entrén ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE SEÑALIZACIÓN Y ATP PARA LA L2 DEL METRO DE VALENCIA Ingeniería Ferroviaria
ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE INSTALACIONES DE
SEÑALIZACIÓN Y ATP PARA LA LÍNEA 2 DEL METRO DE VALENCIA
CONSELLERIA D’INFRAESTRUCTURES I TRANSPORTS DE LA GENERALITAT VALENCIANA
DICIEMBRE 2010
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ÍNDICE
1 INTRODUCCIÓN ...... 2
2 OBJETO DEL ESTUDIO ...... 4
3 ABREVIATURAS ...... 5
4 DEFINICIONES ...... 6
5 CONDICIONES DE EXPLOTACIÓN DE LA LÍNEA 2 ...... 7
6 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA ...... 8
7 SITUACIÓN ACTUAL DE LA SEÑALIZACIÓN Y ATP EN LA RED DE METRO VALENCIA ...... 10
8 CARACTERÍSTICAS DE LOS TRENES Y TRANVÍAS EN CIRCULACIÓN POR LA RED DE METRO VALENCIA ...... 11
9 SISTEMAS DE ATP QUE SE CONSIDERARÁN EN ESTE ESTUDIO ...... 12
10 EXPOSICIÓN DE ESCENARIOS Y ALTERNATIVAS DE MEJORA ...... 18
11 ANÁLISIS DE VENTAJAS E INCONVENIENTES TÉCNICOS DE CADA ALTERNATIVA ...... 23
12 ANÁLISIS DE COSTES DE CADA ALTERNATIVA ...... 37
13 EVALUACIÓN TÉCNICA DE LOS ESCENARIOS ...... 40
14 RECOMENDACIÓN MEJOR OPCIÓN ...... 41
15 ANEJO 1. TRAZADO DE LA LÍNEA 2 DE METRO VALENCIA ...... 42
16 ANEJO 2. ESQUEMA DE VÍAS DE LA LÍNEA 2 ...... 44
17 ANEJO 3. SUPERESTRUCTURA DE VÍA ...... 45
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1 INTRODUCCIÓN
La Conselleria d’Infraestructures i Transports de la Generalitat Valenciana está interesada en la elección del sistema idóneo de señalización y ATP para la nueva Línea 2 del Metro Valencia.
La Línea 2 tiene un trazado en superficie de 2.614 metros, con origen en el barrio marítimo de Natzaret y paradas en Les Moreres, L’Oceanogràfic y Ciutat de les Arts i de les Ciències; y pasa a subterráneo en la estación de Germans Maristes, continuando ,con una longitud de 2.370 metros, con las estaciones de General Urrutia, Russafa y Alacant, siendo ésta última estación final de línea del tramo construido en la actualidad, y parte de un gran nudo de comunicaciones al lado de la estación del Norte de ADIF, la futura estación Central y la estación de Bailén de la Línea 5 de Metro Valencia.
La Línea 2 continuará adentrándose en el corazón de la ciudad con paradas en Xàtiva (correspondencia con L3 y L5 de MV), El Mercat, El Carme y Els Serrans donde volverá a salir a la superficie para conectar con la Línea 4 de MV. Este trazado subterráneo tendrá una longitud aproximada de 2,5 km, y se encuentra en la actualidad en fase de redacción de Proyectos Constructivos.
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En el Anejo 1 se pueden ver planos detallados del trazado.
La Línea 2 estaría constituida, por tanto, por un tramo de 2,5 km: Natzaret – Germans Maristes, exterior, con una explotación de tipo tranviaria; un tramo de 5 km: Germans Maristes – Els Serrans, subterráneo, con una explotación de tipo ferroviario, y un tramo de enlace con la actual L4 de Metro Valencia con explotación tranviaria.
Se están estudiando nuevos ramales en superficie con explotación tranviaria, tanto por la parte norte como por la parte sur, de manera que en el futuro existirían varias líneas con explotación tranviaria en la parte sur que confluirían en un tronco común subterráneo de 5 km que atravesaría la ciudad, y que nuevamente se ramificarían en la parte norte.
Las instalaciones de Señalización y ATP de la Línea 2 se encontraban descritas en varios proyectos redactados hasta la fecha:
• PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN DE LA LÍNEA T2 DEL METRO DE VALENCIA. TRAMO: AVDA. HERMANOS MARISTAS – NATZARET, de octubre de 2005 • PROYECTO MODIFICADO Nº 1 DE LA LÍNEA T2 DEL METRO DE VALENCIA. TRAMO: AVDA. HERMANOS MARISTAS – NATZARET, de julio de 2008 • PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN, COMUNICACIONES Y CONTROL DE LA LÍNEA T2 DEL METRO DE VALENCIA. TRAMO: C/ ALICANTE – AVENIDA HERMANOS MARISTAS, de Noviembre de 2007 • PROYECTO CONSTRUCTIVO DE LA ESTACIÓN HERMANOS MARISTAS DE LA LÍNEA 2 DE METRO VALENCIA, de septiembre de 2008
Dos han sido las razones que han aconsejado a la Dirección General de Transportes y Logística (DGTL) de la Conselleria d’Infraestructures i Transports (CIT), a acometer un nuevo estudio de los sistemas de Señalización y ATP:
• En primer lugar garantizar la coherencia tecnológica de las soluciones propuestas en el conjunto de estos proyectos, atributo imprescindible en estos sistemas. • En segundo lugar analizar el impacto que podría tener la decisión de la CIT de incorporar la iniciativa privada para la explotación de esta línea en régimen de Concesión Administrativa en estos sistemas y otros muy relacionados como son comunicaciones y sistemas de telecontrol.
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El primer borrador del presente Estudio le fue presentado a la Dirección General de Transportes i Logística en noviembre de 2009, resultando que el sistema de Señalización y ATP recomendado no era técnicamente compatible con la superestructura de vía propuesta en el tramo subterráneo, formada por carriles de garganta Ri60 embebidos en elastómero.
Tras estudiar este asunto, la DGTL decidió modificar la tipología de vía en el tramo subterráneo, aprobando el nuevo PROYECTO CONSTRUCTIVO DE LA ARQUITECTURA, EQUIPAMIENTO DE ESTACIONES, SUPERESTRUCTURA DE VÍA Y ELECTRIFICACIÓN DE LA LÍNEA T2 DEL METRO VALENCIA. TRAMO: C/ALICANTE – HERMANOS MARISTAS en noviembre 2010
El presente Estudio de Alternativas constituye el documento que servirá de base para la elección de la mejor opción, a partir de la cual se redactará el Pliego de Bases que servirá para la licitación de las obras.
2 OBJETO DEL ESTUDIO
El estudio, centrado en la identificación del escenario que mejor se adapte al plan de explotación previsto por la DGTL, profundizará en los siguientes puntos:
9 Identificación, descripción de alcances y análisis de los diferentes escenarios tecnológicos de sistemas ATP/ATO que se consideren más idóneos para la Línea 2 del Metro de Valencia, teniendo en cuenta la tecnología existente en el mercado de los tranvías y sistemas mass-transit.
9 Análisis técnico – económico de los diferentes escenarios tecnológicos posibles, teniendo en cuenta el estado de las instalaciones actuales o en curso de contratación tanto en vía como en material móvil.
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3 ABREVIATURAS
AM Modulación por Amplitud
ATO Automatic Train Operation
ATP Automatic Train Protection
ATP CDV ATP Códigos De Velocidad
ATP DTG ATP Distance To Go (Distancia Objetivo)
ATS Automatic Train Supervision
CBTC Communications Based Train Control
CENELEC Comité Europeo de Normalización Electrotécnica
CIT Conselleria d’Infraestructures i Transports
CVSJ Circuito de Vía Sin Juntas
DGTL Direcció General de Transports i Logistica
DTO Driverless Train Operation
FGV Ferrocarrils de la Generalitat Valenciana
FM Modulación por Frecuencia
MV Metro Valencia
STO Semi-Automatic Train Operation
UTO Unattended Train Operation
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4 DEFINICIONES
Intervalos
Intervalo dinámico: Tiempo que tarda un tren desde que arranca en una estación hasta que se detiene en la siguiente. Viene condicionado por su capacidad de aceleración, de frenado y por las características geométricas del trazado de vía.
Intervalo mínimo: Intervalo dinámico + Tiempo de parada medio en estaciones
Intervalo mínimo de operación: Intervalo mínimo + ∆t, que absorbe las variaciones en tiempos de parada y logra que la marcha de un tren no se vea perturbada (aplicación de freno) por la marcha del tren precedente
Modos de operación
Manual Muy poco o ningún equipamiento de ATP abordo y señales laterales. Este Modo de Operación solo puede ser contemplado en caso de sistema degradado y nunca como sistema principal
Cab Signalling ATP a bordo con los aspectos de las señales mostrados en la cabina del maquinista Semi-Automatic Train Operation ATP a bordo con conducción semiautomática (ATO), con las (STO) actuaciones de maquinista limitadas a abrir y cerrar las puertas del tren
Driverless Train Operation (DTO) Conducción completamente automática; una persona a bordo para servicio al cliente y para emergencia
Unattended Train Operation (UTO) Conducción completamente automática, ninguna persona a bordo; opcionalmente personas ambulantes
Safety Integrity Level (SIL) Uno de varios niveles discretos definidos para especificar los requisitos de integridad de seguridad de las funciones de seguridad que se asignan a los sistemas relacionados con la seguridad. Van de SIL0 a SIL 4, siendo éste último el nivel más elevado de integridad de la seguridad
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5 CONDICIONES DE EXPLOTACIÓN DE LA LÍNEA 2
5.1 Fase 1
TRAMO SERVICIOS LÍNEA 2 SERVICIOS LÍNEA 8
(por hora y sentido) (por hora y sentido)
L2: Natzaret – Alicante 4
L2: Grau - Alicante 10
TOTAL TRONCO COMÚN 14
5.2 Fase 2
TRAMO SERVICIOS LÍNEA 2 SERVICIOS LÍNEA 8
(por hora y sentido) (por hora y sentido)
L2: Natzaret – Xàtiva 4
L2: Grau - Alicante 10
L8: Sedaví - Xàtiva 4
L8: Catarroja – Xàtiva 6
TOTAL TRONCO COMÚN 24
5.3 Fase 3
TRAMO SERVICIOS LÍNEA 2 SERVICIOS LÍNEA 8
(por hora y sentido) (por hora y sentido)
L2: Natzaret – Tavernes 4
L2: Grau – Tossal del Rei 10
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L8: Sedaví - Almassora 4
L8: Catarroja – Creu de 6 Gràcia
TOTAL TRONCO COMÚN 24
6 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA
6.1 Requerimientos de Alto Nivel
6.1.1 Capacidad del sistema
En el tramo subterráneo Intervalo Mínimo de 90 segundos, considerando un tiempo de parada de 20” y sin tener en cuenta vueltas en terminales.
6.1.2 Grado de automatización de la Línea
(1) Operación en modo STO con función de vuelta automática sin conductor en terminales en el tramo subterráneo
(2) No se precisa migración a modo DTO y UTO
(3) Operación “marcha a la vista” (tranviaria) en los tramos en superficie
6.1.3 Condiciones de seguridad en el tramo subterráneo
(1) Protección ATP en todos los itinerarios, incluso en colas de maniobras e itinerarios a contravía.
(2) Nivel SIL 4 en los sistemas de Señalización y ATP según CENELEC
6.1.4 Condiciones de seguridad en los tramos de superficie
(1) ATP puntual para protección de itinerarios y control de velocidad
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(2) Nivel SIL 3 en el sistema de Señalización según CENELEC
6.1.5 Compatibilidades
(1) Los tranvías de L2 y L8 deberán poder circular por las L4 y L6 actuales.
6.1.6 Enclavamientos electrónicos y circuitos de vía sin juntas en el tramo subterráneo
6.1.7 Señalización banalizada con señales luminosas en las dos vías en el tramo subterráneo
6.1.8 Fecha de puesta en servicio del nuevo sistema
(1) No se proporciona.
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7 SITUACIÓN ACTUAL DE LA SEÑALIZACIÓN Y ATP EN LA RED DE METRO VALENCIA
Línea Tramo ATP/ATO Año puesta en Tecnología ATP servicio
L1 Empalme – Valencia Sud ATP ZSI 127 (1) 1999 Siemens
Valencia Sud – Torrent ATP ZSI 127 (2) 1999 Siemens
Empalme – Bétera ATP ZSI 127 1999 Siemens
Empalme – Llíria
Torrent – V. de Castellón
L3 Alboraia – Valencia Sud Cab Signalling (ATP CDV) (1) 1995 Dimetronic
Valencia Sud - Torrent ATP ZSI 127 (2) 1999 Siemens
Alboraia – Rafelbunyol Cab Signalling (ATP CDV) (2) 1995 Dimetronic
L5 Marítim Serreria-Valencia Sud Cab Signalling (ATP CDV) (1) 2004 Dimetronic
Valencia Sud - Torrent ATP ZSI 127 (2) 1999 Siemens
L4 La Coma/Valterna – Doctor Lluch Sistema tranviario. 1994 Conducción marcha a la vista
L6 Tossal del Rei – Marítim Serreria Sistema tranviario. 2007 Conducción marcha a la vista
(1) En construcción STO (ATP DTG) tecnología Dimetronic , finalizando en 2011
(2) En construcción Cab Signalling (ATP DTG) tecnología Dimetronic, finalizando en 2011
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8 CARACTERÍSTICAS DE LOS TRENES Y TRANVÍAS EN CIRCULACIÓN POR LA RED DE METRO VALENCIA
Serie 3900 Serie 4300 Serie 3800 Serie 4200
Tipo Metro Metro Tranvía Tranvía
Unidades 18 40 25 19 construidas
Fabricante Alstom Vossloh Siemens-Duewag Bombardier
L1 Línea donde presta L3 L4 L4 L3 servicio L5 L6 L6 L5
Años de recepción 1995 2007/2008 1994 2006/2007
ZSI 27 ZSI 27
SIEMENS SIEMENS Señalización en + + IMU 100 IMU 100 cabina ATP y ATO ATP y ATO
TBS 500 DIMETRONIC TBS 500 DIMETRONIC
8.1 Número de tranvías necesarios para L2
No se proporciona ningún estudio de necesidad de material móvil. Tan sólo se indica que se hagan valoraciones con dos escenarios:
Fase 1: 9 unidades
Fase 2 y 3: 24 unidades
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9 SISTEMAS DE ATP QUE SE CONSIDERARÁN EN ESTE ESTUDIO
9.1 ATP PUNTUAL
• El ATP es independiente de los enclavamientos y de la existencia o no de circuitos de vía • Los datos son transmitidos al tren de forma intermitente mediante balizas, y también de forma semi-continua mediante lazos (loop) si es necesario. • Las balizas de datos fijas pueden proporcionar información de la velocidad permitida por límites civiles en el tramo siguiente. • En tramos con gran densidad de trenes hay que aumentar el número de señales y equiparlas con lazos.
LEU Cable de datos
Euroloop
Lazo Euroloop
Baliza transparente
Baliza de datos fija
Balizas de señal Baliza Sentido de circulación transparente Baliza de datos fija
Balizas previas
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ARQUITECTURA DEL SISTEMA
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9.2 ESCENARIO 2: DISTANCE TO GO (DTG)
• La transmisión de información al tren es continua a través de los circuitos de vía y los carriles • La comunicación es unidireccional: vía → tren • La información transmitida es la distancia hasta el punto a proteger • Con la distancia de “autorización de movimiento”, y los datos de freno y mapa civil de la línea, el ordenador a bordo traza la curva de frenado.
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9.3 SISTEMA CBTC o “MOVING BLOCK”
Fig. 1. Todos los trenes transmiten su posición continuamente vía radio al sistema central ATS
Fig 2. El sistema central ATS calcula la “huella” de cada tren, igual a su longitud + distancias de seguridad delante y detrás.
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Fig. 3. El sistema central ATS le transmite la autorización de movimiento a cada tren en función de la posición y características del tren que tiene delante
Fig. 4. El tren va trazando una curva de frenado en función de su velocidad y la autorización de movimiento. En caso de rebasarse aplica freno de servicio.
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9.4 SISTEMA IMU PARA TRANVÍAS
FUNCIONES
• Petición de itinerarios
• Prioridad semafórica
• Funciones ATP: no rebase de señales y control de velocidad
• Cambio de zona tarifaria
• Selección lado apertura de puertas, etc
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10 EXPOSICIÓN DE ESCENARIOS Y ALTERNATIVAS DE MEJORA
Los escenarios de actualización de las instalaciones de señalización de Línea 2 deberían elegirse en función del Modo de Operación deseado. Cuanto más alto sea el nivel de automatismo requerido, más altos deben ser los niveles necesarios de seguridad, funcionamiento y disponibilidad del sistema.
Aunque el Escenario 1 no cumple algunos de los requisitos de alto nivel se incluye en esta exposición puesto que es una solución adoptada hace menos de 5 años por FGV para su explotación en el TRAM de Alicante.
Se determinan los siguientes escenarios para el tramo subterráneo. En los tramos en superficie cualquier escenario es idéntico y supone explotación tipo tranviario con conducción “marcha a la vista”
Escenario 1: ATP semi-continuo
Escenario 2: ATP Distancia Objetivo y Conducción Automática (STO - ATP DTG).
Escenario 3: CBTC y conducción automática (STO – CBTC).
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10.1 Escenario 1: ATP puntual o semi-continuo
Se realiza una valoración económica en base al siguiente equipamiento:
10.1.1 INSTALACIONES EN VÍA TRAMO SUBTERRÁNEO
Subsistema señalización:
− Enclavamientos electrónicos ferroviarios − Circuitos de Vía Sin Juntas: 1 por andén, 1 por aguja y 1 por interestación − Señales de leds − Accionamientos de agujas tipo ferroviarios
Subsistema ATP Puntual:
− LEU, Balizas y Euroloop
Subsistema Puesto de Mando Cocheras:
− CTC − SAE
10.1.2 INSTALACIONES EN VÍA TRAMO SUPERFICIE
Subsistema señalización:
− Enclavamientos tranviarios − Circuitos de vía tranviarios − Señales − Accionamientos de aguja tipo tranviarios
Subsistema ATP:
− Balizas para protección geometría − Balizas protección rebase señaes
Subsistema SAE:
− Balizas de localización
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10.1.3 EQUIPAMIENTO MATERIAL MÓVIL
− Equipo ATP puntual − Equipo compatible IMU − Equipo SAE
10.2 Escenario 2: ATP Distancia Objetivo y Conducción Automática (STO - ATP DTG)
Se realiza una valoración económica en base al siguiente equipamiento:
10.2.1 INSTALACIONES EN VÍA TRAMO SUBTERRÁNEO
Subsistema señalización:
− Enclavamientos electrónicos ferroviarios − Circuitos de Vía Sin Juntas: 1 por andén, 1 por aguja y 1 cada 300 m aprox. − Señales de leds − Accionamientos de agujas tipo ferroviarios
Subsistema ATP DTG:
− Información ATP suministrada desde enclavamientos a través de los circuitos de vía − Balizas de posicionamiento
Subsistema ATO:
− Equipos y balizas ATO en todas las estaciones
Subsistema Puesto de Mando Cocheras:
− CTC − SAE
10.2.2 INSTALACIONES EN VÍA TRAMO SUPERFICIE
Subsistema señalización:
− Enclavamientos tranviarios − Circuitos de vía tranviarios
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− Señales − Accionamientos de aguja tipo tranviarios
Subsistema ATP:
− Balizas para protección geometría − Balizas protección rebase señaes
Subsistema SAE:
− Balizas de localización
10.2.3 EQUIPAMIENTO MATERIAL MÓVIL
− Equipo ATP DTG − Equipo ATO − Equipo compatible IMU − Equipo SAE
10.3 Escenario 3: CBTC y conducción automática (STO – CBTC)
Se realiza una valoración económica en base al siguiente equipamiento:
10.3.1 INSTALACIONES EN VÍA TRAMO SUBTERRÁNEO
Subsistema señalización:
− Enclavamientos electrónicos ferroviarios − Circuitos de Vía Sin Juntas: 1 por andén, 1 por aguja y 1 por interestación − Señales de leds − Accionamientos de agujas tipo ferroviarios
Subsistema CBTC:
− Cobertura de radio − Controlador de Zona CBTC
Subsistema ATO:
− Equipos y balizas ATO en todas las estaciones
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Subsistema Puesto de Mando Cocheras:
− ATS − SAE
10.3.2 INSTALACIONES EN VÍA TRAMO SUPERFICIE
Subsistema señalización:
− Enclavamientos tranviarios − Circuitos de vía tranviarios − Señales − Accionamientos de aguja tipo tranviarios
Subsistema ATP:
− Balizas para protección geometría − Balizas protección rebase señaes
Subsistema SAE:
− Balizas de localización
10.3.3 EQUIPAMIENTO MATERIAL MÓVIL
− Equipo CBTC − Equipo compatible IMU − Equipo SAE
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11 ANÁLISIS DE VENTAJAS E INCONVENIENTES TÉCNICOS DE CADA ALTERNATIVA
Se analizarán los siguientes aspectos de cada Escenario:
(1) Incremento de la capacidad de transporte obtenida y tiempo de vuelta en terminales
(2) Proceso de implantación
(3) Referencias de instalaciones similares ejecutadas en FGV y otras administraciones ferroviarias españolas
(4) Escalabilidad. Posibilidad y requerimientos para la migración a un sistema más automatizado
(5) Situaciones degradadas. Manejo seguro de tranvías no equipados
(6) Vida útil de los sistemas. Garantía de soporte tecnológico
(7) Requerimientos de espacio en tranvías
(8) Ahorro de material móvil en línea
(9) Impacto en la organización y sus procedimientos
(10) Compatibilidad entre sistemas
(11) Factores RAMS
(12) Confort en la conducción percibido por el usuario
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11.1 Incremento de la capacidad de transporte obtenida y tiempo de vuelta en terminales
En el Proyecto de Construcción de la Arquitectura y Equipamiento de Estaciones, Superestructura de Vía y Electrificación de la Línea T2 del Metro de Valencia. Tramo: C/Alicante – Avda. Hermanos Maristas, Anejo 2: Análisis de Explotación, se incluía la tabla siguiente de simulación de marcha:
Esta simulación, que fue realizada según el proyecto original en el que la estación Hermanos Maristas era de superficie, supone una conducción totalmente optimizada, es decir, como si toda la línea fuese recorrido en modo automático ATO y con una prioridad semafórica perfectamente regulada.
En los tramos subterráneos es más realista obtener velocidades medias del orden de 27 km/h, mientras que en tramos tranviarios de superficie, con prioridad semafórica, podrían obtenerse 18 km/h de media.
Se ha considerado, además, que el tramo Alicante – Russafa se recorrería a una velocidad media menor por geometría del trazado, recorrido sobre escapes hacia final de línea etc. Asimismo se toma una velocidad media ligeramente menor en el tramo Les Moreres – Natzaret
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Con estos nuevos datos, los valores obtenidos serían:
Distancia (m) Velocidad Tiempo Tiempo Tiempos Tiempo total media (km/h) recorrido (s) parada (s) parciales (s) (minutos)
Alicante - Russafa 894 20 161 20 181 Russafa - General Urrutia 652 27 87 20 107 General Urrutia - H. Maristas 653 27 87 20 107 H.Maristas - CAC 1.000 18 200 20 220 CAC - L'Oceanogràfic 553 18 111 20 131 L'Oceanogràfic - Les Moreres 794 18 159 20 179 Les Moreres - Natzaret 358 15 86 20 106 Total 4.904 1.030 17,17
Escenario 1 . ATP Puntual o semicontinuo
El intervalo mínimo de la línea vendría condicionado por el tramo Alicante – Russafa en conducción manual, lo que supondría más de 161 s. Para obtener un resultado más afinado sería necesaria una simulación.
En el tramo tranviario en superficie es posible obtener cualquier frecuencia requerida al no estar condicionado por un bloqueo entre señales, aunque existiría un mínimo condicionado por el tiempo de vuelta en terminal y restricciones por pasos viarios.
Este escenario podría mantener las condiciones de explotación de Fase 1 (14 tranvías/hora), pero no las de Fases 2 y 3 (24 tranvías/hora)
Escenario 2 (STO - ATP DTG)
En este escenario la condición de intervalo mínimo no la proporciona la distancia entre señales, sino el tiempo de vuelta en terminales, para lo que habría que realizar una simulación detallada.
En una explotación subterránea normal es posible alcanzar un Intervalo Mínimo de Operación de 90” con esta tecnología.
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En los tramos tranviarios en superficie sería necesario disponer de un sistema de regulación para inyectar los tranvías en túnel con el orden y frecuencia requeridos. Este sistema de regulación, comandado por el SAE y CTC, controlaría unas señales luminosas situadas antes de las uniones de ramales.
Escenarios 3 (STO CBTC)
Recientes estudios realizados para la Línea 10 de Metro Madrid han determinado que un sistema CBTC permite una reducción del 8% del intervalo dinámico sobre un sistema DTG.
El intervalo mínimo de operación para este sistema, sin tener en cuenta terminales, sería de 80”.
11.1.1 Tiempo de vuelta en terminales y tiempo de reserva
El tiempo de vuelta en terminales suele condicionar totalmente el intervalo mínimo de operación de una línea de metro.
En el momento de redactar este estudio se desconoce el Plan de Explotación de la línea, por lo que no es posible calcular éstos tiempos.
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11.2 Proceso de implantación
11.2.1 Escenario 1. ATP puntual
Sencillo. Procesos conocidos
11.2.2 Escenario 2: STO - ATP DTG
Algo más complejo que en el Escenario 1 sobre todo por los procesos de ajuste del sistema ATO. Ninguna experiencia en España de ATO en un vehículo tranviario.
11.2.3 Escenario 3: STO – CBTC
Complejo. Ninguna experiencia en sistemas CBTC sobre vehículos tranviarios. Es compleja también la puesta en servicio y regulación del sistema de control ATS (Automatic Train Supervision).
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11.3 Referencias de instalaciones similares ejecutadas en FGV y otras administraciones ferroviarias similares
ATP puntual Línea 1 de FGV Valencia (ZSI 27 de Siemens)
Líneas TRAM Alicante (ZSI 127 de Siemens)1
Líneas convencionales de ADIF (ASFA de Dimetronic y ASFA Digital de varios suministradores)
Líneas de Alta Velocidad ( ETCS Nivel 1 )
STO – ATP DTG Líneas 1,3 y 5 de Metro Valencia (tramos subterráneos). Puesta en servicio a principio de 2011.
Metro Madrid. Todas las líneas excepto L1 , L6 y 7B
Metro de Barcelona: L1, L3 y L5
Metro de Bilbao: L1 y L2
Metro de Sevilla: L12
Metro Ligero de Madrid: L12
STO – CBTC Metro Madrid: L1, L6 y L7B
Metro de Barcelona: L9
Podría considerarse también un tipo de CBTC el ETCS Nivel 2 en las Líneas de Alta Velocidad
1 Vehículos tipo tranvía con ATP puntual
2 Vehículos tipo tranvía con ATP - DTG
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11.4 Escalabilidad. Posibilidad y requerimientos para la migración a un sistema más automatizado
ESCENARIO 1 MANUAL – ATP PUNTUAL
Itinerario 1 ESCENARIO 2 STO – ATP DTG Itinerario 3 Itinerario 2
ESCENARIO 3A ESCENARIO 3 STO - CBTC + FALL BACK STO – CBTC
(En Línea 11 de FMB) DTO – ATP DTG DTO – CBTC + FALL BACK DTO – CBTC
UTO – CBTC + FALL BACK UTO – CBTC
El Escenario 1: AT Puntual no permite ninguna migración a un sistema más automatizado.
El sistema ATP DTG de algunos tecnólogos permite su migración a sistemas DTO y UTO utilizando el ATP DTG como sistema de respaldo en caso de fallo de cobertura radio
Hay que tener en cuenta el tiempo de vida útil de un sistema de estas características y la complejidad de su implementación para evaluar las ventajas/inconvenientes de elegir una solución escalable o una solución específica para un nivel de automatización deseado.
El concepto de escalabilidad está muy desarrollado en algunos tecnólogos, los cuales permiten todo tipo de itinerarios, incluso saltos entre ello. Otros tecnólogos apuestan por productos específicos para el nivel de automatización que se desee.
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11.5 Situaciones degradadas. Manejo seguro de trenes no equipados
ESCENARIO 1
Fallos equipos ATP Vía Normalmente fallo LEU o baliza. Se pasará por el área afectada en modo Manual
Fallo equipos ATP El conductor anulará el equipo y conducirá sin protección ATP hasta tranvía retirar el tranvía.
La existencia de un tranvía con fallo de equipo ATP no implica ninguna amenaza a los tranvías que le siguen puesto que sigue ocupando los circuitos de vía. A su vez, estos tranvías no suponen ninguna amenaza para el tranvía con fallo de ATP. La garantía de la seguridad en la circulación serán los procedimientos operacionales y la conducción sin ATP de acuerdo con la señalización lateral.
Tratamiento de La existencia de un vehículo no equipado no implica ninguna vehículos no equipados amenaza a los tranvías que le siguen si ocupa los circuitos de vía. A su vez, estos tranvías no suponen ninguna amenaza para el tranvía no equipado si el vehículo ocupa los circuitos de vía. La garantía de la seguridad en la circulación serán los procedimientos operacionales y la conducción sin ATP de acuerdo con la señalización lateral.
ESCENARIO 2
Fallo equipos ATO vía Los tranvías pueden continuar la marcha en ATP con protección total. La conducción no será totalmente óptima en el tramo sin ATO.
Fallo equipos ATO El tranvía puede continuar la marcha en ATP con protección total. La tranvía conducción no será totalmente óptima.
Fallos equipos ATP Vía Normalmente falta de códigos de velocidad/ocupación intempestiva de circuito de vía. Se pasará por el área afectada en modo Manual.
Fallo equipos ATP El conductor anulará el equipo y conducirá sin protección ATP hasta tranvía retirar el tranvía.
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La existencia de un tranvía con fallo de equipo ATP no implica ninguna amenaza a los tranvías que le siguen puesto que sigue ocupando los circuitos de vía. A su vez, estos tranvías no suponen ninguna amenaza para el tranvía con fallo de ATP. La garantía de la seguridad en la circulación serán los procedimientos operacionales y la conducción sin ATP de acuerdo con la señalización lateral.
Tratamiento de La existencia de un vehículo no equipado no implica ninguna vehículos no equipados amenaza a los tranvías que le siguen si ocupa los circuitos de vía. A su vez, estos tranvías no suponen ninguna amenaza para el tranvía no equipado si el vehículo ocupa los circuitos de vía. La garantía de la seguridad en la circulación serán los procedimientos operacionales y la conducción sin ATP de acuerdo con la señalización lateral.
ESCENARIO 3
Fallo equipos radio Vía La afectación dependerá del área afectada. En la zona donde se pierda la comunicación los tranvías circularán en modo manual y con la señalización lateral luminosa
Fallo equipos CBTC El conductor anulará el equipo y conducirá en modo manual sin ATP tranvía hasta retirar el tren.
La existencia de un tranvía con fallo de equipo ATP no implica ninguna amenaza a los tranvías que le siguen puesto que sigue ocupando los circuitos de vía. A su vez, estos tranvías no suponen ninguna amenaza para el tranvía con fallo de ATP. La garantía de la seguridad en la circulación serán los procedimientos operacionales y la conducción sin ATP de acuerdo con la señalización lateral.
Tratamiento de La existencia de un vehículo no equipado no implica ninguna vehículos no equipados amenaza a los tranvías que le siguen si ocupa los circuitos de vía. A su vez, estos tranvías no suponen ninguna amenaza para el tranvía no equipado si el vehículo ocupa los circuitos de vía. La garantía de
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la seguridad en la circulación serán los procedimientos operacionales y la conducción sin ATP de acuerdo con la señalización lateral.
11.6 Vida útil de los sistemas. Garantía de soporte tecnológico
ATP Puntual
Los sistemas de ATP puntual tienen una antigüedad tecnológica muy variada: desde los más de 30 años del ASFA de ADIF al reciente ASFA digital.
Excepto el ASFA digital de ADIF y su equivalente en las otras administraciones ferroviarias nacionales, y los sistemas ETCS Nivel 1 y Nivel 2, el resto de sistemas no tienen garantizada su continuidad tecnológica a largo plazo.
ATP DTG
Los sistemas ATP DTG tienen una antigüedad tecnológica de menos de 10 años. Puesto que son sistemas que se están implantando hoy en día en Metro Madrid (L3, L8, L7B, L10, L10B, L11 y L12), Metro Valencia (L1, L3 y L5), Metro Bilbao (L1 y L2) y Metro Sevilla (L1), cabe suponer que tendrán una vida útil estimada, con garantía tecnológica, de al menos 25 años.
Metro de Barcelona ha implantado recientemente este sistema en L1, L3 y lo está implementando en L5.
Constituyen una opción muy rentable en los procesos de modernización de sistemas existentes, ya que obtienen intervalos de operación muy similares a los sistemas CBTC.
No obstante, algunas de las empresas suministradoras de sistemas de señalización más importantes, no ofertan esta tecnología por considerar que no es comercialmente relevante, apostando directamente por tecnologías CBTC.
CBTC
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Los sistemas CBTC pueden considerarse como los sistemas del futuro en los sistemas mass transit que precisen intervalos de operación muy reducidos.
Tienen la ventaja de que obtienen el menor intervalo entre trenes con el menor equipamiento en vía, lo que mejora su mantenibilidad.
Se han instalado recientemente en Metro Madrid (L1, L6 y 7B) y Metro Barcelona (L9).
Dado que es un sistema con tecnología muy reciente puede considerarse que está todavía en una fase de desarrollo; algunos de los subsistemas de que se compone varían entre instalaciones sucesivas de un mismo suministrador.
11.7 Requerimiento de espacio en vehículos
Este tema es muy importante en los vehículos tranviarios. El requerimiento menor de espacio es en los sistemas ATP puntuales, y es muy importante en los sistemas STO – ATP DTG y STO – CBTC puesto que por nivel de seguridad SIL 4 algunos de sus componentes están duplicados.
11.8 Ahorro de material móvil en línea
Este es un factor diferenciador de aquellos escenarios tecnológicos que logren un aumento de la velocidad comercial mediante un aprovechamiento al límite de la capacidad de aceleración y frenado de las unidades.
Se considera que se ahorra material móvil si se consigue dar la misma capacidad de transporte con un número menor de trenes.
Esto significa que para ahorrar un tranvía, el tiempo de recorrido total de la línea habría que reducirlo (N-1) / N veces, lo que para 24 tranvías significa una reducción de un 4,16 %. Esta cifra es muy difícil de alcanzar en la práctica.
11.9 Impacto en la organización y sus procedimientos
Dado que la Línea 2 va a ser operada en modo de Concesión, la organización será totalmente nueva y, por tanto, puede adaptarse a cualquier nuevo sistema.
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En el caso de que la línea fuese operada por FGV esta organización ya dispone de experiencia en explotar ATP puntuales (escenario 1) y en breve sistemas STO – ATP DTG (escenario 2). El escenario 3: STO – CBTC sería totalmente nuevo. Tampoco dispone Metro Valencia la experiencia del TRAM de Alicante de explotar sistemas mixtos tram – tren.
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11.10 Compatibilidad entre sistemas
Los sistemas CBTC son compatibles con cualquier sistema de señalización existente: enclavamientos y circuitos de vía. Esto significa que pueden haber dos suministradores diferentes: uno del sistema de señalización y otro del sistema ATP.
Los sistemas ATP DTG precisan que los circuitos de vía sean de la misma tecnología que el enclavamiento para poder inyectar por los mismos las señales codificadas de ATP, por lo tanto sólo puede haber un suministrador común del sistema de señalización y de ATP.
11.11 Factores RAMS
11.11.1 Fiabilidad
Las fiabilidades de los sistemas ATP Puntuales y ATP DTG son conocidas porque existe mucha experiencia sobre los mismos. Es comúnmente aceptado que el circuito de vía constituye el elemento de más baja fiabilidad del sistema puesto que está sometido a las condiciones físicas de la vía: temperatura, humedad, estado superficial del carril, etc.
De los sistemas CBTC no se dispone de suficiente información sobre la fiabilidad de los equipos de radio.
11.11.2 Disponibilidad
Los circuitos de vía de los sistemas ATP DTG no pueden ser duplicados, por lo que no es posible incrementar su disponibilidad.
Los equipos de radio CBTC, al estar duplicados, tienen una mayor disponibilidad.
11.11.3 Mantenibilidad
Los sistemas CBTC necesitan hasta un 40% menos de circuitos de vía, y los circuitos de vía constituyen el elemento más vulnerable del sistema de señalización.
Por el contrario precisan de un sistema de cobertura de radio del cual todavía no existen suficientes datos de mantenibilidad.
Los mapas de memoria de la línea residen en los trenes en los sistemas ATP DTG, mientras que
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entrén ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE SEÑALIZACIÓN Y ATP PARA LA L2 DEL METRO DE VALENCIA Ingeniería Ferroviaria en los sistemas CBTC residen en la instalación fija, lo que facilita cualquier cambio o modificación.
El mantenimiento de un sistema CBTC es más caro que el de un sistema ATP DTG
11.11.4 Seguridad
Los sistemas de señalización y ATP deben tener un nivel SIL 4.
Sin embargo no está claro el nivel de exigencia de seguridad al sistema de control centralizado. En una explotación tipo STO no se ha exigido tradicionalmente ningún nivel de seguridad al CTC, por lo que sería un SIL 0. Actualmente algunos suministradores están estudiando soluciones SIL 2.
11.12 Confort de marcha
El confort de marcha es similar en todos los sistemas.
Si el intervalo entre trenes es reducido es superior el confort de marcha proporcionado por el sistema CBTC puesto que, al estar regulando continuamente, evita el efecto “bombeo”.
No obstante, y por la misma razón de estar regulando continuamente, los sistemas CBTC pueden verse sometidos a variaciones continuas de órdenes de tracción/freno que perturben la marcha. Este tema deberá contrastarse en la práctica en los recientes sistemas instalados en España.
11.13 Herramientas de regulación y ahorro de energía
Son superiores en el ATS de un CBTC que en el CTC convencional.
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12 ANÁLISIS DE COSTES DE CADA ALTERNATIVA
Todas las cifras corresponderían al precio de ejecución material.
No se incluyen en estos costes la construcción o acondicionamiento de cuartos técnicos y cualquier tipo de obra civil requerido para la instalación de accionamientos eléctricos, armarios de vía, etc. Tampoco se incluye el suministro de energía eléctrica y SAI’s en cuartos técnicos ni el acondicionamiento climático de los mismos.
Equipamiento Fase 1:
• 2,5 km de línea subterránea • 2,5 km de línea superficie • 9 tranvías
Equipamiento Fase 2:
• 5 km de línea subterránea • 7,5 km de línea superficie • 24 tranvías
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ESCENARIO 1: ATP Puntual
Fase 1 Fase 2
Equipamiento de vía (M€) 7,3 13,9
Equipamiento embarcado (M€) 3,7 9,9
TOTAL M€ 11,6 23,8
ESCENARIO 2: STO – ATP CDV
Fase 1 Fase 2
Equipamiento de vía (M€) 5,8 10,8
Equipamiento embarcado (M€) 3,5 9,4
TOTAL M€ 9,0 20,2
ESCENARIO 3: STO - CBTC
Fase 1 Fase 2
Equipamiento de vía (M€) 7 – 8 13 – 16
Equipamiento embarcado (M€) 5 – 7 13 - 18
TOTAL M€ 12 – 15 26 - 34
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RESÚMEN DE COSTES
Escenario Fase 1 Fase 2
1 ATP Puntual 11,6 M€ 23,8 M€
2 STO – ATP DTG 9 ,0 M€ 20,2 M€
3 STO – CBTC 12 – 15 M€ 26 34 M€
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13 EVALUACIÓN TÉCNICA DE LOS ESCENARIOS
ESCENARIO VENTAJAS INCONVENIENTES
ATP Puntual Sistemas más económicos en No es conveniente con frecuencias explotaciones tipo “regional” con distancia elevadas de trenes (< 5 min) media/elevada entre estaciones No permite ATO Independientes de la tecnología de los enclavamientos y los circuitos de vía Algunos de estos sistemas no alcanzan nivel de seguridad SIL 4 que es usualmente exigido a líneas metropolitanas subterráneas
STO – DTG Transmisión continua de la “autorización Utiliza el circuito de vía como medio de de movimiento” que permite intervalos de transmisión, lo que exige una elevada explotación del entorno de 2 minutos disponibilidad de éste
Permite STO y, algunos sistemas, DTO
Nivel de seguridad SIL 4
Soluciones tecnológicas muy probadas
STO - CBTC Solución de futuro tecnológico Tecnología en estado de lanzamiento
Permite un intervalo entre trenes menor (aprox.8%)
La información al tren se transmite vía radio. Los circuitos de vía se utilizan para situaciones degradadas o vehículos no equipados
Son sistemas preparados para DTO y UTO
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14 RECOMENDACIÓN MEJOR OPCIÓN
Se recomienda como mejor opción el Escenario 2: ATP- DTG por los siguientes motivos:
1. Menor precio en cualquiera de las fases
2. Capacidad teórica de la línea similar al sistema CBTC
3. Procesos de implantación conocidos
4. Tecnología utilizada en los tramos subterráneos de Metro Valencia
5. Muchas referencias de instalaciones similares en España
6. Posibilidad de migrar a sistemas más automatizados DTO y UTO
7. Garantía tecnológica
Se recomienda, asimismo, que en la redacción de los Pliegos Técnicos para el proceso de licitación pública, se posibilite la oferta variante de sistemas CBTC por los siguientes motivos:
• La tecnología CBTC está evolucionando con mucha rapidez y se convertirá en un futuro en la tecnología de referencia • Esta tecnología puede ofrecer soluciones de integración de los sistemas de comunicaciones y de gestión de la explotación ferroviaria y tranviaria que permitiría ahorros no cuantificados en éste estudio.
Valencia, a 30 de diciembre de 2010
El Autor del Estudio
Fdo. Francisco Orts Pardo
Ingeniero Industrial de ICAI
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15 ANEJO 1. TRAZADO DE LA LÍNEA 2 DE METRO VALENCIA
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16 ANEJO 2. ESQUEMA DE VÍAS DE LA LÍNEA 2
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17 ANEJO 3. SUPERESTRUCTURA DE VÍA
El Proyecto Constructivo de la Arquitectura y equipamiento de estaciones, Superestructura de Vía y Electrificación de la Línea T2 del Metro de Valencia. Tramo: C/Alicante – Avenida Hermanos Maristas preveía una superestructura de vía basada en la utilización de carril Phoenix Ri-60 embutido en cajetines y relleno de elastómero.
Este tipo de superestructura de vía no se consideró adecuado para una tecnología ATP Distancia Objetivo con transmisión de información por los carriles y, en general, para cualquier tecnología basada en circuitos de vía debido a la insuficiencia de la resistencia entre carriles en caso de humedades o charcos en la plataforma.
Se visitaron dos de las experiencias similares existentes en España.
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TÚNEL ATOCHA – SOL – CHAMARTÍN DE ADIF
Como se puede ver en las fotografías, la superestructura de vía está constituida por carril UIC con patín y garganta enchaquetados con elastómero y cabeza al aire, de ancho ibérico. Existen circuitos de vía sin juntas FS 3000 de Dimetronic, y el sistema de protección de trenes es ETCS Nivel 1 con transmisión de información mediante balizas.
Se observó que la zona entre carriles estaba totalmente seca, y que sí existía agua en una canalización lateral que se conducía a los pozos de bombeo.
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METRO LIGERO L1: SANCHINARRO – LAS TABLAS
En el tramo subterráneo la superestructura de vía está constituida por carril UIC con patín y garganta enchaquetados con elastómero y cabeza al aire, de ancho internacional. Existen circuitos de vía sin juntas de Alstom, y el sistema de protección de trenes es ATP Distancia Objetivo, con transmisión de información por carriles
En el exterior el carril es Phoenix Ri 60N, totalmente embebido, y en la terminal también hay instalados circuitos de vía sin juntas con transmisión de información ATP DTG.
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A pesar de que la experiencia de ML1 de Madrid sería muy similar a la proyectada, se considera que la condición de ancho métrico de la L2 de Metro Valencia disminuye la resistencia transversal entre carriles respecto al ancho internacional, y por tanto se ha tomado la decisión de asegurar la fiabilidad del sistema de ATP modificando la sección de vía.
La nueva sección propuesta sería carril UIC 54 sobre tacos de canto reducido como se muestra en la figura.
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