Señalización ferroviaria norteamericana

Todos los trenes deben tener autorización para ocupar una vía principal. Originalmente, la posesión de un horario que mostrara el itinerario de ese tren autorizaba a la tripulación a circular por la vía principal.

La forma más sencilla de operación, al menos en términos de equipamiento, era la operación según un horario. Todo estaba planificado con antelación y cada tripulación conocía el horario. Los trenes solo podían operar según la hora programada en cada estación, durante la cual tenían la "posesión" exclusiva de la vía y ningún otro tren podía circular por ella. Normalmente, los trenes debían abandonar la vía principal en un plazo máximo de cinco minutos respecto a la hora de llegada de un tren contrario o posterior a la siguiente estación. El horario también especificaba (generalmente de forma destacada en la primera página) la prioridad de los trenes según su dirección o clase; por ejemplo, en la mayoría de los ferrocarriles, un tren que se dirigía al este tenía prioridad sobre uno que se dirigía al oeste, y un tren de primera clase (de pasajeros) tenía prioridad sobre uno de cuarta clase (de mercancías). Un tren de prioridad normalmente ocupaba la vía principal en los puntos de encuentro, mientras que el tren de prioridad tomaba el desvío en tramos de vía única.

Cuando los trenes circulaban en direcciones opuestas por una vía férrea de una sola línea, se programaban encuentros , en los que cada tren esperaba al otro en un punto donde podían cruzarse. Ninguno podía moverse hasta que el otro hubiera llegado.

El sistema de horarios tenía varias desventajas. La primera era que no había confirmación fehaciente de que la vía estuviera libre; solo se indicaba que debía estarlo. Este sistema no contemplaba averías ni otros problemas similares. El horario estaba diseñado de tal manera que debía haber tiempo suficiente entre trenes para que la tripulación de un tren averiado o retrasado pudiera retroceder lo suficiente por la vía para colocar banderas de advertencia, bengalas y dispositivos explosivos conocidos como torpedos , que alertaban a la tripulación de una vía ocupada.

El segundo problema era la inflexibilidad del sistema de horarios; no se podían añadir, retrasar ni reprogramar trenes sin publicar y distribuir un nuevo horario. Los trenes de toda la línea podían verse obligados a permanecer fuera de la vía principal, esperando un tren que nunca partió de su estación de origen.

El tercer punto era consecuencia del segundo: el sistema de horarios era ineficiente. Para ofrecer cierta flexibilidad, el horario asignaba a los trenes un amplio margen de tiempo para posibles retrasos. De este modo, la vía permanecía ocupada por el tren mucho más tiempo del necesario.

No obstante, este sistema permitió operar a gran escala, sin necesidad de ningún tipo de comunicación que viajara más rápido que un tren. En sus inicios, el funcionamiento según horarios era la norma en los ferrocarriles norteamericanos.

Con la llegada del telégrafo , se hizo posible un sistema más sofisticado, ya que este proporcionó el primer sistema disponible que permitía transmitir mensajes más rápido que los propios trenes. El telégrafo posibilitó la difusión de modificaciones en el horario, conocidas como órdenes de tren . Estas anulaban el horario establecido, permitiendo la cancelación, la reprogramación y la adición de trenes, y prácticamente cualquier otra cosa. Sin embargo, era necesario dar tiempo suficiente para que todas las tripulaciones de los trenes recibieran las órdenes modificadas.

Las tripulaciones de los trenes generalmente recibían las órdenes en la siguiente estación donde se detenían, aunque a veces se las entregaban a una locomotora en marcha mediante una vara o aro largo. Las órdenes de tren permitían a los despachadores programar encuentros en apartaderos, obligar a un tren a esperar en un apartadero a que pasara un tren prioritario por detrás y mantener una separación de al menos una manzana entre trenes que circulaban en la misma dirección. Las órdenes de tren también podían invertir la prioridad de los trenes o dar derechos a trenes adicionales o inferiores sobre trenes superiores para adaptarse a condiciones operativas anormales.

En el control del tráfico ferroviario norteamericano, una orden de tren Formulario 19 o 31 modificaba su horario. Una orden que no requería que un tren se detuviera se denominaba orden de tren "Y" (amarilla). El operador en la estación mostraba una señal amarilla, lo que hacía que el tren redujera la velocidad para que pudiera recibir la orden de un aro del operador. Estas órdenes solían proporcionar a las tripulaciones información sobre la velocidad de la vía (en áreas donde las vías y los puentes necesitaban reparación) y eran llamadas "órdenes de reducción de velocidad" por las tripulaciones de trenes. Una orden "R" (roja) indicaba al operador de la estación que mostrara una señal roja (de parada) y se utilizaba para encuentros, esperas y otros asuntos importantes de control de tráfico; era necesario que las tripulaciones se detuvieran porque a menudo tenían que firmar para indicar que habían leído y comprendido la situación. Las órdenes eran señalizadas en las estaciones de tren por operadores de telégrafo que utilizaban un "tablero de órdenes" fijo, que generalmente consistía en una sola hoja de semáforo montada sobre el puesto del operador en la estación. Por lo general, el operador tenía que confirmar al despachador que la señal Y o R solicitada se había mostrado correctamente antes de que el despachador pudiera dar instrucciones adicionales a otros trenes o locomotoras con respecto a ese movimiento.

El sistema de horarios y órdenes de trenes se utilizó comúnmente en los ferrocarriles estadounidenses hasta la década de 1960, incluyendo algunas operaciones de gran envergadura como el Wabash Railroad y el Nickel Plate Road . El control de tráfico por órdenes de trenes se utilizó en Canadá hasta finales de la década de 1980 en el Algoma Central Railway y algunos ramales del Canadian Pacific Railway . En la línea de cercanías Deux-Montagnes de CN , este sistema se mantuvo en funcionamiento en parte del recorrido hasta la sustitución total de la señalización y la catenaria en 1995. Las órdenes se caracterizaban por ser bilingües.

El sistema de horarios y órdenes de trenes no se utilizaba ampliamente fuera de Norteamérica y se ha ido eliminando gradualmente en favor del despacho por radio en muchas líneas de poco tráfico y las señales electrónicas en las líneas de mayor tráfico. Los únicos ferrocarriles que aún utilizan el sistema de órdenes de trenes auténticas son la línea South Shore en Indiana y la LIRR en Nueva York.

La operación a velocidad restringida o con visibilidad limitada implica que los trenes se controlan a sí mismos para poder detenerse dentro de la mitad del campo de visión del maquinista. Existen diversos tipos de operaciones a velocidad restringida con ligeras variaciones, como las normas de límite de patio o las normas para vías industriales, según las circunstancias operativas específicas. Todas se basan en el mismo principio fundamental: que dos trenes que se aproximan de frente podrán detenerse al verse mutuamente. Generalmente, la operación a velocidad restringida funciona con una velocidad máxima de 15 o 20 mph (24 o 32 km/h) y una velocidad típica determinada por la longitud del tren y las condiciones de visibilidad.  

Los sistemas de bloqueo manual funcionan dividiendo una línea férrea en "bloques" predefinidos, que normalmente están delimitados por señales fijas. La autorización para ocupar un bloque la otorga un controlador central, generalmente un despachador, quien tiene la autoridad exclusiva para conceder dicho acceso. Antes de la adopción generalizada de las comunicaciones por radio en los trenes, la autorización para ocupar un bloque, junto con otras instrucciones, se comunicaba a los trenes de forma similar a las órdenes de trenes de los horarios, con agentes de estación y teléfonos a pie de vía. Algunos ferrocarriles, en particular el Ferrocarril de Pensilvania (PRR), tenían un sistema de señales de bloqueo manual activadas por operadores en estaciones o torres de enclavamiento, lo que eliminaba la necesidad de que algunos trenes se detuvieran. ^{[ 8 ]} Este sistema de bloqueo manual todavía se utiliza en el Ferrocarril de Long Island , que había sido una filial del PRR.

Con la introducción de las comunicaciones por radio, esta información podía transmitirse directamente a las tripulaciones. Existen varias variantes de este sistema, pero todas comparten un sistema de bloques, una forma segura de otorgar acceso a dichos bloques y un sistema estandarizado de documentación para evitar confusiones tanto para las tripulaciones como para el operador.

Este tipo de sistemas de señalización manual suelen cumplir con el requisito de la FRA de "sistema de señalización" para que los trenes superen las 60 mph (97 km/h) .  

Aquí están algunos de los sistemas más comunes.

Control de seguimiento de órdenes judiciales

En el Control de Autorizaciones de Vía (TWC, por sus siglas en inglés), el despachador de trenes emite "autorizaciones de vía" por radio que autorizan al tren a circular entre dos límites específicos. Estos límites suelen ser mojones kilométricos o estaciones. La autorización de vía puede permitir que un tren se dirija a una estación y "despeje la vía principal" o que entre en una vía de apartado para que pase un tren que viene en sentido contrario. Generalmente, no se puede otorgar a más de un tren o equipo los mismos límites de autorización o límites superpuestos, a menos que los movimientos se realicen a velocidad restringida. Si bien el TWC se usa generalmente en zonas sin señalización, puede combinarse con el ABS para permitir que más de un tren reciba la misma autorización (aunque esto generalmente solo se aplica a trenes que se mueven en la misma dirección). Esto reduce la carga de trabajo del despachador y la tripulación del tren, ya que no es necesario copiar nuevas autorizaciones de vía cada pocos minutos para garantizar que los trenes siguientes no se retrasen por falta de autorización. En Canadá, una autorización de vía es el equivalente a una autorización de vía.

Control directo del tráfico

El Control Directo de Tráfico (DTC, por sus siglas en inglés) es similar al Control de Trenes (TWC, por sus siglas en inglés), con la diferencia de que la línea férrea se divide en bloques predefinidos —similares a los bloques ABS, pero sin las señales— y los despachadores autorizan a los trenes a circular en un número determinado de bloques. Solo un tren puede ocupar un tramo de autoridad (que puede constar de un solo bloque o de varios) en un momento dado, a menos que se deban realizar movimientos a velocidad restringida. Al igual que el TWC, el DTC puede combinarse con el ABS en zonas de mucho tráfico para facilitar la separación de trenes y mejorar la seguridad.

Control del formulario D

El Sistema de Control de Formulario D , o DCS, es un sistema similar al Control de Autorización de Vía que utilizan las compañías ferroviarias afiliadas a NORAC (Control de Autorización de Vía es un término de GCOR). Su nombre proviene del formulario en el que las tripulaciones de los trenes copian la autorización. Puede consultar un ejemplo del Formulario D aquí ; la segunda línea se utiliza para otorgar autorización para ocupar la vía.

Formulario de tarjeta de autorización K Control

Este es un formulario comúnmente utilizado en ferrocarriles como el LIRR, que basa sus reglas en el SCOR. En los lugares donde se muestra una "señal de límite de bloque" en lugar de una señal de bloqueo manual fija, las tripulaciones de los trenes obtienen un Formulario K de Tarjeta de Autorización por radio o teléfono del operador a cargo de ese territorio, lo que permite que ese tren pase ese límite de bloque como si mostrara un "bloque libre". Un bloque libre es una condición en la que un bloque en particular o una longitud predeterminada de vía está libre de todos los trenes. Además de la condición del bloque por delante, el Código Estándar de Reglas Operativas, como el que todavía se usa en el LIRR, otorga "superioridad" a un tren sobre los trenes "inferiores". El tren "superior" tiene derecho de vía sobre los trenes "inferiores". Para mover el tren "inferior" contra un tren "superior", se utilizan órdenes de tren para regular el movimiento. En este ferrocarril, para avanzar por la vía principal se utiliza una recopilación de reglas para trenes, como la de superioridad, y reglas para bloqueos, como la de "bloqueo libre".

Control Centralizado de Tráfico (CTC)

En Canadá, las líneas totalmente señalizadas utilizan el sistema CTC, donde la indicación de la señal es la autoridad para el movimiento. Este sistema es supervisado por un controlador de tráfico ferroviario (RTC), quien se comunica continuamente con los trenes y locomotoras en su territorio. El RTC puede trazar rutas y dar solicitudes de señalización permisivas al sistema en el terreno desde una ubicación central. El RTC también puede emitir permisos especiales a los trenes por radio. Para pasar señales de parada (Regla 564), invertir la dirección dentro de un bloque (Regla 577) o ingresar a la vía principal en un desvío manual sin señal (Regla 568), la tripulación del tren debe copiar las instrucciones del RTC y repetirlas correctamente antes de poder continuar.

Sistema de Control de Ocupación (OCS)

En Canadá, las vías sin señalización y las vías con sistema de bloqueo automático (ABS) se rigen por las normas OCS. La única autorización para circular en vías OCS es contar con un permiso de vía libre o de ocupación (TOP). Si bien la línea puede estar equipada con señales (ABS), estas no están supervisadas ni controladas por la RTC. Su funcionamiento depende estrictamente de las condiciones de la vía y del paso de los trenes, e indica a las tripulaciones a qué velocidad deben circular y advierte sobre la presencia de una vía ocupada.

Consulte la señal de bloqueo automático.

Los sistemas de señalización en cabina (CSS, por sus siglas en inglés), también conocidos como señalización automática en cabina o control automático de velocidad (ACS, por sus siglas en inglés), se utilizan a menudo como complemento de ABS, la Regla 251 y CTC. Este sistema proporciona a las tripulaciones información sobre la siguiente señal, incluso si el mástil de señalización no es visible. Los sistemas de parada automática de trenes (ATS, por sus siglas en inglés) cuentan con inductores en la vía que, al activarse, alertan al maquinista de que el tren ha pasado una señal distinta a la de vía libre y, si no se confirma la señal, se aplicarán los frenos. El control automático de trenes (ATC, por sus siglas en inglés) añade supervisión en cabina y aplica los frenos si surge una situación peligrosa, como cuando la siguiente señal muestra una indicación de parada, pero el maquinista no ha comenzado a reducir la velocidad del tren. Se requiere algún tipo de ATS o ATC en todas las líneas ferroviarias de EE. UU. que operan a 130 km/h (80 mph ) o más.  

En la década de 1990, los sistemas de control de trenes basados ​​en comunicaciones (CBTC) comenzaron a utilizarse en los sistemas de transporte ferroviario. Estos sistemas emplean comunicaciones por radio entre el tren y los equipos de vía para realizar las funciones del sistema de señalización. Más recientemente, los sistemas CBTC se han implementado en las principales líneas ferroviarias, y se están desarrollando sistemas de señalización basados ​​en comunicaciones interoperables (ICBS) para proporcionar una funcionalidad estándar entre las compañías ferroviarias y los proveedores de sistemas de señalización.

Una mejora adicional diseñada para funcionar tanto en territorio señalizado como sin señalización es el Control Positivo de Trenes (PTC). Este sistema se superpone a los métodos de operación convencionales, pero también utiliza seguimiento por satélite y comunicación por radio computarizada para verificar la autorización otorgada al tren, su ubicación actual, el estado de la siguiente señal (si la hay), la posición de los desvíos (que estarán equipados con un sensor y un transmisor de radio) y la ubicación de cualquier tren que se aproxime. Al igual que en el ATC, si surge una situación peligrosa, el sistema aplicará los frenos. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} El PTC se implementó en la mayor parte del kilometraje de la red ferroviaria nacional de EE. UU . para 2020 o antes. ^{[ 12 ]}