Instalaciones de Seguridad: Otros sistemas de señalización en cabina

Hemos visto ya uno de los sistemas más importantes de señalización en cabina, el ASFA en sus dos versiones. Pero hay más.

Ya comentamos que a altas velocidades al ojo humano le cuesta captar cierta información, aquéllo del "efecto túnel". Con la implantación de la alta velocidad en España (allá por 1992) hubo que adoptar un sistema de señalización que asegurara que los maquinistas verían todas las señales y podrían cumplir sus órdenes. Dijomos también que se trajo un sistema desde Alemania, el LZB.

Además de servir como base de un sistema de bloqueo (el BCA), se considera que es un sistema de señalización en cabina, porque le transmite al maquinista la información que necesita para circular. Por eso en el cuadro de mandos del tren, al maquinista le aparecen, entre otras, tres indicaciones fundamentales.

• Velocidad límite: la máxima velocidad a la que podemos circular en ese momento. Las limitaciones temporales de velocidad deben introducirse en el sistema para que los trenes las reciban.
• Distancia meta: la distancia a la que se produce un cambio de velocidad.
• Velocidad meta: la velocidad que hay que llevar cuando se llegue a ese punto.

Panel de LZB de un tren ICE 2. Foto: bigbug21 en http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ice2_mfa_on_lzb.jpg con licencia Creative Commons Attribution Share-Alike 2.5 Generic

En la foto vemos cómo es un panel de LZB. Aunque el de la foto es de un tren ICE 2 de la DB alemana, los paneles de LZB de los trenes españoles son iguales (pero con las cosas en español, claro). Como cosas imporantes vemos una escala vertical llena de lucecitas y números que van de 0 a 4000, con una pantallita digital arriba. Ese es el indicador de la distancia meta. En la pantallita nos dice la distancia, y en la escala nos la muestra gráficamente cuando es menor de 4000 metros.

A la derecha vemos el velocímetro, que tiene dos agujas y una pantalla. La aguja amarilla nos dice la velocidad real del tren. La aguja roja (que se mueve por fuera de la esfera) nos dice la velocidad límite. Y en la pantalla nos dice la velocidad meta.

En resumen, que el LZB nos está indicando que durante a 9800 metros podremos seguir circulando a 250 km/h.

Debajo vemos un montón de lucecitas y botoncitos, que sirven para los casos especiales, como rebase de señales, principio o fin de zona con LZB, limitaciones de velocidad, etc.

ATP

ATP significa "Automatic Train Protection" o Protección Automática del Tren. Este sistema es una adaptación de otros sistemas europeos a la señalización española. Es una mezcla entre el ASFA y el LZB, ya que tiene información puntual (balizas específicas instaladas junto a las balizas ASFA) y supervisión continua de la velocidad. ¿Os suena? ¿A que se parece mucho al ASFA Digital? Más bien al revés, porque el ATP es anterior al ASFA Digital.

En la red de ADIF sólo se ha instalado un sistema de ATP, y fue en el Corredor Mediterráneo entre Barcelona y La Encina (Alicante). Se puso en servicio en el año 2004. El sistema elegido fue el EBICAB 900.

Las imágenes que veremos están extraídas del capítulo 23 del Manual de Circulación de ADIF, que no se puede descargar en la red.

Como hemos dicho, el ATP consta de unas balizas, conectadas a las señales y situadas de forma estratégica. Estas balizas transmiten al tren varias informaciones, como el estado de la señal, las limitaciones de velocidad que sean y la situación kilométrica exacta de la baliza. En la imagen vemos cómo se instalan.

Balizas de ATP

Además de las balizas asociadas a señales, también hay algunas asociadas a pantallas alfanuméricas y cartelones, con lo que la información que recibe el maquinista es más completa.

El panel del maquinista tiene, basicamente, lo mismo que en el LZB, pero con alguna diferencia. Aquí aparecen el velocímetro con la misma información, la escala de distancia, y además un teclado con pantalla.

Esquema el cuadro de mandos del ATP

Sin embargo, aquí el panel de botones es igual que el del ASFA. Esto es porque el ATP y el ASFA están íntimamente relacionados. El teclado sirve para introducirle al sistema determinados datos del tren, como su velocidad máxima, el tipo (N, A ó B), longitud del tren y otros datos de freno.

Vamos a ver, así por encima, qué hace el ATP ante las distintas señales.

• Vía Libre: la velocidad límite será la máxima de la línea, y la velocidad meta por la siguiente señal, también.
• Vía Libre Condicional: la velocidad meta por la siguiente señal será de 160 km/h.
• Anuncio de Precaución: la velocidad meta por la siguiente señal será tal que el tren pueda llegar a 30 a la primera aguja.
• Anuncio de Precaución con número: igual que antes, pero para que se cumpla la velocidad de la pantalla alfanumérica al llegar a las agujas.
• Anuncio de Parada: la velocidad meta será de 30 km/h en la aproximación a la siguiente señal si es permisiva, y 20 si no lo es. Pero si la siguiente señal está en Rebase Autorizado con el foco blanco intermitente, la velocidad meta será 30.
• Preanuncio de Parada: la velocidad meta por la siguiente señal será la que marque la pantalla.
• Paso a Nivel Protegido: la velocidad meta por el PN será de 155 km/h.
• Paso a Nivel sin Protección: la velocidad meta en el PN será de 10 km/h.

Igual que en el ASFA Digital, el ATP calcula una curva de frenado que el maquinista tiene que cumplir, y que, si no lo hace, le frena el tren automáticamente.

Esto ha sido el ATP a grandes rasgos.

ERTMS

Este montón de letras todas juntas que hacen una palabra impronunciable (los ferroviarios le dicen "erretemese", "emerretese" y todas las variantes que se os ocurran) es el "European Railway Traffic Management System", en español Sistema Europeo de Gestión de Tráfico Ferroviario.

Como habéis podido adivinar cuando hemos hablado de otros países, cada administración ferroviaria ha hecho su propio reglamento y ha creado su forma de circular y ha creado sus propios sistemas de señalización. Esto ha provocado que, tradicionalmente, los trenes internacionales tuvieran que cambiar de locomotora y de maquinista en cada frontera, lo cual era un problema, especialmente, en los pasos por Suiza, Bélgica y Luxemburgo, por ejemplo, donde había que cambiar todo para pasra por un país pequeñito. Así que las adminsitraciones ferroviarias se pusieron de acuerdo para crear unos poco trenes que pudieran pasar las fronteras y tuvieran instalados todos los sistemas que exigía cada país. Así, por ejemplo, una rama Thalys (trenes de AV que circulan entre Alemania, Holanda, Bélgica y Francia) tenían que estar equipados con LZB (Alemania), KVM (Francia), Crocodile (Bélgica)... Y además tenían que poder circular con tensiones de 25000 Voltios en alterna, de 1500 en continua, de 3000 en continua... En fin, un lío.

Entonces, la UIC, la Unión Internacional de Ferrocarriles en sus siglas en francés, se reunió para crear las normas de interoperabilidad, es decir, características comunes que deben de cumplir las distintas administraciones para que puedan circular por sus redes trenes de otros países.

Y entre esas normas de interoperabilidad está el ERTMS. Este sistema pretende adaptar todos los tipos de señalización de los países para dar una información en cabina única, independientemente del país en el que se esté. De esta forma, un maquinista alemán (por poner un ejemplo), podría llevar un tren desde Algeciras hasta Copenague sin tener que aprenderse los distintos reglamentos.

El ERTMS se divide en cinco niveles: el 0, el 1, el 2, el 3 y el STM. El nivel 0 es la ausencia de ERTMS, es decir, que se circula con el sistema de seguridad base, pero el equipo ERTMS no hace nada. En España sería el ASFA. El nivel 1 es muy parecido al ATP (de hecho usa las mismas balizas), o sea, información puntual y supervisión continua. En el nivel 2 los trenes se comunican con las instalaciones a través de radio y las balizas, con lo que tenemos información y supervision continua. El nivel 3 es lo más. Aquí ya no son necesarias las señales, desaparecen los cantones, y se establece una comunicación por radio entre el tren y las instalaciones, y además entre los propios trenes, y entre ellos se lo guisan y se lo comen, es decir, se autolocalizan, se pasan información de velocidades, longitudes de tren, etc. Y por último, el nivel STM es un nivel 0, pero en el que es el equipo ERTMS el que hace la supervisión del sistema nacional base, o sea, del ASFA en España. Pero esto que suena tan bonito se ha topado con un escollo importante.

A partir de ahora hablaré de eurobalizas y de eurorradio. Y es que como la E de ERTMS es de Europa, pues aquí todo lleva el prefijo "euro" delante.

Los distintos fabricantes de sistemas tenían ya algo así inventado. Por ejemplo, Dimetronic tiene algo parecido instalado en el Metro de Madrid. Siemens y Alcatel (ahora Thales) tienen el LZB. Bombardier creó su ATP con el EBICAB... Lógicamente, cada fabricante tiraba hacia su tecnología intentando hacer que se impusiera como estándar tecnológico. Y fruto de esas negociaciones tan espesas salió el ERTMS como hoy lo conocemos. Así que vamos a hablar de él.

Como hemos dicho, el ERTMS utiliza unas eurobalizas para transmitir información. Y la información que transmiten, a través de telegramas, es básicamente la misma que el ATP, es decir, cómo están las señales asociadas y dónde están situadas. De hecho, las eurobalizas son las mismas. Pero además, también se puede transmitir y recibir información más precisa vía eurorradio. Es la diferencia entre el nivel 1 y el nivel 2.

El sistema de eurorradio está basado en el GSM-R, que es una aplicación del GSM (los móviles de toda la vida) pero específica para la explotación ferroviaria.

La documentación que he podido consultar sólo habla de los niveles 0, 1 y STM. De todas formas, si queréis más detalles sobre los niveles 2 y 3, en internet hay mucha información, por ejemplo en la Ferropedia (http://www.ferropedia.es/wiki/ERTMS).

En el nivel 1, las eurobalizas (a veces pueden estar complementadas con eurolazos) generan una MA (Movement Authority - Autoridad de Movimiento), que autoriza al tren a continuar circulando una distancia determinada y el equipo del tren, en función de esa MA, genera información para el maquinista y una curva de frenado que tendrá que cumplir.

Las MA están compuestas por unas cosas que ya conocemos: una distancia meta y una velocidad meta. El equipo embarcado no permitirá que el tren supere ninguno de esos dos parámetros, calculando una curva de frenado en función de la composición del tren. La velocidad meta no es 0 km/h, ya que el sistema no permitiría que un tren se aproximase a una distancia determinada a una señal en Parada y a su baliza asociada. Así que la curva acaba en una velocidad llamada "velocidad de liberación", que es a la que se permitirá al tren aproximarse hasta el punto de supervisión (la eurobaliza) donde recibirá más información. A la distancia meta también se la llama EOA (End of Authority - Fin de Autoridad). Además,  las MA pueden ser temporizadas (si en X segundos no se alcanza un punto determinado, la MA termina) y más aspectos que sería larguísimo incluir aquí.

El eurolazo es un cable radiante tirado por la vía (como el del LZB) que transmite información continua y que se instala antes de las señales. Así, el eurolazo es capaz de transmitir el estado de la señal con antelación suficiente como para que el tren no tenga que frenar suponiendo que la señal está cerrada (en el peor de los casos). Sería como una baliza previa (en ERTMS se llaman balizas "infill"), pero situada aún más lejos.

Situación de las eurobalizas

Los grupos de eurobalizas están compuesto por un número variable de balizas fijas y conmutables (o controladas). Las balizas fijas son las que sólo pueden transmitir un telegrama previamente grabado. Las conmutables pueden transmitir varios telegramas. En la imagen vemos un ejemplo de instalación.

La información que se presenta al maquinista tiene esta pinta, más o menos.

Eurocabina

A esto se le llama eurocabina, y podemos ver, así importante, la velocidad a la que vamos, características de la vía, distintas indicaciones para la curva de frenado, distancia meta, velocidad meta y muchas más cosas. Esta es sólo una de las representaciones, pero hay otras, aunque todas muestran la misma información.

Curva de frenado

Hemos hablado de curvas de frenado, pero no hemos visto qué pinta tienen. Bueno, esto sería una representación. La velocidad límite es la que el maquinista no debe superar. La velocidad de aviso es a partir de la cual el sistema avisará al maquinista que se está pasando. La velocidad de supervisión es a la que el tren empezará a frenar (frenada de servicio, o sea, normal) hasta que la velocidad baje por debajo de la velocidad límite, luego, el tren suelta los frenos. Y, por último, la velocidad máxima de seguridad, a la que el tren aplicará el freno de urgencia. La diferencia entre la curva más baja y la más alta será de entre 5 y 15 km/h, es decir, si la velocidad límite es 300 km/h, la curva roja estará entre 305 y 315 km/h.

Los modos en los que puede funcionar el nivel 1 son un montón y con un montón de siglas. Y qué narices significan esas siglas es esto. Además, entre paréntesis os pongo el nivel al que corresponden y las velocidades de supervisión.

• SB: "stand by", cuando encendemos el equipo (N0)
• UN: "unfitted" o sin equipar, cuando circulamos por una línea sin ERTMS (N0, 200 con ASFA - 140 sin ASFA)
• FS: "full supervision" o supervisión completa (N1)
• SR: modo "staff responsible" o modo responsabilidad del maquinista (N1, 100)
• SH: modo "shunting" o modo de maniobras (N1, 50 AV - 30 convencional)
• OS: modo "on sight" o modo marcha a la vista, cuando rebasamos una señal en Parada con autorización (N1, 50 AV- 30 convencional)
• TR: "trip", rebase indebido de una señal (N1)
• PT: "post trip", lo que ocurre después de un "trip" (N1, nos permite ir marcha atrás 50 metros)
• RS: "release speed" o velocidad de liberación, que es la velocidad a la que podemos acercarnos a la señal en Parada (N1, 35 AV - 20 convencional)
• RV: "reversing", es el modo de retroceso, por si hay que retroceder por obstáculos en la vía, por ejemplo (N1)
• ASFA (N1): es un modo degradado en el que se circula con ASFA (N1)
• ATP: es un modo degradado en el que se circula con el ATP (Nivel STM)
• ASFA (STM): es un modo degradado en el que se circula con ASFA (Nivel STM)
• IS: "isolation" o que el ERTMS está inhibido

Hemos hablado antes de los EOA (fin de autoridad). Representan la distancia a la que el tren debe detenerse. Vamos a ver dónde se situarían los EOA en el ejemplo de la imagen de antes:

• Señal en verde: EOA en la cuarta señal contando desde ésta
• Señal en verde intermitente (también incluiría el verde-amarillo y el amarillo con número): EOA en la tercera señal contando desde ésta
• Señal en amarillo: EOA en la segunda señal contando ésta
• Señal en rojo, o en rojo blanco o en rojo con azul intermitente: EOA en la propia señal.

La señal con el foco azul intermitente sólo aparece en las Normas Específicas de Circulación de la LAV Madrid-Barcelona-Frontera Francesa, que están colgadas en la web de ADIF.

Otras funciones que tiene implementadas el Nivel 1 del ERTMS en España son:

• Supervisión hasta toperas: se genera una MA con EOA a una distancia del final de vía
• Aislamiento de equipos de vía: se sitúan eurobalizas que indican final y principio de zona supervisada por el ERTMS
• Tren empujado: la máquina siempre leerá señales en rojo, por lo que se opera en modo SH
• Alarmas externas: cuando hay cualquier incidencia se puede enviar un mensaje de texto al maquinista que tiene que reconocerlo y se le puede imponer una limitación de velocidad o una parada
• Protección de trabajos en vía: se puede poner una limitación temporal de velocidad junto con un mensaje de texto
• Sugerencia de parada en estaciones: se le puede notificar al maquinista una parada en una estación a través de mensaje de texto
• Supervisión del control de puertas: en función de la vía en la que se estacione el tren, se da información a los viajeros de a qué lado del tren se abrirán las puertas
• Comprobación del cierre de puertas: el sistema de control de puertas puede transmitir al ERTMS si se han cerrado o no y que sea este equipo el que permita o no traccionar al tren. Normalmente lo hace el tren con sus propios equipos, pero se puede meter al ERTMS
• Gestión de ASFA: el control del ASFA se realiza a través de la eurocabina
• Protección de pasos a nivel: las eurobalizas darán una MA temporizada hasta el PN con velocidad de supervisión de 155 km/h si el paso está protegido, si acaba el tiempo de la MA, se destruye, pasando a modo SR. Si el paso está desprotegido, se da una MA con velocidad de 10 km/h hasta que termine el PN.
• Túneles, puentes, viaductos: indican al maquinista si se encuentra en alguno de estos lugares, que son susceptibles de algún tipo de limitación
• Control de trampillas de ventilación: el equipo puede ordenar el cierre o apertura de trampillas de ventilación, por ejemplo, al paso por a un túnel
• Zonas neutras o de bajada de pantógrafos: si el tren va a llegar a una zona neutra o a una zona en la que haya que bajar el pantógrafo, el equipo se lo indica al maquinista, y además, anula el freno de urgencia de los viajeros

No he contado aquí cómo interactúa el maquinista con el equipo porque es casi lo mismo que con el ATP o con el ASFA. Ante cualquier acción restrictiva, se solicita una confirmación por parte del maquinista y si éste no lo hace, el equipo toma el control sobre el freno del tren. Si aún así no es capaz de mantener la curva de frenado, el tren se frena de urgencia.

En el Nivel 2 del ERTMS, las MA's se transmiten a los trenes a través de la eurorradio, por lo que las balizas sólo están para localizar al tren. También, evidentemente, cumplen la función de respaldo por si el Nivel 2 cae, que se pueda circular con Nivel 1. En teoría, ya no son necesarias las señales, porque toda la información la recibe en cabina el maquinista de forma continua, pero en la práctica sí se instalan por la misma razón que antes.

Y finalmente en el Nivel 3, ya no son necesarias las señales, ni los circuitos de vía, ni siquiera las balizas de señal (como no hay señales...). Las que sí siguen existiendo son las balizas de relocalización, que le dicen al tren dónde se encuentran exactamente, para prevenir errores que pueda haber en los tacómetros de los trenes. El tren se pone en contacto con el centro de datos vía eurorradio y recibe de éste las MA's, que las calcula en función de la información que le llega de otros trenes. Así, cada tren recibe su MA en función de la posición de los demás trenes y del estado de las instalaciones. No hay, actualmente, ninguna línea en Europa con el Nivel 3 instalado.

He encontrado unos videos en Youtube en los que describe el funcionamiento del ERTMS niveles 1, 2 y 3. La única pega es que están en inglés, pero si los entendéis, aclara muchas cosas.

ERTMS Nivel 1: http://www.youtube.com/watch?v=gfUH5mZmV0o
ERTMS Nivel 2: http://www.youtube.com/watch?v=FJwX8faVaPI
ERTMS Nivel 3: http://www.youtube.com/watch?v=FJwX8faVaPI  http://www.youtube.com/watch?v=UbokA6iMkfg (Corregido gracias al comentario de Alberto)

Y con esto, también denso, dejamos los sistemas de señalización en cabina.