Un sistema para actualizar y aumentar la seguridad de las comunicaciones ferroviarias

La UPV/EHU y CAF han realizado esta investigación en el marco del programa Zabalduz, que impulsa la colaboración entre la universidad y las organizaciones socioeconómicas vascas

  • Investigación

Fecha de primera publicación: 02/11/2017

El sistema ERTMS, el sistema en vigor para gestionar el tráfico ferroviario, controla con gran seguridad la velocidad de los trenes y la distancia de seguridad entre ellos, pero la tecnología que utiliza en sus comunicaciones ha quedado obsoleta. En una investigación llevada a cabo por el Departamento de Ingeniería de Comunicaciones de la UPV/EHU en colaboración con CAF, han propuesto una arquitectura de comunicación para adaptar el sistema a la tecnología IP actual, garantizando en todo momento la seguridad, la fiabilidad y la calidad de las comunicaciones.

La actualización y digitalización de las comunicaciones ferroviarias hará más seguros los transportes y viaje en tren (Igor Lopez)

El Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario (ERTMS, por sus siglas en inglés) es el estándar de gestión del servicio ferroviario de alta velocidad internacional. Utiliza diferentes subsistemas para enviar las comunicaciones sobre señalización a los trenes, y de esa forma garantizar la seguridad de los trenes y controlar su velocidad, entre otros. "Si hubiera habido ese sistema en Santiago, no habría sucedido el grave accidente que ocurrió en 2013", comenta Igor Lopez Orbe, ingeniero y ex-investigador del Departamento de Ingeniería de Comunicaciones de la UPV/EHU. Ese control, además, permite explotar al máximo la capacidad de las vías: "Uno de los parámetros que se controlan es la distancia que debe existir entre dos trenes para poder frenar con seguridad, el objetivo es reducir esa  distancia al mínimo", añade.

Desde que se especificó y puso en marcha, en la década de1990, sin embargo, los sistemas y tecnologías de comunicación han evolucionado enormemente, por lo que "es imprescindible actualizar el sistema ERTMS, que funciona con tecnología de segunda generación. Esta tecnología no funciona con la tecnología IP actual (Internet Protocol, utilizado por todos los teléfonos, ordenadores etc.), y ha quedado obsoleta, ya no existen casi proveedores y se debe adaptar a la tecnología que impone el mercado", aclara Lopez Orbe.

Así, pues, la industria ferroviaria se encuentra inmersa en la digitalización de los sistemas de señalización y su migración a la tecnología IP. UNISIG, el consorcio industrial encargado de definir las especificaciones técnicas del sistema ERTMS, ha publicado recientemente una nueva arquitectura para ese fin, por lo que "ya se pueden incorporar las tecnologías actuales en la comunicación ferroviaria", comenta el ingeniero.

Sin embargo, la tecnología IP tiene una característica que puede afectar a la velocidad de las comunicaciones. Tal como explica Lopez Orbe, "los mensajes son enviados divididos en paquetes de información, y cada uno sigue una ruta diferente. Como consecuencia de ello, no se puede evitar que alguno de los paquetes llegue con retraso, si ha sucedido algún problema en algún punto de la red".

Con el objetivo de buscar una alternativa a ese límite, y, a fin de cuentas, "ayudar en la definición de la siguiente generación del sistema ERTMS, nuestra investigación ha propuesto una nueva arquitectura de comunicación que garantiza la seguridad, la fiabilidad y la calidad de las comunicaciones", aclara el ingeniero, que actualmente trabaja en la empresa CAF.

Protocolo robusto

La propuesta consiste, básicamente, en enviar los mensajes utilizando diferentes estrategias redundantes, es decir, mandar al mismo tiempo los mensajes a través de diferentes tecnologías, como GPRS, LTE y WiFi. Así, "se crea una arquitectura en red, de forma que si ocurre algún percance en una de las redes, se garantiza que el mensaje llegue por otra vía. Esto hace que el sistema sea más resiliente, dota de mayor fiabilidad a la comunicación, y lo hace más robusto", detalla.

Se ha buscado que la resiliencia se garantice principalmente para los mensajes de alta prioridad, para asegurar que lleguen con un retraso menor. Una de las características intrínsecas de la arquitectura ERTMS es que distingue dos tipos de mensajes en las comunicaciones: los de prioridad alta y los de prioridad normal.

Además de proponer la arquitectura de comunicación, la validaron en un simulador de red diseñado expresamente para la investigación, y ahí fue donde vieron que "es mucho más robusta que la arquitectura propuesta por UNISIG ante las interferencias de canal de comunicaciones. Ha sido la primera vez, además, que se propone una arquitectura capaz de superar todos los retos planteados".

A pesar de que considera que han dado un gran paso adelante, Lopez Orbe es consciente que queda un largo camino hasta que la propuesta llegue a ser parte del sistema de gestión y comunicación, si es que llega a serlo alguna vez: "Este tipo de arquitecturas deben ser estándar, sin duda, para que todos los trenes puedan comunicarse entre sí, independientemente de su fabricante. Y la estandarización y validación es cosa de UNISIG".

Información complementaria

Igor Lopez Orbe (Bilbao, 1985) ha realizado esta investigación en el marco del programa Zabalduz, a través del cual la UPV/EHU quiere impulsar la transferencia y colaboración entre la Universidad y las organizaciones socioeconómicas. Para ello, promueve, por ejemplo, tesis doctorales sobre temas de interés para la industria vasca, como es el caso de Igor Lopez Orbe, que ha realizado la tesis en colaboración con la empresa CAF, en el Departamento de Ingeniería de Comunicaciones de la Escuela de Ingeniería de Bilbao, bajo la dirección de la profesora Marina Aguado Castrillo. Hoy por hoy, el doctor Lopez Orbe trabaja como director de proyecto en CAF.