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El control automático de trenes ( ATC ) es una clase general de sistemas de protección de trenes para ferrocarriles que implica un mecanismo de control de velocidad en respuesta a entradas externas. Por ejemplo, un sistema podría efectuar una aplicación de freno de emergencia si el conductor no reacciona a una señal de peligro. Los sistemas ATC tienden a integrar varias tecnologías de señalización de cabina y utilizan patrones de desaceleración más granulares en lugar de las paradas rígidas que se encuentran con la tecnología más antigua de paradas automáticas de trenes . El ATC también se puede utilizar con la operación automática del tren (ATO) y generalmente se considera que es la parte crítica para la seguridad del sistema.
Con el tiempo, ha habido muchos sistemas de seguridad diferentes etiquetados como "control automático de trenes". El primero fue utilizado a partir de 1906 por Great Western Railway , aunque ahora se denominaría AWS (sistema de alerta automática). El término es especialmente común en Japón , donde ATC se usa en todas las líneas Shinkansen (tren bala) y en algunas líneas ferroviarias convencionales, como reemplazo de ATS.
El informe de accidente del accidente de Qalyoub de 2006 menciona un sistema ATC. [1]
En 2017, se contrató a Huawei para instalar GSM-R en parte para proporcionar servicios de comunicación a los sistemas automáticos de protección de trenes. [2]
En Japón, el sistema de Control Automático de Trenes (ATC) se desarrolló para trenes de alta velocidad como el Shinkansen , que viajan tan rápido que el conductor casi no tiene tiempo para reconocer las señales en la vía. Aunque el sistema ATC envía señales de AF que llevan información sobre el límite de velocidad para la sección de vía específica a lo largo del circuito de vía . Cuando estas señales se reciben a bordo, la velocidad actual del tren se compara con el límite de velocidad y los frenos se aplican automáticamente si el tren viaja demasiado rápido. Los frenos se sueltan tan pronto como el tren reduce la velocidad por debajo del límite de velocidad. Este sistema ofrece un mayor grado de seguridad, evitando colisiones que pudieran ser provocadas por un error del conductor, por lo que también se ha instalado en líneas muy transitadas, como la Yamanote Line de Tokio.y algunas líneas de metro. [3]
Aunque el ATC aplica los frenos automáticamente cuando la velocidad del tren excede el límite de velocidad, no puede controlar la potencia del motor o la posición de parada del tren al entrar en las estaciones. Sin embargo, el sistema de operación automática del tren (ATO) puede controlar automáticamente la salida de las estaciones, la velocidad entre estaciones y la posición de parada en las estaciones. Se ha instalado en algunos metros. [3]
Sin embargo, ATC tiene tres desventajas. En primer lugar, el margen no se puede reducir debido al tiempo de marcha en vacío entre la liberación de los frenos en un límite de velocidad y la aplicación de los frenos en el siguiente límite de velocidad más lento. En segundo lugar, los frenos se aplican cuando el tren alcanza la velocidad máxima, lo que se traduce en una reducción del confort de marcha. En tercer lugar, si el operador desea hacer circular trenes más rápidos en la línea, primero se debe cambiar todo el equipo de a bordo y de vía relevante relacionado. [3]
Se han utilizado los siguientes sistemas analógicos:
El sistema ATC digital utiliza los circuitos de vía para detectar la presencia de un tren en la sección y luego transmite datos digitales desde el equipo de vía al tren en los números de circuito de vía, el número de secciones libres (circuitos de vía) al siguiente tren por delante, y el andén al que llegará el tren. Los datos recibidos se comparan con los datos sobre los números de circuito de vía guardados en la memoria a bordo del tren y se calcula la distancia hasta el siguiente tren por delante. La memoria integrada también guarda datos sobre pendientes de pista y límites de velocidad sobre curvas y puntos. Todos estos datos forman la base de las decisiones del ATC al controlar los frenos de servicio y detener el tren. [3]
En un sistema ATC digital, el patrón de funcionamiento que crea determina la curva de frenado para detener el tren antes de que ingrese a la siguiente sección de la vía ocupada por otro tren. Suena una alarma cuando el tren se acerca al patrón de frenado y los frenos se aplican cuando se excede el patrón de frenado. Los frenos se aplican ligeramente primero para garantizar una mejor comodidad de conducción y luego con más fuerza hasta que se alcanza la desaceleración óptima. Los frenos se aplican más suavemente cuando la velocidad del tren desciende a una velocidad establecida por debajo del límite de velocidad. La regulación de la fuerza de frenado de esta manera permite que el tren desacelere de acuerdo con el patrón de frenado, al tiempo que garantiza la comodidad del viaje. [3]
También hay un patrón de frenado de emergencia fuera del patrón de frenado normal y el sistema ATC aplica los frenos de emergencia si la velocidad del tren excede este patrón de frenado de emergencia. [3]
El sistema ATC digital tiene una serie de ventajas:
Hasta la fecha, se utilizan los siguientes sistemas ATC digitales:
Varias líneas de metro en Corea del Sur utilizan ATC, en algunos casos mejorado con ATO.
Todas las líneas usan ATC. Todas las líneas están mejoradas con ATO.
A excepción de las líneas 1 y 2 (solo automóviles MELCO), todas las líneas usan ATC. La línea 2 (automóviles VVVF), los automóviles de la línea 5, los automóviles de la línea 6, los automóviles de la línea 7 y los automóviles de la línea 8 tienen sus sistemas ATC mejorados con ATO.
El sistema de ATC de Dinamarca (oficialmente designado ZUB 123 ) es diferente al de sus vecinos. [4] Desde 1978 hasta 1987, el sistema ATC sueco se probó en Dinamarca, y entre 1986 y 1988 se implementó un nuevo sistema ATC diseñado por Siemens . Como consecuencia del accidente ferroviario de Sorø , que ocurrió en abril de 1988, el nuevo sistema fue progresivamente instalado en todas las líneas principales danesas desde principios de la década de 1990 en adelante. Algunos trenes (como los empleados en el servicio Øresundståg y algunos trenes X 2000 ) tienen los sistemas danés y sueco, [4] mientras que otros (por ejemplo, diez del ICE-TDtrenes) están equipados con los sistemas danés y alemán. Banedanmark , la empresa danesa de infraestructura ferroviaria, considera ahora obsoleto el sistema ZUB 123 y se espera que toda la red ferroviaria danesa se convierta al nivel 2 de ETCS en 2030.
Sin embargo, el sistema ZUB 123 no se usa en la red de trenes S de Copenhague , donde otro sistema de seguridad incompatible llamado HKT ( da: Hastighedskontrol og togstop ) ha estado en uso desde 1975, así como en la línea Hornbæk , que usa un sistema ATP más simplificado introducido en 2000.
Bane NOR , la agencia del gobierno noruego para la infraestructura ferroviaria, utiliza el sistema sueco de ATC. Por lo tanto, los trenes generalmente pueden cruzar la frontera sin modificaciones especiales. [5] Sin embargo, a diferencia de Suecia, el sistema ATC utilizado en Noruega diferencia entre ATC parcial ( delvis ATC , DATC), que asegura que un tren se detiene cada vez que pasa una señal roja, y ATC completo (FATC), que, además para evitar sobrepasar las señales rojas, también asegura que un tren no exceda su límite de velocidad máxima permitida. Una línea ferroviaria en Noruega puede tener DATC o FATC instalados, pero no ambos al mismo tiempo.
El ATC se probó por primera vez en Noruega en 1979, después de que el desastre del tren Tretten , causado por una señal pasada en peligro (SPAD), ocurriera cuatro años antes. DATC se implementó por primera vez en el tramo Oslo S - Dombås - Trondheim - Grong entre 1983 y 1994, y FATC se implementó por primera vez en la línea Ofoten en 1993. La línea Gardermoen de alta velocidad ha tenido FATC desde su apertura en 1998. Después de Åsta accidente ocurrido en 2000, la implementación de DATC en la línea Røros se aceleró y entró en funcionamiento en 2001.
En Suecia, el desarrollo del ATC comenzó en la década de 1960 (ATC-1) y se introdujo formalmente a principios de la década de 1980 junto con los trenes de alta velocidad (ATC-2 / Ansaldo L10000). [6] En 2008, 9.831 km de los 11.904 km de vías mantenidas por la Administración de Transporte de Suecia, la agencia sueca responsable de la infraestructura ferroviaria, tenían ATC-2 instalado. [7] Sin embargo, dado que ATC-2 es generalmente incompatible con ERTMS / ETCS (como en el caso de la línea Bothnia que es la primera línea ferroviaria en Suecia que utiliza exclusivamente ERTMS / ETCS), y con el objetivo de Trafikverket de reemplazar eventualmente ATC-2 con ERTMS / ETCS en las próximas décadas, se ha desarrollado un Módulo de Transmisión Especial (STM) para cambiar entre ATC-2 y ERTMS / ETCS.
En 1906, el Great Western Railway en el Reino Unido desarrolló un sistema conocido como "control automático de trenes". En terminología moderna, GWR ATC se clasifica como un sistema de alerta automática (AWS). Este era un sistema de protección de trenes intermitente que se basaba en un riel energizado eléctricamente (o no energizado) entre los rieles de circulación y más alto que ellos. Este riel se inclinaba en cada extremo y se conocía como rampa ATC y hacía contacto con una zapata en la parte inferior de la locomotora que pasaba.
Las rampas se proporcionaron en señales distantes . Nunca se implementó un desarrollo del diseño, destinado a su uso en señales de parada.
Si la señal asociada con la rampa estuviera en precaución, la rampa no se energizaría. La rampa levantaría el zapato en la locomotora que pasaba e iniciaría una secuencia de temporizador al mismo tiempo que haría sonar una bocina en el reposapiés. Si el conductor no reconoce esta advertencia dentro de un tiempo preestablecido, se aplicarán los frenos del tren. En las pruebas, el GWR demostró la eficacia de este sistema al enviar un tren expreso a toda velocidad más allá de una señal distante en Precaución. El tren se detuvo de manera segura antes de llegar a la señal de inicio.
Si la señal asociada con la rampa era clara, la rampa estaba energizada. La rampa energizada levantaría el zapato en la locomotora que pasa y haría sonar una campana en el reposapiés.
Si el sistema fallara, el zapato permanecería sin energía, el estado de precaución; por lo tanto, falló a salvo , un requisito fundamental de todo equipo de seguridad. [8]
El sistema se había implementado en todas las líneas principales de GWR, incluyendo Paddington a Reading, en 1908. [8] El sistema permaneció en uso hasta la década de 1970, cuando fue reemplazado por el Sistema de Alerta Automático de Ferrocarriles Británicos (AWS).
Los sistemas ATC en los Estados Unidos casi siempre están integrados con los sistemas de señalización de cabina continua existentes . El ATC proviene de la electrónica de la locomotora que implementa algún tipo de control de velocidad basado en las entradas del sistema de señalización de la cabina. [9] Si la velocidad del tren excede la velocidad máxima permitida para esa parte de la vía, suena una alarma de exceso de velocidad en la cabina. Si el ingeniero no reduce la velocidad y / o no aplica el freno para reducir la velocidad, se realiza automáticamente una aplicación de freno de penalización. [9]Debido a los problemas de manejo y control más sensibles con los trenes de carga de América del Norte, el ATC se aplica casi exclusivamente a las locomotoras de pasajeros en el servicio interurbano y de cercanías con trenes de carga que utilizan señales de cabina sin control de velocidad. Algunos ferrocarriles de pasajeros de gran volumen, como Amtrak , Metro North y Long Island Rail Road, requieren el uso de control de velocidad en trenes de carga que funcionan en todo o parte de sus sistemas. [9]
Si bien la tecnología de control de velocidad y señalización de la cabina existe desde la década de 1920, la adopción de ATC solo se convirtió en un problema después de varios accidentes graves varias décadas después. Long Island Rail Road implementó su sistema de control automático de velocidad dentro de su territorio de señalización de cabina en la década de 1950 después de un par de accidentes mortales causados por señales ignoradas. Después del desastre del puente levadizo de la bahía de Newark, el estado de Nueva Jersey legisló el uso del control de velocidad en todos los principales operadores de trenes de pasajeros dentro del estado. Si bien el control de velocidad se usa actualmente en muchas líneas de pasajeros en los Estados Unidos, en la mayoría de los casos ha sido adoptado voluntariamente por los ferrocarriles propietarios de las líneas.
Actualmente, solo tres ferrocarriles de carga, Union Pacific , Florida East Coast y CSX Transportation , han adoptado alguna forma de ATC en sus propias redes. Los sistemas de FEC y CSX funcionan en conjunto con señales de cabina de código de pulso , que en el caso de CSX se heredó del ferrocarril de Richmond, Fredericksburg y Potomac en su única línea principal. Union Pacific se heredó en partes de Chicago y el noroestelínea principal este-oeste y funciona en conjunto con un sistema de señalización de cabina de dos aspectos diseñado para usarse con ATC. En CSX y FEC, los cambios de señal de cabina más restrictivos requieren que el ingeniero inicie una aplicación mínima de los frenos o enfrentará una aplicación de penalización más severa que hará que el tren se detenga. Ninguno de los sistemas requiere un control de velocidad explícito o el cumplimiento de una curva de frenado . [10] El sistema Union Pacific requiere una aplicación inmediata de los frenos que no se puede soltar hasta que la velocidad del tren se haya reducido a 40 mph (64 km / h) (para cualquier tren que viaje por encima de esa velocidad). Luego, la velocidad del tren debe reducirse aún más a no más de 20 mph (32 km / h) dentro de los 70 segundos de la caída inicial de la señal de la cabina. Si no aplica los frenos para estas reducciones de velocidad, se aplicará una penalización. [11]
Los tres sistemas ATC de carga brindan al ingeniero un grado de libertad para aplicar los frenos de manera segura y adecuada, ya que un frenado incorrecto puede provocar un descarrilamiento o una fuga. Ninguno de los sistemas está en vigor en terrenos difíciles o montañosos.
El sitio web técnico ferroviario: Control automático de trenes