Cómo funciona el Metro de Madrid. Parte I.

Centro de Trafico Centralizado de Metro de Madrid. Imagen extraída de la pagina RPG.

Dentro de estos artículos que vamos a realizar, he querido intentar explicar un poco el funcionamiento que se establece dentro de las operaciones diarias que lleva el Metro de Madrid a lo largo de los 365 días que tiene el año. Al mismo tiempo, quiero despejar algunas dudas que poseen muchos usuarios, durante sus innumerables viajes por la red metropolitana. Por ello, les invito a conocer un poco más nuestra red de Metro.

Los tiempos de espera en Metro de Madrid.

Comenzamos con uno de los quebraderos de cabeza de los usuarios: el tiempo que tarda nuestro tren en salir de una estación a otra. Muchos usuarios observan como el incremento de espera dentro de los trenes en muchas estaciones es superior al que existe dentro de otras estaciones de la misma línea de Metro de Madrid; y que a la gente con mayor prisa, les molesta. Todas estas esperas tienen unas respuestas concretas y son causadas por la estructura de la red de Metro de Madrid y por el Sistema de Regulación Automática de Trenes (SIRAT).

  • La estructura de la propia red: el cantón.

Uno de los datos que la gente usuaria de nuestro transporte metropolitano no se da cuenta, es que todas las infraestructuras poseen unos ciertos límites de capacidad, los cuales harían insostenible una red de metro, y casi de todos los transportes que existen en la actualidad. Para ello, debemos hablar de las subdivisiones internas existentes o conocidos en el argot ferroviario, como cantones.

Un cantón es una parte divisoria de las líneas ferroviarias y establecidas a lo largo de la red ferroviaria. Dichas divisiones son obligatorias y se establecen para que la circulación de los trenes sea segura. Para que sean seguras, el acantonamiento de una línea ha de tener una serie de circuitos de vía –elementos viarios que veremos más adelante – las cuales garanticen la seguridad y la no invasión de otros trenes en ese espacio reservado.

El cantón no es visible a simple vista, ya que no existe ningún elemento que establezca el empiece y al final de esta división, pero sí que podemos establecerlo mediante la visualización de señales ferroviarias, que nos permiten establecer esa división de la línea.

Dentro de la red de Metro de Madrid existen dos tipos de acantonamiento en el interior: los cantones fijos y los cantones móviles.

  • Cantones fijos.
Imagen de una comparativa del sistema de cantones fijos. Imagen del autor.

Asimismo, este sistema solamente permite que normalmente circule un tren. Digo normalmente, ya que puede existir en algún momento, dos trenes en un mismo espacio. Esto debe ser controlado por el Centro de Tráfico y los trenes han de circular de otra manera (supervisión de personal autorizado o por vigilado por radiofrecuencia).

Cuando un tren ha abandonado uno de esos cantones, el cantón anterior se va liberando y permite la utilización de otro tren.  Pero siempre manteniendo una distancia de seguridad entre ellos. Asimismo, todas las líneas de Metro de Madrid, tienen un sistema de señales luminosas que abarcan toda la línea. Estas normalmente indican al conductor del tren, como se encuentra los cantones siguientes. Podemos verlo como van cambiando según va pasando el tren, en este esquema:

  • Catón móvil y el CTBC.
Imagen 1: Cantón tradicional. Imagen 2: Cantón móvil. Imagen del autor. 

Este sistema no se basa en un sistema de separaciones de una línea fijas, como puede ser lo común en muchas de ellas, sino que en estas se establece un sistema de comunicaciones, algunos situados en la vía y otros por radio en los trenes, para conocer exactamente la posición de los diferentes trenes que hay en circulación, como vemos en la siguiente imagen:

Asimismo al llevar embarcado este sistema, permite el aumento del número de trenes en circulación por la línea y un ahorro de energía, al conocer cuando ha de frenar y en qué momento.

Metro de Madrid, ha instalado el sistema CTBC (Communications-Based Train Control) en varias líneas de la red, que son las línea 1 y 6, instaladas por la empresa Bombardier y en la línea 7 en la zona de MetroEste por la impresa Invensys Rail. Para ello se necesita la instalación de un sistema de cantones móviles y un sistema embarcado en el tren y un sistema de balizas colocadas a lo largo de la vía.

  • La estructura de la propia red: las estaciones cabecera.

Las estaciones cabeceras de las líneas suponen un problema para la circulación de los trenes, debido a que la línea pasa de una vía doble a una vía sencilla, y que durante mucho tiempo está ocupada por un tren, con lo cual interrumpe la circulación de los trenes momentáneamente.

Como hemos visto, las líneas tienen un acantonamiento y únicamente puede permanecer un solo tren en ese espacio. Del mismo modo, sí el tren que está situado en la cabecera de las líneas, el tren que le prosiga no podrá iniciar su marcha hasta que el tren detenido en la cabecera no reanude la marcha en sentido inverso.

Una de las soluciones que se pueden establecer es la puesta en marcha de un sistema que permita la facilidad de cambios de vía en las estaciones y no tenga que ralentizar la marcha de los trenes. Para ello se pueden establecer un sistema de cambio de vías que permita gran movilidad o el sistema autoshunt – el cual hablaremos más adelante detalladamente.

  • El Sistema de Regulación Automática de Trenes (SIRAT)
Imagen del sistema de control SIRAT. Fotografía de la Comunidad de Madrid.

El Sistema de Regulación Automática de Trenes (SIRAT) es una herramienta que usa Metro de Madrid para garantizar los intervalos que existen entre tren y tren, sean los establecidos por el cuadro de horarios de cada línea. Sí nos acercamos a la tabla de intervalos existente en cada línea, comprobaremos que la espera media de andén, son dentro de lo establecido.

Este sistema de regulación lo podemos observar durante la llegada de los trenes, los cuales llegan a nuestras estaciones de forma casi coordinada, haciendo que el sistema sea unísono en cuanto al ascenso y descenso de los viajeros de Metro de Madrid.

El funcionamiento del SIRAT es bastante sencillo. A través de una serie de cálculos establecidos, las señales luminosas –comúnmente denominados semáforos en lenguaje coloquial – se abren y se cierran – se establece en su fase verde o en su fase roja – dependiendo del adelanto o del retraso que sufra el tren a su llegada a la estación.

En estos casos, podemos establecer que el sistema de regulación permite una uniformidad en cuanto al servicio. Pero al mismo tiempo, este sistema también retiene bastante más a los servicios de viajeros, ya que el computo de las llegadas y salidas de los trenes se realizan completamente en la línea, haciendo que los trenes que se sitúen tanto delante de nosotros como detrás de nosotros, sufran retrasos debido a que llegan antes a la estación y deben detenerse más tiempo de lo debido, o bien, esperen menos dentro de una estación, ya que llevan retraso en su servicio y deben detenerse menos tiempo.

Aunque parezca extraño, la pérdida de tiempo que se establece en muchas estaciones, permiten que la circulación de trenes pudiera ser más fluida, haciendo que haya más servicios de trenes, con la misma cantidad, pero dentro de unos márgenes de capacidad.

Dispositivos de seguridad.

Como cada sistema ferroviario, es necesario y tiene como deber, garantizar una seguridad a la hora de la circulación de trenes por una instalación con pasajeros. Metro de Madrid cuenta con varios dispositivos situados a la altura de la vía, llamados balizas.

Las balizas son dispositivos emisores de señales electromagnéticas, transmitidas mediante frecuencias radiofónicas en AM o FM, y que son recogidas por los trenes a través de elementos captadores situados en la parte delantera de las unidades. Para ello, Metro de Madrid dispone del sistema ATP (Automatic Train Protection)

El funcionamiento del ATP es sencillo, ya que la unidad es la que recoge en todo momento dichos datos transmitidos por la baliza del ATP. La unidad, transmite esas órdenes recogidas y devuelve de nuevo informaciones sobre el paso de la unidad. Estas informaciones devueltas, se usan posteriormente para que el tren anterior sepa información sobre el precedente.

Todo ello, garantiza que el funcionamiento de los trenes sea seguro ya que impide que las unidades rebasen una señal establecida en fase rojo, rebase la velocidad máxima impuesta en el tramo, aproximación de otro tren no ordenada, pérdida de control de los elementos de vía y sí otro tren posee problemas en la otra cabina de la unidad.

Pero dentro del ATP, existen diferencias en cuestión de la transmisión de los datos o códigos de las balizas. Existen la transmisión de información de 1 Portadora, 2 Portadoras o Distancia Objetivo.

  • ATP de 1 Portadora.

Es el sistema de ATP primigenio y solamente se encuentra en la línea 5. Este sistema es muy simple, el tren solamente recoge los códigos que existen en el cantón en el cual esta. El problema de este, es que ha de circular a la vista, es decir, hay que estar muy atento a las señales y lo que puede aparecer.

Para reforzar la seguridad de este sistema, se han de colocar carteles de velocidad al lado, ya que es posible que el tren se encuentre una señal en rojo y este pueda rebasarla. Si una unidad sobrepasar la señal, saltaría el sistema de freno de emergencia, deteniendo la unidad enseguida e inmovilizándola. Aun así, sus velocidades se basan en 25, 45 y 65 km/h, en los diferentes carteles a lo largo de la línea.

El caso de la línea 5, es especial, ya que es una línea con ATP 1 Portadora, pero el tren recibe los datos de un ATP de 2 Portadoras, el cual veremos, y con el sistema ATO integrado en el tren. Asimismo por su seguridad se hace el sistema doble rojo.

El sistema doble rojo, es que cuando pase el tren o la unidad, existan dos cantones libres, estableciéndose las dos señales anteriores en rojo, permitiendo mayor seguridad, pero disminuyendo la capacidad total de la línea.

  • ATP de 2 portadoras.

Es uno de los sistemas que todavía están implantados en las líneas de Metro, es muy parecido al sistema de 1 Portadora, pero su diferencia es que este tren obtiene los códigos de velocidad, del cantón en el cual va a entrar y en el siguiente.

Su sistema protege al tren, en caso de que aumentase demasiado la velocidad, haciendo que el tren la reduzca o se aplique el freno de emergencia, automáticamente.

Los trenes pueden estar más cerca, al no existir el problema del doble rojo, ya que el sistema ATP no permite que el tren se aproxime al siguiente y no rebase el cantón, impidiendo un alcance por detrás. Asimismo, el tren anterior, iría reduciendo la velocidad, llegando a detenerse en algunos casos.

  • ATP Distancia-Objetivo.

En algunos libros puede aparecer ATP (DO), es el sistema de ATP 2 Portadoras, pero la única diferencia, que existe, es que el tren puede circular por el cantón en el que está e invadir el siguiente, siempre conociendo la posición del siguiente tren.  Este sistema lo que también permite es que la distancia de frenado sea más eficiente, que la de los otros sistemas, ya que calcula perfectamente la parábola de frenado.

Imagen del funcionamiento del sistema de ATP en Metro de Madrid. Imagen del autor

Los modos de conducción de los trenes.

Las unidades de Metro de Madrid incorporan dentro de sus cabinas diferentes modos de conducción. Todos los sistemas de conducción han de estar supervisados mediante el sistema ATP, el cual garantiza esa seguridad de que los trenes efectúen su recorrido de forma ordenada. La circulación de los trenes se establecen mediante los modos ATP+ATO, ATP+Manual y Manual+20.

  • Modo ATP+ATO.

El sistema ATO, es un subsistema del ATP, es decir, el ATO nunca funcionaria si no hubiese ATP instalado en la las líneas. Este sistema únicamente se limita a saber el punto de parada de los trenes en las diversas estaciones de la red. El sistema ATO permite la automatización del tren, ya que el sistema recoge los códigos de velocidad que proporciona el ATP y asimismo permite la parada de los trenes en las estaciones. En este sistema se recoge la apertura y cierre de puertas de modo automático, siempre con la supervisión del maquinista.

  • Modo ATP+Manual.

Dentro de este modo de conducción, se necesita la presencia de los cogidos que proporciona el ATP a las unidades circulantes. El conductor posee en este caso los mandos del tren, el cual tendrá que adaptarse a la velocidad objetivo que proporcione el ATP, tener que anticiparse a los cambios de velocidad y efectuar, de modo manual, la parada en las estaciones.

  • Modo Manual+20.

Este modo de conducción esta supervisado por el sistema ATP, pero lo que se establece es que la unidad no podrá sobrepasar los 20 km/h, independientemente de lo que establezcan los códigos del ATP. Del mismo modo, se garantiza la seguridad ante el rebasamiento de señales aplicando los sistemas de parada. Se suele utilizar a la entrada de depósitos, tuéneles de enlace, entre otros; prestando interés en la circulación y en los desvíos existentes.

En la siguiente parte de nuestro artículo, me detendré más en las explicaciones de algunos términos existentes y en las cuestiones de señalización luminosa como viaria, existente a lo largo de los tramos.

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