Sistema CBTC para niños
Un sistema CBTC (que significa Communications-Based Train Control, o en español, Control de Trenes Basado en Comunicaciones) es una tecnología moderna para controlar y señalizar trenes. Utiliza comunicación de radio en dos direcciones entre el tren y los equipos en la vía. Esto permite saber la posición exacta de un tren con mucha más precisión que los sistemas antiguos. Así, el manejo del tráfico de trenes es más eficiente y seguro.
Formalmente, un sistema CBTC es un control automático y continuo del tren. Determina la ubicación del tren con gran exactitud, sin depender de los circuitos de vía tradicionales. Se basa en una comunicación constante y de alta capacidad entre el tren y la vía. Además, tiene procesadores tanto en el tren como en la vía que ayudan a proteger los trenes (ATP), controlarlos automáticamente (ATO) y supervisar todo el sistema (ATS). A la combinación de ATP, ATO y ATS se le llama comúnmente ATC (Control Automático de Trenes).
Contenido
¿Por qué necesitamos el CBTC?
A medida que las ciudades crecen y más personas usan el transporte público, los sistemas de trenes necesitan ser más rápidos y eficientes. Para lograr esto, los operadores buscan que sus líneas de tren puedan transportar a más gente y, al mismo tiempo, controlar los costos.
¿Cómo aumenta el CBTC la capacidad de los trenes?
El objetivo principal de los sistemas CBTC es aumentar la capacidad de transporte. Esto se logra reduciendo el tiempo entre un tren y el siguiente. Con esta tecnología, se puede disminuir al mínimo la distancia entre los trenes mientras circulan, siempre garantizando la seguridad.
Los sistemas de control antiguos se basaban en detectar si un tren estaba en una sección fija de la vía, llamada cantón. Cada cantón estaba protegido por señales que impedían la entrada de otros trenes si ya había uno dentro. Como estos cantones eran fijos, se les llamaba sistemas de cantón fijo.
A diferencia de los sistemas de cantón fijo, los sistemas CBTC modernos usan un concepto llamado cantón móvil. Esto significa que la zona protegida alrededor de cada tren no es fija. Los trenes actualizan continuamente su posición exacta y la envían a los equipos de la vía usando comunicación por radio.
Origen y evolución del CBTC
A principios de los años 90, con la llegada de las comunicaciones digitales por radio, la señalización ferroviaria empezó a experimentar con la radio. Era una forma más eficiente y económica de comunicar el tren con la vía, comparado con los sistemas de lazos inductivos que se usaban antes. Así comenzó la evolución hacia los sistemas CBTC que conocemos hoy.
En 2003, Bombardier inauguró el primer sistema CBTC basado en radio en el Automated People Mover (APM) del Aeropuerto Internacional de San Francisco. Meses después, Alstom lanzó su primer sistema CBTC por radio en Singapur.
Los sistemas CBTC modernos tienen un antepasado en los sistemas desarrollados por Alcatel SEL (hoy Thales) para Bombardier en Canadá a mediados de los 80. Esta tecnología, conocida como TBTC (Transmission-Based Train Control), usaba lazos inductivos para la comunicación. Aunque tenía algunos problemas de compatibilidad y era costosa de instalar, fue muy usada en su momento.
Al principio, la comunicación por radio en los sistemas CBTC tuvo algunos desafíos, especialmente con la compatibilidad. La fiabilidad de esta tecnología es clave para un sistema CBTC. Sin embargo, con el tiempo, la tecnología ha mejorado mucho, volviéndose más fiable y económica.
Características de los sistemas CBTC modernos
¿Cómo funciona el cantón móvil en CBTC?
Los sistemas CBTC se usan principalmente en líneas de metro o APM (trenes automáticos en aeropuertos), pero también pueden usarse en líneas de cercanías.
En los sistemas CBTC modernos, los trenes envían su información (como posición exacta, velocidad y distancia de frenado) a los equipos de la vía mediante radio. Con esta información, los equipos de la vía calculan la zona que el tren ocupa y los puntos que ningún otro tren debe sobrepasar. Esta información se envía a los trenes para que ajusten su velocidad de forma automática y segura. Así, los trenes siempre saben qué tan lejos están del tren de adelante y mantienen una distancia segura.
En los sistemas de cantón fijo, el sistema solo sabe que un tren ocupa un cantón completo, sin saber su posición exacta dentro de él. Esto limita la cercanía entre trenes.
En el sistema de cantón móvil, el tren calcula continuamente su posición y su distancia de frenado, y la envía a la vía. Esto permite establecer una "autoridad de movimiento" (MA), que es una zona protegida que se mueve con el tren. Esta zona llega hasta la cola del tren de adelante.
Es importante que esta zona protegida incluya un margen de seguridad, que depende de la precisión con la que el tren mide su posición. Los sistemas CBTC de cantón móvil permiten reducir la distancia de seguridad entre trenes. Esto reduce el tiempo entre trenes (llamado headway) y aumenta la capacidad de transporte de la línea.
Grados de automatización en CBTC
Los sistemas CBTC modernos permiten diferentes niveles de automatización, conocidos como Grados de Automatización (GoA). Un sistema CBTC no significa necesariamente que el tren no tenga conductor, pero es la base para lograrlo.
Los grados de automatización son:
- GoA 0: Modo de emergencia, donde el conductor toma todas las decisiones.
- GoA 1: Modo degradado o con conductor. El conductor controla la aceleración, el frenado y la apertura de puertas. Sin embargo, el sistema puede detener el tren si el conductor ignora una señal de parada, mejorando la seguridad.
- GoA 2 (Operación de Tren Semiautomática, STO): Todavía hay un conductor. Su papel es abrir y cerrar puertas y activar la aceleración para que el tren siga las señales. También ayuda en emergencias.
- GoA 3 (Operación de Tren sin Conductor, DTO): El tren opera sin conductor en la cabina, pero hay un asistente a bordo para emergencias y para ayudar a los pasajeros.
- GoA 4 (Operación de Tren Desatendida, UTO): Es un modo completamente automático sin ninguna intervención humana dentro del tren.
El CBTC puede manejar todos estos niveles de control. Cuanto mayor sea el nivel de automatización, mayores serán los requisitos de seguridad, funcionalidad y rendimiento.
Usos principales del CBTC
Gracias a sus características, los sistemas CBTC optimizan el uso de las vías y permiten una alta capacidad de transporte con poco tiempo entre trenes, manteniendo la seguridad. Se pueden usar en nuevas líneas de metro con mucha demanda o instalarse en líneas ya existentes para mejorar su capacidad.
Instalar CBTC en líneas ya existentes es un desafío, porque no se debe interrumpir el servicio. Sin embargo, ya hay casos exitosos donde se ha instalado CBTC en líneas en funcionamiento sin afectar a los pasajeros. Esto incluye instalar equipos tanto en la vía como en los trenes, sean nuevos o antiguos.
Ventajas y beneficios del CBTC
La evolución de la tecnología y la experiencia de los últimos 30 años han hecho que los sistemas CBTC modernos sean más fiables y menos propensos a fallar que los sistemas antiguos. Generalmente, los sistemas CBTC necesitan menos equipos instalados en la vía. Sus herramientas de diagnóstico y monitoreo son más avanzadas, lo que los hace más fáciles de instalar y, lo más importante, más económicos de mantener.
Además, los sistemas CBTC usan las últimas tecnologías para ofrecer diseños más simples y compactos. Son muy disponibles, lo que significa que ciertos fallos no afectan la operación del tren.
Los sistemas CBTC también son muy flexibles en su operación. Esto permite a los operadores adaptarse a las necesidades de tráfico de cada ciudad de forma eficiente. La operación automática puede mejorar significativamente la capacidad de transporte comparada con los sistemas manuales.
Finalmente, los sistemas CBTC son más eficientes en el uso de energía que los sistemas tradicionales. Incorporan funciones como diferentes estrategias de conducción automática o la adaptación de la oferta de transporte a la demanda de pasajeros, lo que permite ahorros importantes de energía.
¿Cómo se compone un sistema CBTC?
Un sistema CBTC moderno incluye estos componentes principales:
- Equipamiento de vía: Incluye el sistema de enclavamiento (que controla los cambios de vía y señales) y los Controladores de Zona. Estos últimos suelen tener las funciones de ATP y ATO para la vía. El control general se hace desde un centro de mando central (ATS).
- Equipamiento CBTC a bordo del tren: Integra las funciones de ATP y ATO para el tren.
- Comunicación Tren-Vía: Se basa en sistemas de comunicación por radio.
De forma más detallada, los componentes principales son:
- Sistema ATP a bordo del tren: Controla la velocidad del tren para que siempre sea segura, aplicando los frenos si es necesario. También se comunica con el sistema ATP de la vía para enviar datos del tren (como velocidad y distancia de frenado) y recibir los límites de velocidad o puntos de parada.
- Sistema ATO a bordo del tren: Controla automáticamente la aceleración o el frenado del tren para regular su velocidad por debajo del límite del ATP. Su objetivo es facilitar el trabajo del conductor (o operar sin conductor) y asegurar que el tráfico fluya bien y los pasajeros viajen cómodos. También puede elegir diferentes formas de conducir para, por ejemplo, reducir el tiempo de viaje o ahorrar energía.
- Sistema ATP de vía: Gestiona las comunicaciones con todos los trenes en su área. Calcula los puntos de parada que cada tren no debe sobrepasar. Es fundamental para la seguridad.
- Sistema ATO de vía: Controla el destino y la regulación de la operación de los trenes. Indica a cada tren su próxima estación y puede informar sobre la duración de la parada. También maneja otras funciones no relacionadas con la seguridad, como órdenes de parada o saltos de estación, y la gestión de alarmas.
- Sistema de Comunicaciones: Como es un sistema basado en comunicación bidireccional, los sistemas CBTC modernos usan una red de radio digital con antenas o cable radiante. Es común usar la banda de 2.4 GHz (como el WiFi), aunque también se usan otras frecuencias.
- Sistema ATS: Su función principal es gestionar el tráfico de trenes según las reglas de cada sistema. Es la interfaz principal entre el operador y el sistema CBTC. Permite gestionar el enrutamiento de trenes, los horarios, las alarmas y la relación del CBTC con otras aplicaciones.
- Sistema de Enclavamiento: Si se necesita como un sistema separado (por ejemplo, como respaldo si el CBTC falla), controla elementos de la vía como las agujas (cambios de vía) y las señales. En redes más sencillas, esta función puede estar integrada en el sistema ATP de vía.
Proyectos y aplicaciones del CBTC
Cada vez se implementan más sistemas CBTC en todo el mundo. Estos proyectos varían desde instalaciones pequeñas, como los APM en aeropuertos (San Francisco, Washington), hasta sistemas complejos en metros grandes que transportan a cientos de miles de pasajeros al día.
Algunos ejemplos importantes incluyen las líneas 1, 6 y 7b del Metro de Madrid, algunas líneas del Metro de París, las cuatro líneas del Sub Surface Railway (SSR) en el Metro de Londres, y las líneas D, C y H del Subte de Buenos Aires.
La tecnología basada en lazos inductivos (TBTC) se usa cada vez menos. Por eso, aquí nos enfocamos en los proyectos CBTC que usan comunicación por radio y el principio de cantón móvil.
La siguiente tabla muestra algunos de los proyectos CBTC más importantes en operación o en desarrollo en el mundo. También indica el nivel de automatización y si el sistema se instaló en una línea nueva (Greenfield) o en una ya existente (Brownfield).
| Lugar | Línea/Sistema | Proveedor | Solución | Puesta en servicio | Km | Núm de trenes | Comentarios |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| San Francisco Airport | AirTrain APM |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Singapur | North-East Line |
|
Urbalis |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Aeropuerto de Seattle-Tacoma | Satellite Transit System APM |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Brownfield, UTO |
| Las Vegas | Monorail |
|
SelTrac RF |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Wuhan | 1 |
|
SelTrac |
|
|
|
|
| Dallas-Fortworth Airport | DFW Skylink APM |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Hong Kong Disneyland | Penny´s Bay Line |
|
SelTrac RF |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Lausana | M2 |
|
Urbalis |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Pekín | Airport Express |
|
Urbalis |
|
|
|
Greenfield, DTO |
| Metro de Pekín | 2 |
|
Urbalis |
|
|
|
Brownfield, STO |
| Metro de Madrid | 1, 6 |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Brownfield, STO |
| Aeropuerto Internacional de Las Vegas | McCarran Airport APM |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Brownfield, UTO |
| Aeropuerto de Londres-Heathrow | Heathrow APM |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Barcelona | 9 |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Nueva York | BMT Canarsie Line |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
Brownfield, STO |
| Washington-Dulles Airport | Dulles APM |
|
SelTrac RF |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Shanghai | 6, 7, 8, 9 |
|
SelTrac |
|
|
|
Greenfield and Brownfield |
| Metro de Taipéi | Neihu-Mucha |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Greenfield and Brownfield, UTO |
| Filadelfia | SEPTA Light Rail Green Line |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
STO |
| Metro de Pekín | 4 |
|
SelTrac |
|
|
|
DTO |
| Metro de Cantón | Pearl River Line APM |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Greenfield, DTO |
| Metro de Cantón | 3 |
|
SelTrac RF |
|
|
|
DTO |
| Aeropuerto de Londres-Gatwick | Terminal Transfer APM |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Brownfield, UTO |
| Metro de París | 3, 5 |
|
Inside RATP´s Ouragan project |
|
|
|
Brownfield, STO |
| Metro de Singapur | Circle |
|
Urbalis |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de São Paulo | 4 |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de São Paulo | 1, 2, 3 |
|
Urbalis |
|
|
|
Greenfield and Brownfield, DTO |
| Yongin | EverLine ART |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
UTO |
| Metro de Shenzhen | 3 |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
STO |
| Metro de Madrid | 7 Extension MetroEste |
|
SIRIUS |
|
|
|
Brownfield, STO |
| Metro de Dubái | Red, Green |
|
SelTrac |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Seúl | Bundang Line |
|
SelTrac |
|
|
|
Greenfield, DTO |
| Metro de Shenyang | 1 |
|
CBTC |
|
|
|
Greenfield, STO |
| Aeropuerto Internacional de Sacramento | Sacramento APM |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de París | 1 |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
Brownfield, DTO |
| Metro de Tianjin | 2, 3 |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
STO |
| Metro de Argel | 1 |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
Greenfield, STO |
| Phoenix Sky Harbor Airport | PHX Sky Train |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Riyadh | KAFD Monorail |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Shanghái | 11 |
|
SelTrac RF |
|
|
|
Brownfield and Greenfield |
| São Paulo CPTM | 8, 10, 11 |
|
SIRIUS |
|
|
|
Brownfield, STO |
| Metro de la Ciudad de México |  |
|
Urbalis |
|
|
|
Greenfield, STO |
| Metro de París | 13 |
|
SelTrac RF |
|
|
|
STO |
| Metro de Pekín | 8, 10 |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
STO |
| Metro de Nanjing | 2, 10 |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
Greenfield |
| Metro de Caracas | 1 |
|
SIRIUS |
|
|
|
Brownfield |
| Metro de São Paulo | 15 |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Salvador | 1 y 2 |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
STO |
| Metro de Estocolmo | Red |
|
CBTC |
|
|
|
Brownfield, STO |
| Jeddah Airport | King Abdulaziz APM |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Incheon | 2 |
|
SelTrac RF |
|
|
|
UTO |
| Aeropuerto de Múnich | Munich Airport T2 APM |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Helsinki | 1 |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
Greenfield and Brownfield, STO |
| Metro de São Paulo | 5 |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Brownfield & Greenfield, UTO |
| Metro de Taipéi | Circular |
|
CBTC |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Singapur | Downtown |
|
SIRIUS |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Santiago |  |
|
Urbalis |
|
|
|
Greenfield and Brownfield, DTO |
| Metro de Santiago |   |
|
SelTrac RF |
|
|
|
UTO |
| Taichung Metro | Green |
|
Urbalis |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Kuala Lumpur MRT | Klang Valley MRT |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Metro de Nueva York | IRT Flushing Line |
|
SelTrac RF |
|
|
|
Brownfield, STO |
| Metro de Londres | SSR Lines: Metropolitan, District, Circle, Hammersmith & City |
|
CITYFLO 650 |
|
|
|
Brownfield, STO |
| Rennes ART | B |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
Greenfield, UTO |
| Copenhagen S-Train | All lines |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
Brownfield, STO |
| Metro de Budapest | M2, M4 |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
|
| Metro de Cantón | 4, 5 |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
|
| Marmaray Lines | Commuter Lines |
|
SIRIUS |
|
|
|
Greenfield, STO |
| Subte de Buenos Aires |    |
|
Trainguard MT |
|
|
|
Brownfield, UTO |
| Mi Tren Guadalajara | 3 |
|
Urbalis 400 |
|
|
|
ATO |
| Metro de la Ciudad de México |  |
|
Trainguard MT CBTC |
|
|
|
Brownfield, DTO |
| Metro de Lima y Callao | 2 |
|
CBTC |
|
|
|
|
| Metro de Lima y Callao | 4 |
|
CBTC |
|
|
|
Véase también
En inglés: Communications-based train control Facts for Kids
