Directores: Montes Ponce de León, Fernando y González Arechavala, Yolanda. Entidad Colaboradora: Universidad Pontificia Comillas - ICAI.

Transcripción

1 SIMULACIÓN FUNCIONAL EN PC DE UN ENCLAVAMIENTO EN LÍNEAS DE ALTA VELOCIDAD Y DE LA HERRAMIENTA DE GENERACIÓN AUTOMÁTICA DEL CUADRO DE MOVIMIENTO E INCOMPATIBILIDADES. Autor: Hermoso Muñoz, Pablo. Directores: Montes Ponce de León, Fernando y González Arechavala, Yolanda. Entidad Colaboradora: Universidad Pontificia Comillas - ICAI. RESUMEN DEL PROYECTO. La circulación ferroviaria, hoy día, no es entendible sin los enclavamientos electrónicos. Los enclavamientos, en una definición resumida y general, son los dispositivos que controlan los elementos de la vía, léase señales y agujas, y que permiten a los trenes circular con seguridad, autorizando o denegando el movimiento por las zonas que controlan. Se ha de manifestar que el objetivo de este proyecto es de carácter pedagógico y no se llegará al detalle de un tipo de enclavamiento en concreto o tecnología. Simplemente se sentarán las bases para poder diseñarlo ateniéndose a una normativa específica. En este caso, la normativa empleada es la de RENFE: Norma de RENFE sobre la explotación y seguridad de los enclavamientos eléctricos. Esta normativa es la que se está empleando en la red convencional de España. El enclavamiento que se va a simular controla básicamente cinco elementos de campo entre todos los que puede haber. Estos son: los circuitos de vía, las agujas, las señales, las rutas enclavadas y la posición de los trenes. Otros elementos que, en la actualidad, un enclavamiento controlaría serían las balizas de sistemas de seguridad como ATP, ASFA, conducción automática ATO, calces, pasos a niveles con barreras, e incluso el control de las puertas de andén. Para la realización y compresión de este proyecto es necesario desgranar cómo el enclavamiento controla sus distintos dispositivos y representa la información que estos les devuelve.

2 También se define el ámbito de actuación de un enclavamiento, pues un enclavamiento no controla los elementos que se encuentran entre estación y estación, espacio denominado como bloqueo. Esto no quiere decir, que en la representación del enclavamiento el bloqueo no se muestre. En este proyecto, se emplea un bloqueo automático en vía doble. Se explicará, a su vez, la lógica que encierra un enclavamiento para que un tren pueda realizar con seguridad un itinerario y cómo interactúa el enclavamiento con el usuario para que éste vea en todo momento el estado en el que se encuentra la circulación. Por último, se hablará sobre cómo se gestionaría todo lo anteriormente mencionado de forma remota en un puesto de Mando Local o Mando Centralizado. Todo esto servirá como referente para la realización del diseño de la simulación. El lenguaje de programación utilizado para desarrollar la aplicación es Java, utilizando SQL, como lenguaje para crear, acceder y modificar los datos que se guardan en forma de tablas en la base de datos. El programa presenta tres módulos principales: módulo de Diseño Gráfico, módulo de Generación Automática de Tablas y módulo de Simulación. El módulo de Diseño Gráfico permite al usuario crear el diseño del enclavamiento que, posteriormente, simulará su funcionamiento. Para ello, el usuario introducirá todos los elementos disponibles en la aplicación para lograr su propósito: circuitos de vía, agujas y las señales que protegen los circuitos de vía y que autoricen la realización de itinerarios. La introducción de los elementos es sencilla e intuitiva, pues solamente se precisa seleccionar el elemento que se quiere introducir en una paleta, siempre a la vista, y pulsar sobre el lugar de la representación en el que se quiere situar. El módulo de Generación Automática de Tablas, es el módulo que encierra toda la lógica de seguridad de un enclavamiento, para que después, en el módulo de simulación, se puedan establecer varios itinerarios simultáneamente, garantizándose la seguridad de todos ellos. Para ello, se crean las siguientes tablas: Tabla de Rutas Simples: Tabla donde se recogen las rutas simples que se pueden realizar en el enclavamiento diseñado.

3 Tabla Rutas Compuestas: Tablas en la que se guarda la información de los itinerarios del enclavamiento que están formados por dos o más tablas simples. Tabla de Incompatibilidades: Tabla que recoge si una ruta es incompatible con otra ya establecida o en proceso de establecerse. Tabla de Deslizamientos: Tabla que recoge los elementos de una ruta que forman parte de su deslizamiento, medida de seguridad para evitar accidentes en caso de que un tren rebase indebidamente la señal que finaliza su ruta. Tabla de Protección de Flancos: Tabla que asegura que, durante el recorrido de un tren de una ruta establecida, no se produzcan invasiones laterales por la posición incorrecta de las agujas conjugadas que forman parte de un itinerario. Tabla de Enclavamiento de Proximidad: Tabla que permite que las disoluciones artificiales de un itinerario se hagan de forma segura, pues según se encuentre el tren, permitirá la disolución del itinerario o no. El módulo de simulación es el que permite al usuario poner en funcionamiento el enclavamiento creado en el diseño gráfico y así comprobar que el enclavamiento es correcto y que puede implementarse sin temor a incidencias. Para ello, se mostrará en la pantalla la representación gráfica que realizó en el módulo de Diseño Gráfico, y que permitirá al usuario establecer itinerarios tras pulsar una combinación válida de señales. El enclavamiento en este momento consultará primero las tablas de rutas simples y compuestas para verificar que la combinación pulsada corresponde con una ruta. En caso afirmativo, comprobará con la tabla de incompatibilidades que la ruta a establecer no es incompatible con otra que ya está establecida, y procederá a maniobrar los aparatos necesarios y a enclavarlos según dicten las tablas de situación CV, deslizamientos, protección de flancos y estado de las señales. Finalizada la fase de establecimiento de una ruta, el usuario puede hacer que un tren recorra, de forma automática o manual, el itinerario que ha enclavado. En definitiva, este módulo permite la operación de un enclavamiento real, salvo la actuación sobre una señal o una aguja individual.

4 Tras la explicación de los diferentes módulos, en la memoria, se ha recogido todo el proceso de Ingeniería de Software desarrollado a la hora de poder realizar la aplicación. Primeramente, se han especificado todos los requisitos que se han de cumplir. Seguidamente, se detalla el modelo lógico de datos que se ha seguido en la aplicación y cómo se han diseñado las tablas de la base de datos, ateniéndose a requisitos de diseño de bases de datos, para conseguir que todas las tablas estén normalizadas. En la parte final de la memoria, se encuentra la matriz de trazabilidad para asegurarse que ningún requisito se ha dejado de lado y recoger las posibles incidencias que hayan surgido a la hora de cumplir los requisitos definidos. El proyecto se cierra con la elaboración de conclusiones y objetivos cubiertos. Por último, se añaden tres anexos. Uno trata sobre la planificación que se ha seguido para la elaboración del proyecto, otro incorpora un estudio económico y, el último, un manual de usuario enfocado a facilitar la utilización de la herramienta. FUNCTIONAL PC SIMULATION OF A HIGH SPEED TRAIN INTERLOCKING AND ITS TOOL THAT AUTOMATICALLY GENERATES THE ROUTES AND INCOMPATIBILITIES TABLES. Rail transport is not conceivable nowadays without the use of electronic interlocking. An interlocking can be defined, in a summarised manner, as an arrangement of devices that control different track apparatus such as signals and railroad switches and that allows trains to travel safely, permitting or denying train movement in the area that it controls. It must be drawn to attention that the goal of this project is of pedagogic nature due to the fact that no specific interlocking technology is going to be look at in detail. The goal is to set the bases for the design of an interlocking following a given standard. In this case, the standard followed is the one used by the Spanish National Railway Network, RENFE, nowadays ADIF, that refers to the usage and safety of electric interlockings being its original name, Norma de RENFE sobre la explotación y seguridad de los enclavamientos eléctricos.

5 The interlocking that is going to be simulated controls, basically, five field elements among all the elements that may exist. The elements chosen are: track circuits, rail switches, signals, locked routes and the position of the trains. Other elements of a modern interlocking not included in the simulation would be: the security system balises such as ATP, ASFA, automatic train operation (ATO), shims, lever crossings or any other element that may affect train traffic. In order to comprehend and to fulfil this project it is necessary to mince the interlocking into the different elements and apparatus that its made up of and study how the interlocking deals with the information that these elements and apparatus provide. Due to the crucial role they play in an interlocking, this part of the project emphasises on track circuits, rail switches and the signals that protect them. The operation range of an interlocking will be also defined bearing in mind that an interlocking does not control the elements between two stations. The interlocking simulated does not ignore, however, this space between stations named as block and hence it is represented. In this project, the block will be considered to be a double-track automatic block. Following these first definitions, the logic behind an interlocking will be explained. Thus, it will be shown how does the interlocking succeed in establishing safely a route and how the user can interact with the interlocking knowing its state from the very instant that the train begins its movement. All this will serve as reference during the implementation of the design of the simulation program. The programming language chosen for the application is Java. SQL is also used in order to provide access to the data base and allow modification of data within the program. The program is structured in three main modules: a Graphics Design application, a table generating module and a simulation module. The first module allows the user to create the interlocking that will be afterwards simulated. To achieve this, the user will introduce all the elements he or she would require, providing they are available in the designing application. This can be easily done as it is only required to select the item needed from a palette and place where desired.

6 The table generating module is the one that provides all the constraints and specifications that an interlocking must bear in order it to be feasible. This module allows the simulation module to establish different possible routes guaranteeing the safety of all of them. To achieve this, a set of tables must be created: Simple Routes Table: Holds the information of all the simple routes that can be traced with the designed interlocking. Complex Routes Table: Holds the information of all the itineraries that can be taken combining different simple routes. Incompatibilities Table: Indicates if a given route is incompatible with a previously established one or in process of establishment. Landslide Table: Holds the elements of a given route that are part of its landsliding as a safety procedure in case that a train overruns an element that signals it to stop. It is crucial for preventing accidents. Flank Protection Table: Ensures that during a train s journey no other will invade its route from the sides due to a rail switch in an inadequate position. Approach locking Table: Enables the artificial dissolution of a locked route safely. The simulation module, last of them all, allows the user to set to work or turn on the interlocking designed and thus validate the interlocking. The user can establish different possible routes by selecting a valid sequence of signals that appear in the screen previously used in the design stage. The program then checks that the sequence of signals chosen does not show any inconsistencies. If at this point everything is correct the program will then proceed to lock the elements that are necessary according to what is established in the different tables. Finally the user can simulate the parting of a train through a locked route. Summing up, this module allows operate with a real interlocking, except when it comes to operating with an isolated element such as a single signal or a single rail switch.

7 Once the different models have been explained, the report unfolds the process of Software Engineering followed while developing the application stressing how the requirements of the applications were set. Following this, the report details the logic behind the data base used by the application, its schematics and the requirements followed in order that all its tables are made according to standard. The last part of the report on the project is dedicated to the implementation of the requirements traceability matrix, the elaboration of conclusions and the discussion of the goals accomplished. Last of all, three appendices are added. The first presents how the project has been planned, the second offers an economic study and the third is a handbook intended to make work with the program easier for the user.