La señalización de cabina con código de pulso es una forma de tecnología de señalización de cabina desarrollada en los Estados Unidos por la corporación Union Switch and Signal para el ferrocarril de Pensilvania en la década de 1920. El sistema de 4 aspectos ampliamente adoptado por el PRR y sus ferrocarriles sucesores se ha convertido en el sistema de señalización de cabina de ferrocarril dominante en América del Norte con versiones de la tecnología que también se están adoptando en Europa y sistemas de tránsito rápido. En su territorio de origen, en las líneas propiedad de Conrail, sucesora de PRR , y en los ferrocarriles que operan bajo el Reglamento NORAC, se lo conoce simplemente como Sistema de Señalización de Cabina o CSS .
Historia
En 1922, la Comisión de Comercio Interestatal emitió un fallo que exigía que los trenes estuvieran equipados con tecnología de parada automática de trenes si iban a funcionar a 80 mph o más. El ferrocarril de Pensilvania decidió utilizar esto como una oportunidad para implementar una tecnología de señalización que podría mejorar tanto la seguridad como la eficiencia operativa al mostrar una señal de forma continua en la cabina de la locomotora. La tarea fue asignada a Union Switch and Signal Corporation, el proveedor de señales preferido de PRR.
La primera instalación de prueba [1] entre Sunbury y Lewistown, PA en 1923 utilizó las vías como un bucle inductivo acoplado al receptor de la locomotora. El sistema tenía dos señales de 60 Hz. La señal de "vía" de detección de rotura se transmitió por un riel hacia el tren que se aproximaba y cruzó a través de sus ruedas, regresando por el otro riel. La pastilla justo delante de las ruedas sumaría la corriente que se aproxima de un lado con la corriente que regresa del otro. La señal de "bucle" devuelta externamente se introdujo y salió de la toma central de una resistencia en cada extremo del circuito de la pista. La camioneta sumaría la corriente que se acercaba a cada lado a medida que avanzaba hasta el otro extremo de la pista. Esta señal se cambió 90 grados de la otra. Las señales se aplicaron una o ambas de forma continua para dar aspectos de aproximación o claridad, mientras que ninguna señal era un aspecto restrictivo. La instalación de prueba eliminó las señales de bloqueo en el camino y los trenes se basaron únicamente en las señales de la cabina.
Para su próxima instalación, [1] en la línea Northern Central entre Baltimore, MD y Harrisburg, PA en 1926 (¿1927?), El PRR probó otra variación de señales de cabina que eliminó la señal de bucle y cambió a 100 Hz para la señal de pista. . El cambio fundamental fue que ahora aparecería por encima de Restricción simplemente como portadora y la pulsación de encendido y apagado de 1,25 a 3 Hz se usaría como un código para transmitir los aspectos. La presencia del portador por sí sola no era significativa, sin pulsaciones aún significaría un aspecto restrictivo. Este nuevo sistema permitía cuatro aspectos de la señal: restringir; Acercarse; Aproximación (siguiente señal a) Media (velocidad); Y limpio. Inicialmente, el sistema de señalización de la cabina solo actuaba como una forma de parada automática del tren donde el ingeniero tendría que reconocer cualquier caída en la señal de la cabina a un aspecto más restrictivo para evitar que los frenos se aplicaran automáticamente. Más tarde, los motores de los pasajeros se actualizaron con control de velocidad que hizo cumplir la velocidad del libro de reglas asociada con cada señal de la cabina (Claro = Sin restricción, Aproximación media = 45 mph, Aproximación = 30 mph, Restringiendo = 20 mph).
Con el tiempo, el PRR instaló señales de cabina en gran parte de su sistema oriental desde Pittsburgh a Filadelfia, de Nueva York a Washington. Este sistema luego fue heredado por Conrail y Amtrak y varias agencias de pasajeros que operaban en el antiguo territorio PRR, como SEPTA y New Jersey Transit . Debido a que todos los trenes que circulaban en territorio de señales de cabina tenían que estar equipados con señales de cabina, la mayoría de las locomotoras de las carreteras mencionadas anteriormente estaban equipadas con equipos de señalización de cabina. Debido al efecto del bloqueo de interoperabilidad, el sistema de señalización de cabina PRR de 4 aspectos se ha convertido en un estándar de facto y casi todas las nuevas instalaciones de señalización de cabina han sido de este tipo o de un tipo compatible.
Resumen técnico
Operación básica
Las señales de cabina de código de pulso funcionan enviando pulsos medidos a lo largo de un circuito de vía de CA existente que opera a una frecuencia portadora elegida . Los pulsos se detectan por inducción mediante un sensor que cuelga unos centímetros por encima del riel antes del juego de ruedas principal. Los códigos se miden en pulsos por minuto y para el sistema PRR de 4 aspectos se establecen en 180 ppm para Claro, 120 ppm para Medio de Aproximación, 75 ppm para Aproximación y 0 para Restringido. Las frecuencias de pulso se eligen para evitar que una frecuencia sea múltiplo de otra, lo que lleva a que los armónicos reflejados provoquen indicaciones falsas. [2]
El sistema es a prueba de fallas porque la falta de código mostraría una señal de restricción. Los códigos se transmitirían al tren desde el límite de bloque frente a él. De esta manera, si el riel se rompió o si otro tren ingresó al bloque, los códigos no llegarían al tren que se aproximaba y la señal de la cabina volvería a mostrar Restringiendo. Los trenes con un número insuficiente de ejes no cortocircuitarán toda la corriente de la señal de la cabina, por lo que los trenes siguientes podrían recibir un aspecto incorrecto. Los trenes de este tipo deben tener una protección de bloqueo absoluta en la parte trasera.
Cuando coexisten electrificación de CC y 25 Hz de CA , la frecuencia estándar de 100 Hz se cambia a 91⅔ Hz (siguiente frecuencia establecida de MG disponible). Esto evita incluso los armónicos creados por la corriente de tracción de CC del riel de retorno que compensa la onda sinusoidal de retorno de CA en el mismo riel. [3]
Mejoras para velocidades más altas
70 años después de que se introdujeran las señales de cabina con código de pulso, se descubrió que el diseño de 4 velocidades era insuficiente para velocidades no previstas cuando se diseñó el sistema. Los dos problemas más urgentes fueron el uso de desvíos de alta velocidad , que permitieron a los trenes tomar una ruta divergente más rápido que las 30 o 45 mph normales cubiertas por las señales de la cabina existente. La introducción del servicio Acela Express de Amtrak con sus velocidades máximas de 135 mph a 150 mph también excedería las capacidades del sistema de señalización heredado y su velocidad de diseño de 125 mph.
Para abordar el problema y evitar una reconstrucción completa del sistema de señalización, perjudicar el servicio a velocidades más bajas, romper la compatibilidad con versiones anteriores de las señales de la cabina existentes o confiar demasiado en el operador humano, se diseñó un sistema de código de pulso superpuesto para su uso en el corredor noreste de Amtrak . Al operar con una frecuencia portadora diferente de 250 Hz, se podrían enviar códigos de pulso adicionales al tren sin interferir con los códigos heredados de 100 Hz. Al diseñar cuidadosamente los códigos superpuestos, se podría mantener la compatibilidad con versiones anteriores de modo que cualquier tren que no pudiera detectar los nuevos códigos nunca recibiría una señal más favorable que la que hubiera detectado de otra manera. Además del uso de códigos de 250 Hz, se incorporó un quinto código de 270ppm para el tránsito rápido y el uso de Long Island Rail Road.
El mapeo de códigos a velocidades es el siguiente:
Código de 100 Hz | Código de 250 Hz | Aspecto de la señal de la cabina | Velocidad de la señal de la cabina | Notas |
---|---|---|---|---|
180 | 180 | Claro | 150 mph | Las unidades heredadas se despejan (125 mph) |
180 | --- | Claro | 125 mph | Código del sistema PRR original |
270 | 270 | Claro | 100 mph | Se utiliza para señalización de alta densidad. |
270 | --- | Velocidad de la cabina | 60 mph | Se utiliza para señalización de alta densidad. Compatible con el sistema LIRR ASC |
120 | 120 | Velocidad de la cabina | 80 mph | Se utiliza para la mayoría de desvíos de alta velocidad . Las unidades heredadas obtienen Aproximación media. |
120 | --- | Aproximación Medio | 45 mph | Código del sistema PRR original |
75 | --- | Acercarse | 30 mph | Código del sistema PRR original |
0 | --- | Restringiendo | 20 mph | Código del sistema PRR original. Estado a prueba de fallos |
Los trenes con la capacidad de obtener los códigos de 250 Hz obtienen velocidades mejoradas en las secciones de la vía con velocidades superiores a 125 mph y en desvíos de alta velocidad de 80 mph. Trenes sin simplemente viajar a velocidades más lentas. El código de 270ppm rompe la compatibilidad con versiones anteriores del sistema de 4 códigos, pero solo se usa alrededor de New York Penn Station como parte de una actualización de señalización de alta densidad. El código de 270 ppm y la velocidad de 60 mph fueron elegidos para ser compatibles con las señales de cabina instaladas en los trenes de Long Island Rail Road que también usan Penn Station.
Unidad de visualización de cabina
Las señales de la cabina se presentan a la locomotora por medio de una unidad de visualización de señales de la cabina. Las primeras CDU consistían en señales en miniatura del tipo visible a lo largo de la pista, iluminadas desde atrás por bombillas. Estos se pueden encontrar en variedades de luz de color y luz de posición, según el sistema de señalización nativo del ferrocarril. Las CDU modernas en los trenes de pasajeros a menudo se integran con el velocímetro , ya que las señales de la cabina ahora cumplen una función de control de velocidad. En los trenes equipados con la función de control automático del tren , el hecho de no reconocer correctamente un cambio restrictivo de la señal de la cabina da como resultado una "aplicación de freno de penalización", al igual que el incumplimiento del límite de velocidad de la señal de la cabina.
Uso
Líneas de corriente que utilizan el sistema de señal de cabina PRR de 4 aspectos de 100 Hz
- Corredor Noreste de Amtrak
- Sucursal de Amtrak en Dorchester
- Línea principal de Amtrak — Mill River a Springfield
- Línea principal de Amtrak: de New Haven a Boston
- Línea principal de Amtrak: Nueva York a Hoffmans
- Línea principal de Amtrak — Nueva York a New Rochelle
- Línea principal de Amtrak: Nueva York a Filadelfia
- Línea principal de Amtrak: Filadelfia a Harrisburg
- Línea principal de Amtrak: Filadelfia a Washington
- Línea principal de Amtrak Middleboro
- Conrail Lehigh Line
- Subdivisión CSX Berkshire (sin márgenes)
- Subdivisión CSX Boston (sin bordes)
- Subdivisión CSX Landover
- Subdivisión CSX RF&P (anteriormente usaba el sistema RF&P CSS a 60 Hz)
- NJT Todas las líneas (excepto la sucursal de Princeton)
- MBTA Todas las líneas del lado sur
- Línea Metro-North Hudson (sin bordes)
- Línea Metro-North Harlem (sin bordes)
- Línea Metro-North New Haven (sin bordes)
- Sucursal Metro-North New Canaan (sin bordes)
- Sucursal Metro-North Danbury (sin bordes)
- Línea de nivel Metro-Norte Sur (sin bordes)
- Norfolk Southern Pittsburgh Line (sin bordes)
- Norfolk Southern Port Road Line
- Norfolk Southern Conemaugh Line (sin bordes)
- Norfolk Southern Morrisville Line (sin bordes)
- Norfolk Southern Fort Wayne Line ( Conway Yard a Alliance, Ohio , sin márgenes)
- Norfolk Southern Cleveland Line (Alliance, Ohio a Cleveland, Ohio , sin márgenes)
- Línea principal SEPTA (centro de la ciudad a Doylestown; no hay bordes al norte de Wayne Junction)
- Línea SEPTA Airport
- SEPTA Chestnut Hill East Line (sin bordes)
- SEPTA Chestnut Hill West Line (sin bordes)
- SEPTA Cynwyd Line (sin bordes)
- SEPTA Fox Chase Line (sin márgenes)
- Línea SEPTA Manayunk / Norristown (sin bordes)
- SEPTA Media / Elwyn Line
- Línea SEPTA Warminster (sin bordes)
- SEPTA West Trenton Line (sin bordes)
Sistemas de código de impulsos relacionados en América del Norte
- Control automático de velocidad de Long Island Rail Road : El LIRR era una subsidiaria de PRR y adoptó un sistema similar. El LIRR usó señales de cabina PRR estándar hasta que lo compró la Autoridad de Transporte Metropolitano en 1968, cuando se modificó ligeramente en los sistemas ASC utilizados hasta el día de hoy. ASC emplea dos códigos adicionales, 270 y 420 ppm y reemplaza la pantalla de señales en la cabina con una pantalla de velocidad en la cabina. Los códigos adicionales se utilizan para mostrar velocidades de 50/60 y 60/70 mph, que se utilizan para reducir la velocidad de los trenes en curvas, desvíos de mayor velocidad y bloques de señales cortos.
- Señalización automática de cabina de Chicago, Burlington y Quincy : La línea de pasajeros CB&Qa Aurora, Illinois, utilizó la misma tecnología que la de Pensilvania, solo que con diferentes reglas e indicaciones al borde de la vía para ajustarse a su sistema de señalización parcialmente basado en rutas. Permanece en servicio hasta la actualidad.
- Señalización automática de cabina de Union Pacific : Union Pacific ha implementado la tecnología de tipo PRR en gran parte de su línea principal entre Chicago y Wyoming, así como en varias otras líneas de su sistema en los últimos años. Al igual que con las señales de cabina CB&Q, el sistema funciona bajo los mismos principios que el sistema PRR, pero usa reglas diferentes con señales de borde de camino parcialmente basadas en ruta y una portadora de 60 Hz, lo que lo hace algo incompatible con los sistemas de 100 Hz.
- Control automático de trenes Metra Rock Island : otro sistema de señales de cabina basado en PRR que queda de Rock Island. El sistema está en servicio en el distrito de Metra Rock Island entre Blue Island y Joliet.
- Líneas de tránsito rápido : Varias líneas de tránsito rápido construidas o re-señalizadas en o antes de la década de 1990 hacen uso de la tecnología de señal de cabina de código de pulso para esquemas de operación de trenes tanto manuales como automáticos . Los sistemas de tránsito rápido suelen ser a prueba de fallas con un código 0 que exige una parada completa. Además, la gama completa de códigos de pulso se utiliza para proporcionar la máxima granularidad en el control de velocidad. Algunos ejemplos incluyen PATCO Speedline en Filadelfia, SEPTA Route 100 , Baltimore Metro y Miami-Dade Metrorail . La tecnología de código de impulsos en las líneas de tránsito rápido generalmente ha sido suplantada por señales de cabina de audio-frecuencia.
- Control automático de velocidad del ferrocarril MTA Staten Island : un híbrido de los sistemas PRR / LIRR y el código de cabina de frecuencia industrial de tránsito rápido. El ATC aplica el frenado de servicio en respuesta a condiciones de exceso de velocidad. 75-120-180-270 se utilizan como comandos de velocidad. El código cero se usa para detener en lugar de restringir, que es 50 PPM. 420 se utiliza como pestillo. Los despachadores pueden autorizar que los trenes detenidos por un código cero se acerquen a ciertas señales de enclavamiento activando manualmente un código de cierre de 50 ppm.
Sistemas de codificación de impulsos europeos
- RS4 Codici es el sistema de señalización de cabina heredado que se utiliza en Italia. El sistema utiliza códigos de 0, 75, 120, 180 y 270 ppm utilizando una corriente de 50 Hz.
- ALSN (Señalización automática continua de trenes) es un sistema heredado utilizado en los estados exsoviéticos (Federación de Rusia, Ucrania, Bielorrusia, Letonia, Lituania, Estonia). El sistema utiliza pulsos a 0, 25, 50 y 75 ppm. Las extensiones en el sistema de operación automática de trenes ALS-ARS codifican con 75, 125, 175, 225, 275 ppm. Algunas de las tasas de código utilizan duraciones de pulso no uniformes.
- El sistema de alerta automática continua es el sistema de señalización de la cabina en Irlanda. El sistema utiliza códigos de 0, 50, 120 y 180 ppm utilizando una corriente portadora de 50 Hz. Se utilizan códigos adicionales en algunaslíneas de tránsito rápido .
- Automatische treinbeïnvloeding es elsistema de señalización de cabina holandés . Utiliza códigos de 0, 75, 96, 120, 180 y 220 ppm, complementados por un sistema de parada de tren inductivo para velocidades inferiores a 25 mph.
- La línea Victoria del metro de Londres utilizó señales de cabina de código de pulso suministradas por US&S para implementar su sistema de operación automática de trenes hasta 2012, cuando fue reemplazado por CBTC . Los códigos utilizados fueron 420, 270, 180 y 120 ppm. [4]
Referencias
- ↑ a b Allison, LR (julio de 1951). "Un moderno sistema de señalización de cabina y control de trenes para ferrocarriles". US&S. Transacciones de la AIEE . 70 (1): 232–239.
- ^ Pierro, Jr., Joseph J. (13 de marzo de 1984). "Patente US4437056 - Conjunto de prueba de señal de cabina para probar automáticamente las bobinas de captación y verificar un amplificador de equipo de señal de cabina" .
- ^ Aspray, William (julio de 1991). "Edwin L. Harder, una historia oral realizada en 1991 por William Aspray, Centro de Historia IEEE, Hoboken, Nueva Jersey, Estados Unidos" . Wiki de historia de la ingeniería y la tecnología (ethw.org) . Consultado el 25 de agosto de 2015 .
- ^ "Operación Automática del Tren de la Línea Victoria" . Tubeprune .