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Artículo científico

Innovación con impacto social

Artículos científicos

1. Resistencia aerodinámica y eficiencia energética en los trenes de la Empresa de Transporte Masivo del Valle de Aburrá Limitada
2. METRO de Medellín y su proceso de aprendizaje tecnológico
3. Innovación con impacto social

1.      INTRODUCCIÓN

Con el objeto de atender la demanda generada en el corredor de transporte del sur, la Empresa de Transporte Masivo del Valle de Aburrá - METRO de Medellín decidió realizar un proyecto para la extensión de su línea al sur, que comprende el tramo de vía férrea entre los municipios de Itaguí - Sabaneta y La Estrella.

Asociado a este proyecto se pretende desarrollar tecnología nacional que permita en un futuro renovar el sistema de enclavamientos electromecánicos por enclavamientos electrónicos, al igual que el de control continuo de trenes, denominado LZB. Con ello el la Empresa busca garantizar la supervivencia del Sistema METRO, al igual que ejecutar su plan rector en lo referente a actualizaciones tecnológicas y reposición de tecnologías, sistemas y equipos.

En consecuencia con lo anterior la Organización viene ejecutando un proyecto con una empresa colombiana, en donde se está desarrollando un enclavamiento electrónico y un sistema de control continuo de trenes, el cual tiene los siguientes objetivos específicos:

  • Extender la línea A hacia el Sur hasta el municipio de Sabaneta y La Estrella.
  • Lograr que el trazado y sus componentes se acoplen al sistema de señalización actual.
  • Lograr mejorar el desempeño del sistema actual.
  • Atender la demanda actual y  futura del sistema.
  • Mejorar y optimizar la operación comercial.
  • Contribuir al desarrollo  económico y generación de empleo del país.
  • Dar cumplimiento al plan rector de actualización tecnológica, sustitución de componentes y reposición de equipos y sistemas, entre otros.
  • Disminuir costos.
  • Dar solución al problema de dificultad en la consecución de repuestos por obsolescencia tecnológica.
  • Garantizar que el sistema en general llegue al final de su vida útil, conservando los estándares de seguridad, operación y mantenimiento.
  • Disminuir consumos de energía implementando plataformas tecnológicas  de punta de bajo consumo de energía, que al mismo tiempo conserven los requerimientos de seguridad, funcionalidad y mantenimiento que exige la operación comercial.

 

2. OBJETIVO DEL PROYECTO

Diseñar, desarrollar, certificar, probar e implementar un enclavamiento electrónico, a través de controladores lógicos programables (PLC, por sus siglas en inglés), que controle seis kilóMETROs de vía férrea hacia el sur de la estación Itagüí, de la línea A.

3. DIMENSIÓN Y ALCANCE DEL PROYETO

El alcance más preciso de tipo técnico y funcional del sistema de enclavamiento electrónico se resume a continuación:

  • Diseño de un enclavamiento electrónico, que controle seis kilóMETROs de vía aproximadamente y que a la vez controle los elementos de vía, como cambiavías, señales, circuitos de vía y balizas.
  • Diseño de un control continuo de trenes, que guarde compatibilidad con el sistema actual y que controle los trenes del METRO en la zona de los seis kilóMETROs de vía.
  • Diseñar e implementar todas las interfases para los sistemas de control de tráfico actuales, como son los sistemas de Gestión de tráfico y el sistema de Telemando a distancia ZUS6023K.
  • Dimensionar, instalar y montar los equipos de vía, como señales, cambiavías lazos FTGS y balizas.   
  • Mantener siempre una compatibilidad total con las instalaciones existentes y la homogeneidad de las interfases del sistema actual de vía, al igual que con los vehículos de pasajeros.

 

4. BENEFICIOS DEL PROYECTO.

  • Reducción de costos, no solo por tratarse de desarrollos nacionales, sino por lo que representa para las futuras actualizaciones del resto de los equipos de la línea, la cual se realizaría con tecnología similar.
  • La dependencia tecnológica se reduce simplemente a la consecución de equipos, los cuales tienen soporte local y son de tecnología estándar, que son suministrados por cualquiera de tantos proveedores nacionales.
  • Reducción de tiempos en el mantenimiento y solución de averías. Los tiempos de reparación de la técnica actual tardan de 2 a 24 horas. La nueva tecnología no solo es redundante, sino que es modular, lo cual significa que los tiempos de reposición del sistema es del orden de minutos.
  • Ahorro de energía, pues el consumo de equipos electromecánicos es de 1 a 10. Es decir, hay un consumo de solo 450 vatios, frente a los aproximadamente 1.000 vatios de algunos relés K50.
  • Reducción del 60% de los atrasos en la operación comercial, ocasionados por averías del sistema de los enclavamientos electromecánicos actuales.
  • Con el cambio tecnológico realizado, el METRO queda con una plataforma abierta y escalable, la cual se puede implementar en cualquier parte de las dos líneas del sistema y en futuros proyectos, como los tranvías.

 

5. TIPO DE TECNOLOGÍA

Los enclavamientos son equipos utilizados para el control seguro de las circulaciones ferroviarias dentro de un área determinada. Esta área puede ser una o varias estaciones, depósitos, talleres, entre otras. Están formados por un conjunto de elementos y equipos, que controlan la señalización de un tramo definido de una red ferroviaria. Deben garantizar que una vez que se establece una ruta y la señal que autoriza el paso de un tren por la misma se abre todas aquellas rutas alternativas incompatibles queden inhabilitadas.

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Tipos de enclavamientos. Dentro de la técnica de señalización se conciben tres tipos de enclavamientos: electromecánicos, eléctricos y electrónicos. En la actualidad el METRO cuenta con 10 enclavamientos electromecánicos. Uno de ellos será reemplazado por un enclavamiento  electrónico.

Enclavamientos electrónicos. Se basan en el uso de microprocesadores (CPU). Las entradas al enclavamiento se consiguen mediante tensiones proporcionadas por el campo. Estas tensiones son aplicadas a tarjetas de entradas de datos (analógicas y digitales), para ser procesadas por la CPU. Se sustituye la lógica cableada utilizada en los enclavamientos electromecánicos por una lógica programada, creada por el usuario, que respete las condiciones de seguridad exigibles para la circulación de trenes.

El enclavamiento electrónico que implementará el METRO en la extensión al sur es de tecnología SICAS.  Los sistemas de enclavamiento SICAS S7 constituyen la vanguardia del nuevo enfoque de los enclavamientos electrónicos de señalización férrea, el cual parte de una base tecnológica de hardware de seguridad de uso mucho más extendido y ya probado en miles de aplicaciones de seguridad en la industria en general, como aviación, minas, plantas de procesado, señalización ferroviaria, entre otras.  Las referencias ferroviarias de los enclavamientos SICAS a nivel mundial cuentan con más de 240 enclavamientos ya en servicio y en curso de fabricación.

 

PLATAFORMA DE SEGURIDAD. El enclavamiento electrónico está basado en las plataformas estándar de seguridad SICAS SIMATIC S7 300 F fail-safe, llamada SICAS. La arquitectura SICAS S7 sigue el estándar más ampliamente desplegado de procesadores codificados con principios adicionales de seguridad, como el de la diversidad en el software de aplicación “procesamiento codificado”, según el estándar de seguridad IEC 61508-3.

 

El núcleo del sistema SICAS S7 está compuesto por controladores industriales de seguridad SIMATIC S7 300 F fail-safe. Los controladores SIMATIC ofrecen una alta flexibilidad a la hora de solucionar tareas de control y regulación, desde las más sencillas hasta las más complejas. Como ya se ha enunciado anteriormente, se trata además de controladores de amplísimo uso a nivel mundial, en toda clase de aplicaciones industriales de seguridad. Su robustez y fiabilidad han sido por lo tanto probadas en toda clase de entornos climatológicos y de funcionamiento como ferrocarriles, altos hornos, minas, aeropuertos, plantas de generación y distribución eléctrica etc.

Con SICAS S7 y los estándares Siemens, los tiempos de implantación de enclavamientos inferiores a un año se han hecho una realidad, incluso cuando es necesaria la integración de componentes ajenos. SICAS se puede adaptar con facilidad para cumplir con un amplio rango de regulaciones operativas, dado que la totalidad de la lógica de señalización puede ejecutarse en una plataforma integrada y funcionar de forma independiente