En el laboratorio Train Zero del Reino Unido, los ingenieros prueban sistemas como la señalización y la velocidad mediante simulación.
Un flamante tren de pasajeros está siendo sometido a pruebas en las instalaciones del fabricante ferroviario Alstom en Derby, al norte de Inglaterra. Pronto entrará en servicio en la red ferroviaria del suroeste del Reino Unido. Pero mientras el tren británico de la clase 701 Aventra se pone a prueba en una pista exterior, el trabajo más importante se realiza en un laboratorio digital conocido como Train Zero.
Esta instalación recrea un tren completo de forma virtual, utilizando bastidores de hardware y software para simular cómo se comportan los sistemas de a bordo en condiciones reales. "Aquí probamos sobre todo un producto, el tren Aventra, que en realidad se distribuye en seis proyectos distintos", explica David Cox, responsable de control de trenes de Alstom.
Train Zero se utiliza para probar varias versiones de la plataforma Aventra, incluidas las unidades que ya operan o están en fase de desarrollo para el servicio ferroviario de cercanías Elizabeth Line de Londres y varias redes ferroviarias regionales de Inglaterra. El entorno de pruebas permite a los ingenieros validar cambios complejos y simular fallos antes de implantarlos en los trenes reales que transportan pasajeros.
Recrear las condiciones del mundo real en una simulación
Train Zero permite a los ingenieros probar un tren completo sin necesidad de que haya uno físicamente presente. El entorno de pruebas permite a los ingenieros simular fallos, recrear las condiciones del mundo real y validar cambios complejos antes de implantarlos en los vehículos de la flota.
Cada configuración es una combinación de hardware real, como botones, relés y pantallas, y sistemas virtuales que simulan cómo se comportaría un tren completo en movimiento. Los bancos de pruebas se conectan mediante un cableado físico que imita la configuración real a bordo. Cada tren Aventra incluye más de ocho kilómetros de cable para transportar datos y energía entre docenas de subsistemas.
"Aunque no se trata de un tren real, se puede entrar aquí y sentir que se está de pie en un tren y se pueden oír y ver los distintos aspectos del tren, o que se está en un andén y se oyen las distintas interacciones que realizamos para garantizar que el sistema de información al pasajero en los andenes es el mismo que se produce en la vida real", explica Cox.
Entre los sistemas que se están probando figura el Sistema de Información al Pasajero (PIS), que controla los anuncios sonoros y visuales, las pantallas, las pantallas de las paradas de tren y las señales externas que muestran los detalles de destino y servicio.
"Tenemos una puerta física y pantallas físicas, llamadas pantallas TFT. También tenemos una pantalla frontal externa, que puede verse aquí, que se muestra en la parte delantera del tren", explica Jabeen Yousaf, ingeniero de pruebas y validación de Alstom. "Así que estamos probando diferentes sistemas e integramos diferentes subsistemas en y probamos diferentes cosas. Por ejemplo, el TCMS (sistema de control y gestión de trenes), el PIS, el CCTV (circuito cerrado de televisión). Podemos probar el sistema de audio, el visual y otros sistemas integrados".
El TCMS es el cerebro del tren. Enlaza todos los sistemas individuales y coordina su funcionamiento. Si se abren las puertas, el TCMS se encarga de que suenen los anuncios y se actualicen las luces; si se aplican los frenos, se asegura de que se ajuste la potencia de tracción y se registren los datos. Train Zero es el lugar donde se prueban todas estas interacciones, antes de que lleguen a la vía férrea.
Pruebas para un "sistema crítico para la seguridad"
El laboratorio también realiza pruebas de seguridad y señalización, incluido el Sistema Europeo de Control de Trenes (ETCS), que se está implantando gradualmente en partes de la red británica. El ETCS es una forma de señalización digital que sustituye las señales en tierra por datos en directo enviados directamente al ordenador de a bordo del tren.
"Tendremos balizas en la vía. Se trata de pequeños rastreadores sobre los que pasará el tren. El ETCS los leerá y tendrá información sobre dónde estará la próxima estación, a qué distancia está, cuántas puertas hay que abrir, cuándo hay que empezar a frenar", explica Ibtihaj Yousaf, ingeniero de simulación de Alstom.
"Así que ese tipo de cosas entrarán en el ETCS. Procesará esa información y, en el momento adecuado, aplicará el frenado automático. Cuando lleguemos a la estación, aplicará también la apertura automática de puertas", añade.
Estos datos son procesados continuamente por el ordenador de a bordo del tren. El ETCS permite al tren responder en tiempo real a su ubicación, velocidad y ruta. Muchas funciones que antes dependían únicamente del conductor, como el frenado, la apertura de puertas e incluso el ajuste de los límites de velocidad, ahora pueden activarse automáticamente mediante software.
Ese nivel de automatización aumenta la eficacia, pero también exige una supervisión rigurosa. "Es importante porque, de cara al futuro del ferrocarril, es algo hacia lo que quizá se dirijan muchos proyectos", añade.
"Pero como es un sistema tan crítico para la seguridad, tenemos que probarlo, obviamente, para asegurarnos de que estamos detectando todos los problemas antes de que los detecten en el tren o en las vías. Así que, desde el punto de vista de la seguridad, es importante probarlo ahora mismo y comprobar todas las deficiencias que tenemos en este momento".
Otros sistemas de señalización y control sometidos a prueba son el AWS (Automatic Warning System) y el TPWS (Train Protection and Warning System), ambos muy utilizados en el Reino Unido para garantizar que los trenes no se salten las señales rojas ni superen los límites de velocidad. Todos estos sistemas interactúan entre sí y con el software central del tren.
Trenes sin conductor
Algunos de los programas informáticos en desarrollo podrían permitir mayores niveles de automatización en el futuro. Según Alstom, la idea de trenes sin conductor aún está lejos, pero la tecnología básica está avanzando.
"Creo que la tecnología está ahí para poder tener trenes sin conductor, pero no estoy seguro de si la gente estará contenta o no", afirma Steve Uttley, jefe de validación y pruebas de Alstom.
"Obviamente, también hay que tener en cuenta el aspecto de la seguridad: ¿se puede confiar al cien por cien en los sistemas de seguridad instalados? En un avión, por ejemplo, siempre se quiere contar con un piloto, por si acaso, aunque el piloto automático haga la mayor parte del trabajo, el sistema de aterrizaje hace la mayor parte del trabajo".
"Seguimos teniendo pilotos allí simplemente porque hace que la gente se sienta más cómoda. Creo que la tecnología estará ahí, pero no creo que esté en nuestras manos que eso ocurra o no", añadió.
Además de las pruebas en el Tren Cero, los trenes se están montando físicamente en el edificio principal de producción. Estos trenes forman parte del último pedido del contrato de Alstom con Transport for London para suministrar unidades adicionales de la clase 345 Aventra para la línea Elizabeth, tras el aumento de la demanda en la ruta.
Cada tren se construye por secciones, y los equipos instalan el cableado, los motores, los interiores y los sistemas de control antes de trasladar el tren completo a la zona de puesta en servicio.
Cada unidad contiene más de ocho kilómetros de cableado eléctrico, que atraviesa el suelo, el techo y las paredes para conectar todos los subsistemas, incluidos los frenos, el alumbrado, la energía, las comunicaciones y los sistemas de información a los pasajeros.
Los ingenieros también instalan los ordenadores de a bordo y los equipos de interfaz que conectan el tren con los sistemas de tierra y el control central. Las etapas finales incluyen la instalación de los asientos, las cabinas de conducción, las pantallas y los componentes externos antes de que el tren se traslade para realizar pruebas dinámicas completas en la vía.