterior del PRR, y en los ferrocarriles que operan bajo el Reglamento NORAC, se lo conoce simplemente como Sistema de señalización de cabina o CSS .
En 1922, la Comisión de Comercio Interestatal emitió un fallo que exigía que los trenes estuvieran equipados con tecnología de parada automática si iban a operar a 80 mph o más. El Ferrocarril de Pensilvania decidió aprovechar esto como una oportunidad para implementar una tecnología de señalización que podría mejorar tanto la seguridad como la eficiencia operativa al mostrar una señal continuamente en la cabina de la locomotora. La tarea fue asignada a la corporación Union Switch and Signal, el proveedor de señales preferido del PRR.
La primera instalación de prueba [1] entre Sunbury y Lewistown, PA en 1923 utilizó las vías como un bucle inductivo acoplado al receptor de la locomotora. El sistema tenía dos señales de 60 Hz. La señal de “vía” de detección de frenos se transmitía por un riel hacia el tren que se aproximaba y cruzaba a través de sus ruedas, regresando por el otro riel. El captador justo delante de las ruedas sumaría la corriente que se acerca por un lado y la corriente que regresa por el otro. La señal de "bucle" devuelta externamente entraba y salía de la toma intermedia de una resistencia en cada extremo del circuito de la pista. La camioneta sumaría la corriente que se aproxima en cada lado a medida que avanzaba hasta el otro extremo de la vía. Esta señal se desplazó 90 grados respecto de la otra. Las señales se aplicaron una o ambas continuamente para dar aspectos de Aproximación o Despeje, mientras que ninguna señal era un aspecto restrictivo. La instalación de prueba eliminó las señales de bloqueo en las vías y los trenes dependieron únicamente de las señales de las cabinas.
Para su siguiente instalación, [1] en la línea Northern Central entre Baltimore, MD y Harrisburg, PA en 1926 (¿1927?), el PRR probó otra variación de las señales de la cabina que eliminó la señal del circuito y cambió a 100 Hz para la señal de la vía. . El cambio fundamental fue que ahora aparecería arriba de Restricción simplemente como portadora y sus pulsaciones de encendido y apagado de 1,25 a 3 Hz se usarían como código para transmitir los aspectos. La presencia del portador por sí sola no era significativa, ningún pulso significaría un aspecto restrictivo. Este nuevo sistema permitió cuatro aspectos de la señal: Restringir; Acercarse; Aproximación (siguiente señal a) Media (velocidad); Y limpio. Inicialmente, el sistema de señalización de la cabina solo actuaba como una forma de parada automática del tren donde el maquinista tendría que reconocer cualquier caída en la señal de la cabina a un aspecto más restrictivo para evitar que los frenos se aplicaran automáticamente. Más tarde, los motores de pasajeros se actualizaron con control de velocidad que imponía la velocidad del libro de reglas asociada con cada señal de la cabina (Borrar = Sin restricción, Aproximación media = 45 mph, Aproximación = 30 mph, Restringir = 20 mph).
Con el tiempo, el PRR instaló señales de taxi en gran parte de su sistema oriental, desde Pittsburgh hasta Filadelfia, desde Nueva York hasta Washington. Este sistema fue luego heredado por Conrail y Amtrak y varias agencias de transporte que operaban en el antiguo territorio del PRR, como SEPTA y New Jersey Transit . Debido a que todos los trenes que circulaban por el territorio de las señales de cabina tenían que estar equipados con señales de cabina, la mayoría de las locomotoras de las carreteras antes mencionadas estaban equipadas con equipos de señales de cabina. Debido al efecto del bloqueo de interoperabilidad, el sistema de señalización de cabina PRR de 4 aspectos se ha convertido en un estándar de facto y casi todas las nuevas instalaciones de señalización de cabina han sido de este tipo o de un tipo compatible.
Las señales de cabina con código de impulsos funcionan enviando impulsos medidos a lo largo de un circuito de vía de CA existente que funciona a una frecuencia portadora elegida . Los pulsos se detectan mediante inducción mediante un sensor que cuelga unos centímetros por encima del riel, delante del juego de ruedas principal. Los códigos se miden en pulsos por minuto y para el sistema PRR de 4 aspectos se establecen en 180 ppm para Claro, 120 ppm para Acercamiento Medio, 75 ppm para Acercamiento y 0 para Restringir. Las frecuencias de pulso se eligen para evitar que una frecuencia sea múltiplo de otra, lo que provocaría que los armónicos reflejados provoquen indicaciones falsas. [2]
El sistema es a prueba de fallos porque la falta de código mostraría una señal de restricción. Los códigos se transmitirían al tren desde el límite de la cuadra frente a él. De esta manera, si el riel se rompía o si otro tren entraba al bloque, ningún código llegaría al tren que se aproximaba y la señal de la cabina volvería a mostrar Restricción. Los trenes con un número insuficiente de ejes no cortarán (ver: Desvío (eléctrico) ) toda la corriente de señal de la cabina, de modo que los trenes que vienen detrás puedan recibir un aspecto incorrecto. A los trenes de este tipo se les debe dar una protección absoluta contra el bloqueo en la parte trasera.
Cuando coexisten electrificación de CC y CA de 25 Hz , la frecuencia estándar de 100 Hz se cambia a 91⅔ Hz (la siguiente frecuencia establecida de MG disponible). Esto evita incluso los armónicos creados por la corriente de tracción CC del riel de retorno que compensa la onda sinusoidal de retorno de CA en el mismo riel. [3]
70 años después de que se introdujeran las señales de código de pulso en la cabina, se descubrió que el diseño de 4 velocidades era insuficiente para velocidades no previstas cuando se diseñó el sistema. Los dos problemas más apremiantes fueron el uso de desvíos de alta velocidad , que permitían a los trenes tomar una ruta divergente más rápido que los 30 o 45 mph normales cubiertos por las señales de cabina existentes. La introducción del servicio Acela Express de Amtrak con sus velocidades máximas de 135 mph a 150 mph también excedería las capacidades del sistema de señalización heredado y su velocidad de diseño de 125 mph.
Para abordar el problema y evitar una reconstrucción completa del sistema de señalización, perjudicar el servicio de menor velocidad, romper la compatibilidad con las señales de cabina existentes o confiar demasiado en el operador humano, se ideó un sistema de código de pulso superpuesto para su uso en el Corredor Noreste de Amtrak. . Al operar con una frecuencia portadora diferente de 250 Hz, se podrían enviar códigos de pulso adicionales al tren sin interferir con los códigos heredados de 100 Hz. Al diseñar cuidadosamente los códigos superpuestos, se podría mantener la compatibilidad con versiones anteriores de modo que cualquier tren que no pudiera detectar los nuevos códigos nunca recibiría una señal más favorable que la que hubiera detectado de otra manera. Además del uso de códigos de 250 Hz, se incorporó un quinto código de 270 ppm procedente del tránsito rápido y del uso de Long Island Rail Road.
La asignación de códigos a velocidades es la siguiente:
Los trenes con la capacidad de obtener códigos de 250 Hz obtienen velocidades mejoradas en secciones de vía con velocidades superiores a 125 mph y en desvíos de alta velocidad de 80 mph. Los trenes sin simplemente viajan a velocidades más lentas. El código de 270 ppm rompe la compatibilidad con el sistema de 4 códigos, pero solo se utiliza en la estación Penn de Nueva York como parte de una mejora de la señalización de alta densidad. El código de 270 ppm y la velocidad de 60 mph se eligieron para que fueran compatibles con las señales de cabina instaladas en los trenes de Long Island Rail Road que también usan Penn Station.
Las señales de la cabina se transmiten a la locomotora mediante un indicador de señales de la cabina. Las primeras CDU consistían en señales en miniatura del tipo visible a lo largo de la pista, iluminadas desde atrás por bombillas. Estos se pueden encontrar tanto en luces de color como en variedades de luces de posición, según el sistema de señalización nativo del ferrocarril. Las CDU modernas de los trenes de pasajeros suelen estar integradas con el velocímetro , ya que las señales de la cabina ahora cumplen una función de control de velocidad. En trenes equipados con la funcionalidad de control automático de trenes, no reconocer adecuadamente un cambio de señal restrictivo en la cabina resulta en una "aplicación de freno de penalización", al igual que no respetar el límite de velocidad de la señal de la cabina.
