Instalaciones de seguridad – LZB

Con la implantación de la alta velocidad en España (allá por 1992) hubo que adoptar un sistema de señalización que asegurara que los maquinistas verían todas las señales y podrían cumplir sus órdenes y que permitiera circular a velocidades superiores a 200 km/h.

A los concursos para la construcción de la línea y el suministro de los trenes, se presentaron, entre otras, empresas alemanas y francesas. La adjudicación de los trenes cayó para la francesa Alsthom (hoy Alstom, sin hache) que ofertó una variante de los trenes TGV Atlantique que ya fabricaba para la SNCF francesa. Y en la parte de infraestructura, los contratos cayeron del lado alemán. En el caso de la señalización, fue la UTE formada por SEL Señalización y Siemens los que se llevaron la adjudicación (SEL Señalización, de origen alemán, procedente de la primitiva Standard Eléctrica fue posteriormente adquirida por Alcatel, que luego se integró en el grupo Thales, cuyo negocio de señalización es hoy día propiedad de la japonesa Hitachi).

Esta UTE ofertó instalar en la línea circuitos de vía de audiofrecuencia de tecnología FTG-S de Siemens, enclavamientos electrónicos y CTC de SEL y el sistema de señalización en cabina LZB, un sistema alemán que ambos fabricaban para la DB.

Las siglas LZB vienen de Linienförmnige Zugbeeinflussung (también lo veréis escrito como Linienzugbeeinflussung), que en alemán quiere decir “influencia lineal de los trenes”. Esto viene a decir que es un sistema automático de protección de trenes (ATP) con transmisión continua de la información y supervisión continua de la velocidad. Este sistema permite una velocidad máxima de 300 km/h.

Tal fue la importancia que en España se le dio al sistema, que reglamentariamente se creó un sistema de bloqueo específico que se amparaba en el LZB, que fue el BCA (Bloqueo de Control Automático), ya que el sistema transmite al maquinista continuamente las condiciones de circulación de su tren. En este bloqueo podemos prescindir de todas las señales, ya que no nos hacen falta. De hecho, en Alemania, cuando se circula con LZB en servicio, las señales permanecen apagadas. En la LAV de Sevilla sólo se enciende el foco blanco fijo.

Como todos los sistemas de señalización en cabina, está compuesto por dos partes: la de vía y la embarcada en los trenes.

Equipo de vía

El equipo de vía del LZB está formado por una Central LZB que controla varias secciones de 12,7 kilómetros de longitud máxima según la tipología de vía, situación de las señales y agujas, etc.

Esquema de conexionado de una Central LZB.

Esta “zona LZB” está dividida en varias secciones que abarcarán unos kilómetros con bucles de un cable radiante cada 100 metros. Cada bucle está numerado con un número de 8 bits, por lo que la cifra más alta que se puede alcanzar con esos 8 bits es 256, que dividido entre 2 es 128 (cada bucle tiene 2 polaridades) y de ahí deriva que sólo podamos hacer secciones de máximo 12,7 km (100 metros x 127 bucles).

Esquema de los bucles del cable de una de las secciones LZB. Cada bucle de 100 metros está numerado dentro de la zona LZB.

A su vez, cada sección del sistema está formado por concentradores situados cada 600 metros que controlan dos tramos de cable de 300 metros de longitud. Los bucles del cable están formados por un “8” continuo, en los cuales siempre una parte del cable irá por el centro de la vía y la otra sobre el patín del carril.

Disposición de los bucles y concentradores.

Tren de la serie 446 a punto de pasar por un cambio de polaridad (dentro del recuadro rojo) del LZB de la línea C-5 de Cercanías Madrid entre Móstoles y Móstoles-El Soto. Foto: Yago López Carvajal, marzo de 2025.

En cada una de las estaciones habrá un equipo interfaz entre el enclavamiento y la Central LZB que le transmitirá a ésta el estado de circuitos, agujas, señales y otros elementos que controle ese enclavamiento.

Con toda esa información, la Central LZB elabora los mensajes que se deben enviar a cada concentrador para darle las indicaciones necesarias a los trenes. A su vez, la Central LZB recibe información de los trenes, como pueden ser la posición exacta u otras que fueran necesarias para transmitir a otros trenes.

Central LZB instalada en Atocha. Foto procedente de redes sociales, febrero de 2025.

Terminal de mando de la central LZB Atocha 2 (hay dos centrales, una para cada lado de la línea C-5: Móstoles y Humanes). Foto procedente de redes sociales, febrero de 2025.

Equipo embarcado en los trenes

El equipo embarcado del LZB se compone, principalmente, de los siguientes elementos.

En los bajos del tren se encuentran las antenas que van a captar y transmitir la señal LZB. Van siempre en parejas. Más adelante veremos por qué.

En el interior del tren, normalmente en la sala de máquinas, está el resto del equipo. De aquí podemos destacar lo que en España se ha llamado AIDT, que es el Aparato de Introducción de Datos del Tren. Es el lugar en el que los maquinistas tienen que darle al equipo los datos que necesita, que son la velocidad máxima, la longitud del tren, porcentaje de frenado (viene a ser la capacidad de frenado que tiene nuestro tren) y el tipo de freno que tiene. Con esos datos, el equipo ya puede calcular las curvas de frenado cuando le empiecen a llegar datos de la vía.

AIDT de una locomotora 252. Mediante las ruletas se seleccionan los valores que luego hay que confirmar.

Los displays muestran: “BRA” (Bremsart) el tipo de freno, “BRH” (Bremshudertstel) el porcentaje de frenado, “ZL” (Zuglänge) la longitud del tren y “VMZ” (maximal zulässige Geschwindigkeit dels Züges) la velocidad máxima. Existen una tablas con los códigos según cada tren. Algunos equipos llevaban etiquetas en español.

Por último, en cabina tenemos el AICC, que es el Aparato Indicador en Cabina de Conducción. Está compuesto por un velocímetro en el cual se mostrará la velocidad actual del tren, un indicador digital de 3 cifras que nos mostrará la velocidad meta, una aguja que se mueve por el exterior de la esfera del velocímetro que nos va a indicar la velocidad límite, una escala vertical en la que se nos indicará la distancia meta y, por último, un panel con una serie de pulsadores e indicadores. También tenemos en un lado del pupitre de conducción cuatro manetas para actuar con el sistema en caso de necesitar rebasar una señal o punto de parada o de salir del sistema. Tal vez ya os suene esta disposición, que se parece mucho a la del ATP-EBICAB.

AICC del LZB de una locomotora 252 de Renfe mientras el maquinista realiza la prueba de lámparas.

AICC de un tren de la serie 121. Foto: Yago López Carvajal, agosto 2022.

Al iniciar el equipo, éste nos pide que confirmemos que los datos que introdujimos en el AIDT son correctos. Al hacerlo, el equipo los carga y tras unos segundos nos indica que está dispuesto para circular. En este momento carecemos de magnitudes de conducción (velocidad meta y distancia meta) y tenemos que hacer caso a la señalización lateral. El equipo de seguridad que tiene el control aquí es el ASFA. Una vez que el tren pase por el primer punto de información, o sea, uno de los bucles del cable LZB, recibe información de la vía y se activan las magnitudes de conducción. A partir de ese momento, estamos protegidos por el LZB. Decimos que el equipo “entra en transmisión”, y es que se nos ilumina una “T” azul en el panel de indicadores diciendo que todo es correcto. Según vayamos avanzando, el equipo irá variando y actualizando las magnitudes de conducción, además de transmitirnos otra información necesaria para la circulación, como pueden ser las aproximaciones a las zonas neutras de catenaria. Cuando lleguemos al final de la zona LZB, el equipo nos avisará mediante una sonería y encendiendo el indicador “FIN”, que deberemos reconocer para poder seguir circulando. A partir de ese momento, es el ASFA (u otro equipo, si lo hubiere) el que supervisa el tren.

Panel de LZB de un tren ICE 2. Foto: bigbug21 en http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ice2_mfa_on_lzb.jpg con licencia Creative Commons Attribution Share-Alike 2.5 Generic

En la foto vemos un AICC de un tren ICE 2 de la DB alemana, los de los trenes españoles son prácticamente iguales (pero con las cosas en español, claro). Lo que vemos aquí es que el sistema está en transmisión (no se aprecia bien, pero es la “Ü” -Übertragung– azul encendida), que circulamos a 250 km/h, que nuestra velocidad límite (el marcador naranja en el velocímetro) es 250, que nuestra velocidad meta es 250 (el display rojo en el velocímetro) y que nuestra distancia meta es 9.800 metros (el número 98 sobre la escala).

En resumen, que el LZB nos está indicando que durante 9.800 metros podremos seguir circulando a 250 km/h.

El LZB protege contra sobrevelocidades, interceptaciones de vía (en algunas circunstancias) y marcha atrás (si el tren se desplaza más de 3 metros). No protege frente a paradas prolongadas porque es un sistema de transmisión continua, por lo que tenemos siempre información de las condiciones de circulación en tiempo real. Si una señal se cerrara intempestivamente mientras estamos detenidos en un andén, por ejemplo, el equipo lo recibe inmediatamente, aplicando la curva de frenado que corresponda y variando las magnitudes de conducción.

La protección contra sobrevelocidad es continua, puesto que tenemos la información que viene de la vía continuamente y el equipo vigila que no sobrepasemos unos límites que se calculan dinámicamente (las curvas de frenado). El equipo primero nos avisa con señales luminosas y acústicas y, si no hacemos caso, nos intervendrá en el freno con frenada máxima de servicio (ojo, no confundir con freno de emergencia) hasta que la velocidad del tren esté por debajo de la velocidad límite, momento en el que el equipo libera el freno. Esta es una diferencia con lo que hemos visto hasta ahora, que si no cumplíamos, el equipo nos llevaba hasta la parada con freno de emergencia.

En la aproximación a una señal o un punto de parada no tendremos, como en el ATP-EBICAB, una velocidad de liberación, sino que simplemente el equipo nos aplicará freno cada vez que nos intentemos mover hacia la señal, impidiendo que la rebasemos.

Si ocurre una incidencia en la señalización, o un tren se detuviera itempestivamente, la central LZB reacciona inmediatamente enviando un punto de parada a los trenes. Y aquí pueden ocurrir dos cosas. Que el punto de parada esté a distancia de frenado, o sea, que nos dé tiempo a parar, o que no lo esté. En el primer caso se pedirá al maquinista que frene o, si no lo hace, el equipo aplicará freno máximo de servicio. Y si el punto de parada no está a distancia de frenado, entonces nos aplicará sí o sí freno de urgencia. Pero aún así, un alcance entre trenes es prácticamente imposible, porque el equipo no nos habrá dejado nunca aproximarnos tanto al tren precedente como para que no podamos detenernos antes.

Para eso, una de las manetas del lateral del pupitre tiene una función muy curiosa, y es la “parada de emergencia en vía contraria”. Si el maquinista acciona esa maneta, el equipo embarcado transmitirá a la central un punto de parada en la otra vía a los trenes que circulen por ella. Es muy útil en caso de que un maquinista observe una interceptación de la vía por cualquier motivo (desprendimiento, catenaria descolgada, objetos invadiendo el gálibo…) y es la forma más rápida de avisar al Puesto de Mando. Desde la central LZB se puede revocar ese punto de parada, pero hay un procedimiento de seguridad que obliga a comprobar que efectivamente la vía está libre de obstáculos.

Si en algún momento se perdiera la transmisión, o sea, que perdiéramos la conexión con el cable LZB, el equipo intentaría reconectar durante un tiempo, de lo cual nos avisa en cabina. Al perder un bucle corto de 300 metros, el sistema «se inventa» ese bucle durante 300 metros. Si tras ese bucle corto sin señal de radio se recupera la transmisión, no pasa nada. Si no se recupera la transmisión, entonces pueden ocurrir dos cosas: que el trayecto hasta la siguiente estación estuviera libre o que hubiera otro tren entre nosotros y la siguiente estación.

Si el trayecto estaba libre cuando ocurre el fallo de transmisión, el maquinista tiene que frenar el tren y cuando baje de 80 ó 60 km/h según el porcentaje de frenado, podrá liberar la curva de frenado mediante las manetas del lateral del pupitre y continuar la marcha al amparo de la señalización lateral y con la protección del ASFA. Este fallo se le indica al maquinista mediante el piloto «T», una sonería y una velocidad meta de 40 km/h.

Si una parte del trayecto estaba ocupada por otro u otros trenes delante del nuestro, tenemos que detener el tren y ponernos en comunicación con el Puesto de Mando para que nos indique la forma de proceder.

Si se recupera la transmisión, el equipo vuelve a mostrar las magnitudes de conducción, pero reglamentariamente debemos seguir conduciendo sin hacerle caso hasta la siguiente señal o cartelón LZB.

Siempre que se circule sin que el equipo esté en transmisión, éste no protege al tren, siendo el maquinista el responsable de cumplir las restricciones que se impongan.

El sistema LZB también puede transmitir las limitaciones temporales de velocidad. Para ello, se introducen en el ordenador de la central LZB los puntos kilométricos de inicio y de fin y el valor de la limitación. Cuando los trenes se aproximen a esos puntos, recibirán una velocidad meta igual al valor de la LTV introducida en el sistema.

Cantones móviles

Hemos dicho antes que los trenes también transmiten datos hacia la vía, que llegan a la central LZB. Esto hace posible que el sistema LZB permita “cantones móviles”.

Recordaréis de cuando hablamos del Bloqueo Automático, que los trayectos entre estaciones están divididos en cantones, que están protegidos por circuitos de vía y señales. Esos cantones son fijos y sus longitudes están perfectamente definidas por las fronteras de los circuitos de vía.

Sección tipo de un Bloqueo Automático

Por lo tanto, en un sistema así, podemos saber en qué cantón se encuentra un tren, pero no su posición exacta dentro de él. Si un cantón mide 1.500 metros, nuestro tren puede estar en cualquier punto a lo largo de esos 1.500 metros. Fijaos si el sistema tiene poca precisión, que si nuestro tren tiene 200 metros, ni siquiera podremos determinar el punto exacto en el que se encuentra la cabeza o la cola del tren cuando esté ocupando dos circuitos de vía, porque mientras el tren esté en la frontera, estarán los dos ocupados y no sabremos si la cabeza está un metro por detrás de la frontera, o 199 metros detrás.

Los cantones móviles suponen un cambio de concepto bastante grande. En este caso, los cantones también tienen una longitud perfectamente definida que no es más que la longitud de nuestro tren (por ejemplo, 200 metros) más una distancia de seguridad que dejamos por detrás, que puede ser la que nosotros definamos. Lo habitual suelen ser entre 20 y 50 metros, pero esta distancia la define cada administración ferroviaria. En nuestro ejemplo tenemos un cantón de 250 metros. Pero ese cantón se va a mover a lo largo de la línea, sin tener unas fronteras fijas definidas. Las fronteras de nuestro cantón irán avanzando a la vez que lo hace el tren.

Ejemplo de cantones móviles. La línea roja bajo el tren representa la longitud de vía que ocupa el tren y su distancia de seguridad por cola. El segundo tren podría acercarse hasta tocar la línea roja del tren precedente. La parte “ocupada” de la vía se va desplazando con el tren.

Dado que nuestro tren conoce con una precisión de cerca de un metro su posición exacta en la línea, el equipo LZB embarcado se lo transmite a la central LZB. La central LZB ya sabe la longitud de nuestro tren y tiene programada la distancia de seguridad que aplicamos por detrás. El equipo embarcado también va a transmitir a la central la velocidad a la que se está moviendo el tren. Con todos estos datos, la central es capaz de dar a los trenes que vengan detrás del mío las magnitudes de conducción necesarias para que no me alcance. Podemos hacer que un tren persiga a otro a la velocidad máxima de la línea a distancias tan ridículas como 5 metros. Esto es muy útil en sistemas de metro que tienen una alta densidad de tráfico, ya que se pueden optimizar las velocidades de los trenes y aumentar la frecuencia de paso sin afectar a la seguridad. Por ejemplo, en el metro de Múnich, que en algunos tramos tiene instalado LZB, la distancia de seguridad tras cada tren es de 80 metros. Es decir, que si un tren está detenido en un andén, el que le sigue podrá acercarse hasta una distancia de 80 metros, pudiendo avanzar cuando el precedente lo haga.

¿Y cómo sabe el tren el punto en el que se encuentra?

Como dijimos antes, los bucles de 100 metros del cable están numerados. Además, el tren tiene dos antenas, aparte de sus propios cuentakilómetros (en el ferrocarril los llamamos odómetros). Gracias a las dos antenas el tren puede saber cuándo está cambiando de un bucle a otro y gracias a la odometría puede saber cuántos metros se ha desplazado desde el cambio de bucle. Lo vemos en una imagen.

Detección de cambio de bucle por el equipo embarcado.

Nuestro tren sería el cuadrado verde grande entre los bucles 61 y 62. Los cuadros verdes pequeños serían las dos antenas. Al detectar el cambio de polaridad en la señal de radio, el equipo embarcado “sabe” que acaba de pasar de un bucle a otro. Llevando la cuenta de cuántos bucles ha pasado junto con la odometría del tren, es fácil determinar la posición del tren.

En la RFIG española no se ha llegado a instalar el LZB con cantón móvil, sino que se ha instalado sobre el bloqueo de la línea. Es decir, que las magnitudes de conducción nos van a llevar siempre a detenernos ante una señal (luminosa o virtual).

Señal virtual

En el BCA, el Bloqueo de Control Automático, las señales laterales carecen de función, ya que toda la información para circular la recibimos en cabina, en nuestro ejemplo, con el LZB. Dado que las señales son inútiles para nosotros, vamos a prescindir de ellas en la línea. Sólo se instalan las señales de estaciones, es decir, avanzadas, entrada, salida y maniobras, y sólo por si tenemos algún tren que circule sin LZB. Las señales de bloqueo no las necesitamos.

Sin embargo, nuestra línea sí tiene un sistema de bloqueo automático con cantones y circuitos de vía, pero no tiene señales intermedias. De esta forma, en las fronteras de los cantones creamos señales virtuales, es decir, señales que el maquinista no puede ver, pero el LZB sí. Para facilitarle las cosas al maquinista, instalamos unos cartelones en esos lugares, pero sólo para que tenga referencia de dónde está y, en caso de que se detenga por orden del LZB, pueda decírselo al Puesto de Mando.

Instalación típica de un trayecto con BCA. Cada cartelón indica la frontera entre dos circuitos de vía y representa una “señal virtual”.

Esto implica que, para trenes que circulen con el LZB activo, entre dos estaciones habrá varios cantones, por lo que podremos meter tantos trenes como cantones en ese trayecto.

Varios trenes con LZB activo en un trayecto

Pero en el momento en que queramos meter un tren que no lleve el LZB activo, para ese tren sólo hay un cantón entre las dos estaciones, ya que no puede tener ningún tren delante porque si lo tuviera y ese tren se detuviera, el nuestro no podría parar a tiempo.

Cómo vería el tren sin LZB estacionado en «A» el trayecto completo.

Quedaos con este párrafo porque cuando hablemos de ERTMS volveremos a él.

Todo esto que hemos hablado hasta ahora está muy bien para la LAV Madrid-Sevilla, que es donde inicialmente se instaló el LZB en 1992. Luego también se instaló en la línea La Sagra-Toledo y en la Córdoba-Málaga, todas de alta velocidad.

Pero en 1997 se decidió instalarlo también en la línea de cercanías C-5 de Madrid, con la finalidad de aumentar las frecuencias de paso de esos trenes. Esta línea es la más usada de todas las de España, ya que une las localidades de Móstoles, Alcorcón, Leganés, Fuenlabrada y Humanes (todas ellas con poblaciones en torno a 200.000 habitantes cada una, excepto Humanes), más sus áreas de influencia, con Madrid. Esta línea mueve en torno a 350.000-400.000 viajeros diarios. Con esos datos, se hizo la inversión necesaria para instalar el LZB en toda la línea, así como en los trenes que circulan por ella (para los curiosos, son las unidades de la serie 446 numeradas del 001 al 008 y del 101 al 170). Gracias al LZB, en algunos momentos la frecuencia ha podido aumentarse hasta llegar a un tren cada 3 minutos, frecuencias más parecidas a una línea de metro que a una de ferrocarril convencional. Al LZB de la C-5 se le programaron además puntos de parada en las estaciones y apeaderos, para optimizar las frenadas en esos puntos y mejorar la velocidad comercial de la línea. Además, los trenes de la C-5 cuentan con conducción automática, ya que, aprovechando los datos de las magnitudes de conducción, el equipo de LZB puede actuar no sólo sobre el freno, sino también sobre la tracción del tren. Es decir, se programó un LZB como si fuera una línea de metro. Huelga decir que el que la conducción automática esté disponible no implica que sea obligatorio usarla, y que es el maquinista el que decide en última instancia. En Alemania se le ha llamado AFB (Automatische Fahr- und Bremssteuerung – Control de tracción y freno automático) y en España, dependiendo del fabricante del tren se llama ATF (Automatismo Tracción-Freno), ATO (Automatic Train Operation) o CAT (Conducción Automática de Trenes).

En las unidades de la serie 446 no existe un AIDT (Aparato de Introducción de Datos de Tren) a bordo como el que hemos visto antes, ya que el tipo de freno y la velocidad máxima son siempre las mismas. Sólo puede variar la longitud del tren y el porcentaje de frenado en caso de que se anule algún freno. Y además, la longitud del tren varía en bloques de 75 metros (que es lo que mide cada unidad). Y en cuanto al porcentaje de frenado, éste varía de forma proporcional al número de bogies en los que se anule el freno. Así, el maquinista sólo tiene un panel con unos conmutadores en los que selecciona la longitud del tren (1, 2, 3 ó 4 unidades) y la decelaración que va a tener el tren en función de los bogies aislados (8 posiciones del conmutador).

Hace poco tiempo, Thales, el entonces fabricante del sistema, declaró que el LZB 80E, que es la variante que se usa en España, está obsoleto y que, por su parte, no se van a hacer más actuaciones ni se va a prestar más servicio sobre él. En parte debido a esa declaración y en parte debido a que se está buscando la interoperabilidad europea completa de toda la red de alta velocidad, Adif ha decidido sustituirlo tanto en la LAV de Sevilla y sus antenas, como en la C-5 de Madrid. En su lugar se instalará ERTMS de Nivel 2.

Aparte de los trenes de la C-5, todos los trenes de alta velocidad que hay en España, sean del operador que sean, están equipados con LZB para poder circular por las líneas de alta velocidad en las que está instalado. En algunos, como inicialmente en la serie 100 o las locomotoras de la serie 252 (e incluso alguna 319 de Adif), por ejemplo, está el equipo LZB completo como lo hemos descrito arriba. Pero en otros, el LZB funciona como STM (Standard Transmission Module) del equipo ERTMS. Al igual que en la página del ATP-EBICAB, ampliaremos esta información en la entrada dedicada al ERTMS.

Vista de la pantalla DMI de ERTMS en modo STM-LZB.

Vamos a resumir lo que hemos visto aquí. El LZB es un sistema de señalización en cabina de transmisión continua y supervisión continua. En cabina nos facilita unas magnitudes de conducción que son la velocidad y distancia meta, así como la velocidad límite. La transmisión se realiza por un cable situado en bucles en el centro de la vía y la información llega desde la central LZB que está instalada en el Puesto de Mando. Gracias al LZB, podemos circular al amparo del BCA, prescindiendo de las señales laterales.