Señalización de metros. CBTC

Los sistemas CBTC son los sistemas de señalización y control mas modernos que se estan instalando en los metros en todo el mundo. Existe incluso una normativa internacional que los define, la IEEE 1471.1

La mejor forma de definirlos viene en la propia norma “sistema de control automatico de trenes basado en la localización continua del tren independientemente de los circuitos de via y equipado con un sistema de transmisión bidireccional continuo entre tren y tierra, asi como procesadores, tanto embarcados como en via capaces de implementar funciones vitales” El modelo inicial fue desarrollado por Alcatel SEL (hoy Thales) para los Bombardier Advanced Rapid Transit de Bombardier en Canadá a mediados de los 80. Este tipo de tecnología, dada a conocer también como TBTC (Transmission-Based Train Control), hacía uso de determinadas técnicas de transmisión de datos (analogicos) por lazos inductivos, operando en el rango de frecuencias de 30 a 60 kHz, para establecer la comunicación entre los trenes y el equipamiento de vía.

Los sistemas mas modernos se basan en otras técnicas de comunicación mas avanzadas, haciendo uso de ethernet y comunicaciones digitales para la transmisión de información tren-tierra. Las comunicaciones  digitales y la informatica han revolucionado la señalización ferroviaria y ya no se parece en nada a los diseños de los 70 (que son los mismos que los 30)

La red de comunicación es continua (no hay zonas en las que el tren no tenga comunicación) y ya no requiere de Circuitos de vía como sistema para la localización del tren.
De media aumentan la de capacidad un 25% sobre un ATP normal. Hay dos formas de implementar esta tecnología, o por cantones virtuales (secciones virtuales de vía de 1-50 metros) equivalentes a los cantones de circuitos de vía de los sistemas de señalización clásicos o mediante cantón movil (como se espera que funciones el ERTMS N3) en los que el cantón va con la posición real del tren. A efectos de capacidad, la diferencia es muy reducida y depende mas de la forma de desarrollar el software de gestión que de otras implicaciones. A medida que crece la longitud del tren y/o la distancia de frenado (la velocidad aumenta, la ganancia de capacidad es minima. (rendimientos decrecientes)

El uso de este sistema permite, por ejemplo, aprovechar las distancias de frenado reales (en función de la velocidad del tren y no de la velocidad maxima como en los sistemas de canton fijo)

El sistema de radio opera normalmente en la banda de 2,4 Ghz, de uso libre en todo el mundo. Hay dos sistemas bucles inductivos, con un cable colocado en la via (como el LZB ) y por radiofrecuencia (como el ERTMS). Los sistemas mas antiguos usan el bucle inductivo, que lleva el captador en los bajos del tren, pero los mas modernos utilizan ya equipos de radio con antenas en cabeza, que requieren una instalación mas barata y sencilla en vía a cambio de mayor complejidad técnica (problemas de rebote de señales, propagación en túneles), al ser entornos controlados de pocos kilometros y aislados de perturbaciones electromagnéticas exteriores (túneles) las soluciones sueles ser estables en el tiempo, en las redes de superficie están soluciones no son tan extensibles por la mayor complejidad del espectro electromagnético, las perturbaciones existentes y que las distancias entre estaciones y las velocidades son mayores.

Los ATP/ATO y ATS son subsistemas de un CBTC completo (Aunque no todas las funcionalidades del UTO se incluyan en todos los casos) y cuando se instalan en una linea en servicio el CBTC anula el funcionamiento del ATP existente (aunque se puede mantener como sistema de respaldo)

Los subsistemas son los mismos que en en sistema ERTMS, un equipo de via (antenas de comunicación, balizas, sistema de señalización de respaldo y basico) y un equipo embarcado (captador/antena,  odometro, ordenador vital y DMI) con diferentes nombres según cada fabricante.

La gran ventaja que tienen las redes de metro para implantar este tipo de soluciones de comunicaciones es que todos los trenes son del mismo tipo y no hay que estudiar o validar el sistema de comunicación con muchos modelos de tren y las velocidades reducidas, que te dan mas tiempo para hacer las transiciones entre antenas. El implantar soluciones intensivas en equipos como es el CBTC (por la cantidad de antenas, balizas, enclavamientos etc..) solo es interesante en explotaciones con mucho trafico y poca complejidad de la red, como son casi siempre todos los metros.

De forma similar al ERTMS desde la UE se ha impulsado el Proyecto MODURBAN para intercambialidad de componentes (pero no interoperabilidad) manteniendo seguridad, arquitectura, interfaces y prescripciones y recomendaciones funcionales comunes. el 50% de la inversión en FFCC (Excluyendo obra civil) se realiza en metros y tranvias en Europa). Según la pagina de metro de Madrid:

“El desarrollo de este proyecto y sus pruebas finales, enmarcado en el VI Programa Marco de la Unión Europea y con un presupuesto de 20 millones de euros, ha permitido además un aumento del 30 por ciento de la productividad de los trenes y mayores posibilidades de reutilización de componentes, así como la reducción de los costes de licitación para los proveedores, la disminución de los precios ofrecidos por los proveedores, el aumento de la fiabilidad (de hasta un 25 por ciento) y la reducción de los costes de mantenimiento hasta en un 30 por ciento.

Por último, la unificación de los sistemas ferroviarios ha supuesto el aumento del rendimiento energético en un diez por ciento”

La estandarización es minima pero los casos de interoperabilidad son mucho menos frecuentes y cuando se cambia el sistema de señalización de una linea se hace a linea completa y con cambios en todos los equipos embarcados. Es mas, se dan muchos casos de diferentes lineas de metro (como en Madrid) con sistemas de señalización equivalentes pero incompatibles entre si y con trenes no preparados para cambiar de linea. Eso seria un problema muy grave en una explotación ferroviaria pero apenas tiene importancia en un metro o tranvia. Este programa permite que todos los gestores de infraestructuras y los proveedores acuerden los niveles de calidad y haya una mayor estandarización y equivalencia entre sistemas, evitando que cada proyecto sea un sistema a medida para ese cliente y ese momento.

Como nota final, en algunos foros se habla de convergencia ERTMS-CBTC pero eso es un tema que quiero tratar en un post aparte y mas desde un punto de vista de opinión.

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6 respuestas a Señalización de metros. CBTC

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