Entrelazado

En la señalización ferroviaria , un enclavamiento es una disposición de aparatos de señalización que impide movimientos conflictivos a través de una disposición de vías, como cruces o intersecciones. En América del Norte, un conjunto de aparatos de señalización y vías enclavadas entre sí a veces se denomina colectivamente planta de enclavamiento o simplemente enclavamiento . Un sistema de enclavamiento está diseñado de modo que sea imposible mostrar una señal para continuar a menos que se demuestre que la ruta que se va a utilizar es segura.

El enclavamiento es una medida de seguridad diseñada para evitar que las señales y los cambios de agujas o desvíos se cambien en una secuencia incorrecta. Por ejemplo, el enclavamiento evitaría que se cambie una señal para indicar una ruta divergente, a menos que se hayan cambiado primero los cambios de agujas o desvíos correspondientes. En América del Norte, la definición oficial de enclavamiento en los ferrocarriles es: " Una disposición de señales y aparatos de señalización interconectados de tal manera que sus movimientos deben sucederse entre sí en una secuencia adecuada ". ^[1]

Un enclavamiento mínimo consta de señales , pero normalmente incluye dispositivos adicionales como agujas y esclusas de punto de frente (EE. UU.: cambios de vía) y descarriladores , y puede incluir cruces a nivel y puentes móviles. Algunos de los principios fundamentales del enclavamiento incluyen:

• No se podrán utilizar señales que permitan que se produzcan movimientos de trenes conflictivos al mismo tiempo en una ruta determinada.
• Los interruptores y otros dispositivos en la ruta deben estar correctamente 'colocados' (en su posición) antes de que una señal pueda permitir que el movimiento del tren ingrese a esa ruta.
• Una vez que se establece una ruta y se da una señal a un tren para que proceda por esa ruta, todos los cambios de agujas y otros dispositivos móviles en la ruta se bloquean en su posición hasta que
  • el tren sale de la parte de la ruta afectada, o
  • Se retira la señal para continuar y ha transcurrido tiempo suficiente para garantizar que un tren que se aproxima a esa ruta haya tenido oportunidad de detenerse antes de pasar la señal.

El enclavamiento ferroviario es de origen británico , donde se concedieron numerosas patentes. En junio de 1856, John Saxby recibió la primera patente para interruptores y señales de enclavamiento. ^{[2] [3] : 23–24} En 1868, Saxby (de Saxby & Farmer) ^[4] recibió una patente para lo que hoy se conoce en América del Norte como "bloqueo preliminar de pestillo". ^{[5] [6]} El bloqueo preliminar de pestillo tuvo tanto éxito que en 1873, se empleaban 13.000 palancas de bloqueo mecánico solo en el Ferrocarril de Londres y Noroeste . ^{[6] [7]}

El primer experimento con enclavamiento mecánico en los Estados Unidos tuvo lugar en 1875 por JM Toucey y William Buchanan en Spuyten Duyvil Junction en Nueva York en el New York Central and Hudson River Railroad (NYC&HRR). ^{[6] [7] [8]} En ese momento, Toucey era Superintendente General y Buchanan era Superintendente de Maquinaria en el NYC&HRR. Toucey y Buchanan formaron la Toucey and Buchanan Interlocking Switch and Signal Company en Harrisburg, Pensilvania en 1878. Las primeras instalaciones importantes de su mecanismo fueron en los cambios y señales de la Manhattan Elevated Railroad Company y la New York Elevated Railroad Company en 1877-78. ^[6] En comparación con el diseño de Saxby, el mecanismo de enclavamiento de Toucey y Buchanan era más engorroso y menos sofisticado, por lo que no se implementó de manera muy amplia. ^[8] Union Switch & Signal compró su empresa en 1882. ^[8]

A medida que la tecnología avanzaba, la industria de la señalización ferroviaria buscaba incorporar estas nuevas tecnologías a los enclavamientos para aumentar la velocidad de establecimiento de rutas, la cantidad de dispositivos controlados desde un único punto y ampliar la distancia a la que esos mismos dispositivos podían operarse desde el punto de control. El desafío al que se enfrentaba la industria de la señalización era lograr el mismo nivel de seguridad y confiabilidad que era inherente a los sistemas puramente mecánicos. En 1884 se instaló un enclavamiento hidroneumático experimental ^{[9] en el cruce de} Bound Brook, Nueva Jersey, del ferrocarril de Filadelfia y Reading y el ferrocarril de Lehigh Valley . ^{[6] [7]} En 1891, había 18 plantas hidroneumáticas, en seis ferrocarriles, que operaban un total de 482 palancas. ^[6] Las instalaciones funcionaban, pero había graves defectos en el diseño y se logró poco ahorro de mano de obra.

Los inventores del sistema hidroneumático avanzaron hacia un sistema electroneumático en 1891 y este sistema, mejor identificado con la Union Switch & Signal Company, se instaló por primera vez en el Chicago and Northern Pacific Railroad en su puente levadizo sobre el río Chicago . ^[7] En 1900, se utilizaban 54 plantas de enclavamiento electroneumático, que controlaban un total de 1.864 palancas de enclavamiento, en 13 ferrocarriles norteamericanos. Este tipo de sistema seguiría siendo uno de los dos sistemas viables que competirían en el futuro, aunque tenía la desventaja de necesitar equipo adicional de un solo uso y requerir un alto mantenimiento. ^[7]

Los enclavamientos que utilizan motores eléctricos para mover interruptores y señales se volvieron viables en 1894, cuando Siemens en Austria instaló el primer enclavamiento de este tipo en Přerov (ahora en la República Checa). ^[10] Otro enclavamiento de este tipo se instaló en Westend cerca de Berlín en 1896. ^[11] En América del Norte, la primera instalación de una planta de enclavamiento que utiliza máquinas de interruptores eléctricos fue en Eau Claire, Wisconsin en el ferrocarril de Chicago, St. Paul, Minneapolis y Omaha en 1901, por General Railway Signal Company (GRS, ahora una unidad de Alstom , con sede en Levallois-Perret , cerca de París). ^[7] Para 1913, este tipo de sistema se había instalado en 83 ferrocarriles en 35 estados de EE. UU. y provincias canadienses, en 440 plantas de enclavamiento que utilizaban 21 370 palancas. ^[6]

Los enclavamientos se pueden clasificar como mecánicos, eléctricos (electromecánicos o basados ​​en relés ) o electrónicos/ computarizados .

En las instalaciones de enclavamiento mecánico se construye un lecho de enclavamiento , formado por barras de acero que forman una rejilla. A las barras se conectan las palancas que accionan los desvíos , descarriladores , señales u otros dispositivos que discurren en una dirección. Las barras se construyen de forma que si la función controlada por una palanca determinada entra en conflicto con la controlada por otra palanca, se establece una interferencia mecánica en el enclavamiento cruzado entre las dos barras, impidiendo a su vez que se realice el movimiento de palanca conflictivo.

En las instalaciones puramente mecánicas, las palancas accionan los dispositivos de campo, como las señales, directamente a través de una conexión mecánica de varillas o cables. Las palancas se encuentran a la altura de los hombros, ya que deben proporcionar una ventaja mecánica al operador. El bloqueo cruzado de las palancas se realizó de tal manera que la palanca adicional no pudiera anular el bloqueo (bloqueo de pestillo previo).

El primer enclavamiento mecánico se instaló en 1843 en Bricklayers Arms Junction , Inglaterra. ^{[12] : 7}

Los enclavamientos eléctricos también pueden utilizar bloqueo mecánico para garantizar la secuenciación adecuada de las palancas, pero las palancas son considerablemente más pequeñas, ya que no controlan directamente los dispositivos de campo. Si la palanca puede moverse libremente en función del lecho de bloqueo, los contactos de las palancas activan los interruptores y las señales que se operan eléctrica o electroneumáticamente . Antes de que una palanca de control pueda moverse a una posición que libere otras palancas, se debe recibir una señal del elemento de campo que indique que realmente se ha movido a la posición solicitada. El lecho de bloqueo que se muestra es para una máquina de enclavamiento eléctrico GRS.

Los enclavamientos efectuados puramente de forma eléctrica (a veces denominados totalmente eléctricos ) consisten en circuitos complejos formados por relés en una disposición de lógica de relés que determinan el estado o la posición de cada dispositivo de señalización. A medida que se ponen en funcionamiento los dispositivos, su cambio de posición abre algunos circuitos que bloquean otros dispositivos que podrían entrar en conflicto con la nueva posición. De manera similar, otros circuitos se cierran cuando los dispositivos que controlan se vuelven seguros para operar. Los equipos utilizados para la señalización ferroviaria tienden a ser costosos debido a su naturaleza especializada y su diseño a prueba de fallas .

Los enclavamientos operados únicamente por circuitos eléctricos pueden operarse localmente o de forma remota, reemplazando las grandes palancas mecánicas de los sistemas anteriores por botones, interruptores o palancas en un panel o interfaz de video. Este tipo de enclavamiento también puede diseñarse para funcionar sin un operador humano. Estos dispositivos se denominan enclavamientos automáticos y la aproximación de un tren establece su propia ruta automáticamente, siempre que no haya movimientos conflictivos en curso.

GRS fabricó el primer sistema de enclavamiento de relés en 1929. Se instaló en Lincoln, Nebraska, en el ferrocarril de Chicago, Burlington y Quincy . ^{[12] : 18}

El enclavamiento de entrada y salida (NX) fue la marca original del sistema de enclavamiento de control de tráfico centralizado (CTC) basado en relés de primera generación introducido en 1936 por GRS ^[13] (representado en Europa por Metropolitan-Vickers ). La llegada de la tecnología de enclavamiento totalmente eléctrica permitió procedimientos de configuración de ruta más automatizados en lugar de tener un operador que alineara cada parte de la ruta manualmente. El sistema NX permitía a un operador que mirara el diagrama de una unión complicada simplemente presionar un botón en la vía de entrada conocida y otro botón en la vía de salida deseada. El circuito lógico manejaba todas las acciones necesarias para ordenar al enclavamiento de relé subyacente que estableciera señales y activara interruptores en la secuencia adecuada, según fuera necesario para proporcionar una ruta válida a través de la planta de enclavamiento. La primera instalación de NX fue en 1937 en Brunswick en Cheshire Lines , Reino Unido. La primera instalación en EE. UU. fue en el New York Central Railroad (NYCRR) en Girard Junction, Ohio en 1937. ^{[12] : 18} Otra instalación de NYCRR fue en la línea principal entre Utica, Nueva York y Rochester, Nueva York , y esta fue seguida rápidamente por tres instalaciones en la línea IND Fulton Street del metro de la ciudad de Nueva York en 1948. ^{[14] [15]}

Otros proveedores de señales ferroviarias implementaron otros sistemas de estilo NX. Por ejemplo, Union Route (UR) era la marca de su sistema de entrada y salida suministrado por Union Switch & Signal Co. (US&S), e introducido en 1951. ^[16] Los sistemas de tipo NX y su costosa lógica de control de estado pre-sólido solo tendían a instalarse en las áreas de terminales más concurridas o más complicadas donde podían aumentar la capacidad y reducir los requisitos de personal. En una medida que fue popular en Europa, la señalización para un área entera se condensó en una sola caja de señal de potencia grande con un panel de control en el área del operador y el equivalente de una central telefónica en los pisos inferiores que combinaba la lógica de enclavamiento basada en relés vitales y la lógica de control no vital en un solo lugar. Estos esquemas avanzados también incluirían tecnologías de descripción y seguimiento de trenes. Lejos de las terminales complejas, los sistemas de control de palanca unitaria siguieron siendo populares hasta la década de 1980, cuando los sistemas de enclavamiento y control de estado sólido comenzaron a reemplazar las plantas de relés más antiguas de todo tipo.

Los enclavamientos modernos (aquellos instalados desde fines de la década de 1980) son generalmente de estado sólido , donde las redes cableadas de relés se reemplazan por lógica de software que se ejecuta en hardware de control de propósito especial. ^{[3] : 84} El hecho de que la lógica se implemente mediante software en lugar de circuitos cableados facilita en gran medida la capacidad de realizar modificaciones cuando sea necesario reprogramando en lugar de recableando. En muchas implementaciones, esta lógica vital se almacena como firmware o en ROM que no se puede alterar fácilmente para resistir modificaciones inseguras y cumplir con los requisitos de pruebas de seguridad reglamentarias. A medida que mejoró la tecnología de visualización, los dispositivos físicos cableados se pudieron actualizar con unidades de visualización visual (monitores de computadora), lo que permitió que los cambios en el equipo de campo se representaran al señalizador sin ninguna modificación de hardware.

" Solid State Interlocking " (SSI) es el nombre comercial de los enclavamientos basados ​​en microprocesador de primera generación desarrollados en la década de 1980 por British Rail , GEC-General Signal y Westinghouse Signals Ltd en el Reino Unido. Los enclavamientos basados ​​en procesador de segunda generación se conocen con el término "Computer Based Interlocking" (CBI), ^[17] de los cuales VPI (marca registrada de General Railway Signal , ahora Alstom), MicroLok (marca registrada de Union Switch & Signal , ahora Hitachi Rail STS ), Westlock y Westrace (marcas registradas de Invensys Rail , ahora Siemens), y [Smartlock ^[18] ] (marca registrada de Alstom ), y EBI Lock (marca registrada de Bombardier ) son ejemplos.

Bloqueo eléctrico

"La combinación de una o más cerraduras eléctricas o circuitos de control mediante los cuales las palancas de una máquina de enclavamiento, o los interruptores u otros dispositivos operados en conexión con la señalización y el enclavamiento, se aseguran contra su funcionamiento en determinadas condiciones." ^[19]

Bloqueo de sección

"Bloqueo eléctrico efectivo mientras un tren ocupa una sección determinada de una ruta y adaptado para impedir la manipulación de palancas que pondrían en peligro al tren mientras se encuentra dentro de esa sección". ^[19]

Bloqueo de ruta

"Bloqueo eléctrico que tiene efecto cuando un tren sobrepasa una señal y adaptado para impedir la manipulación de palancas que pongan en peligro al tren mientras éste se encuentre dentro de los límites del recorrido introducido." ^[19]

Bloqueo de ruta seccional

"Bloqueo de ruta dispuesto de manera que un tren, al despejar cada sección de la ruta, libera el bloqueo que afecta esa sección". ^[19]

Bloqueo de aproximación

"Bloqueo eléctrico efectivo mientras un tren se aproxima a una señal que ha sido establecida para su avance y adaptada para impedir la manipulación de palancas o dispositivos que pondrían en peligro dicho tren." ^[19]

Bloqueo de palo

"Bloqueo eléctrico que se activa al dar la señal para que un tren avance, se libera al pasar un tren y está adaptado para impedir la manipulación de palancas que pondrían en peligro a un tren que se aproxima". ^[19]

Bloqueo de indicación

"Bloqueo eléctrico adaptado para impedir cualquier manipulación de palancas que pudiera provocar una condición insegura en caso de que una señal, interruptor u otro dispositivo operado no realice un movimiento correspondiente al de la palanca de operación; o adaptado directamente para impedir el funcionamiento de un dispositivo en caso de que otro dispositivo, que se va a operar primero, no realice el movimiento requerido." ^[19]

Comprobar bloqueo o bloqueo de tráfico

"Bloqueo eléctrico que obliga a la cooperación entre los operadores de dos plantas adyacentes de tal manera que impide que señales opuestas que gobiernan la misma vía se activen al mismo tiempo. Además, después de que un tren haya aprobado una señal y la haya aceptado, el bloqueo de verificación impide que una señal opuesta en la planta de enclavamiento adyacente se apruebe hasta que el tren haya pasado por esa planta". ^[19]

Los enclavamientos permiten que los trenes crucen de una vía a otra utilizando un desvío y una serie de agujas. La terminología ferroviaria define los siguientes tipos de enclavamientos como completos o incompletos, según los movimientos disponibles. Aunque los horarios generalmente no identifican un enclavamiento como uno u otro, y los libros de reglas no definen los términos, los términos que se indican a continuación generalmente son acordados por las cuadrillas del sistema y los funcionarios encargados de las reglas.

Enclavamientos completos

Permitir movimientos continuos desde cualquier vía de un lado del enclavamiento a cualquier vía del lado opuesto sin necesidad de utilizar un movimiento inverso dentro de los límites del enclavamiento. Esto es así incluso si hay diferentes cantidades de vías en lados opuestos o si el enclavamiento tiene varios lados.

Enclavamientos incompletos

No se permiten movimientos como los descritos anteriormente. Los movimientos en un enclavamiento incompleto pueden verse limitados e incluso pueden requerir movimientos inversos para lograr la ruta deseada.

• Calvert, JB "Principios de entrelazamiento".
• Interconexión (artículo de AS Henderson sobre Nueva Zelanda de 1927)
• Kleinstadt.zip "Versión completa y gratuita de una planta de enclavamiento basada en los principios de relés alemanes" (idiomas inglés, alemán, holandés y francés)
• Director de Ingeniería C&T, Grupo de Proyecto de West Midlands "Enclavamiento mecánico".