D ESARROLLOS EN E UROPA Y EE.UU.

4.3.1 InteGRail

4.3.1.1 Introducción

Todos los ferrocarriles tienen como objetivos básicos mejorar la seguridad, maximizar la capacidad a la que pueden operar sus redes, minimizar las demoras de transporte de pasajeros y carga, maximizar la fiabilidad de la infraestructura y del material rodante, y lograr todo esto bajo el mínimo costo. Muchos han mejorado estos propósitos mediante adelantos en la ingeniería y en los procesos, pero han llegado a un punto en donde, debido a la separación entre Administradores de Infraestructuras (AI) y Empresas Ferroviarias (EF), el avance se ve limitado. Para esto, InteGRail pretende que los AI y EF trabajen juntos como una sola empresa.

Figura Nº21: InteGRail – Progreso de Trabajo

InteGRail – Integración Inteligente de Sistemas Ferroviarios – introduce esta plataforma, permitiendo que las aplicaciones utilizadas en su sistema puedan recuperar, elaborar e intercambiar información utilizando un lenguaje común y un conjunto de protocolos estándar.

En general los avances se han logrado a partir de problemas que requieren soluciones, lo cual, se ha probado, es un método ineficaz y costoso. Anticiparse a los problemas requiere de una plataforma general y de fácil utilización, que permita integrar, de manera sencilla, soluciones y sistemas y su eventual evolución.

4.3.1.2 Contribución de InteGRail

InteGRail se define como una plataforma, capaz de soportar todas las áreas principales del sistema ferroviario y la integración de los sistemas existentes, preparando el camino para una nueva generación de estos sistemas.

Por medio de una arquitectura modular basada en la aplicación y los servicios de comunicación, es posible alcanzar los objetivos previstos en términos de integración, flexibilidad, soporte de decisiones y posibles desarrollos.

4.3.1.3 Beneficios de InteGRail

El enfoque InteGRail traerá beneficios reales a través de los sistemas de monitorización, mantenimiento optimizado, mejorando el apoyo a la decisión y una evaluación más precisa del rendimiento.

El sistema puede aplicarse de manera gradual, aportando beneficios, incluso cuando se aplican a pequeña escala, y expandirse, garantizando al mismo tiempo que los nuevos desarrollos son compatibles con los ya existentes.

4.3.1.4 Subproyectos

Figura Nº22: InteGRail – Estructura de Proyectos

4.3.1.4.1 SP1 – Actividades de Gestión de Proyectos, Integración y Soporte Horizontal (PMIS)

SP1 cubre las actividades horizontales dentro de InteGRail, que se llevarán a cabo durante toda la vida útil del proyecto, como apoyo a los otros subproyectos. Esto evita tener paquetes de trabajo similares y simplifica la coordinación y gestión de dichos paquetes. Además de la gestión de los programas técnicos y administrativos, SP1 se ocupa del Grupo InteGRail de Negocios (BG), que permite la integración de las partes interesadas, necesarias para

ferroviario, investigadores y asociaciones, ya probado en proyectos ferroviarios anteriores. Por otra parte, en SP1 se incluyen las plataformas para proporcionar difusión y preparación de los cursos capacitación, así como el suministro y la aplicación de una metodología para el cálculo de los impactos económicos de los logros InteGRail.

El proyecto seguirá un proceso iterativo de validación basado en grupos de trabajo regulares que funcionan como "Portales de Calidad", donde el BG tendrá la oportunidad de comprobar y evaluar los resultados de los proyectos actuales y garantizar que se ajustan a los requisitos iniciales.

Esto es parte de las actividades de Garantía de Calidad, que se llevarán a cabo en de todas las actividades del proyecto, bajo la supervisión del Director de Calidad.

4.3.1.4.2 SP2 - Requisitos del Sistema, Arquitectura y Evaluación Continua (SYS)

El principal criterio para la eficiencia del sistema es la identificación de las necesidades requeridas por los usuarios. Los usuarios que participan en el proyecto han desarrollado diferentes niveles de habilidad de acuerdo con sus objetivos específicos.

Según esa definición, las AI y EF participan a través del BG en la definición de los requisitos y en su evaluación. Gracias al proceso de gestión de requisitos, el BG es capaz de seguir el desarrollo y la asignación de estos mismos.

Con el fin de definir el sistema InteGRail, este subproyecto proporcionará las necesidades recogidas, su formalización en requisitos clasificados, el desarrollo de la arquitectura del sistema y la evaluación continua de estos requisitos durante todo el desarrollo del sistema. La cooperación técnica basada en la gestión de requisitos, durante el ciclo de vida del sistema, es el camino para la eficiencia durante el desarrollo, la validación y el futuro despliegue de las normas y estándares propuestos por InteGRail.

La mayor parte de las actividades del subproyecto se llevaron a cabo durante los primeros 18 meses del proyecto. Después de esto, se mantuvo una evaluación continua durante toda la vida del proyecto, para garantizar que los requisitos y especificaciones originales sean cumplidos por los resultados producidos.

Se asegurará la cooperación con el SP4, para preparar la fase de validación final.

4.3.1.4.3 SP3 A – Sistema de Seguimiento y Control Inteligente (IMON)

Teniendo en cuenta los logros del proyecto Conceptos Innovadores de Vehículos Modulares para un Sistema Integrado Europeo de Ferrocarriles, MODTRAIN19_{, y}

extendiendo el concepto a las infraestructuras, InteGRail implementará una arquitectura avanzada para una nueva generación de sistemas de seguimiento y control, donde todos

19

Proyecto que pretende definir y probar interfaces funcionales, eléctricas y mecánicas y la validación de procedimientos para entregar una gama de partes de tren intercambiables, que conformarán la base para la nueva generación de trenes interurbanos y locomotoras.

los dispositivos necesarios de forma dinámica pueden conectarse. Las características de una arquitectura abierta son: la capacidad para ampliarse de forma dinámica y adaptarse a la nueva funcionalidad a través del descubrimiento de servicios, ser más abierta a la evolución y garantizar que los cambios serán consistentes en la funcionalidad para los demás órganos autónomos.

Se prestará especial atención a la introducción de nuevas metodologías para sensores de dispositivos, para hacer que el tren esté completamente consciente de su estado y para que sea capaz de comunicarlo a otros procesos (por ejemplo, mantenimiento).

Un concepto integral y completo sobre la supervisión del tren será investigado, con el objetivo de lograr la capacidad, a través de una cooperación dinámica entre los distintos sistemas, de detectar posibles situaciones de riesgo que actualmente no se controlan por las tecnologías utilizadas.

4.3.1.4.4 SP3B – Mantenimiento de Sistemas Inteligentes (IMAIN)

En el sistema ferroviario, el mantenimiento es una pieza clave, ya que afecta al material rodante y a la disponibilidad, confiabilidad, capacidad e indirectamente, a la seguridad de la infraestructura. Se pueden integrar y apoyar nuevas metodologías, para optimizar la planificación, programación y uso de recursos de reparaciones, para aumentar la eficiencia y eficacia del proceso.

El proyecto del Sistema Europeo de Mantenimiento de Ferrocarriles, EuRoMain20, especifica una arquitectura para un sistema de mantenimiento, dividido en tres partes: información de diagnóstico, documentación técnica y aplicaciones logísticas.

InteGRail aprovechará los resultados de EuRoMain, pero agregando otras piezas, como mantenimiento proactivo y cooperación entre material rodante e infraestructura, entre otras. Mantenimiento proactivo se refiere a un proceso optimizado e integrado que mejora la eficiencia de las operaciones de mantenimiento y reduce los desechos (tanto de materiales, capital y recursos).

4.3.1.4.5 SP3C – Sistema de Gestión Inteligente (ISMAN)

Para lograr que se desarrolle el SP3B, es necesario introducir un tráfico fluido con un enfoque estadístico y probabilístico.

Además de la recaudación de datos sobre vehículos e infraestructura, diagnósticos y mantenimiento, que se logran con el SP3A y SP3B, existen las operaciones de trenes y de infraestructuras, las cuales, en conjunto, son las operaciones del sistema ferroviario. AI y EF utilizan los Sistemas de Soporte para Decisiones, DSS, para administrar operaciones en cada uno de los 4 subsistemas previamente mencionados, pero existe

20

una mínima (o prácticamente inexistente) interacción entre ellas. Para lograr esto, se utiliza ISMAN, que tiene por objeto:

• Compartir información de entrada y salida dentro del DSS

• Mejorar el DSS a través del acceso en tiempo real a fuentes de datos. • Integrar la toma de decisiones para optimizar el rendimiento global del tren • Proveer soporte a decisiones, tanto en tiempo real como a largo plazo.

4.3.1.4.6 SP3D – Sistema de Comunicación Avanzada (ICOM)

Uno de los objetivos principales de InteGRail es permitir el desarrollo de sistemas inteligentes integrados para lograr la interacción entre el material rodante, infraestructura, gestión de tráfico y red de operaciones.

ICOM tiene como objetivo principal la Interoperabilidad de los Sistemas de Información. El suministro de la información se basa en:

• El comportamiento de la demanda.

• Información sobre disponibilidad de material rodante e infraestructura. • El monitoreo del material rodante en uso.

• Procedimientos de mantenimiento y funcionamiento del material rodante y la infraestructura.

• Sistemas de diagnóstico en relación con las operaciones (predictivas) de mantenimiento.

• El Sistema Europeo de Gestión de Tráfico Ferroviario ERTMS

4.3.1.4.7 SP4 – Integración de sistemas, Pruebas y Validación (SIV)

SP4 está enfocado a la integración final de los resultados del SP3A, SP3B, SP3C y SP3D, incluyendo procesos innovadores, servicios y tecnologías desarrolladas en cada uno de los niveles.

SP4 también incluye integración de sistemas, planificación, preparación e implementación de pruebas enfocadas a evaluar los logros alcanzados por InteGRail.

Tabla Nº14: Impacto esperado de InteGRail.

Actividad ‘04 ‘05 ‘06 ‘07 ‘08 ‘09 ‘10 ‘11 ‘12 ‘13 ‘14 ‘15 ‘16 ‘17 ‘18 ‘19 ‘20

6º Programa Marco UE InteGRail

Desarrollo y explotación de productos Estándares y regulaciones

Despliegue en ferrocarriles

Impacto real y beneficios. 5% 10% 20% 50% 80%

Tabla Nº15: Participantes InteGRail

Nombre País Nombre País

1 UNIFE Bélgica 21 Strukton Railinfra Holanda

2 ALSTOM Francia 22 Deuta-Werke GmbH Alemania

3 ANSALDOBREDA Italia 23 Heriot – Universidad de Watt Reino Unido

4 BOMBARDIER Alemania 24 IMEC Bélgica

5 SIEMENS AG Alemania 25 OFFIS – Universidad de Oldenburg Alemania

6 D'APPOLONIA Italia 26 Televic nv Bélgica

7 FAV Alemania 27 Seebyte Ltd. Reino Unido

8 DeltaRail Holanda 28 Kontron nv Bélgica

9 Ansaldo STS Italia 29 CMM – Universidad de Chile Chile

10 CAF España 30 INRETS Francia

11 NORTEL Networks Alemania 31 Wireless Future Italia

12 Laboratori G. Marconi Italia 32 University of Birmingham Reino Unido

13 ATOS ORIGIN Italia 33 Adif España

14 MERMEC Italia 34 Corridor X Austria

15 TRENITALIA Italia 35 Network Rail Reino Unido

16 RFI Italia 36 Prorail Holanda

17 ATOC Reino Unido 37 SNCF Francia

18 Ceské dráhy, a.s. Rep. Checa 38 UIC Francia

19 MAV Hungría 39 Réseau Ferré de France Francia

20 UNICONTROLS Rep. Checa 40 FAR Systems Italia

Fuente: http://www.integrail.info

Figura Nº23: Niveles de Indicadores de Rendimiento - KPI

Los indicadores de rendimiento, Key Performance Indicators KPI, se utilizan para evaluar, valga la redundancia, el rendimiento de las distintas áreas involucradas dentro del funcionamiento de un ferrocarril. Los KPI dependen de indicadores más específicos, pero los que se muestran en la figura son los niveles principales, en lo que se denomina un árbol KPI. InteGRail define cuatro árboles KPI separados en Material Rodante, Operaciones, Infraestructura y Gestión de Tráfico. Cada parámetro tiene un peso que debe ser determinado en conjunto por los actores involucrados en el transporte ferroviario, y es quizás una de las etapas más complejas de InteGRail.

4.3.2 ATCS y PTC

El Sistema de Control Avanzado de Trenes, ATCS, es un paquete de especificaciones en forma de documento de requerimientos operacionales referidos tanto a hardware como a software con el fin de facilitar la compatibilidad y la estandarización en EE.UU. Fue desarrollado por representantes de la industria de transporte ferroviario de carga junto con la AAR y la Asociación de Ferrocarriles de Canadá RAC, a mediados de los años 80. Los niveles de seguridad descritos por ATCS son los siguientes:

• Nivel 1: Considera el uso de la radio para el envío de órdenes de movilización, mediante mensajes de voz.

• Nivel 2: Considera el uso de la radio para el envío de órdenes de movilización, mediante mensajes de datos.

• Nivel 3: Considera el uso de la radio para el envío de órdenes de movilización, mediante mensajes de voz y/o datos e introduce el control de seguridad de block mediante equipos de conteo discreto y/o sistemas de seguridad intrínseca o vital.

• Nivel 4: Considera el uso de la radio para el envío de órdenes de movilización, mediante mensajes de datos e introduce el control mediante circuitos de vía, comando a distancia de maquinas de cambio y órdenes de movilización mediante señales comandadas a distancia y confirmadas por medio de mensajes radiales.

El control de seguridad de block y comando de señales y maquinas de cambio se realiza a través de sistemas de seguridad intrínseca o vital. • Nivel 5: Al concepto definido en el Nivel 4 se le introduce el control automático

embarcado en los trenes.

Las últimas versiones del ATCS son de hace 15 años y el sistema estaba enfocado más a las comunicaciones entre trenes y su desarrollo principal fue en el establecimiento de protocolos de comunicaciones. Los criterios de seguridad ferroviaria que se utilizaban no eran acordes con los exigidos en Europa por lo que no se implantó en este continente aunque hubo algunas experiencias en América del Sur.

El sistema ATCS no pudo ser aplicado a gran escala y en ausencia de sistemas efectivos para mejorar la seguridad ferroviaria, los accidentes siguieron sucediendo. En 1997 se armó un equipo conducido por el Comité de Consejo sobre Seguridad Ferroviaria21 – RSAC – para desarrollar el Control Positivo de Trenes, PTC.

El PTC tiene las siguientes características básicas:

• Prevenir choques entre trenes, mediante la Separación Positiva de Trenes PTS. • Aplicar restricciones de velocidad, incluyendo restricciones por ingeniería (curvas,

puentes, etc.) y por órdenes temporales.

21

RSAC desarrolla recomendaciones sobre temas de seguridad y está compuesto por representantes de distintas organizaciones (ASLRRA, AAR, FRA, AMTRAK, NTSB, entre otras).

• Proveer de seguridad a los trabajadores en la vía férrea y a sus equipos.

Todo esto resulta a partir de la implementación de un sistema que controla el movimiento del tren, mediante comunicación entre la locomotora, la oficina de control y GPS que envía información del tren mismo y de las condiciones de la vía. A medida que el tren avanza, la computadora interna calcula constantemente distancias de seguridad para frenado, dependiendo de las condiciones de la vía.

Los niveles de seguridad PTC son los siguientes:

• Nivel 1: Prevenir choques entre trenes, aplicar restricciones de velocidad y proteger a los trabajadores en la vía.

• Nivel 2: Nivel 1 más un sistema computacional diseñado para prevenir la emisión de autorizaciones traslapadas y para proveer de restricciones adicionales sobre velocidad y autorizaciones.

• Nivel 3: Nivel 2 más dispositivos que monitorean señales y dispositivos de protección instalados en la vía, para reducir el riesgo de conducción sobre vías en mal estado.

• Nivel 4: Dispositivos de seguridad adicionales, como barandas de protección contra rodados, dispositivos de medición de viento, prevención de inundaciones, entre otros.

La Ley de Mejoramiento de Seguridad Ferroviaria (RSIA) aprobada el 2008 dicta que todas las líneas principales de pasajeros y de transporte de materiales tóxicos, deberán tener implementado el PTC para el 2015, pero son libres de desarrollar su propia tecnología. Existen 11 desarrollos alternativos, entre ellos:

• ETMS: FRA permitió a BNSF, en conjunto con Wabtec Railway Electronics, poner en marcha este proyecto, que consiste en imponer restricciones de movimiento y velocidad para trenes con tecnología ETMS y alertas de proximidad para trenes cercanos con distinta tecnología, a través de WIFI y Radio.

• Sistema Vital de Gestión Ferroviaria V-TMS: Desarrollado por UP para mejorar la seguridad, velocidad y uso de combustible.

• Control Optimizado de Trenes OTC: Desarrollado por NS, es una variante del ETMS. • Sistema Incremental de Control Ferroviario ITCS: Elaborado por General Electric

Transportation Systems (GETS) utilizado por Amtrak.

• NAJPTC: Sistema desarrollado por FRA, AAR y el Departamento de Transporte del estado de Illinois – IDOT – para el proyecto de tren de alta velocidad entre St. Louis y Chicago.

• Sistema Incremental de Control de Trenes ITCS: Desarrollado por FRA, Amtrak y el Estado de Illinois, incluye la utilización de sistema de activación de alertas en cruces de autopistas de alta velocidad y ferrocarril, a través de comunicaciones por radio en vez de circuitos en la vía.

4.3.3 ERTMS

4.3.3.1 Descripción General

El sistema europeo de gestión de la circulación de trenes, ERTMS es el resultado de la unión de dos sistemas complejos, el de control ferroviario ETCS y el GSM-R, derivación ferroviaria del estándar civil de telecomunicaciones GSM.

El ERTMS, que es uno de los pilares sobre los que se sustentará la futura interoperabilidad ferroviaria europea, se presenta en tres niveles diferentes según el tipo de equipos de vía que incluye para la transmisión de información y localización del tren. Los equipos ofrecen información sobre el recorrido (trazado y limitaciones de velocidad, fundamentalmente) el tráfico y las características de los trenes en circulación. Con esta información, el equipo embarcado a bordo, que maneja también las informaciones de posición y prestaciones del tren (masa, longitud, motorización, etc.), elabora un perfil de velocidad al que el tren en circulación debe ajustarse.

4.3.3.1.1 ERTMS – Nivel 1

La localización del tren y su identificación se realiza por medio de circuitos de vía y de balizas, eurobalizas, situadas a lo largo del recorrido y asociadas a las señales laterales. Estos equipos transmiten de manera puntual los datos fijos y variables, en ambos sentidos y dan al tren su perfil de movimiento.

Las balizas, dimensionadas en número y proximidad en función de las características de la línea, están conectadas a la señalización luminosa lateral que persiste en este nivel del ERTMS. El nivel 1, de fácil implantación y precio ajustado permitirá equipar las líneas convencionales de cara a la futura interoperabilidad del ferrocarril europeo.

Figura Nº25: ERTMS Nivel 1

4.3.3.1.2 ERTMS – Nivel 2

La transmisión de datos se realiza de forma continua por GSM-R y el equipo de control RBC (Radio Block Centre), efectúa los cálculos y define el perfil de circulación de los trenes cuya presencia y localización se detecta por medio de circuitos de vía, y autoriza sus movimientos en función de los cantones fijos establecidos. La señalización lateral desaparece en este nivel.

Este nivel equipará en el futuro la gran red europea de alta velocidad y permitirá aumentar la capacidad de la que dispone las líneas con sistemas convencionales de señalización y gestión del tráfico, hasta en un 15 por ciento.

Figura Nº26: ERTMS Nivel 2

4.3.3.1.3 ERTMS – Nivel 3

En este tercer nivel del ERTMS desaparecen los circuitos de vía para la localización del tren, y son los propios trenes los que mediante sistemas de evaluación de las distancias recorridas fijan su posición y envían la información por GSM-r a los RBC que fijan cantones fijos o móviles y determinan y vigilan su ocupación.

Este nivel cuya inversión en instalaciones es menor que en los niveles 1 y 2, podría ser aplicable en líneas de débil tráfico. Un paso más en el sistema podría llevar a reducir al mínimo los equipos de vía con la implantación de un sistema de localización de los trenes por satélite que, con el nombre de programa LOCOPROL, se prueba ahora en líneas de Bélgica y Francia e incluye también la experimentación de accionamientos de desvíos a distancia por GSM y sin cableados.

Figura Nº27: ERTMS Nivel 3

4.3.3.2 Arquitectura de referencia

Toda comunicación sobre interoperabilidad ferroviaria debe comenzar con la presentación de la arquitectura de referencia del Núcleo del Sistema Europeo.

Para asegurar la compatibilidad entre las partes embarcada y de infraestructura del sistema y facilitar al mismo tiempo una libertad de desarrollo, se definieron a nivel físico y lógico las interfaces de comunicación entre ambas partes.

Las interfaces definidas fueron las de Eurobaliza, Eurolazo y Euroradio. La Eurobaliza es un medio de transmisión puntual que transmite a 4.2 MHz, el Eurolazo es un medio de transmisión semi-continua basado en un cable radiante que puede ser leído por la antena de la Eurobaliza. Euroradio es un medio de transmisión continua basado en la tecnología GSM con extensiones de la funcionalidad propias de la aplicación ferroviaria (GSM-R). Se han asignado dos bandas de frecuencia con una anchura de 4 MHz para este canal: 921 – 880 MHz para la comunicación tren tierra y 876 – 880 MHz para la comunicación tierra tren. Otro canal de especial relevancia es el STM (Specific Transmission Module), que juega importante papel en la fase de transición ya que estos módulos traducen los mensajes

In document ITS Ferroviario RE2 (página 165-200)