Un tren no puede esquivar un obstáculo ni frenar deprisa. El mismo contacto de acero liso que permite a una locomotora mover una carga enorme con poco esfuerzo, cubierto en por qué los ferrocarriles siguen los ríos, también limita con qué fuerza pueden agarrar los frenos. En línea recta, un conductor puede ver un kilómetro o dos por delante, y un tren rápido necesita casi esa distancia solo para detenerse. La vista por sí sola no es, por tanto, una forma segura de operar un ferrocarril, y la señalización ocupa su lugar.
Del tiempo al espacio
El método más antiguo fue el intervalo de tiempo: enviar trenes con pocos minutos de diferencia y confiar en que el de delante siga avanzando. Funciona hasta que un tren se avería o se detiene por una falla, y entonces el siguiente llega a toda velocidad sin aviso.
La corrección fue el sistema de bloques, que sustituye un hueco en el tiempo por un hueco en el espacio. La línea se divide en secciones llamadas bloques. Una señal protege la entrada a cada uno, y la regla del bloqueo absoluto es sencilla: un tren solo puede entrar en un bloque cuando está libre. Si el bloque de delante está ocupado, la señal muestra rojo y el tren siguiente espera.
Al principio, los encargados de señales en cada extremo de un bloque se avisaban por telégrafo cuando un tren había entrado y salido. Más tarde, circuitos de vía comprobaba todo automáticamente. Una tensión baja recorre un carril y regresa por el otro, pasando por un relé. Las ruedas y los ejes de un tren conectan los dos carriles, lo que desvía la corriente y suelta el relé, y la señal pasa a rojo. Un carril roto o un fallo de alimentación sueltan el relé de la misma forma, así que la mayoría de los fallos ponen la señal en rojo en lugar de en verde. Los ingenieros llaman a esto diseño a prueba de fallos.
Por qué los bloques tienen que ser largos
Un bloque no puede tener cualquier longitud. El conductor necesita aviso con suficiente antelación para detenerse antes de la señal roja, y la distancia de frenado no es proporcional a la velocidad. Con frenado constante, la distancia es v² ÷ 2a, donde v es velocidad y a es la deceleración. Duplicar la velocidad cuadruplica la distancia de frenado.
El ejemplo siguiente supone una deceleración de 0.5 m/s², una cifra elegida para mantener limpia la aritmética. Los trenes reales varían según sus frenos, su carga y el estado del carril, así que lee los resultados como un patrón y no como un horario. Una milla por hora son 0.447 metros por segundo, así que 100 mph son 44.7 m/s.
Un tren a 100 mph necesita unos dos kilómetros, más de lo que la mayoría de conductores pueden ver en una curva o con lluvia. Un tren a 25 mph necesita 125 metros. Las líneas lentas pueden tener bloques cortos, y las rápidas necesitan bloques largos o más aviso.
Aspectos: el aviso antes de la parada
Una señal hace más que decir parar o avanzar. Su aspecto, el patrón de luces que muestra, también informa al conductor sobre la señal que sigue. En un sistema estándar de tres aspectos:
- Rojo: parar. El bloque de delante está ocupado o no es seguro entrar en él.
- Amarillo: precaución. La siguiente señal es roja, así que prepárate para parar allí.
- Verde: continuar. La siguiente señal es amarilla o verde, así que la línea está libre al menos hasta la siguiente señal.
Coloca las señales de modo que un tren que pase un amarillo a toda velocidad pueda aún detenerse en el rojo, y el sistema será seguro. En el ejemplo de 100 mph, eso significa un bloque de unos dos kilómetros, con el amarillo al inicio y el rojo al final.
No siempre es práctico, y muchas líneas rápidas británicas usan cuatro aspectos en su lugar. Un doble amarillo significa que la siguiente señal es un amarillo simple, así que el aviso se reparte en dos bloques, y cada bloque puede ser más corto que una distancia de frenado completa. El conductor recibe dos pasos de aviso en lugar de uno, y un tren frena en dos etapas en lugar de en una parada brusca.
Una señal roja protege al tren de delante, no al que está en la señal. El sistema de bloques nunca intenta evitar una colisión por reacción. Impide que dos trenes estén alguna vez en la misma sección a la vez.
El precio de la seguridad es la capacidad
Como un tren que sigue solo ve verde cuando la siguiente señal es amarilla o verde, una línea de tres aspectos necesita al menos dos bloques libres entre trenes. Tomemos bloques de dos kilómetros y una velocidad de 100 mph. Dos bloques son cuatro kilómetros, y 4,000 m ÷ 44.7 m/s son unos 90 segundos. Ese es el intervalo mínimo entre dos trenes que se siguen, antes de añadir la longitud del propio tren.
Bloques más cortos permitirían que los trenes se siguieran más de cerca, pero solo en rutas donde la distancia de parada es corta. El límite no es el número de señales; es cuánto necesita un tren para detenerse. Duplicar la velocidad de una línea cuadruplica la distancia de parada, así que una marcha más rápida necesita bloques más largos o más aspectos, y eso limita lo cerca que pueden seguirse los trenes.
En Valley Rail: Train Tycoon tú eliges adónde va un tren y él recorre la ruta por sí solo, y los pasos a nivel tienen señales automáticas.
Qué sacar de ello
- Los ferrocarriles funcionan por espacio, no por tiempo: un tren por bloque.
- La distancia de parada aumenta con el cuadrado de la velocidad, así que 100 mph necesita 16 veces la distancia de 25 mph.
- Un aspecto avisa de la siguiente señal, y así es como un conductor puede frenar a tiempo sin ver el obstáculo.
- La separación segura y la capacidad de la línea tiran en sentidos contrarios, y la distancia de frenado decide dónde se traza la línea.
Valley Rail: Train Tycoon tiene seis modelos de tren para pasajeros y mercancías, desde un tren de cercanías de un solo vagón hasta un expreso aerodinámico, además de pasos a nivel con señales automáticas. El dinero que gana cada viaje existe solo dentro del juego y no tiene valor en efectivo. Valley Rail está en pruebas cerradas y aún no está disponible públicamente.