PZB o Indusi es un sistema de señalización intermitente en cabina y un sistema de protección de trenes utilizado en Alemania , Austria , Eslovenia , Croacia , Rumania , Israel , Serbia , en dos líneas de Hungría , en el metro de Tyne y Wear en el Reino Unido y anteriormente en la línea Trillium en Canadá.
Desarrollado en Alemania, el nombre corto histórico Indusi se deriva del alemán Induktive Zugsicherung ("protección inductiva de trenes"). Las generaciones posteriores del sistema se denominaron PZB (abreviatura de alemán Punktförmige Zugbeeinflussung , literalmente "influencia puntual de trenes", traducido como "protección intermitente de trenes" u oficialmente "control automático intermitente de la marcha de trenes"), [1] destacando que el sistema PZB/Indusi es una familia de sistemas de control intermitente de trenes, en comparación con los sistemas de control continuo de trenes, incluido LZB (alemán Linienzugbeeinflussung , literalmente "influencia lineal de trenes") que se introdujeron en ese momento.
Originalmente, Indusi proporcionaba advertencias y obligaba a frenar solo si no se reconocía la advertencia (similar a una parada de tren automática tradicional ). Los sistemas PZB posteriores brindan un mayor control y dependen de una computadora entrenada.
Los experimentos con inducción magnética para un sistema de protección de trenes se remontan a 1908. Sin embargo, todos los primeros prototipos requerían suministro eléctrico desde la vía, algo que no estaba disponible en las estaciones de enclavamiento mecánico, muy extendidas en aquella época. Paralelamente, se realizaron investigaciones sobre dispositivos de reconocimiento óptico ( Optische Zugsicherung / OPSI), pero no se desarrollaron más debido a la inestabilidad que presentaban las lentes debido a la suciedad y el polvo.
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Desde 1931, el desarrollo se concentró en un sistema de protección de trenes inductivo (Indusi) que no requería electricidad. En un desarrollo paralelo, Suiza comenzó a introducir el sistema Integra-Signum en 1933, basado en ideas similares. El sistema suizo no utilizaba una frecuencia de resonancia, sino una magnetización estática que solo se puede detectar como una señal cuando el tren se mueve lo suficientemente rápido. Si bien el método de inducción de frecuencia se consideró superior, el sistema alemán necesitaba la instalación de generadores de frecuencia en la locomotora, lo que era una tarea exigente en la época en que las máquinas de vapor eran el tipo de locomotora predominante. El sistema Indusi se implementó en Alemania en 1934 y el sistema se extendió a Austria y a los países del histórico Imperio austrohúngaro , que compartían una raíz común con Alemania en términos de historia del transporte ferroviario durante la Unión Aduanera Alemana .
El sistema Indusi original se puso en servicio en Alemania en 1934, pero no se lo denominó así (se utilizó el título completo "induktive Zugsicherung" ) y la abreviatura "I 34" es también una denominación retrospectiva. Las pruebas iniciales solo utilizaron una función de parada de trenes (la señal de 2000 Hz en revisiones posteriores). A finales de 1934 ya había 165 locomotoras equipadas con los detectores Indusi y 4500 km de vías estaban aseguradas con inductores. Al final de la Segunda Guerra Mundial, el sistema dejó de funcionar y en 1944 se desconectaron oficialmente el equipamiento de 870 locomotoras y las señales Indusi en 6700 km de vías.
Durante el año 1947 se reactivaron los resonadores Indusi de las locomotoras junto con una red de 1.180 km de vías en las zonas ocupadas del oeste .
La Deutsche Bundesbahn inició un esfuerzo para estandarizar la función de un sistema Indusi moderno, lo que condujo a la especificación Indusi I 54 en 1954. Esto incluía un nuevo generador de frecuencia que no requería tres motores, sino solo un generador de frecuencia de transistor único con un crossover de audio descendente para emitir las tres frecuencias en paralelo.
En la década de 1960, unas pequeñas mejoras dieron lugar al sistema Indusi I 60. Cuando se encontraba un inductor de 1000 Hz, el maquinista tenía que reconocer la señal de precaución en un plazo de cuatro segundos. Además, se iniciaba una cuenta atrás para comprobar si el tren había disminuido la velocidad a una determinada en un plazo de tiempo determinado. Según el tipo de tren que transportaba la locomotora, el sistema podía cambiar manualmente entre tres modos de funcionamiento: tren de mercancías, tren de pasajeros de baja velocidad y tren de pasajeros de alta velocidad. En cada modo, el sistema calculaba una curva de velocidad diferente en función de la velocidad máxima permitida y de las características de frenado del tren.
El sistema I 60 original resultó insuficiente en varias situaciones, por lo que fue sometido a múltiples revisiones que finalmente condujeron al estándar revisado I 60R.
Con la introducción del sistema de control de la velocidad lineal (LZB) por parte de la Deutsche Bundesbahn, las locomotoras fueron equipadas con un sistema de protección de trenes basado en microprocesador LZB/I 80, que fue capaz de captar las señales Indusi desde 1980. La experiencia con este sistema condujo al desarrollo del sistema Indusi I 60R, que requería microprocesadores en todas las locomotoras. En lugar de comprobar ciertas velocidades en determinados momentos, el nuevo sistema comprobaba continuamente una curva de velocidad en función del tiempo. Si el tren iba más rápido de lo que permitía la curva, se podía forzar una parada en cualquier momento.
El PZ80 es un desarrollo independiente de la empresa Geräte- und Reglerwerk Teltow, con sede en la RDA . La Deutsche Reichsbahn necesitaba sistemas de protección de trenes eficientes . Querían independizarse del suministro técnicamente obsoleto de la I 60 por parte del fabricante de Alemania Occidental Siemens y de las importaciones de reemplazo de la I 60 rumana Icret. El PZ80 admitía todos los modos Indusi 60 mejorados con una serie de modos nuevos, incluido el control de velocidad en pasos de 10 km/h, curvas de frenado continuo y un modo restrictivo. En 1990, el desarrollador fue vendido por la institución Treuhand a Siemens. [2] Por lo tanto, este sistema fue la base del futuro sistema PZB90.
PZB90 es una nueva versión, que se puso en servicio a mediados de los años 90. Incorpora un nuevo "modo restrictivo" como resultado de dos accidentes. En ambos casos, un tren se detuvo en una estación como estaba previsto. Luego, el tren aceleró de nuevo, a pesar de que la señal seguía en rojo. Cuando el tren llegó a la señal de salida, su velocidad fue suficiente para chocar contra otro tren a pesar del frenado automático aplicado por el inductor de 2000 Hz.
El nuevo modo restrictivo limita la velocidad después de que un tren se detiene antes de llegar a una señal roja. Actualmente, los trenes están limitados a 45 km/h cuando se detienen después de un inductor activo de 1000 Hz o a 25 km/h cuando se detienen después de un inductor activo de 500 Hz.
La actualización del software del PZB90 a la versión 1.6 introdujo cambios importantes en las curvas de frenado: para la mayoría de los tipos de trenes, se redujo la velocidad objetivo, permitiendo al mismo tiempo un intervalo de tiempo más largo. Este es un cambio con respecto a la antigua especificación de Indusi, que tenía intervalos fijos. La nueva versión del software puede utilizar tiempos impares; por ejemplo, el tipo de tren O debe alcanzar 85 km/h después de 23 segundos, cuando antes se había especificado que alcanzaría los 95 km/h después de 20 segundos. Mediante una simulación exhaustiva, se ha descubierto que las nuevas curvas de frenado obtienen un mejor equilibrio entre seguridad y eficiencia, de modo que se optimiza el funcionamiento del tren.
Otro cambio está relacionado con las funciones de aviso: cuando un modo restrictivo se prolonga otros 1000 Hz, no se activa la señal de cabina si se había confirmado una señal de aviso anterior. Al arrancar desde una posición de parada, se podían liberar muchos modos restrictivos (botón "PZB frei"), ya que hasta ahora se basaban exclusivamente en el tiempo; desde la versión 1.6, se controla la longitud real del tramo en el que no se puede liberar el modo restrictivo PZB. Esto provocó algunos cambios en las estaciones de ferrocarril con inductores móviles de 1000 Hz.
La actualización del software del PZB90 a la versión 2.0 cambió algunos casos extremos del control del tren: anteriormente era posible levantar cualquier modo restrictivo cambiando el inversor de adelante a atrás y de nuevo a adelante. A partir de la versión 2.0, recordará la restricción de velocidad impuesta. Otro cambio fue un mal funcionamiento cuando el tren se detuvo directamente sobre un inductor que solo se podía liberar utilizando el restablecimiento de falla, que, sin embargo, también eliminaría todas las restricciones de velocidad de la señalización externa.
Las locomotoras y los vagones de varias unidades con cabina de mando están equipados con bobinas transmisoras a bordo con frecuencias superpuestas de 500 Hz, 1000 Hz y 2000 Hz. Los inductores pasivos sintonizados (circuitos RLC) están situados en lugares apropiados junto a la vía; cada inductor resuena en una de las tres frecuencias, según su ubicación. Cuando el extremo delantero del tren pasa sobre uno de los inductores junto a la vía, el equipo de a bordo detecta la presencia del inductor a través de un cambio en el flujo magnético. Esto activa el circuito a bordo apropiado y desencadena la acción que se requiera según la ubicación (por ejemplo, una advertencia audible/visual, un límite de velocidad obligatorio o una parada obligatoria).
Las tres frecuencias tienen diferentes significados para el tren:
Advertencia de que la señal lejana que se está pasando muestra "precaución", se requiere reducir la velocidad. El conductor debe confirmar que ha visto el aspecto de "precaución" presionando un botón; si no lo hace en unos segundos, se produce una parada forzada.
Los 1000 Hz están activos junto con una señal amarilla en una señal distante antes de una señal principal, o en una señal principal combinada con una opción distante para la siguiente señal principal, o está activo antes de un cruce ferroviario.
El conductor del tren debe confirmar la señalización de la cabina en un plazo de 4 segundos (2,5 segundos en trenes con bus electrónico MVB) pulsando un botón; esto se denomina prueba de vigilancia (en alemán, "Wachsamkeitskontrolle"). En caso contrario, se producirá una parada de emergencia.
Tras reconocer la señal de advertencia, el tren debe permanecer por debajo de la curva de frenado (Bremskurve en alemán). Los trenes rápidos pueden circular a una velocidad de hasta 165 km/h y deben reducir la velocidad por debajo de los 85 km/h después de 23 segundos. Tenga en cuenta que el funcionamiento de los trenes de alta velocidad a más de 165 km/h no se basa en señales visuales en la vía ni en inductores PZB (en Alemania se utiliza la señalización en cabina LZB o European Train Control System ).
El tren no puede liberarse de la limitación de velocidad hasta 700 m después de la activación de 1000 Hz. Después de ese punto, el conductor del tren puede pulsar un botón de liberación (en alemán "Freitaste" ). En generaciones posteriores, el límite de velocidad obligatorio se amplió a 1250 m y el punto de 700 m solo es relevante para el inductor de 500 Hz.
La velocidad controlada (en alemán "überwachte Geschwindigkeit" ) depende del tipo de tren y está en relación directa con la masa y la capacidad de frenado; el cociente de estos se expresa en porcentaje de frenado (en alemán "Bremshundertstel" ). Si la velocidad del tren desciende por debajo de una velocidad de cambio (en alemán "Umschaltgeschwindigkeit" ), se activa el modo restringido, que incluye una velocidad máxima constante de 45 km/h hasta el inductor de 500 Hz, que reduce aún más la velocidad durante el control de velocidad restringida (en alemán "restrictive Geschwindigkeitsüberwachung" ).
Se aplica una velocidad máxima inmediata (Vmax ) así como una mayor caída de velocidad.
El inductor de 500 Hz se encuentra poco antes de una señal principal que activa un control de velocidad para los siguientes 250 m. Esto extenderá la curva de frenado V ü1 desde los 1000 Hz hasta la señal principal. El modo restringido después de los 1000 Hz es seguido por una curva de frenado V ü2 para reducir la velocidad hasta la señal principal. Mientras que la velocidad de conmutación era de 10 km/h después del limitador de velocidad de 1000 Hz (lo que refleja una parada completa del tren), ahora sigue la curva de frenado que no es más de 10 km/h en la posición de la señal principal. Las curvas de frenado reales dependen nuevamente del tipo de tren (que se basa en el porcentaje de frenado que ha calculado el maquinista).
Si un tren sobrepasa una señal de parada, chocará con un inductor de 2000 Hz que activa inmediatamente una parada de emergencia (a menos que se sobrepase, ver más abajo). En función de la superposición después de la señal de parada , el tren puede detenerse de forma segura. Debido a la diferente masa y capacidad de frenado de cada tren, esto solo se puede afirmar en función de una velocidad máxima determinada que se debe mantener en el punto de la señal roja.
El protocolo original de Indusi consistía en colocar un inductor de 2000 Hz en cada señal principal visual que pudiera mostrar una señal roja para una parada inmediata. Si el maquinista sobrepasa la señal roja, se aplica una parada de emergencia incondicional. El inductor de 1000 Hz es una restricción condicional que se coloca comúnmente en cada señal distante que pueda mostrar una señal amarilla que indique una señal roja siguiente; en el protocolo original de Indusi, el maquinista debe reconocer el timbre en un plazo de 4 segundos o el tren se detendrá automáticamente. En función de la señal amarilla, el maquinista debe reducir la velocidad para permitir que la superposición después de la señal de parada sea suficiente para detener el tren de forma segura. Un sistema Indusi con un limitador de velocidad (al menos desde I60R) impondría una velocidad máxima después de un tiempo determinado en esa situación, y la velocidad máxima dependería del tipo de tren. El inductor de 500 Hz se encuentra comúnmente cerca de las estaciones de tren o poco antes de una señal principal; activa un límite de velocidad inferior al del inductor de 1000 Hz. Dado que las señales visuales pueden apagarse mientras el tren está en movimiento, es decir, ya no hay señal roja después de cruzar una señal amarilla, el conductor del tren puede liberar el tren de las restricciones de velocidad impuestas usando un botón que le permite acelerar hasta la sección libre que se encuentra delante.
Los límites de velocidad superiores a 70 km/h no se pueden aplicar mediante inductores permanentes de 1000 Hz, ya que esto reduciría la velocidad de la mayoría o de todos los trenes mucho por debajo del límite de velocidad. Por lo tanto, se utilizan dos tipos de controles de velocidad para aplicar estos límites. Ambos tipos funcionan de manera similar: una vez que se detecta un tren, desactivarán el inductor de 1000 o 2000 Hz conectado después de un tiempo determinado. Dependiendo de la velocidad del tren, el tren pasará por el inductor en estado activo o inactivo.
Un control de velocidad, independientemente de su tipo, se denomina oficialmente Geschwindigkeitsprüfabschnitt (GPA; "sección de control de velocidad") o Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung (GÜ, "dispositivo de supervisión de velocidad").
Los detalles de funcionamiento han cambiado con el tiempo y los sistemas PZB posteriores permiten restricciones de velocidad más granulares. La parte básica del esquema de funcionamiento ( "Betriebsprogramm" en alemán ) del protocolo PZB90 todavía utiliza los tres tipos de inductores, como se ve en la siguiente imagen. El diagrama muestra la velocidad ( "Geschwindigkeit" en alemán en km/h) de acuerdo con la distancia de frenado ( "Bremsweg" en alemán en metros) antes y después de una señal principal (colocada en el punto de 2000 Hz).
Un maquinista puede pasar por encima de una señal de parada si así lo ha ordenado el director de la estación, por ejemplo, durante una avería del sistema, o si lo permite una señal de sustitución (en alemán "Ersatzsignal" ) o una señal de precaución (en alemán "Vorsichtsignal" ). El maquinista debe pulsar y mantener pulsado el botón de mando (en alemán "Befehlstaste" ) mientras se desplaza sobre el inductor activo de 2000 Hz; mientras se pulsa el botón, se emite una señal acústica constante (campana y voz) y el uso del botón de mando se registra en la grabadora del tren. Mientras se utiliza el botón de mando, la velocidad máxima del tren está limitada a 40 km/h.
La normativa ferroviaria alemana EBO exige el uso del PZB en todas las líneas, salvo en las más pequeñas. Desde 1998, todos los vehículos de tracción deben estar equipados con Indusi en Alemania; antes de eso, los trenes sin sistema de protección podían utilizar líneas con PZB hasta una velocidad de 100 km/h. [3] El cambio de las directrices de la EBO exigió que unos 800 vehículos de la antigua Deutsche Reichsbahn fueran modernizados o desguazados.
En todas las principales líneas ferroviarias de Eslovenia se utiliza el sistema Indusi I-60 .
En todas las líneas principales de Croacia se utiliza el sistema Indusi I-60 . Para velocidades superiores a 100 km/h se requiere el sistema PZB.
En algunas líneas ferroviarias de Bosnia y Herzegovina se utiliza el sistema Indusi I-60 . Muchos de los dispositivos de la línea resultaron dañados o robados durante la guerra de Bosnia de 1992 a 1995.
En todas las líneas principales de Serbia se utiliza el sistema Indusi I-60 , pero debido al mal funcionamiento de los dispositivos PZB, muchas líneas están limitadas a 100 km/h.
En todas las líneas principales de Montenegro se utiliza un sistema Indusi I-60 .
En todos los ferrocarriles de ancho estándar de Rumanía, incluidas las líneas M1 y M3 del metro de Bucarest , se ha instalado un sistema Indusi I-60 idéntico al alemán. El regulador ferroviario rumano, AFER, exige que todas las locomotoras, unidades de transmisión y de distribución que circulen por infraestructuras públicas estén equipadas con sistemas Indusi.
En Ottawa , Canadá , la línea Trillium de O-Train de OC Transpo utilizó originalmente trenes Bombardier Talent de fabricación alemana equipados con Indusi. Cuando se modernizó la línea en 2013, los nuevos trenes Alstom Coradia LINT también se equiparon con Indusi. [4] Como parte de la expansión de la Etapa 2 , se eliminará el equipo Indusi. Como parte de una renovación completa de la señalización, Siemens Mobility equipará la línea y el material rodante con un nuevo sistema continuo de protección automática de trenes (ATP). [5] [6]
Indusi I-60 está instalado en el Metro de La Meca para la protección de trenes en modo manual (de reserva).
En la red de metro de Tyne and Wear se ha instalado una versión de Indusi para proteger los trenes; los trenes construidos en la década de 1970 se basaban principalmente en diseños alemanes. En la ampliación del metro a Sunderland, se ha instalado Indusi en las vías de Network Rail, ya que no interfiere con el sistema de señalización TPWS de NR .
Los ferrocarriles de Israel utilizan el sistema Indusi (I 60R) suministrado por Thales en toda su red. A partir de 2018, está previsto que el sistema Indusi sea reemplazado por señalización ETCS de nivel 2 en etapas. [7]
El PZB está instalado en las líneas Sopron–Szombathely y Szombathely–Körmend–Szentgotthárd operadas por GySEV . Estas líneas están conectadas directamente con la red ferroviaria austríaca y, por lo tanto, los trenes que no estén equipados con el EVM o el EÉVB húngaros también pueden utilizar estas líneas.
El sistema Indusi ha sido relativamente seguro; sin embargo, ha habido dos accidentes que llevaron a la creación del modo restrictivo PZB90. Uno es el desastre ferroviario de Rüsselsheim del 2 de febrero de 1990: un tren de tránsito rápido S-Bahn salió de la estación a tal velocidad que el sistema de parada automática del tren no pudo detener el tren antes del siguiente cambio de sentido, donde otro tren estaba cruzando justo al otro lado. Al estar completamente lleno en hora punta, el accidente resultó en 17 muertos y 145 heridos graves. Otro accidente que llevó a la introducción del sistema PZB90 fue la colisión de trenes de Garmisch-Partenkirchen , cuando un RegioExpress de Innsbruck a Múnich chocó contra un tren turístico porque el conductor del tren RE partió con un permiso falso en contra de una señal roja.
Se había producido al menos un accidente importante con el PZB90 en funcionamiento: el 26 de junio de 2000, un tren S-Bahn partió de la estación de Hannover-Langenhagen hacia un tramo de vía única con un tren en sentido contrario. El PZB detuvo el tren, pero el maquinista lo soltó ("Freitaste") sin consultarlo con el director del tren. El informe de investigación señala que hasta ese momento se habían registrado 22 incidentes similares en los que un maquinista relacionó la parada del PZB con una causa diferente a la de haber sobrepasado una señal principal; el informe concluye que el manual de operaciones debería modificarse de modo que no sólo se exija una doble consulta con el director del tren en caso de sobrepasar una señal principal, sino explícitamente en todas las paradas relacionadas con el PZB. [8]
El accidente de Sajonia-Anhalt de 2011 está relacionado con el PZB, ya que la vía no estaba equipada con ningún sistema de parada automática de trenes. En el programa de modernización de mediados de los años 90 se consideró suficiente instalar el PZB90 sólo en vías con una velocidad nominal de 100 km/h (62 mph) o superior. Esto permitiría a algunos ferrocarriles locales seguir con sus operaciones normales cuando no tuvieran necesidad de que su material rodante circulara por ninguna línea principal. Después del accidente, Deutsche Bahn prometió comprobar todas las líneas de vía única para que estuvieran equipadas con PZB o FFB (Funkfahrbetrieb, operación por radiocontrol). La legislatura alemana ha promulgado un requisito según el cual la mayoría de las vías ferroviarias menores restantes deben modernizarse con un sistema de parada automática de trenes antes del 1 de diciembre de 2014. [9]
(el requisito es en todas las vías que permitan más de 80 km/h, en todas las vías con múltiples líneas y más de 50 km/h, y en todas las vías con múltiples líneas con cualquier línea de pasajeros)
