A raíz del accidente ferroviario ocurrido en Urda el 28 de octubre, con prudencia, rigor técnico y responsabilidad institucional consideramos oportuno aportar una explicación técnica de los sistemas de supervisión y protección de la circulación ferroviaria que pueden estar presentes en la infraestructura y en el material rodante.
La seguridad de la circulación ferroviaria se apoya en un conjunto de sistemas tecnológicos, procedimientos operativos y actuaciones humanas que permiten regular el movimiento de los trenes, transmitir información entre la infraestructura y el puesto de mando, supervisar las condiciones de circulación y actuar cuando se detectan situaciones que pueden comprometer la seguridad.
En este ámbito, las telecomunicaciones y los sistemas electrónicos desempeñan un papel esencial. Las tecnologías de transmisión de información, procesamiento de señales, comunicaciones tren-tierra, supervisión y control constituyen elementos fundamentales de los actuales sistemas ferroviarios de señalización y protección.
Los ingenieros de telecomunicación participan, junto con profesionales de otras disciplinas, en el diseño, desarrollo, integración, validación y mantenimiento de estas tecnologías. Su contribución abarca desde los sistemas de comunicaciones y transmisión de datos hasta la electrónica embarcada, los sistemas de control y supervisión y las plataformas que permiten gestionar la circulación ferroviaria.
En este contexto, el COIT, como entidad de derecho público que agrupa a los ingenieros de telecomunicación, especialistas en el diseño de los sistemas de señalización, comunicaciones y protección ferroviaria cree necesario poner su conocimiento técnico e independiente al servicio de la sociedad, y, en este caso, explicar los principios técnicos en los que se basan estos sistemas.
El objeto de este documento es ofrecer una explicación técnica y divulgativa de los principales sistemas de señalización, supervisión y protección ferroviaria presentes en la red española, así como de su evolución hacia el sistema europeo ERTMS (European Rail Traffic Management System).
Este documento tiene carácter exclusivamente técnico e informativo. No pretende analizar ningún accidente ferroviario concreto, formular hipótesis sobre sus posibles causas ni establecer responsabilidades. La investigación y valoración de sucesos de esta naturaleza corresponde a las autoridades y organismos competentes, de acuerdo con sus atribuciones y procedimientos.
1. Principales sistemas de señalización y protección ferroviaria.
1.1. Sistema ASFA (Anuncio de señales y frenado automático)
Principio de funcionamiento
El sistema ASFA es un sistema de protección puntual del tren basado en la transmisión de información mediante balizas pasivas instaladas en la vía. Cuando un tren pasa sobre una baliza, ésta funciona como un aviso en la vía que transmite al tren el estado de la señalización y las condiciones del trayecto a su paso. El equipo embarcado interpreta dicha información y exige una respuesta del maquinista o, en determinados casos, supervisa que la velocidad del tren se mantenga dentro de determinados límites. Si no se produce la actuación requerida o se supera la velocidad supervisada, el sistema ordena automáticamente la aplicación del freno de emergencia.
Entre las funcionalidades más relevantes del ASFA cabe destacar:
- Supervisión puntual de determinadas señales y condiciones de circulación.
- Transmisión de la información mediante balizas pasivas instaladas en la vía.
- Confirmación por parte del maquinista ante determinados anuncios.
- Supervisión de velocidad asociada a las condiciones recibidas.
- Activación automática del frenado en caso de incumplimiento de las condiciones supervisadas.
Características y alcance de la supervisión.
Al tratarse de un sistema de supervisión puntual, la información se recibe únicamente en los puntos de la línea equipados con las correspondientes balizas.
Por tanto:
- No existe una comunicación continua entre el tren y la infraestructura.
- La supervisión de la velocidad se realiza en puntos concretos y no de forma permanente.
- La capacidad de intervención depende de la configuración de las balizas y de la información disponible en cada tramo.
Estas características responden a la filosofía de diseño bajo la cual fue concebido y a los requisitos operativos para los que fue implantado. Su valoración debe realizarse atendiendo a las condiciones de explotación y a la configuración concreta de cada instalación.
1.2. Sistema LZB (“Control continuo de la línea ferroviaria, en alemán, Linienzugbeeinflussung)
Principio de funcionamiento.
El sistema LZB es un sistema de protección y conducción asistida que proporciona una supervisión continua de la marcha del tren, implantado en la primera línea de alta velocidad construida en España (Madrid-Córdoba-Sevilla) y desplegado en Alemania y Austria desde finales de los años 60, aunque actualmente se encuentra en proceso de substitución del estándar europeo ERTMS.
A diferencia del ASFA, LZB permite mantener una comunicación permanente entre el tren y la infraestructura mediante un sistema de transmisión instalado a lo largo de la vía, basado en un cable radiante o lazo de transmisión, y los correspondientes equipos de control.
Esta comunicación permite disponer de información sobre la posición del tren y transmitir las condiciones de circulación que debe respetar, entre ellas:
- La velocidad autorizada.
- Las restricciones temporales o permanentes existentes.
- El punto objetivo hacia el que debe dirigirse el tren.
- Las condiciones que determinan la evolución de la circulación.
A partir de esta información, el equipo embarcado supervisa continuamente la marcha del tren y calcula las curvas de frenado correspondientes. Esas curvas determinan cómo debe evolucionar la velocidad para respetar las restricciones y alcanzar los puntos objetivos en las condiciones establecidas. Cuando se detecta que la velocidad real puede comprometer el cumplimiento de las condiciones supervisadas, el sistema genera avisos al maquinista y, si resulta necesario, ordena automáticamente la intervención del sistema de frenado
Características operativas
Entre las principales características del LZB se encuentran:
- Supervisión continua de la velocidad del tren.
- Mayor precisión en el control de la circulación.
- Posibilidad de explotación a velocidades elevadas y de optimización de la capacidad de la línea, reduciendo la distancia de seguridad entre trenes consecutivos
- Transmisión continua de información entre la infraestructura y el material rodante.
- Supervisión de las curvas de frenado
- Reducción de la dependencia de la observación exclusiva de señales laterales.
Desde el punto de vista funcional, LZB incorpora mecanismos de explotación en modo degradado para garantizar que un fallo de las comunicaciones continuas tren-vía o de cualquiera de los subsistemas que intervienen en la supervisión no derive automáticamente en una situación insegura.
Ante una pérdida de disponibilidad, el sistema aplica el principio de "fail-safe", provocando una transición controlada hacia un modo de operación más restrictivo, apoyado en otros sistemas de protección instalados (ASFA) y en procedimientos operativos específicos. Como consecuencia, se reduce el nivel de automatización y supervisión continua de la marcha, pudiendo requerirse limitaciones de velocidad y una mayor intervención del maquinista, manteniéndose en todo caso las condiciones de seguridad exigidas para la circulación ferroviaria.
Es importante señalar que ambos sistemas han coexistido durante décadas en diferentes líneas ferroviarias, respondiendo a necesidades operativas distintas y a distintos momentos de evolución tecnológica de la red.
1.3. Bloqueo de Señalización Lateral (BSL)
El Bloqueo de Señalización Lateral (BSL) es un sistema de bloqueo de la circulación ferroviaria en el que la separación entre trenes se garantiza mediante las indicaciones de las señales luminosas situadas junto a la vía. Estas señales protegen los denominados cantones, es decir, tramos de vía en los que, en condiciones normales, solo puede encontrarse un tren.
En las líneas de alta velocidad dotadas de sistemas de bloqueo de control automático (BCA), el BSL está contemplado como régimen de circulación cuando el sistema de protección automática asociado al BCA no funciona con normalidad o cuando debe circular un tren sin el equipamiento correspondiente o con este averiado. Su aplicación está sujeta a las condiciones y procedimientos establecidos en el Reglamento de Circulación Ferroviaria.
Conviene distinguir el BSL de los sistemas embarcados de protección del tren, como ASFA o LZB: el BSL establece cómo se mantiene la separación entre trenes mediante la señalización lateral, mientras que aquellos realizan funciones específicas de protección y supervisión de la marcha
2. Principios de seguridad de los sistemas ferroviarios
Los sistemas ferroviarios de señalización y protección se diseñan y desarrollan conforme a requisitos de seguridad específicos. Su objetivo es supervisar las condiciones de circulación y contribuir a prevenir situaciones peligrosas mediante mecanismos de detección, control y actuación.
Para comprender su funcionamiento conviene distinguir tres conceptos relacionados, pero no equivalentes:
Seguridad funcional
Se refiere a la capacidad de un sistema para ejecutar correctamente las funciones de seguridad que tiene asignadas y para responder de forma controlada ante determinados fallos. En el diseño se establecen requisitos, mecanismos de detección y medidas de protección destinados a reducir el riesgo de que un fallo derive en una situación peligrosa.
En este contexto se utiliza el principio fail-safe, según el cual determinados fallos deben conducir a un estado seguro o a una condición de funcionamiento más restrictiva, siempre de acuerdo con la función y la arquitectura del sistema.
Fiabilidad y disponibilidad
La fiabilidad expresa la capacidad de un sistema para desempeñar su función sin fallos durante un periodo determinado y en unas condiciones definidas. La disponibilidad se refiere a la posibilidad de que el sistema se encuentre operativo cuando se necesita.
Ambos conceptos son especialmente relevantes en el entorno ferroviario, donde los sistemas deben mantener sus prestaciones durante largos periodos de explotación y en condiciones ambientales y operativas exigentes.
Seguridad operacional
Hace referencia a la seguridad del conjunto de la operación ferroviaria. No depende exclusivamente de los equipos tecnológicos, sino también de la infraestructura, el material rodante, los procedimientos de explotación, el mantenimiento, la organización y la actuación de las personas.
Por tanto, la seguridad ferroviaria es el resultado de la interacción entre los sistemas técnicos y los elementos humanos y organizativos que intervienen en la explotación.
3. Evolución tecnológica: el sistema europeo ERTMS
La evolución de los sistemas de señalización y protección ferroviaria se orienta hacia una mayor interoperabilidad entre redes, una supervisión más avanzada de la circulación y una progresiva armonización tecnológica en el ámbito europeo.
En este contexto se ha desarrollado el ERTMS (European Rail Traffic Management System), concebido para facilitar la interoperabilidad ferroviaria mediante un marco común de gestión y control del tráfico.
ERTMS integra dos componentes principales:
- ETCS (European Train Control System): sistema europeo de control y protección del tren, encargado de supervisar las condiciones de circulación y las restricciones de velocidad.
- GSM-R (Global System for Mobile Communications – Railway): sistema de comunicaciones móviles ferroviarias utilizado para el intercambio de información (voz y datos) entre los trenes y los centros de control en las configuraciones que lo requieren.
El funcionamiento de ETCS se basa en la interacción entre equipos embarcados y elementos instalados en la infraestructura. Entre estos últimos se encuentran las eurobalizas, que permiten transmitir información al tren, y, en determinadas configuraciones, los centros de bloqueo por radio (RBC, Radio Block Centre), que proporcionan información de circulación mediante comunicaciones tren-tierra a través del GSM-R.
La arquitectura concreta depende del nivel y de la configuración de ERTMS implantados en cada línea. Por ello, ERTMS no debe entenderse como una única solución tecnológica idéntica en todas las instalaciones, sino como un sistema europeo con distintas modalidades, denominada niveles, de implantación en función de las necesidades operacionales de la línea.
La evolución hacia ERTMS representa un avance en la armonización de los sistemas de control y protección ferroviaria, al facilitar la interoperabilidad entre redes y reducir la dependencia de soluciones nacionales específicas.
Desde el punto de vista de las telecomunicaciones, esta evolución implica nuevos retos en materia de comunicaciones tren-tierra, transmisión de datos, integración de sistemas, disponibilidad, fiabilidad, ciberseguridad y gestión del ciclo de vida tecnológico.
Asimismo, la evolución de las comunicaciones móviles ferroviarias hacia soluciones de mayor capacidad y prestaciones constituye un ámbito relevante para el desarrollo futuro del ferrocarril. Estas tecnologías deberán responder a los requisitos específicos de seguridad, disponibilidad, resiliencia e interoperabilidad que caracterizan a las comunicaciones ferroviarias. De hecho, el FRMCS (Future Railway Mobile Communication System) que es la evolución del GSM-R, va a permitir mayores capacidades de transmisión, mínimas latencias y un mayor número de servicios y prestaciones para garantizar, tanto la seguridad funcional y operacional, como la experiencia de los viajeros.
4. Consideraciones técnicas para el análisis de incidentes ferroviarios
El análisis técnico de un incidente o accidente ferroviario requiere estudiar el funcionamiento conjunto de los distintos elementos que intervienen en la circulación. Se trata de un proceso multidisciplinar que debe apoyarse en evidencias objetivas, registros técnicos y documentación contrastada.
No resulta suficiente examinar de forma aislada un equipo o un sistema. Es necesario considerar la arquitectura completa, las condiciones de funcionamiento y las interacciones entre la infraestructura, el material rodante, los sistemas de protección, las comunicaciones y los procedimientos operacionales.
Entre los principales ámbitos que pueden ser objeto de análisis se encuentran los siguientes:
Infraestructura y configuración de los sistemas
Comprende el estado de la infraestructura ferroviaria y la configuración de los sistemas de señalización, enclavamientos, protección y supervisión instalados en el tramo. También incluye el análisis de las interfaces entre los distintos subsistemas y de su correspondencia con la configuración prevista para la explotación.
Equipamiento embarcado
Es necesario analizar los equipos instalados en los trenes, sus funcionalidades, su configuración y la información que intercambian con la infraestructura. También pueden resultar relevantes los registros de funcionamiento, las alarmas y las incidencias detectadas por los sistemas embarcados
Comunicaciones e intercambio de información
Las comunicaciones ferroviarias permiten transmitir información esencial para la explotación y la supervisión de la circulación. Su análisis puede comprender la disponibilidad de los enlaces, la integridad de la información intercambiada, los registros de comunicaciones y la correspondencia temporal entre los mensajes y las actuaciones de los sistemas.
Sistemas de supervisión y protección.
El estudio de estos sistemas debe considerar las funciones que tienen asignadas, sus condiciones de activación, las restricciones que supervisan y las actuaciones automáticas que pueden ejecutar. También debe analizarse la interacción entre los diferentes sistemas de protección disponibles.
Procedimientos de explotación y operación degradada.
Cuando se producen situaciones de funcionamiento degradado, resulta necesario considerar los procedimientos establecidos, las restricciones aplicables, las instrucciones transmitidas y los mecanismos de coordinación entre los responsables de circulación y el personal de conducción.
Fiabilidad, mantenimiento y ciclo de vida.
El análisis puede incluir los registros de mantenimiento, las incidencias anteriores, las pruebas funcionales, las modificaciones realizadas y la configuración de los equipos en el momento del suceso. Estos elementos permiten contextualizar el estado técnico de los sistemas y su evolución a lo largo del tiempo
Factores humanos y organizativos.
La explotación ferroviaria requiere la coordinación de diferentes profesionales y organizaciones. Por ello, el análisis puede contemplar los procedimientos de trabajo, la información disponible, las comunicaciones, las condiciones de operación y las actuaciones de las personas que intervienen en la circulación.
4.1. La importancia de los registros técnicos y del registrador jurídico
Los vehículos ferroviarios incorporan sistemas de registro de eventos, comúnmente denominados registradores jurídicos, cuya función es almacenar de forma segura y trazable información relacionada con la conducción y la operación del tren.
Su papel es comparable, salvando las diferencias tecnológicas y operativas, al de los registradores de vuelo utilizados en la aviación.
La información registrada puede incluir, en función del equipamiento disponible, parámetros de marcha, velocidad, actuaciones del personal de conducción, intervenciones de los sistemas de protección, alarmas e incidencias de los equipos embarcados.
Estos datos constituyen una fuente de información especialmente valiosa para reconstruir la secuencia temporal de los acontecimientos. Sin embargo, su análisis debe complementarse con los registros procedentes de la infraestructura, los sistemas de señalización y control, las comunicaciones ferroviarias y las inspecciones técnicas.
La correlación temporal de las distintas fuentes de información resulta fundamental para reconstruir la secuencia de eventos y comprender la interacción entre los diferentes subsistemas.
La presencia de un determinado sistema de protección no permite, por sí sola, extraer conclusiones sobre la secuencia causal de un accidente. Del mismo modo, la ausencia de una tecnología más avanzada tampoco constituye evidencia suficiente para atribuir responsabilidades o identificar causas.
La interpretación de los registros, la determinación de los factores que hayan podido intervenir y la formulación de conclusiones corresponden a los organismos competentes para realizar la investigación técnica.
5. Consideraciones finales
Los sistemas de señalización, comunicaciones, supervisión y protección constituyen una parte esencial de la seguridad y la eficiencia del transporte ferroviario. Su evolución tecnológica ha permitido incrementar las capacidades de control de la circulación, mejorar la interoperabilidad y desarrollar soluciones cada vez más avanzadas para la explotación de las redes.
En este proceso, la ingeniería de telecomunicación desempeña un papel esencial en el diseño, desarrollo, integración, validación y mantenimiento de las tecnologías que hacen posible el funcionamiento de los sistemas ferroviarios actuales y futuros.
La implantación progresiva de ERTMS y la evolución de las comunicaciones ferroviarias hacia el FRMCS abren nuevas oportunidades para avanzar hacia redes más interoperables, eficientes y tecnológicamente integradas. Estos avances deben mantener como referencia los requisitos de seguridad, fiabilidad, disponibilidad y resiliencia propios del transporte ferroviario.
El Colegio Oficial de Ingenieros de Telecomunicación considera de interés contribuir a la divulgación y comprensión de estas tecnologías, poniendo en valor la aportación de la ingeniería de telecomunicación al desarrollo del ferrocarril. Igualmente, pone sus recursos a disposición de la administración, del sector empresarial, y en general de la sociedad, especialmente en un contexto en el que el conocimiento técnico, independiente y responsable resulta imprescindible, algo que el Colegio, como entidad de derecho pública, asegura en cualquiera de sus intervenciones.
NOTA FINAL: Este documento tiene una finalidad exclusivamente explicativa y de contextualización tecnológica. No constituye un análisis de ningún accidente concreto ni pretende anticipar o sustituir las conclusiones de las investigaciones oficiales, cuya realización corresponde a las autoridades competentes.
