Istoricul dezvoltării semnalelor cu rol de dirijare în traficului feroviar
Sistemul de semnalizare este un sistem integrat structurii căilor ferate. Încă de la începutul acestei industrii, s-a pus problema necesității unui astfel de sistem cu dublă menire, de comunicare cu echipajele de la bordul diferitelor trenuri și de organizare a traficului în sine. Fără un sistem coerent de dirijare, traficul feroviar ar fi fost unul încet, nesigur și neprofitabil. Sistemul de semnalizare a devenit o necesitate odată cu introducerea mai multor garnituri pe aceiași relație, deservite de o singură șină de cale ferată pe ambele sensuri. Acest lucru a presupus o serie de inovații în domeniul feroviar, ca și în cazul altor exemple din aceiași industrie.
O primă astfel de inovație în rețeaua feroviară a reprezentat-o bifurcația de cale ferată. Această bifurcație permite trenului să acceseze o porțiune de linie paralelă cu linia principală, eliberând calea pentru alte trenuri care vin din sens opus. Așadar, noua invenție va permite creșterea numărului de garnituri de tren pe o rută care integrează acest element tehnic, evitând în același timp cheltuirea de fonduri pentru dublarea liniei din cadrul acesteia. Acest sistem presupunea respectarea cu strictețe a graficului, pentru ca trenurile să poată să-și urmeze itinerarele fără complicații. Totuși, chiar dacă exista un sistem bine pus la punct, lipsa unui timp standardizat l-a transformat într-un mecanism relativ, dând curs unui număr ridicat de accidente, ciocniri și situații de criză, tocmai din pricina dificultății în sincronizarea timpului de referință pentru diferitele echipaje de pe garniturile aflate în teren.
În încercarea de a îmbunătății această situație, care făcea din tren un mijloc de transport periculos, într-o primă etapă, se introduce utilizarea telegrafului pentru consemnarea instrucțiunilor de manevrare a macazurilor din diferite puncte feroviare strategice. Implementarea telegrafului este rapid adoptată în domeniul feroviar de pretutindeni ca unică modalitate de comunicare cu funcționarii căilor ferate din teren. Pentru perioada incipientă de dezvoltare a rețelelor feroviare putem discuta de existența unui sistem de semnal, avertizare și modificare a circuitului feroviar operat în totalitate manual. Principalul dezavantaj în utilizarea sistemului manual de semnalizare este acela al creșterii pericolului de accidente rezultate ca urmare a unei erori umane.
Un sistem semiautomat fusese deja implementat în Marea Britanie de către Charles Hutton Gregory la începutul anilor 1840. Invenția sa, numită semafor, utiliza lămpi cu ulei și sticlă colorată pentru a transmite diferite mesaje prin intermediul codului reprezentat de culori. Primul tronson care a beneficiat de această nouă invenție a fost cel care făcea legătura dintre Londra și Croydon. Tot în această perioadă se fac eforturi pentru aducerea macazurilor și semnalelor sub umbrela unei singure unități de gestionare. Cutia pentru semnale a fost o altă descoperire care a rămas până în prezent un important element al rețelei feroviare, în special pe acele rute care nu au adoptat ulterior sistemul automat de dirijare și semnalizare. Deși acest sistem depindea în continuare de manevrarea manuală a macazurilor și semnalelor, organizarea ce a avut loc la nivel tehnic, a permis o mai bună gestionare a traficului, reducând totodată numărul personalului și implicit al costurilor determinate de acesta.
În vederea realizării unui sistem de comunicare mai eficient cu echipajele garniturilor de tren, în perioada anilor 1840 au fost pornite primele demersuri de realizare și patentare a unor soluții automate de dirijare și avertizare feroviară. În acest context, putem discuta despre invenția imigrantului irlandez din America, William Robinson, care în a doua jumătate a secolului XIX a dus la revoluționarea sistemului de control și coordonare feroviar. Ideea sa s-a bazat pe conductibilitatea șinelor de tren, care aveau să devină un circuit închis cu legături directe către un număr de semnale feroviare. Prezența trenului pe un anumit tronson scurtcircuita sistemul, determinând semnalul să afișeze un mesaj codat color ce indica ocuparea temporară a liniei. Același lucru se prevedea și în situația defectării parcursului liniei ferate, respectiv a diferenței de poziție la macaz.
În privința dezvoltării limbajului semnalelor automate din zona feroviară, acesta pornește modest cu un sistem de dispunere clasic, format din două culori. Roșu semnifică oprire la semnal în timp ce verde semnifică liber la trecere. Cu timpul, și datorită unor condiții specifice cu privire la observabilitatea semnalelor, sistemul de dirijare a fost reconfigurat în mai multe privințe. Reconfigurarea s-a făcut în mod diferit, în funcție de legislația propusă de guvernul fiecărui stat. La nivel continental, ca și în cazul ecartamentului, s-a militat pentru un sistem standardizat de semnalizare. Sistemul de semnalizare s-a dovedit unul flexibil, adaptabil. Pe măsură ce au apărut noi situații în traficul feroviar, specialiștii, au căutat noi metode de prevenire a acestora printr-o semnalziare corespunzătoare.
Cert este că, deși diferite, sistemele se bazează pe aceleași principii de control și dirijare și furnizează aceleași servicii rețelei feroviare, în ciuda diferențelor dintre elementele luminoase integrate în structura lor. În general, rețeaua modernă are o structură complexă formată din două tipuri principale de semnale: semnalele pentru traficul feroviar de lungă întindere și semnalele pentru manevră, cunoscute și sub numele de pitici. La rândul lor, aceste semnale folosesc sisteme de codare color pentru comunicarea cu echipajul de la bordul trenului. Comunicarea cu personalul aflat la bordul trenului a devenit o preocupare tot mai mare în procesul de inovare al semnalizării. Prevenirea accidentelor feroviare se poate realiza într-o proporție mai mare prin îmbunătățirea timpului de transmitere al semnalului către echipaj.
Sistemul clasic ne-a obișnuit cu existența culorii roșu pentru semnalizarea obligativității unei opriri, iar verde pentru semnalizarea permisiunii de trecere. Sistemul modern adaugă fie o nouă culoare, fie un tip complet diferit de semnal pentru a indica o zonă cu restricții de viteză sau, în anumite cazuri, posibilitatea existenței unui semnal roșu pe parcursul tronsonului respectiv. În ceea ce privește semnalele pentru manevră, ele sunt specifice reviziilor și triajelor și folosesc la gestionarea și organizarea spațiilor feroviare respective.
În legătură cu organizarea sistemului de semnalizat feroviar, reglementările diferitelor instituții statale au avut un cuvânt greu de spus în ridicarea standardelor de siguranță și în organizarea activității feroviare. O poveste cu privire la importanța descoperirii făcute de inventatorul William Robinson ne prezintă vizita făcută de împăratul Braziliei, Dom Pedro II, cu scopul, exclusiv, de a vedea invenția în acțiune. Vizita a reprezentat pentru William Robinson apogeul carierei sale. Ulterior, conceptul propagat de el, de semnal automat cu circuit electric închis, va fi preluat și impus de state ca standard în direcționarea și gestionarea traficului feroviar aflat într-o continuă intensificare. Companiile feroviare vor fi principalul beneficiar în urma impunerii acestor noi standarde în siguranța traficului feroviar, având parte de incidente mai puține și de o eficiență cu mult sporită.
Unul dintre cele mai importante rezultate ale eforturilor de standardizarea a semnalelor de cale ferată, a însemnat eliminarea barierelor naționale sau teritoriale cu privire la ghidajul și avertizarea echipajelor aflate la bordul trenurilor. Marfa poate circula fără oprire dintr-un punct al continentului până în celălalt. Acest lucru grăbește timpul de transbordare a mărfii, ușurează protocoalele de trecere dintr-o țară sau regiune în alta și fluidifică traficul feroviar. De asemenea, se ia în calcul utilizarea unui număr mai mic de resurse. Un exemplu în acest sens îl reprezintă renunțarea la practica obișnuită de schimbare a locomotivei și echipajului la intrarea garniturii pe teritoriul altei țări. Statul legiferează prin numeroase proiecte de lege aspectele privitoare la siguranța traficului feroviar, principalul beneficiar de pe urma acestor legi fiind companiile feroviare, ale căror profituri vor crește substanțial, odată cu scăderea numărului de incidente pe calea ferată. Siguranța sporită în domeniul feroviar va atrage, de asemenea, noi investitori. Aceștia, la rândul lor, vor contribui, în egală măsură, la creșterea profitabilității căilor ferate. Creșterea profitabilității se răsfrânge, în cele din urmă, asupra calității transportului feroviar.
O adevărată revoluție în sistemul de semnalizare feroviar l-a reprezentat semnalizarea în cabină. Acest nou sistem, asociat cu trenurile de mare viteză, venea ca răspuns la problema discernerii mesajelor transmise de semnale la viteze de peste 300de km/h. Pentru că timpul de răspuns fusese considerabil scurtat, ideea transmiterii semnalelor direct în cabina mecanicului a prins tot mai mult avânt. Astfel, posibilitatea întâmplării unor accidente feroviare a fost drastic redusă, iar siguranța pasagerilor, simultan, sporită. Semnalizarea în cabină a reprezentat un punct de cotitură în activitate de cercetare și inovare feroviară. Implementarea acestui nou sistem a însemnat repornirea unor proiecte mai vechi de creștere a vitezei garniturilor pe șine, proiecte care, odată cu semnalizarea în cabină, au devenit fezabile.
NOTE
1 Ian, McNeil, An Encyclopaedia of the History of Technology, London, Routledge, 1990, pp.571 – 572.
2 Donald F. Morrison, William Robinson, Railroad Signal Innovator, în „Railroad History”, 2010, Nr.203, pp.51-53.
3 http://theinstitute.ieee.org/tech-history/technology-history/a-history-of-railroad-signals accesat în data de 4.04.2017.
4 http://trn.trains.com/railroads/abcs-of-railroading/2006/05/railroad-signals accesat în data de 4.04.2017.
5 Donald F. Morrison, William Robinson, Railroad Signal Innovator, în „Railroad History”, 2010, Nr.203, p.53.