Bloque móvil

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En la señalización ferroviaria, un bloque móvil es un sistema de bloqueo de señalización en el que los bloques se definen en tiempo real por ordenador como zonas seguras alrededor de cada tren. Esto requiere tanto el conocimiento de la ubicación exacta y la velocidad de todos los trenes en un momento dado, como una comunicación continua entre el sistema de señalización central y el sistema de señalización de la cabina del tren. El bloque móvil permite que los trenes circulen más cerca entre sí (reducción de la distancia entre ellos ) manteniendo al mismo tiempo los márgenes de seguridad necesarios, aumentando así la capacidad general de la línea. Puede contrastarse con los sistemas de señalización de bloque fijo .

El control de trenes basado en comunicaciones (CBTC) y la señalización basada en transmisión (TBS) son dos estándares de señalización que pueden detectar la ubicación exacta de los trenes y transmitir la velocidad de operación permitida para permitir esta flexibilidad. ^[1] El sistema europeo de control de trenes ( ETCS ) también tiene las especificaciones técnicas para permitir operaciones de bloques móviles, aunque ningún sistema lo utiliza actualmente, aparte de las vías de prueba. La información sobre la ubicación del tren se puede recopilar a través de marcadores activos y pasivos a lo largo de las vías y tacómetros y velocímetros a bordo del tren. Los sistemas basados ​​en satélites no se utilizan porque no funcionan en túneles.

Tradicionalmente, el bloqueo móvil funciona con una serie de transpondedores en el corredor ferroviario, cada uno de los cuales tiene una ubicación conocida. ^[2] Cuando un tren pasa por encima de un transpondedor, recibirá la información de identificación que le permite saber con precisión en qué punto de la red se encuentra. ^[2] Debido a que los trenes también tienen la capacidad de determinar su propia velocidad, esta información se puede combinar y transmitir a la computadora de señalización externa (en un centro de operaciones ferroviarias). ^[2] Utilizando una combinación de tiempo y velocidad, la computadora puede sumar el tiempo desde que el tren pasó por el transpondedor y las velocidades a las que viajó durante ese tiempo, para luego calcular exactamente dónde se encuentra el tren, incluso si está entre transpondedores. ^[2] Esto permite que el sistema de señalización le dé a un tren siguiente una autorización de movimiento, hasta la parte trasera del primer tren. ^[2] A medida que llega más información, esta autorización de movimiento se puede actualizar continuamente, logrando el concepto de "bloque móvil". ^[2] Cada vez que un tren pasa por un transpondedor, recalibra la ubicación, lo que permite que el sistema mantenga la precisión. ^[3]

Tecnológicamente, las tres partes más difíciles para lograr un sistema ferroviario de bloques móviles son:

1. Comunicación continua entre un sistema de señalización y todos los trenes. ^[2]
2. Demostración de la integridad del tren ^[4]
3. Confiabilidad ^[4]

La señalización de bloques móviles no pudo implementarse de manera efectiva hasta la invención de sistemas confiables para la comunicación en ambos sentidos entre un tren y un sistema de señalización. Si bien técnicamente esto ha existido durante décadas, la impracticabilidad de la tecnología inicial de un sistema lo hizo inviable durante muchos años. Los códigos de pulso se utilizaron en la primera versión del sistema de señalización de la línea Victoria del metro de Londres . ^{[5] [6]} Sin embargo, un sistema de comunicación bidireccional de código de pulso que utilizara la tecnología computacional de ese momento habría sido complicado, por lo que se utilizó en su lugar un sistema de bloques fijos. ^[5]

La integridad de los trenes, si bien no es un problema complicado en líneas cortas de cercanías y metro, se convierte en un problema mucho más difícil cuando se trata de una variedad de diferentes tipos de trenes, longitudes de trenes y trenes arrastrados por locomotoras (a diferencia de las Unidades Múltiples). ^[4] La única forma en que un sistema de bloque móvil sabe dónde está un tren es a partir de la propia identificación del tren de dónde está. ^{[2] [4]} Tradicionalmente, los sistemas de señalización utilizan medios externos, como contadores de ejes y circuitos de vía para determinar la ubicación de un tren. ^[2] Lo que esto significa es que la mayoría de los trenes no tienen forma de confirmar positivamente que todo el tren todavía está conectado. ^{[2] [4]} Dichos sistemas se pueden agregar fácilmente a trenes de pasajeros de unidades múltiples, especialmente si rara vez se separan, pero la implementación de tecnología para hacer lo mismo con trenes arrastrados por locomotoras es significativamente más compleja. ^[4] Toda solución efectiva requeriría una tecnología costosa, cuyo costo puede superar los beneficios de un sistema de bloque móvil.

Otra versión del sistema de bloques móviles sería ubicar las computadoras únicamente en los propios trenes. Cada tren determina su ubicación en relación con todos los demás trenes y establece sus velocidades seguras utilizando estos datos. Se requiere menos equipo en la vía en comparación con el sistema fuera del tren, pero el número de transmisiones es mucho mayor. ^{[ cita requerida ]}

"Bloque móvil" no es técnicamente un estándar, sino más bien un concepto que puede implementarse a través de múltiples estándares.

El CBTC es el estándar asociado más común, sin embargo, el CBTC tal como se describe en IEEE 1474 (1999) ^[7] no menciona ningún requisito para el funcionamiento de bloques móviles. Dicho esto, la gran mayoría de los sistemas de bloques móviles utilizan un sistema de señalización compatible con el estándar IEEE 1474 (1999). Muchos fabricantes diferentes crean sistemas compatibles con el estándar IEEE 1474, y muy pocos de ellos (si es que hay alguno) son compatibles entre sí. ^[2]

• Tales Seltrac ^[8]
• Bombardier CITYFLO (varias versiones)
• Alstom Urbalis ^[9] (varias versiones)
• MT CBTC de Siemens Trainguard ^[10]
• Señal japonesa SPARCS ^[11]
• Invensys Sirius ^[12]
• CBTC SafeNet de Argentina ^[13]

El control de trenes basado en la transmisión (TBTC) es una forma anterior de CBTC que utilizaba bucles de inducción en la vía para comunicarse con el sistema de señalización, en lugar de señales de radio o algún otro método. ^[14] Las palabras Transmisión y Comunicación son sinónimos en algunas circunstancias, por lo que ninguno de estos nombres describe con precisión qué es cada estándar. La lista de sistemas considerados para utilizar TBTC son:

• Línea Jubilee del metro de Londres (se utilizó el CBTC en la ampliación a la central eléctrica de Battersea)
• Ferrocarril ligero de Docklands
• El estándar estadounidense para un sistema de protección de trenes moderno es considerado por algunos como un ejemplo de TBTC, sin embargo potencialmente se lo podría describir mejor como un sistema de protección automática de trenes, aunque existen versiones "avanzadas" que permiten la señalización de bloques móviles. ^[15]

ETCS es el protocolo de señalización del Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario (ERTMS). Este sistema se caracteriza por tener tres niveles: Nivel 1 (un sistema ATP únicamente); Nivel 2 (un sistema de bloqueo virtual que también puede contar con Operación Automática de Trenes (ATO)); y Nivel 3 (similar al Nivel 2 pero que utiliza un bloqueo móvil y puede prescindir de gran parte del equipamiento de la vía. En la práctica, el nivel 3 todavía no se utiliza, y se ha convertido en una extensión del Nivel 2. ^[4] Los equipos son producidos por varios fabricantes, pero esta norma tiene protocolos y, por lo tanto, todos los equipos ETCS son compatibles, a diferencia de los sistemas CBTC. ^[2]

En teoría, los bloques móviles pueden proporcionar ventajas de capacidad en comparación con los sistemas de bloques fijos, sin embargo, en la práctica, dichas ventajas son difíciles de aprovechar por completo. ^[16]

La razón principal de esto es una combinación de la forma en que las redes ferroviarias operan prácticamente y las tolerancias dentro del sistema de bloques móviles. ^[2]

Aunque técnicamente un sistema de bloques móviles puede permitir que un tren se acerque lo más posible al tren que va delante y al mismo tiempo mantenga suficiente espacio para detenerse (utilizando los frenos de servicio habituales) en caso de que no se reciba una nueva actualización de la autorización de movimiento, en la práctica, si un tren pasara tan cerca del tren que va delante, la pequeña inconsistencia entre las actualizaciones de la autorización de movimiento requeriría frecuentes aplicaciones de los frenos y probablemente daría como resultado que el tren tendiera naturalmente a viajar más atrás. La mayoría de los sistemas de bloques móviles también funcionan con un margen para tener esto en cuenta, por lo que los trenes pueden estar entre 10 y 30 metros fuera de la posición ideal o "perfecta". ^{[1] [4] [16]} Esto ayuda a explicar los retrasos en la transmisión y la ligera inconsistencia en los cálculos de posicionamiento del tren. Además, la transmisión entre el tren y el sistema de señalización no es literalmente continua, sino que se envía como paquetes de información en el orden de varias veces por segundo, o con una frecuencia tan poco frecuente como varios segundos entre transmisiones. ^[17] En la práctica, esto significa que la autoridad de movimiento se otorga en tramos de varios metros a la vez, a menudo con un margen y un ligero retraso con respecto a la posición real del tren que va delante. Por lo tanto, se podría lograr un nivel de rendimiento similar utilizando bloques fijos, pero muy pequeños. De hecho, así es como funcionan el metro de Moscú y la línea Victoria del metro de Londres . No tienen bloques móviles, sino simplemente un número muy elevado de bloques "virtuales" muy espaciados. Estas redes suelen considerarse dos de las líneas ferroviarias de mayor capacidad del mundo. ^[18]

La segunda razón por la que la capacidad no mejora necesariamente es porque los trenes que circulan por una línea ferroviaria con estaciones deben hacer paradas en ellas. Este tiempo que pasan en una estación significa que los trenes no viajarán tan cerca unos de otros en el 95% de la vía como técnicamente podrían hacerlo si no hubiera estaciones. Consideremos que un ferrocarril de dos vías con cuatro plataformas paralelas (2 por sentido) en las estaciones puede tener más o menos el doble de frecuencia que la misma línea, pero con sólo dos plataformas en las estaciones (una por sentido) incluso si ambas líneas utilizan sistemas de señalización equivalentes. ^[19] Esta realidad significa que la mayoría de los beneficios de un sistema de señalización de cantones móviles sólo se pueden conseguir en las estaciones y sus alrededores. Sin embargo, consideremos que casi todos los ferrocarriles tienen un requisito operativo según el cual un tren siguiente no puede empezar a entrar en la plataforma del tren hasta que la parte trasera del tren anterior haya partido por completo. ^[20] Esto actúa como un cantón "fijo" incluso en sistemas de cantones móviles, ^[21] y limitará necesariamente el rendimiento de la línea a sólo lo que es posible utilizando prácticas de señalización convencionales. La mayor parte de los beneficios que obtienen las redes al utilizar bloques móviles provienen en realidad de la mayor consistencia del movimiento del tren que se obtiene con el ATO . Sin embargo, el ATO es posible incluso sin bloques móviles. ^[22]

El bloqueo móvil puede aumentar la capacidad de una línea si se elimina esta limitación del sistema, lo que supuestamente se ha hecho en algunas redes ferroviarias, como el MTR de Hong Kong y en algunas estaciones, bajo ciertas condiciones en la línea Canarsie del metro de la ciudad de Nueva York ( tren L ), sin embargo, no hay verificación de esto disponible. Además, si fuera permisible dar al tren siguiente autoridad de movimiento más allá de la parte trasera del tren líder (hasta el punto en el que la parte trasera del tren líder terminaría si se aplicaran sus frenos de emergencia), la capacidad podría aumentar aún más. ^[4] Sin embargo, esto nunca se ha hecho y actualmente se considera inseguro. ^[4]

En cambio, la ventaja de los sistemas de bloques móviles generalmente es la de una reducción en el equipo a lo largo de la línea, lo que puede ahorrar dinero en comparación con lograr la misma capacidad de avance utilizando la gran cantidad de equipo adicional que se necesitaría para hacerlo con sistemas de bloques fijos o virtuales. ^[2]

El bloque móvil se utiliza en varias líneas del metro de Londres , incluidas las líneas Jubilee y Northern , y partes de las líneas subterráneas . ^[23] En Londres también se utiliza en el Docklands Light Railway ^[24] y en la sección principal de la línea Elizabeth . ^[25] La línea Canarsie ( tren L ) del metro de la ciudad de Nueva York , el Tren Urbano (Puerto Rico), ^[26] el MRT de Singapur y el SkyTrain de Vancouver también emplean señalización de bloque móvil. También lo utiliza el MTR de Hong Kong , en la línea Tuen Ma , la línea Disneyland Resort , la línea South Island y la línea East Rail . ^[27]

Se suponía que sería la tecnología habilitadora en la modernización de la línea principal de la costa oeste de Gran Bretaña que permitiría a los trenes circular a una velocidad máxima más alta (140 mph o 230 km/h), pero se consideró que la tecnología no era lo suficientemente madura, considerando la gran cantidad de cruces en la línea, y el plan fue abandonado. ^[21] Las implementaciones actuales del bloque móvil solo se han probado de manera efectiva en redes segregadas con pocos cruces. La especificación de nivel 3 del Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario (el nombre de esto ha cambiado recientemente) ^[4] para el Sistema Europeo de Control de Trenes , tiene como objetivo proporcionar una versión más robusta del bloque móvil que pueda funcionar con ferrocarriles complejos, sin embargo, la dificultad para lograr esto significa que el sistema aún no se ha implementado. ^[4]