Sistema avanzado de control de velocidad civil - Advanced Civil Speed Enforcement System
El Sistema Avanzado de Control de Velocidad Civil ( ACSES ) es un sistema de señalización de cabina de control positivo del tren desarrollado por Alstom . El sistema está diseñado para evitar tren -to-tren colisiones , proteger contra la sobrevelocidad, y proteger los equipos de trabajo con limitación temporal de velocidad. La información sobre las restricciones de velocidad permanentes y temporales se transmite al tren mediante transpondedores ( Balises ) colocados en la vía , circuitos de vía codificados y radio digital . Se instaló a partir de 2000 en todos Amtrak 's Corredor Noreste (excepto el territorio MTA) entre Washington y Boston , y ha sido completamente activo desde diciembre de 2015, pocos meses después de la 2015 Filadelfia descarrilamiento de un tren que se habría evitado.
Diseño general del sistema
ACSES proporciona a los trenes ferroviarios la aplicación positiva de las restricciones de velocidad "civiles" (aquellas basadas en las características físicas de la línea). Los componentes a bordo realizan un seguimiento de la posición de un tren y calculan continuamente una curva de frenado segura máxima para las próximas restricciones de velocidad. Si el tren excede la curva de frenado seguro, los frenos se aplican automáticamente.
Hay dos tipos de restricciones de velocidad que son impuestas por el sistema:
- Las restricciones de velocidad permanentes son aquellas que representan la velocidad máxima segura para la geometría de la vía y otras condiciones según lo establecido en el horario de los empleados.
- Las restricciones temporales de velocidad se aplican a todas las demás condiciones no cubiertas por el horario permanente, incluidos los defectos de la vía, los peligros en la línea y los trabajadores de mantenimiento dentro y alrededor del área de la vía.
Los datos con respecto a las restricciones de velocidad permanentes y otra información sobre el camino permanente y la configuración de la vía se obtienen en trozos de los transpondedores montados en la vía y se almacenan en una base de datos a bordo. La información sobre las restricciones temporales de velocidad se proporciona al tren mientras está en ruta 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 fija. En el caso de que la tripulación de un tren exceda una restricción de velocidad, se aplica una penalización para detener el tren por completo de la misma manera que los sistemas de control automático de trenes (ATC) existentes.
Las restricciones de velocidad requeridas por el sistema de señales son proporcionadas por el sistema de señalización de cabina de código de pulso heredado , que ha estado en servicio en varios ferrocarriles desde la década de 1930. Los códigos de señal de la cabina se introducen en la unidad de visualización de la cabina ACSES, que luego aplica la más restrictiva de las dos velocidades. La unidad ACSES incorporada es compatible con versiones anteriores y puede funcionar donde solo la señalización de la cabina está presente sin la superposición ACSES, así como en situaciones en las que ACSES está disponible sin señales de la cabina.
ACSES también impone una parada positiva en las señales que muestran una indicación de parada absoluta. La información del transpondedor permite al tren realizar un seguimiento de cuándo se acerca a una señal absoluta y luego determinar si se requiere una parada positiva según la indicación de la señal de la cabina y la información proporcionada a través de una radio de datos local. El sistema está calibrado para detener el tren en algún lugar dentro de la "Zona de parada positiva", que se extiende hasta 1000 pies desde la propia señal de parada absoluta. Para pasar la señal de parada o mover el tren en ausencia de una indicación de señal más favorable, el ingeniero debe activar un botón de liberación de parada antes de que se puedan soltar los frenos.
Debido a varias limitaciones del sistema ACSES y varias operaciones de contingencia, los empleados aún deben estar familiarizados con todas las restricciones de velocidad permanentes y temporales. ACSES está destinado a complementar, no a reemplazar los conocimientos y habilidades de los empleados.
La combinación de señales de cabina continuas 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 vías por parte de las fuerzas de mantenimiento. El despliegue de ACSES por Amtrak en 2000 creó el primer sistema PTC a gran escala en la red ferroviaria de América del Norte.
Equipo de a bordo
El equipo de a bordo consta de una computadora que también almacena la base de datos de 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 de vía. En la cabina, el conductor tiene una pantalla consolidada que muestra la velocidad objetivo ACSES del tren junto con la velocidad de la señal de la cabina y otra información operativa útil.
Los mensajes que se transmiten desde y hacia los sistemas de locomotoras y terrestres se componen de tramas de mensajes codificadas del Sistema de control de trenes avanzado (ATCS).
Equipo de campo
El sistema comienza con transpondedores pasivos conectados entre las vías que son alimentadas eléctricamente por un campo electromagnético cuando una locomotora pasa sobre ellas. Los transpondedores transmiten digitalmente su información de identificación y otros bits de información relevantes de forma inalámbrica a través de una antena a bordo, lo que permite a las locomotoras saber con precisión cuándo han llegado a un punto de ruta en particular . Los sistemas de a bordo utilizan esta información de ubicación cuando consultan su base de datos de restricciones de velocidad y características de la pista para calcular una curva de frenado en tiempo real.
A medida que la locomotora avanza por la vía, los sistemas a bordo se comunican por radio con los BCM (Gerente de Comunicaciones de Base) de la vía en la región, solicitando restricciones temporales de velocidad para las siguientes tres o más regiones de la vía, asegurando que la base de datos de la locomotora siempre se mantiene actualizado con las posibles restricciones temporales emitidas por el despachador del tren. Wayside Communications Managers (WCM) (o conmutadores de paquetes ) enlazan todos los BCM de la región a una red de backhaul que les permite comunicarse con la oficina del despachador y los sistemas de control asociados a través de TCP / IP. Este diseño proporciona a las locomotoras información sobre las restricciones de velocidad tan pronto como entran en vigor sin tener que depender de las comunicaciones de voz con la tripulación del tren.
Los BCM (radios de datos) adicionales ubicados en los enclavamientos transmiten información relacionada con 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 la cabina. Después de una parada positiva, las radios de datos también transmitirán información que libera al tren de la parada cuando las condiciones de la vía lo permitan. Dicha información sobre el estado de ocupación de la vía, la posición del interruptor, la indicación de la señal y una serie de otras entradas vitales, se acumula mediante codificadores en el borde de la vía, como un Safetran VIU-ACSES (ver foto a la derecha), antes de ser enviada al BCM para transmisión a locomotoras.
El sistema ACSES también admite el uso de transpondedores fijos temporales para hacer cumplir las restricciones temporales de velocidad 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 activarlo, y un segundo transpondedor al final para liberarlo.
Equipo de oficina
En la oficina donde se realiza el envío y el control, un sistema proporciona una indicación visual del estado actual de las comunicaciones con todas las locomotoras, así como una aproximación cercana de dónde se encuentra actualmente cada locomotora a lo largo de la vía.
En el caso de que se necesite mantenimiento a lo largo de cualquier sección de la vía, antes de que se envíe un equipo de trabajo o antes de que se le otorgue autoridad a un equipo de trabajo para continuar, se crea una restricción temporal de velocidad (TSR) en los sistemas informáticos de la oficina. Después de una serie de verificaciones y procedimientos, el TSR se presenta al sistema de oficinas de ACSES.
Cuando una locomotora emite una consulta de 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 transmite a la locomotora, que actualiza su base de datos local con cualquier restricción.
Redundancia
Hay una serie de componentes redundantes en el sistema ACSES en general, de modo que una falla de un subsistema se cambiará a otro automáticamente. La pérdida de un WCM, por ejemplo, debido a un corte de energía o la caída de un rayo, hace que un WCM en espera se haga cargo de las funciones de comunicación entre los BCM y los sistemas de la oficina.
Debido a que la radio de una locomotora puede ser escuchada por varios BCM, el WCM examina la intensidad de la señal de RF de indicación de cada BCM que escuchó la locomotora para determinar cuál es la ruta de conversación más fuerte de regreso a la locomotora. El WCM mantiene un registro de tres posibles vías de comunicación hacia la locomotora, de modo que siempre se selecciona la vía más fuerte si la oficina necesita comunicarse con la locomotora.
A medida que una locomotora se mueve de una región a otra, las intensidades de la señal de radio registradas por los BCM que se transmiten a los WCM cambian. Los BCM que quedan fuera del alcance de las locomotoras se eliminan de las rutas de conversación dentro del WCM a favor de los BCM que están entrando en el alcance. De esta manera, el WCM está constantemente al tanto de dónde se encuentra cada locomotora y qué vía de conversación se utiliza mejor para comunicarse con la locomotora. Esta información también se transmite a la oficina para que los sistemas de oficina puedan hacer uso de ella.
Otro aspecto de la redundancia es el diseño del sistema que mira hacia adelante a lo largo de la vía, adquiriendo TSR para el futuro en caso de que ocurra una falla temporal en las comunicaciones. Dado que cada locomotora tiene TSR para al menos tres segmentos futuros de la línea ferroviaria, en caso de que haya un segmento de la vía que por alguna razón haya perdido la comunicación por radio con la oficina, la locomotora ya tiene información TSR para el segmento "oscuro". antes de que pase al segmento oscuro.
En el caso de una pérdida de todos los sistemas de reserva redundantes (como puede ocurrir debido a una falla de energía en un área extensa o falla de comunicaciones con la oficina central), el sistema le indicará al maquinista que ha perdido la capacidad de hacer cumplir las restricciones temporales de velocidad. , pero se seguirán aplicando las restricciones permanentes cargadas en la base de datos incorporada.
Finalmente, las señales de la cabina se consideran un sistema completamente independiente que transmite un flujo continuo de códigos a través de los rieles en lugar de a través de una transmisión inalámbrica. Cualquier falla en la superposición ACSES no afectará el sistema de señales de la cabina y, además, una falla en la señal de la cabina no afectará el sistema ACSES. Sin las señales de la cabina, ACSES continuará imponiendo paradas positivas en señales absolutas, todas las restricciones de velocidad permanentes y temporales y una parada positiva en cualquier señal en la entrada a la señal de la cabina sin un territorio de señal fijo en el borde de la vía que no muestre "Listo para el siguiente enclavamiento".
Operación a prueba de fallas
Si una locomotora no puede recuperar automáticamente la información de restricción de velocidad temporal, se seguirán aplicando restricciones de velocidad permanentes. En el caso de una falla total del sistema ACSES a bordo, el ingeniero puede volver al uso del sistema de señales de la cabina sin control de velocidad civil. Ambas situaciones requieren que se obtenga permiso del despachador del tren y están acompañadas de restricciones adicionales de velocidad máxima.
En los enclavamientos donde el Data Radio (BCM) no está instalado o no funciona, el tren determinará si es necesaria una parada positiva a través del sistema de señalización de la cabina. Si es necesario pasar una señal en Stop después de recibir la autorización del despachador, ACSES limitará el tren a 15 millas por hora (24 km / h) dentro de los límites de enclavamiento después de usar el botón Stop Release.