Enclavamiento

En la señalización ferroviaria , un enclavamiento es un conjunto de aparatos de señalización que impide movimientos conflictivos a través de un conjunto de vías, como cruces o bifurcaciones. En Norteamérica, un conjunto de aparatos de señalización y vías enclavadas se denomina a veces planta de enclavamiento o simplemente enclavamiento , y el término «enclavamiento» se utiliza a veces para referirse a un conjunto de desvíos ferroviarios que permiten a los trenes pasar de una vía a otra. Un sistema de enclavamiento está diseñado para que sea imposible mostrar una señal de avance a menos que se haya comprobado que la ruta a utilizar es segura.

El enclavamiento es una medida de seguridad diseñada para evitar que las señales y los desvíos se modifiquen en una secuencia incorrecta. Por ejemplo, el enclavamiento impediría que una señal se cambiara para indicar una ruta divergente a menos que los desvíos correspondientes se hubieran modificado previamente. En Norteamérica, la definición oficial de enclavamiento ferroviario es: « Una disposición de señales y dispositivos de señalización tan interconectados que sus movimientos deben sucederse en la secuencia correcta ». ^{[ 1 ]}

Un enclavamiento mínimo consta de señales , pero generalmente incluye dispositivos adicionales, como agujas y bloqueos de agujas (en EE. UU.: interruptores) y descarriladores , y puede incluir cruces a nivel y puentes móviles. Algunos de los principios fundamentales del enclavamiento incluyen:

• No se podrán utilizar las señales para permitir que se produzcan movimientos de trenes contradictorios al mismo tiempo en una ruta establecida.
• Los interruptores y demás dispositivos de la ruta deben estar correctamente colocados (en posición) antes de que una señal permita el paso de trenes a dicha ruta.
• Una vez que se establece una ruta y se le da una señal a un tren para que proceda por esa ruta, todos los interruptores 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 de vía libre y ha transcurrido tiempo suficiente para garantizar que un tren que se aproxime a la ruta haya tenido la 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 ]} obtuvo una patente para lo que hoy se conoce en Norteamérica como enclavamiento de pestillo preliminar . ^{[ 5 ] [ 6 ]} El enclavamiento de pestillo preliminar tuvo tanto éxito que, para 1873, se empleaban 13 000 palancas de enclavamiento mecánicas 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 Superintendente de Maquinaria del NYC&HRR. Toucey y Buchanan fundaron la Toucey and Buchanan Interlocking Switch and Signal Company en Harrisburg, Pensilvania, en 1878. Las primeras instalaciones importantes de su mecanismo fueron en los desvíos y señales de la Manhattan Elevated Railroad Company y la New York Elevated Railroad Company en 1877-78. ^{[ 6 ]} Comparado 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 forma muy generalizada. ^{[ 8 ]} Union Switch & Signal compró su compañía en 1882. ^{[ 8 ]}

Con el avance de la tecnología, la industria de señalización ferroviaria buscó incorporar estas nuevas tecnologías en los enclavamientos para aumentar la velocidad de configuración de rutas y la cantidad de dispositivos controlados desde un solo punto, y para expandir la distancia entre los dispositivos controlados y el punto de control. El desafío que enfrentaba la industria de señalización era lograr el mismo nivel de seguridad y confiabilidad que era inherente a los sistemas puramente mecánicos. Un enclavamiento hidroneumático experimental ^{[ 9 ]} se instaló en el cruce de Bound Brook, Nueva Jersey, del ferrocarril Philadelphia and Reading y el ferrocarril Lehigh Valley en 1884. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Para 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, más conocido por la Union Switch & Signal Company, se instaló por primera vez en el ferrocarril Chicago and Northern Pacific en su puente levadizo sobre el río Chicago . ^{[ 7 ]} Para 1900, 54 plantas de enclavamiento electroneumático, que controlaban un total de 1864 palancas de enclavamiento, estaban en uso en 13 ferrocarriles norteamericanos. Este tipo de sistema seguiría siendo uno de los dos sistemas viables en competencia en el futuro, aunque tenía la desventaja de necesitar equipo adicional de un solo uso y requerir mucho mantenimiento. ^{[ 7 ]}

Los enclavamientos que utilizan motores eléctricos para mover interruptores y señales se hicieron viables en 1894, cuando Siemens en Austria instaló el primer enclavamiento de este tipo en Přerov (actualmente en la República Checa). ^{[ 10 ]} Otro enclavamiento de este tipo se instaló en Westend , cerca de Berlín, en 1896. ^{[ 11 ]} En Norteamérica, la primera instalación de una planta de enclavamiento que utilizaba máquinas de interruptores eléctricos se realizó en Eau Claire, Wisconsin, en el ferrocarril 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/ basados ​​en computadoras .

Enclavamiento mecánico

En los sistemas de enclavamiento mecánico, se construye una bancada de bloqueo compuesta por barras de acero que forman una cuadrícula. Las palancas que accionan desvíos , descarriladores , señales u otros dispositivos están conectadas a las barras que se desplazan en una misma dirección. Las barras están diseñadas de tal manera que, si la función controlada por una palanca entra en conflicto con la controlada por otra, se produce una interferencia mecánica en el enclavamiento cruzado entre ambas barras, impidiendo así el movimiento conflictivo de la palanca.

En las instalaciones puramente mecánicas, las palancas accionan los dispositivos de campo, como las señales, directamente mediante una conexión mecánica por varilla o cable. Las palancas se encuentran aproximadamente a la altura del hombro, ya que deben proporcionar una ventaja mecánica al operario. El bloqueo cruzado de las palancas se implementó de manera que el apalancamiento adicional no pudiera anular el bloqueo (bloqueo de pestillo preliminar).

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

enclavamiento de relés

Los enclavamientos puramente eléctricos (a veces denominados totalmente eléctricos ) constan de circuitos complejos formados por relés en una configuración lógica que determina el estado o la posición de cada dispositivo de señalización. Al accionarse los dispositivos, su cambio de posición abre ciertos circuitos que bloquean otros dispositivos que podrían entrar en conflicto con la nueva posición. Del mismo modo, otros circuitos se cierran cuando los dispositivos que controlan dejan de ser seguros para su funcionamiento. Los equipos utilizados para la señalización ferroviaria suelen ser costosos debido a su naturaleza especializada y su diseño a prueba de fallos .

Los enclavamientos operados exclusivamente por circuitos eléctricos pueden controlarse local o remotamente, sustituyendo las grandes palancas mecánicas de los sistemas anteriores por botones, interruptores o conmutadores en un panel o interfaz de vídeo. Este tipo de enclavamiento también puede diseñarse para funcionar sin operador humano. Estos sistemas se denominan enclavamientos automáticos , y la aproximación de un tren determina automáticamente su propia ruta, siempre que no haya movimientos conflictivos en curso.

GRS fabricó el primer sistema de enclavamiento totalmente basado en relés en 1929. Se instaló en Lincoln, Nebraska, en el ferrocarril Chicago, Burlington and 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 eléctrico permitió procedimientos de configuración de ruta más automatizados, en lugar de que un operador trazara manualmente cada parte de la ruta. El sistema NX permitía a un operador, al observar el diagrama de una intersección compleja, simplemente presionar un botón en la vía de entrada conocida y otro botón en la vía de salida deseada. El circuito lógico gestionaba todas las acciones necesarias para controlar el enclavamiento de relés subyacente, configurando las señales y accionando los interruptores en la secuencia adecuada, según se requería para proporcionar una ruta válida a través de la planta de enclavamiento. La primera instalación de NX se realizó en 1937 en Brunswick , en las líneas de Cheshire , Reino Unido. La primera instalación en EE. UU. fue en el Ferrocarril Central de Nueva York (NYCRR) en Girard Junction, Ohio, en 1937. ^{[ 12 ] : 18} Otra instalación del NYCRR fue en la línea principal entre Utica, Nueva York y Rochester, Nueva York , y a esta le siguieron rápidamente tres instalaciones en la línea IND Fulton Street del metro de la ciudad de Nueva York en 1948. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

Otros sistemas de estilo NX fueron implementados por otros proveedores de señales ferroviarias. Por ejemplo, Union Route (UR) era la marca de su sistema de entrada-salida suministrado por Union Switch & Signal Co. (US&S), e introducido en 1951. ^{[ 16 ]} Los sistemas tipo NX y su costosa lógica de control pre-estado sólido solo tendían a instalarse en las áreas terminales más concurridas o complejas, donde podían aumentar la capacidad y reducir los requisitos de personal. En una medida popular en Europa, la señalización de un área completa se condensó en una única caja de señales de potencia grande con un panel de control en el área del operador y el equivalente a una central telefónica en los pisos inferiores que combinaba la lógica de enclavamiento vital basada en relés y la lógica de control no vital en un solo lugar. Estos esquemas avanzados también incluían 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 antiguas plantas de relés de todo tipo.

enclavamiento electrónico

Los enclavamientos modernos (los instalados desde finales 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 enormemente la capacidad de realizar modificaciones cuando sea necesario mediante reprogramación en lugar de recableado. 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 reglamentarios de pruebas de seguridad. A medida que mejoró la tecnología de visualización, los dispositivos físicos cableados pudieron actualizarse con unidades de visualización visual (monitores de computadora), lo que permitió representar los cambios en el equipo de campo al señalizador sin ninguna modificación de hardware.

" Enclavamiento de Estado Sólido " (SSI) es la marca comercial del trabajo de enclavamiento basado en microprocesador de primera generación desarrollado 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 Enclavamiento Basado en Computadora (CBI), ^{[ 17 ]} de los cuales VPI (marca comercial de General Railway Signal , ahora Alstom), MicroLok (marca comercial de Union Switch & Signal , ahora Hitachi Rail STS ), Westlock y Westrace (marcas comerciales de Invensys Rail , ahora Siemens), Smartlock ^{[ 18 ]} (marca comercial de Alstom ) y EBI Lock (marca comercial de Bombardier ) son ejemplos.

Cierre eléctrico

"La combinación de uno o más candados eléctricos o circuitos de control mediante los cuales las palancas de una máquina de enclavamiento, o los interruptores u otros dispositivos operados en relación con la señalización y el enclavamiento, se aseguran contra su funcionamiento bajo ciertas condiciones." ^{[ 19 ]}

Bloqueo de sección

"El bloqueo eléctrico es efectivo mientras un tren ocupa una sección determinada de una ruta y está adaptado para evitar la manipulación de palancas que pondrían en peligro al tren mientras se encuentra dentro de esa sección." ^{[ 19 ]}

Bloqueo de ruta

"El bloqueo eléctrico se activa cuando un tren pasa una señal y está adaptado para evitar la manipulación de palancas que pondrían en peligro al tren mientras se encuentra dentro de los límites de la ruta ingresada." ^{[ 19 ]}

Bloqueo de ruta por secciones

"El bloqueo de la ruta está dispuesto de tal manera que un tren, al despejar cada sección de la ruta, libera el bloqueo que afecta a esa sección." ^{[ 19 ]}

Bloqueo de aproximación

"El bloqueo eléctrico es efectivo mientras un tren se aproxima a una señal que se ha configurado para que continúe y está adaptado para evitar la manipulación de palancas o dispositivos que pondrían en peligro a ese tren." ^{[ 19 ]}

Bloqueo de varilla

"El bloqueo eléctrico se activa al activarse una señal para que un tren avance, se libera al pasar un tren y está adaptado para evitar 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 generar una situación de inseguridad en caso de que una señal, interruptor u otro dispositivo accionado no realice un movimiento correspondiente al de la palanca de accionamiento; o adaptado directamente para impedir el funcionamiento de un dispositivo en caso de que otro dispositivo, que debe accionarse primero, no realice el movimiento requerido." ^{[ 19 ]}

Compruebe el bloqueo o el bloqueo de tráfico.

"Enclavamiento eléctrico que impone la cooperación entre los operadores de dos plantas adyacentes de tal manera que impide que se activen simultáneamente señales opuestas que regulan la misma vía. Además, una vez que una señal ha sido despejada y aceptada por un tren, el enclavamiento de control impide que se despeje una señal opuesta en la planta de enclavamiento adyacente hasta que el tren haya pasado por dicha planta." ^{[ 19 ]}

Los enclavamientos permiten que los trenes crucen de una vía a otra mediante un desvío y una serie de agujas. La terminología ferroviaria define los siguientes tipos de enclavamientos como completos o incompletos, según los movimientos que permiten. Si bien los horarios generalmente no los clasifican como tales, y los reglamentos no definen los términos, los términos que se describen a continuación suelen ser aceptados por el personal del sistema y los funcionarios encargados de las normas.

Enclavamientos completos

Permite el movimiento continuo de cualquier vía de un lado del enclavamiento a cualquier vía del lado opuesto sin necesidad de realizar una maniobra de retroceso dentro de los límites del enclavamiento. Esto se aplica incluso si hay diferente número de vías en lados opuestos o si el enclavamiento tiene varios lados.

Enclavamientos incompletos

No permita movimientos como los descritos anteriormente. Los movimientos en un enclavamiento incompleto pueden estar limitados e incluso requerir movimientos en sentido inverso para lograr la ruta deseada.

• Calvert, JB "Principios de enclavamiento".
• Enclavamiento (Artículo de 1927 de AS Henderson, Nueva Zelanda)
• Kleinstadt.zip "Versión completa y gratuita de un sistema de enclavamiento basado en los principios de relés alemanes" (idiomas: inglés, alemán, neerlandés, francés)
• Director de Ingeniería de Ciencia y Tecnología, Grupo de Proyectos de West Midlands "Enclavamiento Mecánico".