Sistema avanzado de control de velocidad civil

El Sistema Avanzado de Control de Velocidad Civil ( ACSES ) es un sistema de señalización de cabina de control positivo de trenes desarrollado por Alstom . ^{[ 1 ]} El sistema está diseñado para prevenir colisiones entre trenes , proteger contra el exceso de velocidad y proteger a los equipos de trabajo con restricciones de velocidad temporales. La información sobre las restricciones de velocidad permanentes y temporales se transmite al tren mediante transpondedores ( balizas ) ubicados en la vía , circuitos de vía codificados y radio digital . ^{[ 1 ]} Se instaló a partir del año 2000 en todo el Corredor Noreste de Amtrak (excepto el territorio de la MTA) entre Washington y Boston , y ha estado en pleno funcionamiento desde diciembre de 2015, ^{[ 2 ]} unos meses después del descarrilamiento del tren de Filadelfia de 2015 que habría evitado. ^{[ 2 ]}

El sistema ACSES garantiza el cumplimiento efectivo de las restricciones de velocidad impuestas por la vía férrea (basadas en las características físicas del trazado). Los componentes a bordo monitorizan la posición del tren y calculan continuamente la curva de frenado máxima segura ante las próximas restricciones de velocidad. Si el tren supera dicha curva, los frenos se aplican automáticamente.

Los datos relativos a las restricciones de velocidad permanentes y otra información sobre la vía permanente y la configuración de la vía se obtienen en bloques de los transpondedores montados en la vía y se almacenan en una base de datos a bordo. La información relativa a las restricciones de velocidad temporales se proporciona al tren durante el trayecto a través de un sistema de datos inalámbrico. El equipo a bordo rastrea la posición del tren contando las rotaciones de las ruedas entre los transpondedores, que también sirven como referencias de ubicación fijas. En caso de que la tripulación de un tren exceda una restricción de velocidad, se aplica un frenado de penalización que detiene completamente el tren ^{[ 3 ] : 350} de la misma manera que los sistemas de control automático de trenes (ATC) existentes .

Las restricciones de velocidad requeridas por el sistema de señalización se proporcionan mediante el sistema de señalización de cabina por código de pulsos , que ha estado en servicio en varios ferrocarriles desde la década de 1930. Los códigos de señal de cabina se introducen en la unidad de visualización de cabina ACSES, que luego aplica la velocidad más restrictiva de las dos. La unidad ACSES a bordo es compatible con versiones anteriores y puede funcionar tanto cuando solo está presente la señalización de cabina sin la superposición ACSES como en situaciones donde ACSES está disponible sin señales de cabina. ^{[ 3 ] : 353}

El sistema ACSES también exige una parada positiva en las señales que muestran una indicación de parada absoluta. La información del transpondedor permite al tren saber cuándo se aproxima a una señal absoluta y determinar si se requiere una parada positiva, según la indicación de la señal en cabina y la información proporcionada a través de una radio de datos local. El sistema está calibrado para detener el tren en algún punto dentro de la "Zona de Parada Positiva", que se extiende hasta 1000 pies desde la propia señal de parada absoluta. Para rebasar la señal de parada o mover el tren en ausencia de una indicación de señal más favorable, el maquinista debe accionar el botón de liberación de parada antes de que se puedan soltar los frenos. ^{[ 3 ] : 351}

Debido a varias limitaciones del sistema ACSES y a diversas operaciones de contingencia, los empleados deben seguir estando familiarizados con todas las restricciones de velocidad, tanto permanentes como temporales. El sistema ACSES tiene como objetivo complementar, no reemplazar, los conocimientos y habilidades de los empleados. ^{[ 3 ] : 355}

La combinación de señales continuas en cabina y ACSES cumple con la definición de un sistema de control positivo de trenes (PTC) al proporcionar protección contra colisiones, hacer cumplir todas las restricciones de velocidad y hacer cumplir la posesión de la vía por parte de las fuerzas de mantenimiento. ^{[ 4 ]}

El equipo a bordo consta de una computadora que también almacena la base de datos de las características de la ruta, un subsistema de medición de distancia para rastrear la posición del tren, un subsistema de antena para las balizas montadas en la vía y un subsistema de radio de datos para la comunicación con los sistemas en la vía. En la cabina, el conductor dispone de una pantalla consolidada que muestra la velocidad objetivo ACSES del tren junto con la velocidad de la señal de cabina y otra información operativa útil.

Los mensajes que se transmiten hacia y desde los sistemas ferroviarios y terrestres están compuestos por tramas de mensajes codificadas por el Sistema Avanzado de Control de Trenes (ATCS).

El sistema comienza con transpondedores pasivos instalados entre las vías, que se activan mediante un campo electromagnético cuando una locomotora pasa sobre ellos. Los transpondedores transmiten digitalmente su información de identificación y otros datos relevantes de forma inalámbrica a través de una antena integrada, lo que permite a las locomotoras saber con precisión cuándo han llegado a un punto de referencia determinado . Esta información de ubicación es utilizada por los sistemas a bordo para consultar su base de datos de restricciones de velocidad y características de la vía, y así calcular una curva de frenado en tiempo real.

Mientras la locomotora avanza por la vía, los sistemas a bordo se comunican por radio con los BCM (Gestor de Comunicaciones Base) ubicados junto a la vía en la región, solicitando cualquier restricción temporal de velocidad para los siguientes tres o más tramos de la vía. Esto garantiza que la base de datos de la locomotora se mantenga siempre actualizada con cualquier restricción temporal emitida por el despachador de trenes. Los Gestores de Comunicaciones en Vía (WCM) (o conmutadores de paquetes ) conectan todos los BCM de la región a una red de retorno que les permite comunicarse con la oficina del despachador y los sistemas de control asociados mediante TCP/IP. Este diseño proporciona a las locomotoras información sobre las restricciones de velocidad tan pronto como entran en vigor, sin necesidad de depender de la comunicación por voz con la tripulación del tren.

Los BCM adicionales (radios de datos) ubicados en los enclavamientos transmiten información relativa a las indicaciones de la señal de parada absoluta y cualquier restricción de velocidad relacionada con la ruta del tren a través de dicho enclavamiento. La información de velocidad adquirida de esta manera se mostrará en la lectura de velocidad del ACSES para complementar cualquier información de velocidad proporcionada por el sistema de señalización de cabina. ^{[ 3 ] : 350} Después de una parada positiva, las radios de datos también transmitirán información liberando al tren de la parada cuando las condiciones de la vía lo permitan. ^{[ 3 ] : 352} Dicha información sobre el estado de la ocupación de la vía, la posición del interruptor, la indicación de la señal y una serie de otras entradas vitales, es acumulada por codificadores de vía, como un Safetran VIU-ACSES (ver foto a la derecha), antes de ser enviada a los BCM para su transmisión a las locomotoras.

El sistema ACSES también admite el uso de transpondedores fijos temporales para hacer cumplir las restricciones de velocidad temporales como alternativa o respaldo al uso de la red inalámbrica. Se coloca un transpondedor a una distancia de frenado segura desde el inicio de la restricción para activarla, y un segundo se coloca al final para desactivarla. ^{[ 3 ] : 357}

En la oficina donde se realizan las labores de despacho y control, un sistema proporciona una indicación visual del estado actual de las comunicaciones con todas las locomotoras, así como una aproximación bastante precisa de la ubicación actual de cada locomotora a lo largo de la vía.

En caso de que se requiera mantenimiento en cualquier tramo de la vía, antes de que se envíe un equipo de trabajo o se le autorice a proceder, se crea una restricción temporal de velocidad (RTV) en los sistemas informáticos de la oficina. Tras una serie de verificaciones y procedimientos, la RTV se presenta al sistema de la oficina de ACSES.

Cuando una locomotora realiza una consulta sobre las restricciones de transporte (TSR) para una región determinada, el WCM transmite la solicitud de información al sistema de oficina a través de TCP/IP y la respuesta se envía de vuelta a la locomotora, que actualiza su base de datos local con las restricciones pertinentes.

El sistema ACSES cuenta con varios componentes redundantes , de modo que si falla un subsistema , este se activa automáticamente y se activa otro. Por ejemplo, si un módulo WCM deja de funcionar debido a un corte de energía o a un rayo, un módulo WCM de reserva se encargará de las comunicaciones entre los módulos BCM y los sistemas de oficina.

Dado que la radio de una locomotora puede ser escuchada por varios BCM, el WCM examina la intensidad de la señal de RF de cada BCM que la escuchó para determinar cuál es la ruta de comunicación más fuerte. El WCM mantiene un registro de tres posibles rutas de comunicación con la locomotora, de modo que siempre se seleccione la más fuerte si la oficina necesita comunicarse con ella.

A medida que una locomotora se desplaza de una región a otra, los módulos BCM registran la intensidad de la señal de radio, información que se transmite a los módulos WCM. Los módulos BCM que quedan fuera del alcance de las locomotoras se eliminan de las rutas de comunicación dentro del módulo WCM, dando prioridad a los módulos BCM que entran en el alcance. De esta forma, el módulo WCM siempre sabe dónde se encuentra cada locomotora y cuál es la ruta de comunicación más adecuada. Esta información también se transmite a la oficina para que los sistemas de oficina puedan utilizarla.

En caso de pérdida de todos los sistemas de reserva redundantes (como podría ocurrir debido a un fallo generalizado de la alimentación eléctrica o a un fallo de comunicación con la central), el sistema indicará al maquinista que ha perdido la capacidad de aplicar restricciones temporales de velocidad, pero las restricciones permanentes almacenadas en la base de datos a bordo seguirán aplicándose. ^{[ 3 ] : 350}

Finalmente, las señales de cabina se consideran un sistema completamente independiente que transmite un flujo continuo de códigos a través de las vías en lugar de mediante transmisión inalámbrica. Cualquier fallo en la superposición ACSES no afectará al sistema de señales de cabina y, además, un fallo en las señales de cabina no afectará al sistema ACSES. Sin señales de cabina, ACSES seguirá aplicando paradas positivas en señales absolutas, todas las restricciones de velocidad permanentes y temporales, y una parada positiva en cualquier señal a la entrada del territorio de señales de cabina sin señalización fija en la vía que no muestre "Libre al siguiente enclavamiento". ^{[ 3 ] : 354}

Si una locomotora no puede recuperar automáticamente la información sobre restricciones temporales de velocidad, se seguirán aplicando las restricciones permanentes. En caso de fallo total del sistema ACSES a bordo, el maquinista podrá recurrir al sistema de señalización de cabina sin control de velocidad. Ambas situaciones requieren autorización del despachador de trenes y conllevan restricciones adicionales de velocidad máxima. ^{[ 3 ] : 353}

En los enclavamientos donde la radio de datos (BCM) no esté instalada o no funcione, el tren determinará si es necesaria una parada positiva mediante el sistema de señalización de cabina. Si es necesario pasar una señal de parada tras recibir la autorización del despachador, ACSES limitará la velocidad del tren a 24 km/h (15 millas por hora ) dentro de los límites del enclavamiento tras utilizar el botón de liberación de parada. ^{[ 3 ] : 352} 

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