ERTMS

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En el centro baliza ASFA para doble ancho flanqueada por dos eurobalizas del sistema ETCS.

Contenido

ERTMS y sus componentes

ERTMS (European Rail Traffic Management System, Sistema de Gestión de Tráfico Ferroviario Europeo) es un importante proyecto industrial europeo que cuenta con el apoyo de la Comunidad Europea en su desarollo e implantación en las líneas de ferrocarril transeuropeas. El objetivo es crear un sistema común en Europa de gestión y señalización de las líneas de ferroviarias para así mejorar la competitividad del ferrocarril como modo de transporte [1]

ERTMS está constituido por los dos componentes técnicos ETCS y GSM-R:

  • GSM-R (Global System for Mobile Communications - Rail(way)) es dentro de ERTMS el sistema de comunicación inálambrico que asegura las comunicaciones (voz y datos) entre vehículos e instalaciones fijas.
  • ETCS (European Train Control System) es dentro de ERTMS el componente que realiza las funciones de señalización y control de tráfico. Incluye un sitema ATP y la interfaz para enclavamientos y que garantizan la seguridad de la circulación de trenes. [2]

Además, en el futuro debe existir otro componente de gestión de tráfico llamado ETML [3][4]

Por lo tanto, una línea puede tener el sistema de comunicación GSM-R sin que se haya instalado el sistema de supervisión continua ETCS, pero la operación de ETCS requiere GSM-R.

Las especificaciones de ERTMS son fijadas por la UNISIG (Union Industry of Signaling) y controladas por la European Railway Agency (ERA), de reciente creación en acuerdo con la UIC (Union Internationale des Chemins de Fer).

El fundamento legal del inicio proceso de creación de un sistema de señalización y control de tráfico tuvo lugar en 1996, mediante por la Directiva 96/48/EG. El desarrollo ha sido y sigue siendo difícil y ha acumulado múltiples retrasos. Es llevado a cabo por sies compañías miembros de UNISIG: Alstom Transport, Ansaldo STS, Bombardier Transportation, Invensys Rail Group, Siemens TS y Thales y el desarrollo y pruebas en líneas piloto cuenta con subvenciones de la Comunidad Europea.

Los países pioneros en la aplicación de ERTMS son España (ver abajo), Suiza LAV mixta Mattstetten-Rothrist y Túnel de base del Lötschberg) y Holanda (Betuweroute y LAV Schiphol – Amberes). Puesto que tanto Renfe, como SBB y NB no habían desarrollado sistemas de señalización de alta velocidad "propios", como el francés TVM y el alemán LZB, estas compañías vieron en el desarrollo de ERTMS una oportunidad y decidieron la implantación de ERTMS en sus nuevas líneas de Alta Velocidad y en otras líneas . Y si los tres países han sufrido las consecuencias de la inmadurez de ERTMS y grandes retrasos en su aplicación, ahora se encuentran en una posición ventajosa para exportar su duramente adquirido "know how" a otros países.


La necesidad de ERTMS: mejorar la interoperabilidad

La interoperabilidad del transporte ferroviario es dificultada en Europa por la existencia de

ERTMS debe contribuir a resolver el último aspecto logrando un sistema común de gestión de tráfico con señalización en cabina. Los objetivos principales de ERTMS son:

  • Mejorar decisivamente la interoperabilidad del material rodante definiendo un estándar técnico de señalización y seguridad que permita superar las diferencias entre los distintos países de Europa.
  • Aumento de capacidad de las líneas reduciendo el intervalo entre trenes.
  • Aumentar los niveles de seguridad.
  • Reducir los costos
    • al disminuir las instalaciones fijas
    • al pasar de sistemas propietarios a otro abierto y competitivo y así terminar con mercados cautivos por países y compañías.


GSM-R: Global System for Mobile Communications - Rail(way)

Global System for Mobile Communications - Rail(way) (GSM-R o GSM-Rail) es una adaptación para el ferrocarril del sistema de comunicación inalambricas basado en el estándar "Global System for Mobile Communications (GSM) utilizado en los teléfonos móviles. GSM-R es uno de los dos componentes, junto a ETCS, de ERTMS.

GSM-R utiliza las frecuencias 876-880 MHz (Uplink) y 921-925 MHz (Downlink) dentro de la banda de GSM-900.

Componentes y niveles de ETCS

Dentro de los dos componentes técnicos de ERTMS, ETCS realiza las funciones de control de los trenes y se han previsto tres niveles.

Baliza ETCS nivel 1
  • ETCS Nivel 1 utiliza la transmisión puntual de información al tren por medio de transpondedores pasivos. También se usa la transmisión semicontinua por medio de lazos. Se trata de una tecnología suplementaria para la señalización lateral preexistente en líneas con baja o moderada intensidad de tráfico. Los cantones están definidos por el sistema de señalización ya instalado. Este nivel incrementa la seguridad en el caso de señalización temporal de precaución y en áreas de restricción de velocidad. Adicionalmente, la señalización en cabina permite incrementar la velocidad de la línea.
  • ETCS Nivel 2, como el Nivel 1, puede instalarse "por encima" de un sistema anterior de señalización semafórica. La señales fijas pueden ser total o parcialmente sustituidas por señalización en cabina. El RBC (Radio Block Center) traza la localización de cada tren controlado dentro de su área. EL RBC determina y transmite una descripción de la vía y autoriza los movimientos, de forma individualizada para cada tren controlado, de acuerdo con el sistema de señalización subyacente. Adicionalmente ofrece al RBC los datos del tren, en especial su posición. Puede incrementarse la velocidad, ya el RBC puede inspeccionar varios cantones.
  • ETCS Nivel 3 presenta adicionalmente funciones tales como la determinación activa de la distancia entre los trenes. No es necesario la existencia de un sistema de monitorización lateral, puesto que la trenes informan de manera activa sobre su posición al centro de control, desde el comienzo de la composición hasta el último de los vagones. Para incrementar la capacidad de las líneas puede instaurarse el sistema de cantones móviles. La principal ventaja del nivel 3 consiste en la reducción de costes de amortización por la sustitución de los elementos de monitorización de ocupación de vía y de las señalización lateral.

GSM-R se encarga de la transmisión de voz y datos entre el tren y las instalaciones fijas.

Los niveles 1 y 2 ya se encuentran en operación comercial. El nivel 3, el de máxima capacidad debido a que permite cantones móviles, no existe aún y el objetivo es que sea operativo hacia 2020 [5].

Niveles de ETCS. Nivel 1. A) Las informaciones se transmiten por eurobalizas situadas a lo largo la vía y conectadas a la señalización existente. En principio, cada señal tiene su baliza. El tren 2, pasa sobre la baliza A junto a la señal “verde” y recibe la autorización de circular hasta el final de la sección 2. Esta autorización le permite en principio circular à la velocidad máxima de la línea (160 km/h en nuestro ejemplo) hasta la baliza B que se encuentra en la señal siguiente. Si no recibe otra información, después de haber pasado la baliza B, el tren debería frenar para parar antes de la señal de la baliza C. B) En situación “normal” cuando el tren 2 pasa sobre la baliza B, el tren 1 habrá liberado la sección 3. El tren 2 recibirá una nueva autorización para circular, esta vez hasta la señal correspondiente a la baliza D. El tren podrá seguir circulando a la velocidad máxima de la línea, en nuestro caso a 160 km/h. C) Sin embargo, si, por alguna razón, el tren 1 no ha liberado la sección 3, la baliza B confirma la prohibición de cruzar la señal que se encuentra en la baliza C, lo que implicará que el tren deberá circular a velocidad cada vez más reducida hasta detenerse en la baliza C. El conductor no cruzará la baliza C hasta que la señal pase a ámbar o a verde. Nivel 2. D) Toda esas informaciones puede ser transmitidas por radio (GSM-R) sin necesidad de señales laterales lo que permite ahorros sustanciales en inversión y en mantenimiento. La detección de la posición de los trenes sigue efectuándose en el suelo (mediante circuitos de vía, contadores de ejes...) pero el tren con ETCS puede recibir por radio una nueva “autorización de avanzar” en todo momento. Mientras que en nivel 1, la información de que el cantón está liberado sólo podía ser recibida al final de la sección 2, obligando así el tren a circular a baja velocidad, con el nivel 2 la información es disponible inmediatamente, lo que contribuye à hacer el tráfico mas fluido. Nivel 3. E) Con el nivel 3, los trenes podrán enviar ellos mismos su posición exacta, lo que permitirá crear cantones móviles y optimizar la capacidad de las líneas y reducir las instalaciones fijas y, al ,mismo tiempo, reducir de forma importante los costos de inversión y mantenimiento.

Intervalos de paso

La diferencia principal entre niveles de ETCS no es por su velocidad máxima, sino por la capacidad que permiten. Así, el nivel 1 es "para líneas de moderada densidad de tráfico". Por ejemplo, en las especificaciones de la licitación del sistema de seguridad y señalización de la LAV entre Madrid y Lleida se indica lo siguiente:

  • ETCS nivel 1: 300 km/h y 5' 30 de intervalo entre trenes
  • ETCS nivel 2: 350 km/h y 2' 30 de intervalo
  • ASFA: 200 km/h y 8' de intervalo.

Otros ejemplos:

Primeras circulaciones comerciales con ETCS

Las primeras circulaciones comerciales con ETCS como sistema de señalización definitivo son las siguientes (anteriormente hubo varias líneas en Suiza, Alemania y otros países en las que trenes regulares circularon durante un periodo de pruebas con algún nivel de ETCS y al cabo de un tiempo, se ha revertió a la señalización tradicional):

  • 22 de enero de 2006. Primeras circulaciones comerciales (4 ETR 500 por sentido) con ETCS nivel 2 y 300 km/h en la LAV Roma - Nápoles. A partir del 17 de septiembre de 2006 se pasa a 7 trenes por sentido.
  • 19 de mayo de 2006. Empiezan a circular unidades de la serie 102 a 250 km/h con ETCS nivel 1 entre Madrid y Lleida. Son las primeras circulaciones en el mundo a esta velocidad con ETCS nivel 1. Los otros trenes de esta línea siguen circulando con ASFA200.
  • 2 de julio de 2006. Empiezan la circulaciones comerciales con ETCS nivel 2 en la LAV mixta Mattstetten-Rothrist(tramo de 45 km entre Berna y Zurich): cada noche unas 12 circulaciones a partir de las 22.30. La velocidad máxima es 160 km/h. Aunque restringida en el horario, se trata de la primera circulación comercial con ETCS Nivel 2 y con trenes de varios tipos y fabricantes. El 22 de Julio de 2006 se amplia el horario a las 21.30 con lo que son unos 20 trenes al día los que circulan con ETCS nivel 2.
  • 16 de octubre de 2006. Adif permite 280 km/h con ETCS Nivel 1 entre Madrid y Lleida.
  • 14 de diciembre de 2006. Adif permite circular a 280 km/h con ETCS Nivel 1 entre Lleida y Camp de Tarragona.
  • 18 de marzo de 2007. ETCS Nivel 2 controla las 24 horas del día el tráfico ferroviario todos los trenes (de varios fabricantes) en la nueva LAV mixta Mattstetten-Rothrist de CFF-SBB (tramo de 45 km entre Berna y Zürich), aunque con velocidad máxima limitada a 160 km/h. [7]
  • 7 de mayo de 2007. Adif permite circular a 300 km/h con ETCS Nivel 1 entre Madrid y Camp de Tarragona.
  • Julio de 2007. Se eleva la velocidad máxima a 200 km/h en la nueva línea Mattstetten-Rothrist de CFF-SBB. Con esta medida se completa la introducción gradual de este sistema de seguridad, comenzada en julio de 2006. Aproximadamente 250 trenes de viajeros y mercancías de varios fabricantes circulan cada día con ETCS nivel 2 y frecuencias de paso de 2 minutos (hasta 12 trenes simultáneamente en este tramo de 45 km) [8].

. Es probablemente el espaldarazo definitivo para ETCS-Nivel 2.

  • 9 de diciembre de 2007. Después de varios meses de circulaciones comerciales de prueba, apertura plena del Túnel de base del Lötschberg mixto para trenes de pasajeros y mercancías, bajo ETCS Nivel-2 y velocidad máxima de 250 km/h. El hecho de que no exista sistema de señalización de respaldo excepto bloqueo telefónico es una novedad mundial.

Costos

Aunque uno de los objetivos de ERTMS es una disminución de costos, a corto y medio plazo su implantación supone una fuerte carga para las compañías ferroviarias. Actualmente el costo de la instalación de ERTMS (es decir, costo de ETCS + costo de GSM-R) en el material rodante oscila entre los 0.5 y 1 M€ por unidad.

  • El valor más bajo para equipar con ETCS-2 unidades autopropulsadas corresponde al contrato firmado en diciembre de 2010 entre DB y Alstom para equipar 121 trenes ICE (50 ICE-3 y 71 ICE-T) por 60 M€ (0.5 M€/unidad, 0.25 M€ por cabina) [9].
  • Un costo también relativamente bajo por unidad es el del contrato de dotar con ERTMS a 217 unidades de cercanías de Madrid que se adjudicó por 80 M€ en 2006 (unos 370.000 €/unidad, pero con ETCS-1 [10].

Tanto la Comunidad Europea como varios gobiernos otorgan subvenciones para acelerar la implementación de ERTMS:

  • El costo por equipar una unidad autopropulsada oscila entre 1 M€ por unidad y 0.5 M€ unidad.
  • Suiza subvencionó no sólo a las compañías helvéticas SBB y BLS sino también a operadoras de otros países que cruzan los Alpes con mercantes para que pudieran utilizar el túnel de base del Lötschberg, incluyendo para equipar locomotoras de la alemana Railion.
  • De la misma forma, el gobierno suizo subvencionó con 22 millones de euros la instalación de ETCS en 38 cabezas tractoras de 18 ICE de DB para que puedan circular por la LAV mixta Mattstetten-Rothrist.
  • Holanda subvenciona hasta 700.000 Euros por locomotora en circulación antes de Enero de 2004 y 300.000 Euros para las más recientes.

Costo de la implantación de ERTMS en línea

  • Del orden de 1 a 1.5 M€/km. Ver artículo [Costos_de_construcción_de_infraestructura].
  • La instalación de ERTMS/ con niveles 1 y 2 de ETCS y ASFA entre la cabecera sur de Chamartín y la cabecera norte de Atocha en sus accesos al nuevo túnel así como la prolongación del sistema ERTMS/ETCS nivel 1 al resto de los tramos de cercanías que convergen en dicho túnel se adjudicó por 69.1 M€ [11].


Implantación en España

Una implantación accidentada

Como ha ocurrido en Suiza y en Holanda la implantación de ERTMS en España ha sido accidentada. El Ministerio de Fomento adjudicó la instalación de ERTMS en la Madrid-Lleida a Ansaldo en un momento en que el sistema estaba lejos de su madurez funcional. Como se explica en LAV Madrid-Barcelona, la evidencia de que ERTMS no podía ser operativo y otros defectos de la infraestructura frustraron una inauguración de la línea prevista para Marzo 2003. Tanto a nivel público como en Renfe, GIF y luego Adif se desató una fuerte discusión sobre la conveniencia de instalar LZB en la LAV Madrid-Barcelona hasta que el desarrollo de ERTMS estuviera más avanzado. Esta posibilidad fue considerada seriamente ante el peligro de que la LAV llegara a Barcelona sólo con ASFA. Un estudio encargado por Fomento evaluó en 2006 en 120 M€ el coste de desplegar LZB en la línea [12]. Finalmente, los buenos resultados de las pruebas del nivel 1 de ETCS aconsejaron seguir con ERTMS (ver cronología).

España el país con más km de líneas con ERTMS

Implantación de ERTMS en España [5]
Línea Suministrador ETCS Nivel/ Velocidad Longitud Situación en setiembre de 2008
LAVs, ancho estándar
Madrid-Lleida Ansaldo (CSEE) 1/ 300 km/h
2/350 km/h		 442.1 km En servicio desde 5-06, L-1
Lleida-Roda de Barà Thales 1/ 300 km/h
2/350 km/h		 91,1 km En servicio desde 12-06, L-1
Roda-Barcelona Thales 1/ 300 km/h
2/350 km/h		 87.8 km En servicio desde 2-08, L-1
Zaragoza-Huesca Alstom 1/200 km/h 73 km En servicio con ASFA.
ETCS previsto para 2008.
Madrid-Valladolid Thales 1/ 300 km/h
2/350 km/h		 178.8 km En servicio desde 12-07, L-1
Córdoba-Málaga Dimetronic 1/ 300 km/h
2/350 km/h		 155 km En servicio desde 12-07, L-1
Madrid-Toledo Thales 210 km/h 20.5 km En servicio con (LZB) 2004,
equipado con ERTMS, L1 y 2.
Líneas Convencionales,
ancho ibérico
Albacete - La Encina 1 y 2, 220 km/h 90 km En pruebas
Madrid-Cercanías Thales/Dimetronic 1 y 2 60 Km En desarrollo

Una vez superada esta crisis, España es el país con más km de línea con ERTMS (Longitud total: 1298.3 km. ERTMS LAVs: 1048.3 km ERTMS ancho convencional: 150 km). El próximo hito es la entrada en servicio comercial del nivel 2 de ETCS que debe permitir velocidades de hasta 350 km/h y sobretodo aumentar las frecuencias de paso.

Perspectivas de futuro

  • El desarrollo de los ambiciosos objetivos de ERTMS, no ha estado exento de problemas [13]. La versión 2.3.0 SRS (System Requirements Specification), aprobada por la "European Rail Agency" no es "suficientemente estable" [8] y las distintas administraciones nacionales se ven obligadas a aprobar versiones locales que no son compatibles entre sí y con las nuevas versiones de la SRS. Este problema ha sido por ejemplo señalado por el Director de Investigación y Desarrollo de de ADIF, que en Mayo de 2008 alertaba acerca de "procesos de certificación europeos no totalmente armonizados" y la "divergencia europea hacia la no interoperabilidad por la no compatibilidad hacia atrás” de las sucesivas versiones de ERTMS [5]. Ya en 2004 el (Presidente de los ferrocarriles federales suizos (SBB)), Benedikt Weibel, había declarado que "...partes sustanciales del sistema no están estandarizadas y actualmente se están desarrollando soluciones de software diferentes por las distintas empresas constructoras de material rodante. Si las empresas y las administraciones ferroviarias no consiguen ponerse de acuerdo en especificaciones detalladas comunes, se corre el riesgo de lo que comenzó bajo el título de "interoperabilidad" conduzca a una multiplicación de sistemas mayor de la existente" [14].
  • A pesar de los problemas experimentados, las perspectivas de futuro de ERTMS son muy buenas y son apoyadas por las experiencias positivas de circulación comercial a gran escala, sobre todo en Suiza y España.
  • Así, el 20 de agosto de 2008, Suiza anuncia la inversión de 370 M€ para desplegar hasta 2017 ETCS Nivel 1 "limited supervision" en prácticamente toda su red, además de instalar nivel 2 en algunos tramos adicionales de alta densidad de tráficos. Esta decisión se basa en el balance muy positivo de las experiencias de SBB y BLS con ETCS Nivel 2 (por ejemplo en el el túnel de base del Lötschberg 20.333 circulaciones de varios fabricantes y sólo 4 cortas interrupciones) [6]
  • Actualmente se multiplican los proyectos en Europa y en otras partes del mundo y a junio de 2008 existían 5.564 vehículos y 20.365 km de líneas en operación o con contratos de instalación firmados [15].


Ver también


Fuentes

  1. ↑ What is ERTMS? Sitio web de la UIC
  2. ↑ "ETCS (European Train Control System) - the signalling element of the system which includes the control of movement authorities, automatic train protection and the interface to interlockings. It allows the stepwise reduction of complexity for train drivers (automation of control activities) - It brings track side signaling into the driver cabin - It provides information to the onboard display - It allows for permanent train control - Train driver concentrates on core tasks."What is ERTMS? Sitio web de la UIC. Consultado el 1-4-2012
  3. ↑ ETML (European Traffic Management Layer) - the operation management level intended to optimise train movements by the “intelligent” interpretation of timetables and train running data. It involves the improvement of: real-time train management and route planning - rail node fluidity - customer and operating staff information." What is ERTMS? Sitio web de la UIC. Consultado el 1-4-2012
  4. ↑ Presentación sobre ETML (2008)
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 Iglesias Díaz, Ignacio Jorge, Director de Investigación y Desarrollo de de ADIF. Ponencia "Interoperabilidad y ERTMS" presentada en la Asamblea de la Plataforma Tecnológica Ferroviaria Española, Madrid, 28 de Mayo 2008
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 NZZ 21-08-2008
  7. ↑ Noticia en Tranvia.org
  8. ↑ 8,0 8,1 Raiway Gazette, octubre 2007
  9. ↑ Railwaygazette 12-2010
  10. ↑ El País 11-12-2006
  11. ↑ Nota de prensa de Dimetronic
  12. ↑ Cincodías 5-04-2006
  13. ↑ Hilo "Implantación de ERTMS" en Tranvia.org
  14. ↑ Siguen los problemas en la implantación de ERTMS - ETCS en Suiza]
  15. ↑ ertms.com
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