Progreso

Existen diversas maneras de medir y expresar un mismo concepto: la distancia entre vehículos. Estas diferencias se deben principalmente al desarrollo histórico en distintos países o ámbitos.

El término se originó en el uso ferroviario, donde la distancia entre trenes era muy grande en comparación con la longitud del tren mismo. Medir el intervalo entre la parte delantera de un tren y la del siguiente era sencillo y coherente con la programación de los trenes, pero limitar el intervalo de extremo a extremo no siempre garantiza la seguridad. En el caso de un sistema de metro, la longitud de los trenes es uniformemente corta y el intervalo permitido para detenerse es mucho mayor, por lo que el intervalo de extremo a extremo puede utilizarse con un margen de seguridad menor. Cuando el tamaño de los vehículos varía y puede ser mayor que sus distancias de frenado o separación, como en los trenes de mercancías y en las autopistas, las mediciones de extremo a cola son más comunes.

Las unidades de medida también varían. La terminología más común es usar el tiempo de paso de un vehículo al siguiente, que refleja fielmente la forma en que se medían los intervalos en el pasado. Se inicia un cronómetro cuando un tren pasa un punto y luego mide el tiempo hasta que pasa el siguiente, dando el tiempo de punta a punta. Esta misma medida también puede expresarse en términos de vehículos por hora, que se usa en el metro de Moscú , por ejemplo. ^{[ 1 ]} Las mediciones de distancia son bastante comunes en aplicaciones que no son de trenes, como vehículos en una carretera, pero las mediciones de tiempo también son comunes aquí.

En la mayoría de los sistemas ferroviarios, el movimiento de trenes está estrictamente controlado por sistemas de señalización . En muchas líneas, los maquinistas reciben instrucciones sobre la velocidad y la ruta a través de la red. Los trenes solo pueden acelerar y desacelerar con relativa lentitud, por lo que detenerse a velocidades superiores a las bajas requiere varios cientos de metros o incluso más. La distancia de vía necesaria para detenerse suele ser mucho mayor que el campo de visión del maquinista. Si la vía está obstruida, por ejemplo, si un tren se encuentra detenido en ese punto, es probable que el tren que viene detrás lo vea demasiado tarde para evitar una colisión.

Los sistemas de señalización sirven para proporcionar a los conductores información sobre el estado de la vía, de modo que se pueda evitar una colisión. Una consecuencia de esta importante función de seguridad es que la distancia entre trenes en cualquier sistema ferroviario está determinada, en la práctica, por la estructura del sistema de señalización, y en particular por la distancia entre señales y la cantidad de información que estas pueden proporcionar. Las distancias entre trenes en un sistema ferroviario se pueden calcular a partir del sistema de señalización. En la práctica, existen diversos métodos para mantener la distancia entre trenes, algunos manuales, como el sistema de órdenes de tren o los sistemas que utilizan telégrafos, y otros que dependen completamente de la infraestructura de señalización para regular el movimiento de los trenes. Los sistemas manuales de operación de trenes son comunes en áreas con un bajo volumen de movimiento de trenes, y las distancias entre trenes se suelen analizar en el contexto de sistemas no manuales.

En el sistema de señalización automática de bloqueo (ABS), el intervalo entre trenes se mide en minutos y se calcula desde el paso de un tren hasta que el sistema de señalización vuelve a la vía libre (vía libre). Normalmente no se mide de extremo a extremo. Un sistema ABS divide la vía en secciones de bloqueo, a las que solo puede acceder un tren a la vez. Generalmente, los trenes circulan separados por dos o tres secciones de bloqueo, según el diseño del sistema de señalización, por lo que la longitud de la sección de bloqueo suele determinar el intervalo entre trenes.

El contacto visual como método para evitar colisiones (como durante las maniobras ) se realiza únicamente a bajas velocidades, como 40  km/h. Un factor clave de seguridad en las operaciones ferroviarias es espaciar los trenes al menos a esta distancia, el criterio de "parada en muro de ladrillos". ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Para avisar a los trenes a tiempo para que se detuvieran, los primeros ferrocarriles colocaban operarios en las vías que cronometraban el paso de un tren y, si no había transcurrido un tiempo determinado, avisaban a los trenes siguientes. Sin embargo, esto a veces provocaba accidentes cuando los trenes se averiaban o tardaban más de lo previsto. Con la invención de sistemas que permitían la comunicación a mayor distancia, los operarios fueron sustituidos por casetas de señales en puntos fijos de la vía. Esto dividía la vía en una serie de tramos. Los trenes no podían entrar en un tramo hasta que el señalero del otro extremo confirmara que el tren anterior había pasado, completando así su recorrido, lo que permitía dar vía libre. Esto tenía como consecuencia que la velocidad máxima de los trenes se limitara a la velocidad a la que podían detenerse en la distancia de un tramo. Esta fue una consideración importante para el Tren de Pasajeros Avanzado en el Reino Unido , donde la longitud de los tramos limitaba la velocidad y exigía el desarrollo de un nuevo sistema de frenado. ^{[ 4 ]}

No existe un tamaño de sección de bloque ideal para el enfoque de control de bloques. Las secciones más largas, que utilizan la menor cantidad de señales posible, son ventajosas porque las señales son costosas y representan puntos de falla, y permiten velocidades más altas porque los trenes tienen más espacio para detenerse. Por otro lado, también aumentan el intervalo entre trenes y, por lo tanto, reducen la capacidad total de la línea. Estas necesidades deben sopesarse caso por caso. ^{[ 5 ]}

En el caso del tráfico automovilístico, el factor clave en el rendimiento de frenado es el tiempo de reacción del usuario. ^{[ 6 ]} A diferencia del caso del tren, la distancia de frenado suele ser mucho menor que la distancia de observación. Esto significa que el conductor igualará su velocidad a la del vehículo que le precede antes de alcanzarlo, eliminando el efecto de "pared de ladrillos".

Según cifras ampliamente aceptadas, un automóvil que viaja a 96 km/h (60  mph) necesita unos 68  metros (225 pies) para detenerse, una distancia que recorre en poco menos de 6 segundos. Sin embargo, en carretera, la seguridad suele ser considerable, con intervalos de seguridad entre vehículos de aproximadamente 2 segundos. Esto se debe a que el tiempo de reacción del conductor es de alrededor de 1,5 segundos, por lo que 2 segundos permiten un ligero solapamiento que compensa cualquier diferencia en el rendimiento de frenado entre ambos vehículos.

En la década de 1970, varios sistemas de transporte rápido personal redujeron considerablemente los intervalos entre trenes en comparación con los sistemas ferroviarios anteriores. Bajo control informático, los tiempos de reacción pueden reducirse a fracciones de segundo. Es discutible si las regulaciones tradicionales sobre intervalos entre trenes deberían aplicarse a la tecnología de transporte rápido personal y trenes de automóviles. En el caso del sistema Cabinentaxi desarrollado en Alemania , los intervalos se fijaron en 1,9 segundos porque los desarrolladores se vieron obligados a cumplir con el criterio de la pared de ladrillo. En experimentos, demostraron intervalos del orden de medio segundo. ^{[ 7 ]}

En 2017, en el Reino Unido, el 66% de los coches y vehículos comerciales ligeros, y el 60% de las motocicletas dejaron la distancia recomendada de dos segundos entre ellos y otros vehículos. ^{[ 8 ]}

La distancia entre vehículos se determina según diversos criterios de seguridad, pero el concepto básico sigue siendo el mismo: dejar tiempo suficiente para que el vehículo se detenga con seguridad detrás del que le precede. Sin embargo, el criterio de "detención segura" tiene una solución no tan obvia: si un vehículo sigue inmediatamente al que le precede, este último no puede detenerse con la suficiente rapidez como para dañar al que le sigue. Un ejemplo sería un tren convencional, donde los vagones están unidos y tienen solo unos pocos milímetros de holgura en los acoplamientos. Incluso cuando la locomotora aplica el frenado de emergencia, los vagones que le siguen no sufren daños porque cierran rápidamente la holgura en los acoplamientos antes de que se genere una diferencia de velocidad.

Se han realizado numerosos experimentos con sistemas de conducción automatizada que siguen esta lógica y reducen drásticamente los intervalos entre trenes a décimas o centésimas de segundo para mejorar la seguridad. Actualmente, los modernos sistemas de señalización ferroviaria CBTC permiten reducir significativamente el intervalo entre trenes. Mediante sistemas de control de crucero automatizados con seguimiento de vehículos , estos pueden formar convoyes (o grupos) que se aproximan a la capacidad de los trenes convencionales. Estos sistemas se emplearon inicialmente en investigaciones sobre transporte rápido personal, pero posteriormente se utilizaron en automóviles convencionales con sistemas de piloto automático.

La línea 14 del metro de París funciona con intervalos de tan solo 85 segundos, ^{[ 9 ]} mientras que varias líneas del metro de Moscú tienen intervalos en hora punta de 90 segundos. ^{[ 10 ]}

La distancia mínima de seguridad entre vehículos, medida de punta a cola, se define por el rendimiento de frenado:

${\displaystyle T_{min}=t_{r}+{\frac {kV}{2}}\left({\frac {1}{a_{f}}}-{\frac {1}{a_{l}}}\right)}$

dónde:

• ${\displaystyle T_{min}}$es el intervalo mínimo de seguridad, en segundos
• ${\displaystyle V}$es la velocidad de los vehículos
• ${\displaystyle t_{r}}$es el tiempo de reacción, el tiempo máximo que tarda un vehículo que le sigue en detectar un fallo en el vehículo que le precede y en aplicar completamente los frenos de emergencia.
• ${\displaystyle a_{f}}$es la desaceleración mínima de frenado del seguidor.
• ${\displaystyle a_{l}}$es la desaceleración máxima de frenado del líder. Para consideraciones de muro de ladrillo,${\displaystyle a_{l}}$es infinito y esta consideración se elimina.
• ${\displaystyle k}$es un factor de seguridad arbitrario, mayor o igual que 1.

La distancia entre vehículos de punta a punta es simplemente la distancia entre vehículos de punta a cola más la longitud del vehículo, expresada en tiempo:

${\displaystyle T_{tot}={\frac {L}{V}}+t_{r}+{\frac {kV}{2}}\left({\frac {1}{a_{f}}}-{\frac {1}{a_{l}}}\right)}$

dónde:

• ${\displaystyle T_{tot}}$tiempo para que el vehículo y el avance pasen un punto
• ${\displaystyle L}$es la longitud del vehículo

La capacidad vehicular de un solo carril es simplemente el inverso del intervalo entre vehículos. Esto se suele expresar en vehículos por hora:

${\displaystyle n_{veh}={\frac {3600}{T_{min}}}}$

dónde:

• ${\displaystyle n_{veh}}$es el número de vehículos por hora
• ${\displaystyle T_{min}}$es el intervalo mínimo de seguridad, en segundos

La capacidad de pasajeros del carril es simplemente el producto de la capacidad del vehículo y la capacidad de pasajeros de los vehículos:

${\displaystyle n_{pas}=P{\frac {3600}{T_{min}}}}$

dónde:

• ${\displaystyle n_{pas}}$es el número de pasajeros por hora
• ${\displaystyle P}$es la capacidad máxima de pasajeros por vehículo
• ${\displaystyle T_{min}}$es el intervalo mínimo de seguridad, en segundos