Linienzugbeeinflussung - Linienzugbeeinflussung

Pista equipada con bucles LZB. Observe el segundo cable en la parte inferior del riel izquierdo.

Linienzugbeeinflussung (o LZB ) es un sistema de señalización de cabina y protección de trenes que se utiliza en líneas ferroviarias alemanas y austriacas seleccionadas , así como en el AVE y algunas líneas ferroviarias de cercanías en España . El sistema era obligatorio cuando se permitía a los trenes superar velocidades de 160 km / h (99 mph) en Alemania y 220 km / h (140 mph) en España. También se utiliza en algunas líneas ferroviarias más lentas y de tránsito rápido urbano para aumentar la capacidad. El alemán Linienzugbeeinflussung se traduce en control continuo del tren , literalmente: influencia del tren lineal . También se le llama linienförmige Zugbeeinflussung .

LZB está obsoleto y será reemplazado por el Sistema Europeo de Control de Trenes (ETCS) entre 2023 y 2030. La Agencia de Ferrocarriles de la Unión Europea (ERA) lo menciona como un sistema de protección de trenes de Clase B en el Control Nacional de Trenes (NTC). La conducción de automóviles en su mayoría tiene que reemplazar la lógica de control clásica de las unidades a bordo (OBU) ETCS con una interfaz común de conductor y máquina (DMI). Debido a que los trenes de alto rendimiento a menudo no se desechan ni se reutilizan en líneas de segundo orden, se desarrollaron Módulos de Transmisión Específica (STM) especiales para LZB para brindar mayor soporte a la instalación de LZB.

Visión general

Consola principal de un tren ICE 2 en modo LZB. La velocidad actual, máxima y objetivo es de 250 km / h. La distancia objetivo es de 9,8 km.

El panel Driver Machine Interface (DMI) de un tren ICE 4 en modo LZB (STM), que muestra una velocidad objetivo máxima de 200 km / h

En Alemania, la distancia estándar entre una señal distante y su señal doméstica es de 1000 metros (3300 pies). En un tren con frenos fuertes, esta es la distancia de frenado de 160 km / h. En la década de 1960, Alemania evaluó varias opciones para aumentar la velocidad, incluido el aumento de la distancia entre las señales distantes y domésticas y la señalización de la cabina. Aumentar la distancia entre el hogar y las señales distantes disminuiría la capacidad. Agregar otro aspecto haría que las señales fueran más difíciles de reconocer. En cualquier caso, los cambios en las señales convencionales no resolverían el problema de la dificultad de ver y reaccionar a las señales a velocidades más altas. Para superar estos problemas, Alemania optó por desarrollar la señalización continua de la cabina.

El sistema de señalización de la cabina LZB se demostró por primera vez en 1965, lo que permitió que los trenes diarios en la Exposición Internacional de Transporte de Múnich funcionaran a 200 km / h. El sistema se desarrolló aún más a lo largo de la década de 1970, luego se lanzó en varias líneas en Alemania a principios de la década de 1980 y en líneas de alta velocidad alemanas, españolas y austriacas en la década de 1990 con trenes que circulaban hasta 300 km / h (190 mph). Mientras tanto, se incorporaron capacidades adicionales al sistema.

LZB consta de equipos tanto en la línea como en los trenes. Un segmento de vía de 30 a 40 km está controlado por un centro de control LZB. La computadora del centro de control recibe información sobre bloques ocupados de circuitos de vía o contadores de ejes y rutas bloqueadas de enclavamientos. Está programado con la configuración de la pista, incluida la ubicación de puntos, desvíos, pendientes y límites de velocidad en las curvas. Con esto, tiene suficiente información para calcular cuánto puede avanzar cada tren y a qué velocidad.

El centro de control se comunica con el tren mediante dos cables conductores que discurren entre las vías y se cruzan cada 100 m. El centro de control envía paquetes de datos, conocidos como telegramas, al vehículo que le dan su autoridad de movimiento (hasta dónde puede avanzar y a qué velocidad) y el vehículo envía paquetes de datos que indican su configuración, capacidad de frenado, velocidad y posición.

La computadora de a bordo del tren procesa los paquetes y muestra la siguiente información al conductor:

• Velocidad actual : derivada localmente del equipo sensor de velocidad; se muestra con un velocímetro estándar
• Velocidad permitida : velocidad máxima permitida ahora; se muestra con una línea roja o un triángulo en la parte exterior del velocímetro
• Velocidad objetivo : velocidad máxima a una cierta distancia, que se muestra con números LED en la parte inferior del velocímetro
• Distancia objetivo : distancia para la velocidad objetivo; se muestra con barras LED que muestran hasta 4000 m, con números para distancias más largas

Si hay una gran distancia libre frente al tren, el conductor verá la velocidad objetivo y la velocidad permitida igual a la velocidad máxima de la línea, mostrando la distancia la distancia máxima, entre 4 km y 13,2 km dependiendo de la unidad, tren, y línea.

A medida que el tren se acerca a una restricción de velocidad, como una de una curva o un desvío, LZB sonará un timbre y mostrará la distancia y la velocidad de la restricción. A medida que el tren continúa, la distancia objetivo disminuirá. A medida que el tren se acerca a la restricción de velocidad, la velocidad permitida comenzará a disminuir y terminará en la velocidad objetivo en la restricción. En ese momento, la pantalla cambiará al siguiente objetivo.

El sistema LZB trata una señal roja o el comienzo de un bloque que contiene un tren como una restricción de velocidad de velocidad 0. El conductor verá la misma secuencia al acercarse a una restricción de velocidad, excepto que la velocidad objetivo es 0.

LZB incluye protección automática de trenes . Si el conductor excede la velocidad permitida más un margen, LZB activará el timbre y una luz de exceso de velocidad. Si el conductor no reduce la velocidad del tren, el sistema LZB puede aplicar los frenos por sí mismo, deteniendo el tren si es necesario.

LZB también incluye un sistema de operación automática del tren conocido como AFB (Automatische Fahr- und Bremssteuerung, control automático de conducción y frenado), que permite al conductor dejar que la computadora conduzca el tren en piloto automático, conduciendo automáticamente a la velocidad máxima permitida actualmente por el LZB. En este modo, el conductor solo monitorea el tren y observa si hay obstáculos inesperados en las vías.

Por último, el sistema de vehículos LZB incluye el sistema de protección de trenes convencional Indusi (o PZB) para su uso en líneas que no están equipadas con LZB.

Historia

Elección de la señalización de la cabina

En la década de 1960, los ferrocarriles alemanes querían aumentar la velocidad de algunas de sus líneas ferroviarias. Un problema al hacerlo es la señalización. Las señales alemanas están colocadas demasiado cerca para permitir que los trenes de alta velocidad se detengan entre ellas, y las señales pueden ser difíciles de ver para los conductores de trenes a altas velocidades.

Alemania utiliza señales distantes colocadas a 1000 m (3300 pies) antes de la señal principal. Los trenes con frenos convencionales, que desaceleran a 0,76 m / s ² (2,5 pies / s ² ), pueden detenerse desde 140 km / h (87 mph) en esa distancia. Los trenes con frenos fuertes, que generalmente incluyen frenos de vía electromagnéticos , que desaceleran a 1 m / s ² (3.3 pies / s ² ) pueden detenerse desde 160 km / h (99 mph) y pueden viajar a esa velocidad. Sin embargo, incluso con frenos fuertes y la misma desaceleración, un tren que viaje a 200 km / h (120 mph) requeriría 1,543 m (5,062 pies) para detenerse, excediendo la distancia de señalización. Además, a medida que la energía disipada a una aceleración determinada aumenta con la velocidad, las velocidades más altas pueden requerir desaceleraciones más bajas para evitar el sobrecalentamiento de los frenos, lo que aumenta aún más la distancia.

Una posibilidad para aumentar la velocidad sería aumentar la distancia entre la señal principal y la distante. Pero esto requeriría bloques más largos, lo que disminuiría la capacidad de la línea para trenes más lentos. Otra solución sería introducir señalización de múltiples aspectos. Un tren que viaja a 200 km / h (120 mph) vería una señal de "lento a 160" en el primer bloque y luego una señal de parada en el segundo bloque.

La introducción de la señalización de múltiples aspectos requeriría una reelaboración sustancial de las líneas existentes, ya que sería necesario agregar señales distantes adicionales en bloques largos y reelaborar las señales en los más cortos. Además, no resolvería el otro problema con la operación a alta velocidad, la dificultad de ver las señales cuando un tren pasa rápidamente, especialmente en condiciones marginales como lluvia, nieve y niebla.

La señalización de la cabina resuelve estos problemas. Para las líneas existentes, se puede agregar al sistema de señalización existente con pocas modificaciones, si es que hay alguna, en el sistema existente. Llevar las señales al interior de la cabina facilita que el conductor las vea. Además de estos, el sistema de señalización de cabina LZB tiene otras ventajas:

• El conductor se da cuenta de inmediato de los cambios de señalización.
  • Esto permite que un conductor deje de reducir la velocidad si mejora una señal al final de un bloque, ahorrando energía y tiempo.
  • También permite que el centro de control señale instantáneamente la parada en caso de condiciones peligrosas, como un descarrilamiento o una avalancha.
• El conductor puede "ver" electrónicamente una gran distancia (hasta 13 km) por la vía, lo que le permite conducir el tren con mayor suavidad.
• Un tren que sigue a un tren más lento puede "ver" el tren más lento con mucha anticipación, deslizándose o usando el frenado regenerativo para reducir la velocidad y, por lo tanto, ahorrar energía.
• Puede señalar una variedad de velocidades. (Las señales alemanas convencionales en la década de 1960 solo podían indicar 40 o 60 km / h (25 o 37 mph) para desvíos. Las señales alemanas convencionales modernas pueden indicar cualquier incremento de 10 km / h (6.2 mph), pero LZB puede indicar incrementos aún más finos. )
• Permite dividir la pista en una gran cantidad de bloques pequeños si es necesario para aumentar la capacidad.
• Permite un sistema de protección automática de trenes más capaz .
• Habilita el sistema AFB Automatic Train Operation .

Dadas todas estas ventajas, en la década de 1960 los ferrocarriles alemanes optaron por la señalización de cabina LZB en lugar de aumentar el espaciado de la señal o agregar aspectos.

Desarrollo

El primer sistema prototipo fue desarrollado por los Ferrocarriles Federales Alemanes en conjunto con Siemens y probado en 1963. Se instaló en locomotoras Clase 103 y se presentó en 1965 con recorridos de 200 km / h (120 mph) en trenes para la Exposición Internacional de Múnich. A partir de esto, Siemens desarrolló el sistema LZB 100 y lo introdujo en las líneas Munich-Augsburg-Donauwörth y Hanover-Celle-Uelzen, todas en locomotoras de la Clase 103. El sistema se superpuso al sistema de señales existente. Todos los trenes obedecerían las señales estándar, pero los trenes equipados con LZB podrían correr más rápido de lo normal siempre que la vía estuviera despejada por delante a una distancia suficiente. El LZB 100 podría mostrar hasta 5 km (3,1 millas) por adelantado.

Las instalaciones originales eran todas lógicas cableadas. Sin embargo, a medida que avanzaba la década de 1970, Standard Elektrik Lorenz (SEL) desarrolló los controladores centrales LZB L72 basados ​​en computadora y equipó otras líneas con ellos.

A fines de la década de 1970, con el desarrollo de los microprocesadores, las 2 de 3 computadoras se podían aplicar a los equipos de a bordo. Siemens y SEL desarrollaron conjuntamente el sistema de a bordo LZB 80 y equiparon todas las locomotoras y trenes que viajan a más de 160 km / h (99 mph) más algunas locomotoras de transporte pesado. En 1991, Alemania reemplazó todos los equipos LZB 100 por LZB 80 / L 72.

Cuando Alemania construyó sus líneas de alta velocidad, comenzando con el segmento Fulda-Würzburg que comenzó a operar en 1988, incorporó LZB a las líneas. Las líneas se dividieron en bloques de aproximadamente 1,5 a 2,5 km (0,93 a 1,55 millas) de largo, pero en lugar de tener una señal para cada bloque, solo hay señales fijas en los conmutadores y estaciones, con aproximadamente 7 km (4,3 millas) entre ellos. Si no hubiera tren en toda la distancia, la señal de entrada sería verde. Si el primer bloque estuviera ocupado, sería rojo como de costumbre. De lo contrario, si el primer bloque estuviera libre y se acercara un tren LZB, la señal estaría oscura y el tren seguiría solo las indicaciones de LZB.

El sistema se ha extendido a otros países. Los españoles equiparon su primera línea de alta velocidad, que operaba a 300 km / h (190 mph), con LZB. Se inauguró en 1992 y conecta Madrid , Córdoba y Sevilla . En 1987, los ferrocarriles austriacos introdujeron LZB en sus sistemas y, con el cambio de horario del 23 de mayo de 1993, se introdujeron los trenes EuroCity que circulaban a 200 km / h (120 mph) en una sección de 25 km (16 millas) de longitud de Westbahn entre Linz y Wels .

Siemens continuó desarrollando el sistema, con "Computer Integrated Railroading", o "CIR ELKE", equipo de línea en 1999. Esto permitió bloques más cortos y restricciones de velocidad para que los interruptores se iniciaran en el interruptor en lugar de en un límite de bloque. Consulte CIR ELKE a continuación para obtener más detalles.

Cronograma de desarrollo

Equipo de línea

Bucles de cable

Bucle de cable

El centro de control LZB se comunica con el tren mediante bucles de cables conductores. Los bucles pueden ser tan cortos como 50 metros de largo, como se usa en la entrada y salida de la pista controlada por LZB, o hasta 12,7 km (7,9 mi). Cuando los bucles miden más de 100 m (328 pies), se cruzan cada 100 m (328 pies). En el cruce, el ángulo de fase de la señal se cambia en 180 °, lo que reduce la interferencia eléctrica entre la vía y el tren, así como la radiación de la señal a larga distancia. El tren detecta este cruce y lo utiliza para ayudar a determinar su posición. Los bucles más largos generalmente se alimentan desde el medio en lugar de un final.

Una desventaja de los bucles muy largos es que cualquier rotura del cable desactivará la transmisión LZB para toda la sección, hasta 12,7 km (7,9 mi). Por lo tanto, las instalaciones de LZB más nuevas, incluidas todas las líneas de alta velocidad, dividen los bucles de cable en cables físicos de 300 m (984 pies). Cada cable se alimenta desde un repetidor y todos los cables de una sección transmitirán la misma información.

Configuración de cable de bucle corto.

Centro de ruta LZB (controlador central)

El núcleo del centro de ruta LZB, o controlador central, consiste en un sistema informático 2 de 3 con dos ordenadores conectados a las salidas y un extra para el modo de espera. Cada computadora tiene su propia fuente de alimentación y está en su propio marco. Las 3 computadoras reciben y procesan entradas e intercambian sus salidas y resultados intermedios importantes. Si uno no está de acuerdo, se desactiva y la computadora en espera ocupa su lugar.

Las computadoras están programadas con información fija de la ruta, como límites de velocidad, pendientes y la ubicación de los límites de los bloques, interruptores y señales. Están conectados por LAN o cables al sistema de enclavamiento desde el cual reciben indicaciones de posiciones de interruptores, indicaciones de señales y circuito de vía o ocupación del contador de ejes. Finalmente, las computadoras del centro de ruta se comunican con los trenes controlados a través de los bucles de cable descritos anteriormente.

Otro equipo

Inicio de la señal LZB

Cartel que indica un nuevo bloque LZB (virtual)

• Repetidores : Los repetidores conectan secciones individuales de bucle de 300 m (984 pies) de largo a los enlaces de comunicación primarios, fortaleciendo la señal del centro de ruta y enviando las respuestas del vehículo.
• Bucles fijos : los bucles fijos, normalmente de unos 50 m (164 pies) de largo, se colocan en los extremos de la sección controlada. Transmiten telegramas fijos que permiten ingresar a los trenes para recibir una dirección.
• Armarios de aislamiento : Un enlace de comunicación largo constará de varios cables individuales conectados en "armarios de aislamiento" que sirven para evitar que la tensión de baja frecuencia que se acopla desde la catenaria se acumule en el cable.
• Señales : Las señales indican los límites del bloque LZB (si no hay una señal) y la entrada y salida del área controlada por LZB.

Equipamiento del vehículo

La palanca de potencia en la cabina del conductor de un tren ICE 1 , con límites de velocidad máxima predefinidos en km / h (V _soll ) etiquetados a la derecha. Cuando está en funcionamiento en vías habilitadas para LZB, el sistema AFB mantiene automáticamente la velocidad máxima definida por dicha palanca de potencia, así como la reducción automática de velocidad y frenado del tren si es necesario.

El equipamiento del vehículo en el diseño original del LZB80 consistía en:

• Computadoras : el equipo a bordo centrado alrededor de un sistema informático 2 de 3. El diseño original del LZB 80 utilizaba microprocesadores 8085 programados en lenguaje ensamblador . Los programas fueron controlados por interrupciones, con interrupciones generadas por un reloj de 70 ms, los receptores y transmisores de pista, la interfaz serial y también dentro del programa mismo. Las interrupciones desencadenaron programas de comparación y salida. El equipo periférico se dispuso alrededor de las computadoras con todas las interfaces separadas eléctricamente y todas las conexiones a tierra atadas al marco del gabinete que estaba amarrado al chasis del vehículo.
• Fuente de alimentación redundante : Las computadoras y los equipos periféricos se suministraron con una fuente de alimentación redundante basada en dos transformadores de tensión idénticos. Cada uno era capaz de suministrar la energía necesaria para todos los equipos. Normalmente se cambiaban alternativamente, pero si uno fallaba, el otro se haría cargo. Las baterías a bordo también podrían suministrar energía temporal.
• Odometría : la velocidad del vehículo y la distancia recorrida se miden en dos canales independientes mediante dos generadores de impulsos montados en diferentes ejes. Cada uno está vinculado a una unidad basada en un microcontrolador independiente que se utiliza para corregir cualquier inexactitud. La lógica central sondea las dos unidades, así como un acelerómetro, compara los valores y comprueba la plausibilidad.
• Receptor : Dos pares de antenas receptoras se alimentan cada uno de los amplificadores selectivos y autorreguladores cuya salida se alimenta a un demodulador y luego a un transformador serie-paralelo. A continuación, los telegramas recibidos se envían byte a byte al ordenador lógico central. Los receptores también indican los puntos de transición y si la señal está presente.
• Transmisor : Las 2 computadoras de salida alimentan transformadores serie-paralelo. Se comparan después de la conversión y la transmisión solo se permite si son idénticas. En realidad, solo se transmite una señal, y el transmisor transmite las dos señales a 56 kHz con las señales desplazadas en un ángulo de fase de 90 °.
• Conexión de freno de emergencia : los ordenadores están conectados al freno a través de un relé. Un comando de la computadora o una pérdida de corriente liberará el aire de la tubería del freno aplicando el freno de emergencia.
• Conexión de bocina Indusi : La bocina que indica al conductor también está conectada por un relé.
• Interfaz en serie : se utiliza una interfaz en serie para conectar el resto de los componentes, incluidas las entradas del controlador, la unidad de visualización, el registrador y el control automático de conducción y freno (AFB) a las computadoras. Los telegramas se transmiten cíclicamente desde y hacia los ordenadores.
• Unidad de entrada del conductor : el conductor introduce datos relacionados con el tren, como el tipo de frenado (pasajero / carga), el potencial de frenado, la velocidad máxima del tren y la longitud del tren en la unidad de interfaz del conductor. Esto luego se muestra al controlador para verificar que sea correcto.
• Pantalla de cabina modular (MFA) : La pantalla de cabina modular muestra las velocidades y distancias relevantes para el conductor como se describe en la descripción general .
• Control automático de conducción / freno : cuando lo habilita el conductor, la unidad de control automático de conducción / freno (AFB) conducirá el tren siguiendo la velocidad permitida. Cuando no se opera en una línea equipada con LZB, es decir, bajo operación Indusi, la AFB actúa principalmente como un " control de crucero ", conduciendo de acuerdo con la velocidad establecida por el conductor.

El equipamiento de los trenes más nuevos es similar, aunque los detalles pueden variar. Por ejemplo, algunos vehículos usan radar en lugar de acelerómetros para ayudar en su odometría. El número de antenas puede variar según el vehículo. Por último, algunos vehículos más nuevos utilizan una pantalla de "interfaz hombre-máquina" (MMI) generada por computadora en pantalla completa en lugar de los diales separados de la "pantalla de cabina modular" (MFA).

Operación

Telegramas

LZB opera mediante el intercambio de telegramas entre el controlador central y los trenes. El controlador central transmite un "telegrama de llamada" utilizando la señalización de modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) a 1200 bits por segundo en 36 kHz ± 0,4 kHz. El tren responde con un "telegrama de respuesta" a 600 bits por segundo a 56 kHz ± 0,2 kHz.

Formato de telegrama de llamada

Los telegramas de llamada tienen una longitud de 83,5 bits:

• Secuencia de inicio: Sincronización: 5,5 bits, elemento de inicio + código de panadería: 3 bits
• Dirección: ID de sección: AE, A1-A3, Ubicación: 1-127 o 255-128
• Información del vehículo: Dirección de viaje: arriba / abajo, Tipo de frenado: pasajero / carga, Número de curva de freno: 1-10, AB
• Información de frenado: Distancia hasta la aplicación del freno: 0–1,550 m (0–5,085 pies)
• Distancia nominal XG: 0–12,775 m (0–41,913 pies), Información del objetivo, Distancia: 0–2,700 m (0–8,858 pies), Velocidad: 0–320 km / h (0–199 mph)
• Información en pantalla, Información de señal: 3 bits, Información adicional: 5 bits
• Información auxiliar: Identidad de grupo: 1-4 - Indica el tipo de respuesta requerido, Identidad de línea: nuevas líneas principales normales / de alta velocidad, Tipo de controlador central: LZB 100/72
• Comprobación de redundancia cíclica (CRC): 8 bits

Cabe señalar que no hay ningún campo de "identificación de tren" en el telegrama. En cambio, un tren se identifica por posición. Consulte Zonas y direcciones para obtener más detalles.

Formato de telegrama de respuesta

Hay 4 tipos de telegramas de respuesta, cada uno de 41 bits de longitud. El tipo exacto de telegrama que envía un tren depende de la "Identidad del grupo" en el telegrama de llamada.

El tipo de telegrama más común es el tipo 1, que se utiliza para señalar la posición y la velocidad de un tren al controlador central. Contiene los siguientes campos: {LZB p3}

• Sincronización y secuencia de inicio: 6 bits
• Identidad de grupo: 1-4: indica el tipo de respuesta
• Reconocimiento de la ubicación del vehículo: número de zonas avanzadas = ± 0, ± 1, ± 2
• Ubicación dentro de la zona: 0–87,5 m (0–287 pies) (en incrementos de 12,5 mo 41 pies)
• Tipo de frenado: pasajero / carga
• Número de curva de freno: 16 posibles curvas de freno
• Velocidad real: 0–320 km / h (0–199 mph)
• Información operativa y de diagnóstico: 5 bits
• Comprobación de redundancia cíclica (CRC): 7 bits

Los otros telegramas se utilizan principalmente cuando un tren entra en la sección controlada por LZB. Todos comienzan con la misma secuencia de inicio y sincronización y una "identidad de grupo" para identificar el tipo de telegrama y terminan con el CRC. Sus campos de datos varían de la siguiente manera:

• Tipo 2: reconocimiento de la ubicación del vehículo, ubicación dentro de la zona, tipo de frenado, número de curva de frenado, velocidad máxima del tren, longitud del tren
• Tipo 3: Ferrocarril, número de tren
• Tipo 4: Serie de locomotoras / trenes, número de serie, longitud del tren

Entrada en LZB, zonas y direccionamiento

Antes de ingresar a una sección controlada por LZB, el conductor debe habilitar el tren ingresando la información requerida en la Unidad de entrada del conductor y habilitando LZB. Cuando está habilitado, el tren encenderá una luz "B".

Topología LZB

Una sección controlada de la vía se divide en hasta 127 zonas, cada una de 100 m (328 pies) de largo. Las zonas están numeradas consecutivamente, contando desde 1 en una dirección y hacia abajo desde 255 en la opuesta.

Cuando un tren entra en una sección de vía controlada por LZB, normalmente pasará por un bucle fijo que transmite un telegrama de "identificación de cambio de sección" (BKW). Este telegrama indica al tren el número de identificación de la sección, así como la zona de salida, ya sea 1 o 255. El tren envía un telegrama de confirmación. En ese momento se encienden las indicaciones de LZB, incluida la luz "Ü" para indicar que LZB está funcionando.

A partir de ese punto, la ubicación del tren se utiliza para identificar un tren. Cuando un tren entra en una nueva zona, envía un telegrama de respuesta con el "reconocimiento de ubicación del vehículo" archivado indicando que ha avanzado a una nueva zona. El controlador central utilizará la nueva zona cuando se dirija al tren en el futuro. Por lo tanto, la dirección de un tren aumentará o disminuirá gradualmente, dependiendo de su dirección, a medida que avanza por la vía. Un tren identifica que ha entrado en una nueva zona detectando el punto de transposición del cable en el cable o cuando ha viajado 100 metros (328 pies). Un tren puede perder la detección de hasta 3 puntos de transposición y aún permanecer bajo el control de LZB.

El procedimiento para ingresar a la vía controlada por LZB se repite cuando un tren pasa de una sección controlada a otra. El tren recibe un nuevo telegrama de "cambio de identificación de sección" y obtiene una nueva dirección.

Hasta que el tren sepa su dirección, ignorará cualquier telegrama recibido. Por lo tanto, si un tren no entra correctamente en la sección controlada, no estará bajo el control de LZB hasta la siguiente sección.

Señalización de velocidad

La tarea principal de LZB es indicar al tren la velocidad y la distancia que se le permite viajar. Lo hace transmitiendo telegramas de llamada periódica a cada tren de una a cinco veces por segundo, dependiendo del número de trenes presentes. Cuatro campos del telegrama de llamada son especialmente relevantes:

• Distancia del blanco.
• Velocidad objetivo.
• Distancia de frenado nominal, conocida como "XG" (ver más abajo).
• Distancia al punto de aplicación del freno.

La velocidad y la ubicación objetivo se utilizan para mostrar la velocidad y la distancia objetivo al conductor. La velocidad permitida del tren se calcula utilizando la curva de frenado del tren, que puede variar según el tipo de tren, y la ubicación de XG, que es la distancia desde el inicio de la zona de 100 m (328 pies) que se utiliza para abordar el tren. Si el tren se acerca a una señal roja o al comienzo de una cuadra ocupada, la ubicación coincidirá con la ubicación de la señal o el límite de la cuadra. El equipo de a bordo calculará la velocidad permitida en cualquier punto para que el tren, al desacelerar en la deceleración indicada por su curva de frenado, se detenga en el punto de parada.

Un tren tendrá una curva de frenado parabólico de la siguiente manera:

${\ Displaystyle V _ {\ rm {permitido}} = {\ sqrt {2 \ cdot decel \ cdot (XG-dist)}}}$

dónde:

• decel = desaceleración
• dist = distancia desde el comienzo de la zona de 100 m (328 pies)

Cuando un tren se acerca a una restricción de velocidad, el centro de control transmitirá un paquete con una ubicación XG establecida en un punto detrás de la restricción de velocidad, de modo que un tren, que desacelera en función de su curva de frenado, llegará a la velocidad correcta al comienzo de la restricción de velocidad. Esto, así como la desaceleración a velocidad cero, se ilustra con la línea verde en la figura "Cálculo de velocidad permitida y supervisada".

Cálculo de velocidad permitida y supervisada

La línea roja de la figura muestra la "velocidad de control", que es la velocidad que, si se supera, el tren aplicará automáticamente los frenos de emergencia. Cuando se circula a velocidad constante, es 8,75 km / h (5,44 mph) por encima de la velocidad permitida para el frenado de emergencia en tránsito (hasta que se reduce la velocidad) o 13,75 km / h (8,54 mph) por encima de la velocidad permitida para el frenado de emergencia continuo. Al acercarse a un punto de parada, la velocidad de control sigue una curva de frenado similar a la velocidad permitida, pero con una mayor desaceleración, que la llevará a cero en el punto de parada. Al acercarse a una restricción de velocidad, la curva de frenado de velocidad de control se cruza con el punto de restricción de velocidad a 8,75 km / h (5,44 mph) por encima de la velocidad constante.

Frenado de servicio completo ICE y desaceleración LZB

Las tasas de desaceleración son más conservadoras con LZB que con la señalización alemana convencional. Una curva de frenado típica de un tren de pasajeros puede tener una desaceleración de "velocidad permitida" de 0.5 m / s ² (1.6 pies / s ² ) y una desaceleración de "velocidad de monitoreo" de 0.71 m / s ² (2.3 pies / s ² ) un 42% más alta que la deceleración para la velocidad permitida, pero menor que los 0,76 m / s ² (2,5 pies / s ² ) necesarios para detenerse desde 140 km / h (87 mph) en 1.000 m (3281 pies) utilizados en la señalización convencional. El ICE3, que tiene una desaceleración de frenado de servicio completo de 1,1 m / s ² (3,6 pies / s ² ) por debajo de 160 km / h (99 mph), cayendo a 0,65 m / s ² (2,1 pies / s ² ) en 300 km. / h (190 mph), tiene una deceleración de velocidad objetivo LZB de solo 0,68 m / s ² (2,2 pies / s ² ) a 120 km / h (75 mph), 0,55 m / s ² (1,8 pies / s ² ) entre 120 y 170 km / h (75 y 106 mph) y 0,5 m / s ² (1,6 pies / s ² ) a velocidades más altas.

Entre la velocidad permitida y la velocidad de control hay una velocidad de advertencia, normalmente 5 km / h (3,1 mph) por encima de la velocidad permitida. Si el tren excede esa velocidad, LZB destellará la luz "G" en la pantalla del tren y hará sonar una bocina.

Dejando LZB

Aproximadamente 1.700 m (5.577 pies) antes del final de la sección controlada por LZB, el controlador central enviará un telegrama para anunciar el final del control LZB. El tren destellará la luz "ENDE" que el conductor debe reconocer dentro de los 10 segundos. La pantalla normalmente dará la distancia y la velocidad objetivo al final de la sección controlada, que dependerá de la señal en ese punto.

Cuando el tren llega al final del control LZB, las luces "Ü" y "ENDE" se apagan y el sistema convencional Indusi (o PZB) se hace cargo de la protección automática del tren.

Modos de funcionamiento especiales

Las condiciones especiales no cubiertas por el sistema LZB completo o las fallas pueden poner a LZB en uno de los modos de operación especiales.

Cruce a la pista opuesta

Cuando un tren se acerca a un cruce a una vía de dirección normalmente opuesta, la pantalla destellará la luz "E / 40". El conductor confirma la indicación y la velocidad permitida desciende siguiendo la curva de frenado a 40 km / h (25 mph). Cuando se llega a la sección de cruce, las pantallas se apagan y el conductor puede pasar por el cruce a 40 km / h (25 mph).

Conducir por señal visual

Los sistemas de señalización alemanes tienen una señal "drive by sight" que consta de 3 luces blancas que forman un triángulo con una luz en la parte superior. Esta señal, etiquetada como "Zs 101", se coloca con una señal lateral de línea fija y, cuando está encendida, permite al conductor pasar una señal roja fija o defectuosa y conducir con la vista hasta el final del enclavamiento a no más de 40 km / h. (25 mph).

Al acercarse a una señal de este tipo en territorio LZB, la luz "E / 40" se encenderá hasta 250 m (820 pies) antes de la señal, luego "E / 40" se apagará y "V40" parpadeará. La señal "V40" indica la capacidad de conducir con la vista.

Fallo de transmisión

Si el intercambio de datos se interrumpe, el sistema de medición de la distancia de los trenes falla o el tren no detecta 4 o más puntos de transposición de cables, el sistema LZB entrará en un estado de falla. Se encenderá el indicador "Stör" y luego parpadeará "Ü". El conductor debe reconocer las indicaciones en 10 segundos. El conductor debe reducir la velocidad del tren a no más de 85 km / h (53 mph) o menos; la velocidad exacta depende del sistema de señalización de respaldo instalado.

Extensiones

CIR ELKE-I

CIR-ELKE es una mejora del sistema básico LZB. Utiliza la misma interfaz física y paquetes que el LZB estándar, pero actualiza su software, agrega capacidades y modifica algunos procedimientos. Está diseñado para aumentar la capacidad de la línea hasta en un 40% y acortar aún más los tiempos de viaje. El nombre es una abreviatura del Inglés / Alemán título del proyecto C omputer I NTEGRADO R ailroading - E rhöhung der L eistungsfähigkeit im K ernnetz der E isenbahn (Computer Integrated Railroading - Aumentar la capacidad de la red ferroviaria Core). Al ser una extensión de LZB, también se llama LZB-CIR-ELKE, abreviado además en LZB-CE.

CIR-ELKE incluye las siguientes mejoras:

• Bloques más cortos: los bloques CIR-ELKE pueden ser tan cortos como 300 metros (984 pies), o incluso más cortos para los sistemas S-Bahn. El sistema de S-Bahn de Múnich tiene bloques tan cortos como 50 metros (164 pies) al comienzo de la plataforma, lo que permite que un tren ingrese a la plataforma cuando otro se está yendo y lo hace capaz de correr 30 trenes por hora.
• Cambios de velocidad en cualquier ubicación : el sistema LZB estándar requería que las restricciones de velocidad comenzaran en los límites de los bloques. Con CIR-ELKE, las restricciones de velocidad pueden comenzar en cualquier punto, como en un desvío. Esto significa que un tren no tiene que reducir la velocidad tan pronto, lo que aumenta la velocidad promedio.
• Cambios en la evaluación de telegramas : para aumentar la seguridad en un sistema con intervalos más cortos entre trenes, CIR-ELKE envía telegramas idénticos dos veces. El tren solo actuará sobre un telegrama si recibe dos telegramas válidos idénticos. Para compensar el aumento en el número de telegramas, CIR-ELKE envía telegramas a trenes que no se mueven con menos frecuencia.

CIR ELKE-II

El sistema LZB original fue diseñado para velocidades permitidas de hasta 280 km / h (170 mph) y pendientes de hasta 1,25%. La línea ferroviaria de alta velocidad Colonia-Frankfurt se diseñó para funcionar a 300 km / h (190 mph) y tiene pendientes del 4%; por lo tanto, necesitaba una nueva versión de LZB, y para esta línea se desarrolló CIR ELKE-II.

CIR ELKE-II tiene las siguientes características:

• Velocidad máxima de 300 km / h (190 mph).
• Soporte para curvas de frenado con mayores desaceleraciones y curvas teniendo en cuenta el perfil de altitud real de la distancia por delante en lugar de asumir la máxima pendiente descendente del tramo. Esto hace que la operación en pendientes del 4% sea práctica.
• Soporte para distancias objetivo de hasta 35.000 m (114.829 pies) hasta un punto de restricción de velocidad o de parada. Si no existe tal punto dentro de esa distancia, el sistema mostrará una distancia objetivo de 13.000 m (42.651 pies) y una velocidad objetivo de la velocidad de la línea.
• Soporte para habilitar el freno por corrientes inducidas de los trenes ICE3. De forma predeterminada, el freno por corrientes parásitas está habilitado solo para el frenado de emergencia. Con CE2 también es posible habilitarlo para el frenado de servicio.
• Señalización de cambios de tensión o fase.
• Señales de advertencia audibles 8 segundos antes del punto de frenado, o 4 segundos para el Munich S-Bahn, en lugar de 1000 m (3281 pies) antes o con una diferencia de velocidad de 30 km / h (19 mph) realizada anteriormente.

Averías

El sistema LZB ha sido bastante seguro y confiable; Tanto es así que no ha habido colisiones en las líneas equipadas con LZB debido a la falla del sistema LZB. Sin embargo, ha habido algunas averías que podrían haber provocado accidentes. Son:

• El 29 de junio de 1991, tras una perturbación, el maquinista desconectó el sistema LZB y pasó una señal de parada con dos trenes en el túnel de Jühnde en la línea de alta velocidad Hannover-Würzburg .
• El 29 de junio de 2001, hubo un accidente casi grave en el cruce de Oschatz en la línea ferroviaria Leipzig-Dresden . El crossover estaba configurado para divergir con un límite de velocidad de 100 km / h (62 mph) pero el sistema LZB mostró un límite de 180 km / h (112 mph). El conductor del ICE 1652 reconoció la señal divergente y logró reducir la velocidad a 170 km / h (106 mph) antes del cruce y el tren no descarriló. Se sospechaba que la causa era un error de software en la computadora LZB.
• Un casi accidente similar ocurrió el 17 de noviembre de 2001 en Bienenbüttel en la línea ferroviaria Hamburgo-Hannover . Para pasar un tren de carga averiado, un tren ICE cruzó a la vía opuesta que iba a 185 km / h (115 mph) a través de un crossover que tenía una velocidad de 80 km / h (50 mph). La causa sospechada fue la ejecución defectuosa de un cambio en el sistema de enclavamiento donde la velocidad de cruce se incrementó de 60 a 80 km / h (37 a 50 mph). Sin esa restricción de velocidad, el sistema LZB continuó mostrando la velocidad de línea de paso de 200 km / h (120 mph) en la pantalla de la cabina: el conductor del tren aplicó los frenos al reconocer las luces de señal del lado de la línea configuradas para divergir y el tren no descarriló.
• El 9 de abril de 2002 en la línea ferroviaria de alta velocidad Hannover-Berlín , una falla en la computadora central de la línea LZB hizo que cuatro trenes controlados por LZB se detuvieran con dos trenes en cada sentido de la línea detenidos en el mismo bloque de señalización (Teilblockmodus - bloque dividido control). Cuando se reinició la computadora, indicó 0 km / h (0 mph) a los trenes de enfrente y 160 km / h (99 mph) a los siguientes trenes. Sin embargo, los conductores de los siguientes trenes no procedieron: un conductor vio el tren frente a él y el otro conductor verificó dos veces con el centro de operaciones que le había advertido antes de la salida, por lo que se evitaron dos posibles colisiones. Como consecuencia de este incidente, los dos operadores de trenes principales ( DB Cargo y DB Passenger Transport ) emitieron una instrucción a sus conductores para que sean especialmente cautelosos durante los períodos de interrupción de LZB cuando el sistema está funcionando en modo de bloque dividido. La causa resultó ser un error de software.

Líneas equipadas

DB (Alemania)

Líneas equipadas con Linienzugbeeinflussung (rojo) y ETCS (azul) en Alemania (a diciembre de 2020)

Las siguientes líneas de Deutsche Bahn están equipadas con LZB, lo que permite velocidades superiores a 160 km / h (proporcionando la idoneidad general de la vía):

• Augsburgo - Dinkelscherben - Ulm (km 7,3 - km 28,5)
• Berlín - Nauen - Glöwen - Wittenberge - Hagenow Land - Rothenburgsort - Hamburgo (km 16,5 - km 273,1)
• Bremen - Hamburgo (km 253,9 - km 320,1)
• Dortmund - Hamm (Westf) - Bielefeld (excepto la estación de Hamm)
• Fráncfort del Meno - Gelnhausen - Fulda (km 24,8 - km 40,3)
• Hannover - Stadthagen - Minden (km 4,4 - km 53,4)
• Hannover - Celle - Uelzen - Lüneburg - Hamburgo (km 4,0 - km 166,5)
• Hannover - Gotinga - Kassel-Wilhelmshöhe - Fulda - Würzburg (km 4,2 - km 325,6)
• Karlsruhe - Achern - Offenburg - Kenzingen - Leutersberg - Weil am Rhein - Basilea Bad. Bf. (km 102,2 - km 270,6)
• Colonia - Aquisgrán (km 1,9 - km 41,8)
• Colonia - Düsseldorf - Duisburg (km 6,7 - km 37,3 y km 40,1 - km 62,2; la estación principal de Düsseldorf no está equipada)
• Colonia - Troisdorf - Montabaur - Limburg ad Lahn - Fráncfort del Meno (km 8,7 - km 172,6)
• Leipzig - Wurzen - Dresde (km 3,6 - km 59,5)
• Lengerich (Westf) - Münster (Westf)
• Lehrte - Stendal - Berlín-Spandau
• Mannheim - Karlsruhe
• Mannheim - Vaihingen an der Enz - Stuttgart (km 2,1 - km 99,5)
• München - Augsburg - Donauwörth (km 9,2 - km 56,3 y km 2,7 - km 39,8; la estación principal de Augsburg no está equipada)
• Núremberg - Allersberg - Kinding - Ingolstadt -Nord ( ABS: km 97,9 - km 91,6; NBS: km 9,0 - km 88,7)
• Núremberg - Neustadt an der Aisch - Wurzburgo (km 34,8 - km 62,7)
• Osnabrück - Bremen (km 139,7 - km 232,0)
• Paderborn - Lippstadt - Soest - Hamm (Westf) ( Strecke 1760: km 125,2 - km 180,8; Strecke 2930: km 111,5 - km 135,6)
• Zeppelinheim bei Frankfurt / Main - Mannheim

Nota: las cursivas indican la ubicación física de un centro de control LZB.

ÖBB (Austria)

El ferrocarril Oeste ( Viena - Salzburgo ) está equipado con LZB en tres secciones:

• St. Pölten - Ybbs an der Donau (km 62,4 – km 108,6)
• Amstetten - St. Valentin (km 125,9 – km 165,0)
• Linz - Attnang-Puchheim (km 190,5 – km 241,6)

RENFE (España)

• Madrid - Córdoba - Sevilla (9 Centros / 480 km), en funcionamiento desde 1992. Desde 2004, la terminal Madrid Atocha también está equipada con LZB. En noviembre de 2005 se inauguró un ramal a Toledo . (20 km).
• Cercanías Madrid Línea C5 desde Humanes por Madrid Atocha a Móstoles-El Soto , operativa desde 1995. Tiene una longitud de 45 km con dos centros LZB y 76 vehículos Serie 446.
• Toda la red de Euskotren a excepción de los tranvías Euskotren Tranbia .

Reino Unido

Se instala una versión modificada de LZB en Chiltern Mainline como Chiltern ATP .

Usos no principales

Además de los ferrocarriles principales, las versiones del sistema LZB también se utilizan en ferrocarriles suburbanos (S-Bahn) y subterráneos.

Dusseldorf, Duisburg, Krefeld, Mülheim an der Ruhr

Los túneles de los sistemas de Düsseldorf y Duisburg Stadtbahn (tren ligero), y algunos túneles de Essen Stadtbahn alrededor del área de Mülheim an der Ruhr están equipados con LZB.

Viena (Viena)

Con la excepción de la línea 6, todo el U-Bahn de Viena está equipado con LZB desde que se construyó por primera vez e incluye la capacidad de conducción automática con el operador monitoreando el tren.

Munich

El Munich U-Bahn fue construido con control LZB. Durante las operaciones diurnas regulares, los trenes se conducen automáticamente y el operador simplemente arranca el tren. Las señales estacionarias permanecen oscuras durante ese tiempo.

Por las tardes desde las 21:00 horas hasta el final del servicio y los domingos los operadores conducen los trenes manualmente de acuerdo con las señales de parada para permanecer en la práctica. Hay planes para automatizar la colocación y reversión de trenes vacíos.

El Munich S-Bahn utiliza LZB en su sección principal del túnel principal (Stammstrecke) .

Nuremberg

La línea U-Bahn U3 de Nuremberg utiliza LZB para un funcionamiento completamente automático (sin conductor). El sistema fue desarrollado conjuntamente por Siemens y VAG Nuremberg y es el primer sistema en el que los trenes sin conductor y los trenes convencionales comparten una sección de línea. Los trenes de la línea U2 de conducción convencional comparten un segmento con los trenes automáticos de la línea U3. Actualmente, un empleado todavía acompaña a los trenes impulsados ​​automáticamente, pero luego los trenes viajarán sin compañía.

Después de varios años de retrasos, la prueba final de tres meses se completó con éxito el 20 de abril de 2008 y la licencia de funcionamiento se otorgó el 30 de abril de 2008. Unos días más tarde, los trenes sin conductor comenzaron a operar con pasajeros, primero los domingos y el público. feriados, luego entre semana en las horas pico y finalmente después de la hora pico de la mañana, que tiene una secuencia apretada de trenes U2. La ceremonia de inauguración oficial de la línea U3 se llevó a cabo el 14 de junio de 2008 en presencia del Primer Ministro de Baviera y el Ministro Federal de Transporte, la operación regular comenzó con el cambio de horario el 15 de junio de 2008. El U-bahn de Nuremberg planea convertir U2 a funcionamiento automático en aproximadamente un año.

Londres

El Docklands Light Railway en el este de Londres utiliza la tecnología SelTrac que se derivó de LZB para ejecutar trenes automatizados. Los trenes están acompañados por un empleado que cierra las puertas y le indica al tren que arranque, pero luego se dedica principalmente al servicio al cliente y al control de billetes. En caso de avería, el personal del tren puede conducir manualmente el tren.

Ver también

• Protección automática de trenes
• Sistema de protección de trenes
• Sistema europeo de control de trenes

Referencias