Por que um trem descarrilaria automaticamente se um sinal fosse passado em perigo?

Em um incidente recente em Londres

A Network Rail disse que um trem vazio passou por um sinal vermelho, o que resultou em um descarrilamento automático. Ninguém ficou ferido. [ligação]

O descarrilamento causou bastante dano e muitas interrupções nas viagens ao longo desta pista.

Minha leitura da declaração da National Rail é que o descarrilamento era uma característica do sistema, uma resposta ao sinal sendo passado em perigo. Embora eu tenha certeza de que causou menos danos do que uma colisão de trem, ainda parece perigoso e caro.

Existem coisas como paradas de trem , para acionar os freios, ou pode-se imaginar desviar o trem para uma armadilha de areia. Por que opções como essas não foram usadas em vez de descarrilar?

Em primeiro lugar, o incidente aconteceu quando o trem estava deixando um tapume passando um sinal de desvio. Eles fornecem menos autorização do que um sinal normal, mesmo quando não estão em perigo (o trem pode permitir até que a linha esteja limpa ou o próximo sinal , não há garantia de que a pista à frente esteja limpa).

Agora, no Reino Unido, existem quatro sistemas de proteção de trens: AWS, TPWS, ATP e ETCS. No entanto, todos eles são projetados principalmente para trens em linhas de corrida normais, e não nos corredores. Examinarei cada um deles, por sua vez, na medida em que protegem os sinais:

AWS

O Sistema de Aviso Automático (AWS) é um sistema simplista que usa ímãs / eletroímãs para sinalizar um alarme ao maquinista que deve ser reconhecido dentro de 3 a 4 segundos ou é iniciada uma aplicação de freio de emergência, que de acordo com o livro de regras eles não podem substituir. (Ele pode ser substituído pelo uso de uma chave / torneira de isolamento, mas sem outra pessoa na cabine, alguém infringiria as regras deixando seu assento para substituí-la - os regulamentos proíbem que a chave esteja em qualquer lugar que possa alcançar).

Os ímãs estão posicionados a 150–250m do sinal, para dar ao motorista a chance de visualizar o sinal antes de reconhecê-lo. No caso de um tapume, supõe-se que o trem esteja estacionado no local por um período de tempo e, dado que os desvios têm normalmente o mesmo comprimento dos trens que normalmente estacionam neles, o trem não passaria por um ímã se um foi instalado ao sair do lado de fora. Como resultado, ímãs não são instalados para tapumes.

TPWS

O sistema de proteção e aviso de trens (TPWS) é um sistema relativamente moderno, datado dos anos 90, que causa uma aplicação de freio de emergência quando um trem passa um sinal em perigo ou quando se aproxima de um sinal acima de uma velocidade definida (projetado para levar qualquer trem a uma parada dentro da "distância de ultrapassagem segura", ou seja, antes de qualquer cruzamento na pista). Ele foi projetado para ser uma solução de distribuição mais barata do que o ATP (abaixo), enquanto para a maioria dos acidentes o ATP para.

Em princípio, poderia ser usado para proteger desvios, dado o limite de velocidade tipicamente baixo nos desvios, seria possível ter apenas o loop no sinal, pois a distância de parada seria curta. Não é amplamente utilizado para proteger desvios, provavelmente porque esses incidentes são raros, levando o custo / benefício a concluir que não vale a pena.

ATP

A proteção automática de trens (ATP) é realmente um grupo de sistemas, dois dos quais foram instalados no Reino Unido como parte de testes antes de uma implementação nacional proposta, o que nunca aconteceu devido a um custo estimado de £ 1 bilhão. Esses sistemas são projetados para impedir que um trem passe um sinal em perigo.

Essencialmente, dois sistemas desenvolvidos em outros lugares foram instalados: o TBL1 belga na linha principal de Great Western, incluindo a estação de Paddington; e SELCAB, que foi um desenvolvimento do LZB alemão, usado na linha Chiltern. Nem o TBL1, nem o SELCAB (nem o LZB) foram usados ​​para proteger os tapumes. (LZB, especialmente, é muito caro para instalar, pois requer um fio contínuo ao longo da pista.)

No entanto, os trens que operam nessas linhas não precisam ter os sistemas instalados (pelo menos, os trens equipados com o equipamento que opera na linha principal de Great Western devem sair de serviço se o sistema falhar) e o trem que descarrilou não estava equipado com ele (embora, obviamente, considerando que os tapumes não estejam sendo equipados, isso não seja uma causa).

ETCS

O Sistema Europeu de Controle de Trens é um sistema que está começando a ser implantado no Reino Unido, atualmente ativo apenas na Linha Cambriana que foi usada como uma implementação experimental. Há muito escrito sobre isso, mas como ainda não está instalado no GWML, não vou discuti-lo aqui.

Então ... descarrilamento?

Existem vários outros mecanismos para proteger a linha. Os tradicionais são pontos de captura (onde você tem pontos para direcionar um trem para longe de outras linhas que podem estar ocupadas, geralmente com alguma seção curta da pista além) e descarriladores (projetados para descarrilar imediatamente um trem, usados ​​principalmente em locais como depósitos onde o movimento as velocidades são baixas).

Nesse caso, o trem passou por pontos de captura que foram definidos para proteger a linha principal. Embora o descarrilamento de um trem cause perturbações, se ele se deparasse com um trem ocupado, o resultado poderia ter sido um desastre.

As outras opções que você mencionou são paradas de trem e desviam o trem para uma armadilha de areia. As paradas de trem praticamente não são usadas nos sistemas ferroviários da linha principal, porque as peças mecânicas limitam a velocidade possível, podendo ser usadas para limitar seu uso a trilhos de baixa velocidade, como tapumes e depósitos, onde os incidentes são relativamente raros. Uma armadilha de areia é essencialmente algo que você pode colocar nos seguintes pontos de captura (e é algo frequentemente usado, ou um banco de areia), mas isso requer espaço para ela, que é improvável que exista em uma área congestionada perto de uma estação.

Por fim, muito disso se resume ao custo / benefício de várias soluções, e o fato de que pontos de captura foram instalados com freqüência nesses locais há mais de um século e evitam falhas nos raros casos em que o sinal é passado em perigo. Se em algum lugar freqüentemente os sinais passavam em perigo ("freqüentemente" pelos padrões ferroviários, isto é!), Eu esperaria que outra abordagem fosse usada.

Embora tenha certeza de que causou menos danos do que uma colisão de trem

Exatamente. Esta é uma resposta de último recurso, destinada a evitar uma colisão total.

Um trem descarrilado causa alguns danos e é uma bagunça para limpar. Uma colisão entre dois trens provavelmente causará muito mais danos, será ainda mais difícil de limpar e provavelmente matará pessoas. Também pode afetar a área circundante se produtos químicos perigosos estiverem sendo transportados. Descarrilhar um trem de uma maneira (um tanto) controlada torna muito menos provável que um carro-tanque, por exemplo, quebre e derrame seu conteúdo, comparado a uma colisão muito menos previsível e mais violenta entre dois trens.

O acionamento dos freios é um mecanismo totalmente diferente que não é tão seguro. Por um lado, assume que o sistema de freios do trem está funcionando. Por outro lado, requer lógica no trem para detectar o problema. Isso não é tão desejável se essa lógica do trem falhar e foi o que causou o problema em primeiro lugar.

Descarrilar um trem é o último recurso e, como tal, precisa ser à prova de falhas. Ele também não precisa ser acionado, exceto quando todo o resto já falhou. Essa condição precisa ser detectada independentemente e, em seguida, agir de forma independente a partir dos sistemas normais de trem. A frenagem automática pode ser um sistema de segurança razoável, mas o descarrilamento por meios externos ainda seria o último recurso quando isso não funcionasse por qualquer motivo. Basicamente, a frenagem automática e o descarrilamento automático são dois sistemas independentes e diferentes, com o último algo que você provavelmente deseja, independentemente de qual sistema está em vigor para o primeiro.

Por que descarrilar?

Se o trem passou por um sinal vermelho, todos os outros sistemas de segurança já falharam! O método de último recurso é garantir que o trem não viaje pela pista. Isso é feito descarrilando.

Como chegou a esse ponto?

A verdadeira questão é como chegou ao ponto de transmitir um sinal vermelho? Nesse ponto, algo ruim já está acontecendo; portanto, sem saber qual coisa ruim está acontecendo, é preciso haver uma solução que possa funcionar para todas as situações. Foi isso que foi usado aqui.

Por que um trem descarrilaria automaticamente se um sinal fosse passado em perigo?

Quando o custo do descarrilamento é menor que o custo de uma colisão de trem e existe a possibilidade de colisão de trem, um dispositivo de descarrilamento de trem pode ser usado.

Um sinal vermelho significa perigo, pare. Se um trem continuar além desse ponto, é provável que encontre outro trem ou perigo semelhante e resulte em colisão ou descarrilamento descontrolado.

Custos controlados de descarrilamento:

• Um trem danificado e todo o seu estoque de trens
• Lesão / fatalidade para quem está no trem e para quem está no caminho de descarrilamento

Custos de colisão de trens:

• Dois trens danificados e todo o seu estoque de trens
• Linha / trilhos de trem indisponíveis para uso até a liberação dos trens
• Rastrear danos
• Lesão / fatalidade dos dois trens e daqueles em trajetória de descarrilamentos descontrolados em ambas as direções

Existem coisas como paradas de trem, para acionar os freios, ou pode-se imaginar desviar o trem para uma armadilha de areia. Por que opções como essas não foram usadas em vez de descarrilar?

Primeiro, uma parada de trem não salvaria necessariamente o trem. Uma vez além do sinal vermelho, o trem corre o risco de colisão, mesmo que pare, pois o trem que chega não pode ter aviso suficiente para parar também, principalmente em condições climáticas adversas e nas curvas da pista.

Situações como essa são muito raras e, portanto, o custo de atualizar todos os dispositivos de descarrilamento para armadilhas ou esporas de areia é ainda maior do que o custo do descarrilamento. Esses dispositivos são colocados como último recurso e são usados ​​somente depois que vários outros sistemas falham e uma colisão ou dano / morte significativo é iminente.

Em outras palavras, o dinheiro para atualizar esses dispositivos para capturas de segurança não descarrilantes é mais bem gasto em preveni-los antes que eles disparem do que em salvar os trens depois que eles disparam.

Um desviador é usado, em vez de um dispositivo, para acionar os freios, porque não há garantia de que haja freios para acionar. Essas coisas não têm como objetivo impedir que os trens se movam sob potência com seus compressores de ar batendo e seus reservatórios de freio sob pressão. Eles pretendem parar cadeias soltas de carros que começaram a rolar e se dirigem para a linha principal.

Provavelmente, deve-se notar que esse incidente ocorreu em uma seção de vias férreas com várias faixas, do lado de fora de um terminal de passageiros muito grande. Com base na fotografia acima, eu estimaria que o trem terminou perto de Westbourne Bridge, em 51.518867, -0.183969. A sinalização ao longo desta linha é famosa por sua complexidade e levou a pelo menos um acidente ferroviário notável com várias fatalidades, o acidente ferroviário de Ladbroke Grove em 1999.

Como tal, obviamente houve um incentivo muito alto para garantir que o arranjo da via na área faça com que os sinais passados ​​em perigo terminem com segurança e sem a possibilidade de trens obstruírem outras linhas (o conceito de proteção de flanco), especialmente os principais para cima e para baixo linhas que transportam trens de alta velocidade. Evidentemente, os engenheiros da via decidiram que, para esse sinal e para um trem que viajasse na velocidade que era, isso resultaria em descarrilamento do trem.

A resposta curta é porque é mais barato e há menos perda de vidas.

Vejamos um exemplo simples. Agora, eu realmente só sei sobre trens nos EUA, então me perdoe se algo disso não se traduzir exatamente correto.

Primeiro, um trem só pode ir onde estão os trilhos. Não é um automóvel em que você pode sair para um lado.

Geralmente, existem "linhas laterais" que permitem a passagem de trens ou que os carros permanecem sem obstruir o tráfego.

A sinalização é duas vezes (principalmente). Existem luzes próximas à pista que sinalizam, essencialmente, que o próximo segmento da pista está limpo e para prosseguir. Existem sinais "na cabine" nos motores que sinalizam que o próximo segmento do caminho está livre e para prosseguir.

Áreas diferentes têm cobertura diferente com sinais. Algumas linhas bem percorridas têm bons sinais automatizados na cabine. Algumas áreas têm luzes ao lado da pista.

Sinais são lugares distantes o suficiente para que (com limites de velocidade) um trem possa parar antes de sentar no próximo segmento

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    G     R     G

Nessa figura, o sinal R (vermelho) deve impedir que um trem entre na seção da pista ocupada por um trem. OG (verde) sinaliza que o próximo segmento está limpo.

====|<T==<T|=====|====
    G      R     G

Este número é um acidente esperando para acontecer. O segundo trem será executado no primeiro (no que diz respeito ao sistema).

Em seguida, existem muitos sistemas de segurança para garantir que os trilhos permaneçam limpos e sem acidentes.

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 ====|====T>=====|===========|=====X=====|=========|==<T=======
     R           R           R           R         R 
     5           4           3           2         1    

Digamos que este é um segmento de trilhos normal e estávamos observando os sinais do trem indo para a esquerda.

1. Primeiro, todos estavam prontos em uma "situação de alerta máximo" porque (por exemplo) <Tnão deveria estar nessa trilha. É verdade que poderia desviar no cruzamento, mas (neste exemplo) isso não é normal, os trens estão muito próximos e algo já está errado.

2. Os sinais estão todos vermelhos. Significado PARAR AGORA. Os sistemas de freio automático entram em ação.

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3. Na porcaria, T>parou, mas <Tnão está parando.
4. Desviar <T!!!! (note que às vezes o desvio não é possível)
5. Evacuar T>(observe, não é possível, a menos que seja um trem de passageiros)

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6. OMG, não desviou.
7. Ligue para equipes de emergência, leve-as para T>
8. Um acidente irá acontecer. Faça tudo o que puder para minimizar os danos.

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9. Descarrilamento automático em ||
10. Nenhuma vida perdida, dano em dinheiro, imprensa de baixa qualidade, mas nenhuma perda de vidas. A equipe de limpeza é uma equipe de reparo e não um carro fúnebre.

Algumas notas:

• Normalmente, um motor com potência não teria esse problema. Eles estão basicamente prontos para parar em qualquer falha grave.
• Os vagões podem ter esse problema. Um trem pode ser alguns vagões soltos que escapam de um pátio ferroviário. Os freios dos vagões são como nos semi-caminhões, é preciso pressão do ar para desengatá-los, sem pressão que eles devem acionar. Portanto, se houver movimento sem motor, não haverá freio.
• Os trens geralmente levam muito tempo para acelerar e muito tempo para parar. Milhas, não pés.
• Quando os trens circulam na mesma direção, eles podem se aproximar. O trem à direita só precisa estar indo mais devagar que ou na mesma velocidade que o trem principal.
• Sempre há distância suficiente entre os trens para parar, mas em uma linha abarrotada, a parada pode levar vários segmentos e pode ser feita ao mesmo tempo. O trem 1 diminui e o trem 2 diminui. Isso permite mais trens por linha.
• Com dois trens indo um em direção ao outro na mesma linha, você deve manter distância suficiente entre os trens para que ambos possam parar se o cruzamento for perdido.