lunes, 10 de diciembre de 2012

Instalaciones de Seguridad: ASFA

Uno de los sistemas de seguridad más importantes que existen en nuestro ferrocarril es el ASFA. Estas siglas tan "así" son el acrónimo de Aviso de Señales y Frenado Automático, y su función es, precisamente, esa: avisar al maquinista de la señal que ha visto y frenar el tren automáticamente si no le hace caso.

Pero antes, vamos a hacer un poco de memoria.

Vamos a partir desde el punto en el que ya hemos inventado los enclavamientos, que nos impiden hacer itinerarios incompatibles con la seguridad, por lo que ya es bastante complicado que tengamos un accidente. Pero seguimos sujetos al fallo humano. Y es que, las señales se limitan a darle órdenes a los maquinistas, pero éstos, como personas que son, pueden cometer un fallo, y que eso desemboque en un accidente. Evidentemente, a los maquinistas les va la vida en no cometer fallos, y ya procuran ellos no cometerlos, pero nunca se está libre de meter la pata. Tenemos que inventar un sistema que evite esto.

Se inventó un sistema mediante el cual las locomotoras llevaban un tubo de cristal que formaba parte del sistema de freno en un lateral, sobresaliendo un poco de la planta de la máquina. A su vez, en las señales había una barrita metálica soldada en una parte giratoria del mástil (recordad que las señales son mecánicas todavía), que estaba paralela a la vía si la señal estaba abierta, y perpendicular si estaba cerrada. Además, la altura de esta barra coincidía con la altura del tubo de cristal de la locomotora.

Si la señal estaba abierta, el tren pasaba sin problemas por allí. Sin embargo, si estaba cerrada, la barrita metálica rompía el tubo de la máquina y la pérdida de aire o de vacío (depende del sistema de freno) provocaba el frenado del tren. Sistema sencillo y práctico, aunque no mucho. No era raro que los tubos se rompieran con el traqueteo de las máquinas, o que la vía se moviera por el paso de los trenes y al final la barra y el tubo no llegaran a tocarse.

Lo que más lamento ahora mismo es no poder dar referencias de dónde y cuándo se usó ese sistema. Recuerdo que lo leí hace bastantes años en un foro ferroviario, pero tampoco recuerdo dónde. esto lo comento sólo como curiosidad y anécdota. Ahora vamos con datos de verdad.

El caso es que los alemanes (¿quién sino?) decidieron que eso era un sistema muy poco fiable y decidieron inventar el suyo. Pero ellos empezaron a meter electricidad de por medio. El primer sistema era un sistema mecánico, pero que, lamentablemente, sólo se puede usar en líneas electrificadas. Por eso sólo se instaló en líneas de metro o cercanías. Se trata de una barra metálica móvil, instalada al lado de la vía, que está abatida si la señal está abierta, y levantada si la señal está cerrada. A la vez, en el tren hay instalado un sistema que, al contacto con la barra de la vía, abre el disyuntor del tren, dejándolo sin energía y abre la tubería de freno, provocando el frenado del tren. El disyuntor vendría a ser como el interruptor principal, como el automático de casa. Si tenemos que rebasar una señal en rojo (dentro de las posibilidades del reglamento, se entiende) se puede anular temporalmente el sistema y que éste no actúe. Este sistema se sigue usando en redes como la del metro y las cercanías (U-Bahn y S-Bahn) de Berlín o el metro de Nueva York. Si habláis alemán (y si no, cualquier traductor online hace milagros), echadle un vistazo a http://de.wikipedia.org/wiki/Fahrsperre y veréis un ejemplo. También hay fotos. Como inconvenientes, vamos a citar que a altas velocidades, el sistema puede fallar, o provocar daños en el captador del tren o en la barra de la vía, dejando el sistema inútil.
Sistema Fahrsperre de la S-Bahn de Berlín. A la izquierda la barra de la vía. A la derecha el contacto del tren. Foto: mía en Berlin-Hauptbahnhof, septiembre de 2011.

Para solucionar este problema, en Francia los ingenieros Lartigue y Forest, de la "Compagnie des chmeins de fer du Nord" diseñaron el sistema "Crocodile" en 1872. El sistema se compone de unas barras metálicas, de unos dos metros de largo, que se instalan en el centro de la vía lo más cerca posible de la señal. En el tren hay una especie de brocha metálica que entra en contacto con el raíl. El funcionamiento es de lo más sencillo. Si la señal está abierta, no ocurre nada. Si la señal está cerrada, se le enciende al maquinista una lucecita que se lo recuerda, y si éste no pulsa un botón reconociéndolo, el tren se frena de urgencia. Si habláis frances, un vistazo a http://fr.wikipedia.org/wiki/Crocodile_(signalisation_ferroviaire) os cuenta cómo funciona con detalle. Si no habláis frances, os toca tirar de traductor online. Como inconvenientes, igual que el alemán de antes, que sólo transmite si la señal está abierta o cerrada. Hoy día se sigue usando este sistema en Francia, Bélgica y Luxemburgo.
Crocodile instalado en la estación de Oloron-St. Marie (Francia). Foto: mía - julio de 2005.

Pues con estas premisas, en Alemania (de nuevo) se inventan un sistema que pueda transmitirle al tren el aspecto de las señales y frene al tren si el maquinista rebasa alguna indebidamente. Básicamente, el sistema se basaba en que en la vía hay instalados unos imanes que transmiten información a un captador que va instalado en el tren y que requiere una actuación concreta del maquinista en función de la información que recibe. Si no hace lo correcto, el sistema frena el tren inmediatamente. A ver, quien dice inmediatamente, dice "frenada de urgencia", es decir, los cientos de metros que necesite el tren para pararse. Este sistema es el conocido como "Indusi" (Induktive Zugsicherung - Aseguramiento inductivo de trenes). Se empezó a instalar en las vías y trenes alemanes a partir de 1931 y sigue usándose hoy día. Más información en http://de.wikipedia.org/wiki/Indusi, pero en alemán, claro.
Locomotora eléctrica alemana en el taller de Meiningen. En el círculo, el captador del Indusi. Foto: mía - septiembre 2010.

Baliza Indusi en la estación de Berlin-Hauptbahnhof. Foto: mía - septiembre 2011.

Y con todo esto, ya podemos volvernos a España.

Mientras que en toda Europa tenemos sistemas de seguridad que detienen trenes, en España no hay nada. Todo queda en manos de los maquinistas.

En los años 70, RENFE decide que no es viable seguir en las condiciones que estábamos, y encarga el diseño de un sistema de repetición de señales en cabina y frenado automático para dotar a su red de una seguridad sin precedentes hasta entonces. La empresa encargada de diseñar dicho sistema fue Wabco Dimetal, una filial española de la Westinghouse inglesa (esta empresa, posteriormente se llamó Dimetal a secas, después Dimetronic, y ahora pertenece al grupo Invensys Rail Systems). A ver si os suena de algo el diseño básico del sistema.

Se instalan una serie de balizas a lo largo de la vía, cerca de las señales, que le transmiten al tren, por medio de electromagnetismo, la información de cómo está la señal. Si el maquinista no actúa de determinada forma, el tren se frena automáticamente. No sé a vosotros, pero a mí me recuerda al Indusi, pero con varias diferencias.
Baliza de ASFA. Es la parte central, de plástico. Los tacos de madera son de protección. Foto: mía en Monforte de Lemos - mayo de 2004.


En el ASFA, tenemos 9 frecuencias posibles (en Indusi sólo 3), con las que transmitiremos información al tren. En el tren tenemos instalado un captador, que resuena a una frecuencia constante y que, por acoplamiento inductivo con las balizas, desvía su frecuencia a la de la baliza, y así se transmite la información. Vaya lío. En realidad es muy sencillo Vamos con un símil. Tú estás cantando una canción, y llega alguien y te empieza a cantar otra al oído. Al final, una de dos, o acabas cantando la canción del otro, o te haces un lío de narices. Pues eso mismo es lo que ocurre en el captador del ASFA.

En el ASFA convencional, de las 9 frecuencias, sólo vamos a usar 4. Dos para las señales en Parada (frecuencias L7 y L8), otra para las señales en Vía Libre (frecuencia L3), y otra más para el resto de señales (L1). Recordad que estamos en los años 70, y aún no se puede correr a más de 140 km/h y aún no existe la Vía Libre Condicional.

Por cada señal, vamos a instalar dos balizas. A una la llamaremos baliza previa, y la colocaremos a 300 metros de la señal (esta distancia varía con la declividad de la línea) y la otra la colocaremos al pie de la señal (cinco metros antes) y la llamaremos baliza de pie de señal. Como en la figura.

Señal con sus balizas ASFA

Si la señal está en Vía Libre, la baliza de pie de señal oscilará con la frecuencia L3, y la previa también.
Vía Libre y sus frecuencias

Si la señal está en Anuncio de Precaución, Preanuncio de Parada, Anuncio de Parada, Anuncio de Parada Inmediata, Paso a Nivel Desprotegido o hay un Anuncio de Velocidad Limitada Temporal inferior a 100 o a 60 km/h (dependiendo de si la velocidad máxima de la línea es mayor o menor de 160), la baliza previa y la de pie de señal oscilarán con la frecuencia L1.
Anuncio de Parada y sus frecuencias

Si la señal está en Parada o Rebase Autorizado, la baliza previa tendrá L8 L7 y la de pie de señal L7 L8.

Señal en Parada con sus balizas y frecuencias
Esto en cuanto a lo que hay en la vía. Vamos a ver qué hay en los trenes.

Bien, pues en los trenes, el equipo ASFA se compone de un captador, instalado en los bajos del tren. Este captador es el que hemos dicho que emite una frecuencia determinada que se ve alterada por la frecuencia de resonancia de las balizas.

Captador ASFA. Es lo que está dentro del círculo rojo. Foto: mía en el Museo del Ferrocarril de Galicia, mayo de 2004.
Ya dentro del tren, tenemos el armario de control, donde está toda la electrónica que controla ésto. Lamentablemente, del armario no tengo fotos, pero no os perdéis nada.

Luego, ya en el pupitre de conducción, el maquinista tiene un panel repetidor, con unos selectores y una serie de luces y pulsadores, y en algún lugar que quede a mano, un pulsador de reconocimiento. Vamos a verlos en un par de fotos.

Cabina de la locomotora 7722 del Museo del Ferrocarril de Galicia. En el círculo grande, el panel repetidor. En el pequeño, el pulsador de reconocimiento. Foto: mía en el Museo del Ferrocarril de Galicia, mayo de 2004.
Cabina de una locomotora MAK G 1700 de Comsa en la estación de Ávila. En el círculo rojo grande, el panel repetidor moderno. En el pequeño, el pulsador de reconocimiento. Foto: mía, marzo de 2005.
Vamos a ver cómo tiene que actuar el maquinista.

Si la señal está en Vía Libre, al pasar tanto por la baliza previa como por la baliza de pie de señal, el sistema emitirá un pitido de 0,5 segundos y el maquinista no tendrá que hacer nada.

Si la señal está en Anuncio de Parada (y todos los demás aspectos que he comentado antes, pero lo vamos a simplificar así), al paso por ambas balizas el sistema emitirá un pitido continuo y encenderá dos luces blancas o amarillas en el pupitre de conducción. Una es un pulsador que sirve como reconocimiento de la señal, es decir, que si lo pulso es porque soy consciente de que estoy viendo una señal restrictiva, y el otro es un pulsador que sirve para frenar de urgencia. Lógicamente, éste no se pulsa, salvo causa justificada. El maquinista tiene que pulsar el reconocimiento antes de 3 segundos. Si no lo hace, frenada de urgencia. Como estamos hablando del sistema original, aquí acababa la labor del maquinista con el ASFA. En los sistemas modernos de ASFA tiene que hacer más cosas, que veremos más adelante.

Si la señal está en Parada, al paso por la baliza previa (frecuencia L7) se comprueba la velocidad a la que circula el tren. Si es inferior a la de control, sólo sonará un pitido durante 3 segundos y se encenderá una luz roja fija en el pupitre durante 10 segundos. Si la velocidad que llevamos es más alta que la de control, nos tirará urgencia.

La velocidad de control depende del tipo del tren. Para trenes tipo 50, 60 ó 70, la velocidad de control es 35 km/h. Para trenes tipo 80, 90 ó 100, la velocidad de control es 50 km/h, y para trenes tipo 110 o superior, la velocidad de control es 60 km/h.

¿Y qué ocurre si rebasamos una señal en Parada? Pues que al pasar la baliza con L8, el sistema nos frenará de urgencia, sea la velocidad que sea a la que vamos, porque hemos pasado la señal sin poder hacerlo.

Pero hemos visto que hay casos en los que una señal en rojo se puede pasar. De hecho, hay una indicación, el Rebase Autorizado, que me permite rebasar la señal legalmente. En este caso, en el panel de ASFA tenemos un pulsador para poder rebasar las señales, que anula el sistema durante unos segundos.

Cuando se aumentó la velocidad máxima de la red española a más de 160 km/h (y cuando se inauguró la primera línea de alta velocidad, la Madrid-Sevilla), hubo que incorporar una nueva funcionalidad al ASFA, porque ahora teníamos una indicación restrictiva más, la Vía Libre Condicional. Para ello, se usó una más de las 9 frecuencias disponible, la L2. Así, y análogamente a los casos anteriores, tanto la baliza previa como la de pie de señal, oscilan con esa frecuencia.

Vía Libre Condicional y sus frecuencias
En este caso, se pueden dar dos situaciones: que el tipo del tren que llevamos sea igual o inferior a 160, o que el tipo del tren sea superior a 160.

Si el tipo es igual a 160 o inferior, el ASFA actuará como si la indicación de la señal fuera Vía Libre: un pitido de 0,5 segundos.

Si el tipo es superior a 160, sonará un pitido, se encenderá una luz verde intermitente en el panel, y se encenderá el pulsador de reconocimiento. Si no lo pulsamos en tres segundos, el tren se detendrá. Una vez que pulsemos el reconocimiento, tendremos que reducir la velocidad a 180 km/h en un tiempo determinado, y después a 160 en otro tiempo determinado. He estado buscando, pero no encuentro los tiempos por ningún lado. Si no reducimos la velocidad en ese espacio de tiempo, el sistema nos frenará de urgencia. Si reducimos más la velocidad de lo que nos exige el ASFA y en menos tiempo, evidentemente no pasará nada.

Pues con esto ya tenemos dos versiones del ASFA, el normal y el ASFA 200. Además, a la vez que el ASFA 200 se inventó el ASFA AVE, que no es otra cosa que el mismo ASFA 200 pero para poder instalarlo en vehículos de alta velocidad, y es que, por compatibilidad electromagnética, hubo que variar una de las frecuencias del ASFA unos pocos Hertzios. Además, hay sistemas mixtos ASFA AVE y ASFA 200 para los trenes que pueden circular tanto por las vías de AV como por las convencionales.

A la inauguración del ASFA, que fue en el año 1975, acudió la todavía Princesa Sofía. Se subió en una novísima unidad 440 con el sistema instalado entre Atocha y Alcalá de Henares, viajando en cabina junto con los "peces gordos" de la RENFE de entonces. Llegando a Alcalá de Henares, y tal como estaba previsto, el maquinista del tren rebasó una señal en rojo y se produjo el frenado automático del tren para satisfacción de todos.

A pesar de demostrar su buen funcionamiento y la seguridad que aportaba, los maquinistas de la época renegaban del sistema, ya que no sólo les frenaba el tren ante cualquier error, sino que además registraba todas las actuaciones sobre el sistema. Los maquinistas decían que se sentían excesivamente controlados, y que no tenían que tener nada ni nadie que supervisara que ellos condujeran correctamente. Así que algunos desconectaban el sistema. RENFE, en aquella época empezó a sancionar a los maquinistas que lo hicieran, y así obligó a todos los trenes a circular con el sistema en servicio. Poco a poco sus bondades han ido calando entre el personal ferroviario, hasta tal punto que muchos maquinistas reconocen que, hoy día, se sienten desprotegidos sin él. Es más, el propio RGC dice que si un tren circula sin ASFA en servicio, deben ir dos personas en la cabina.

Pero, a pesar de todo lo bueno que tiene el sistema, también tiene defectos. Y es que es un sistema de supervisión puntual. El sistema sólo comprueba si se reconocen las señales, y sólo en dos casos controla que se cumpla la velocidad. Y precisamente en ese pequeñísimo hueco de seguridad que deja el sistema, es donde se han colado algunos accidentes en los que una supervisión continua de la velocidad del tren los podría haber evitado.

Pero lo que viene a continuación da para otra entrada, por eso de no hacerlas demasiado largas.

13 comentarios:

  1. Muy bien explicado, sí señor. Lo único que tienes un gazapo en la frecuencia de la previa y la de pie de señal, ya que cruzas la L7 y la L8 (el el gráfico está bien).

    Por lo demás, me ha parecido interesantísimo.

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    1. Hola Alberto. Gracias por la corrección. Veo que estáis atentos, jejeje.

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  2. Tal vez para la próxima entrada, nos podrías explicar el proceso de rearme del ASFA, pues recuerdo que antes, cuando había un frenado de emergencia, los ayudantes bajaban a la vía a tocar un botón del lateral de la locomotora.

    Respecto al rechazo que algunos maquinistas tenían a este sistema, entiendo que también podría proceder de las actuaciones intempestivas sobre el freno de emergencia, por error de funcionamiento de los captadores. Para mí fue espectacular ver desde fuera y por la noche el frenado automático del Costa Brava con todos los ejes echando chispas sobre la vía. Supongo que el maquinista también echaba chispas en ese momento. Y ya de viajero, a un 432 le saltó el ASFA en Raymat, al parecer se quedó un bogie con el freno apretado, y cuando llegamos a Monzón tuvieron que tirar de extintor. No veas qué humo, y qué susto...

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    1. Por supuesto que puedo explicar el rearme.

      Cuando, por la razón que sea, el ASFA nos tira urgencia, hay que rearmar el equipo para decirle que estamos en condiciones de continuar la marcha. Para ello, tenemos un pulsador de rearme. Pero este pulsador hay que apretarlo cuando el tren esté parado completamente (bueno, con que vaya a menos de 5 km/h vale, pero si estamos frenando de urgencia, cuando queramos apretarlo, ya estamos parados).

      Antiguamente, el pulsador de rearme estaba situado fuera del vehículo. Esto se hizo así, precisamente, por las reticencias del personal de conducción a usar el ASFA, para obligarles a parar completamente el tren antes de rearmar el equipo. Así que si había una alarma, o si se rebasaba una señal, o si una baliza no funcionaba y nos tiraba urgencia, teníamos que bajar del tren y apretar el botoncito de marras.

      Más tarde, con los nuevos paneles repetidores, el pulsador de rearme pasó a estar en el propio panel, así ya no tenemos que bajar del tren. Pero, eso sí, seguimos teniendo que pulsarlo a tren parado (o a menos de 5 km/h).

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  3. Y una pregunta más Yagolo, ya que veo que conoces muy bien el tema:

    Recuerdo el accidente de Villada, donde un tren entró en un cambio de vía a 160, puede que 140 ó 120 a lo sumo. En la versión que se hizo pública hay varias cosas que no entiendo.
    1.- ¿No están los desvíos señalados con semáforo ámbar? Si eso es así, ¿fue fallo técnico?
    2.- Se dijo que el maquinista sólo frenó 50 segundos antes del accidente, hice el cálculo de deceleración y recuerdo que me salió algo así como 0,9ms2. para lograr la detención completa en los 50 seg. ¿Es mucha frenada para un tren?
    Sea como sea ¿sería posible que me diera una explicación sobre el accidente de Villada?
    Muchas gracias.

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  4. Hola:

    El accidente de Villada fue el detonante para variar la norma de explotación de bloqueos, ya que, hasta entonces, el aspecto de la señal que protege los cambios dependía de la señal siguiente. Debido a este accidente y a otros parecidos, se consideró conveniente modificar esa norma, y poco a poco todos los enclavamientos de España.

    Una deceleración como la que comentas está muy bien para un tren, pero sólo las consiguen las unidades de cercanías, trenes específicamente pensados para grandes aceleraciones y frenadas. En trenes convencionales o trenes con material remolcado, esos valores quedan bastante lejos de la realidad.

    Un saludo.

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  5. Ante todo muchas gracias por la respuesta.
    Entonces, no lo entiendo muy bien, en aquella época la señal que portege el cruce depende de la siguiente. Pero en ese caso, ¿qué sentido tenía que estuviera si no dependía de la posición de la aguja sino de la siguiente señal? Me imagino que no lo he entendido bien, pero por si acaso.
    Un saludo.

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    1. Hola:

      Igual no me explicado bien. Aclaro que ésto, realmente no tiene que ver con el ASFA, sino con los itinerarios en las estaciones.

      He empezado a escribir la explicación, pero se me está complicando mucho si no meto imágenes (en los comentarios no se pueden insertar), así que voy a preparar una entrada nueva.

      Un saludo.

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    2. Hola Gonzalo:

      Ya tienes disponible la respuesta a tu comentario.

      http://comofuncionanlostrenes.blogspot.com.es/2013/07/aclaracion-un-comentario-sobre.html

      Un saludo.

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  6. Muy interesante el tema sobre el ASFA si señor.

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  7. Los tiempos para la reducción de velocidad en vía libre condicional son 18s para llegar a 180km/h y 11s para llegar a 160 km/h. En el artículo 221 del RGC lo puedes ver.

    Saludos!

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  8. Muy bien explicado porque estuvimos trabajando hace poco en un sector así y las medidas de seguridad nos parecieron impresionantes, como debe ser para que no haya ningún problema. Excelente artículo

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