Semáforos mecánicos.

Decía en mi anterior artículo que iba a utilizar en mi nueva maqueta semáforos mecánicos y que había hecho un recuento para ver si tenía que adquirir alguno más, para completar los recuperados de mi anterior maqueta.

En primer lugar pido perdón a los puristas, por haber usado como título, la redundancia semáforos mecánicos, ya que en efecto sólo los semáforos mecánicos pueden llamarse propiamente semáforos. Lo que pasa es que todo el mundo, por analogía con los de tráfico rodado, llama también semáforos a las señales luminosas, que sería el término ferroviario correcto.

El uso de los semáforos mecánicos obedece a que pretendo reproducir una instalación ferroviaria de la llamada época III que para Alemania corresponde a los años  1950 a 1970 en la cual funcionaban mayoritariamente las locomotoras de vapor, empezaban a extenderse las eléctricas, y había algún experimento con tracción Diesel.

Aunque durante este periodo se fueron extendiendo las señales luminosas, se conservaban todavía muchas mecánicas, así que una instalación de esta época puede hacerse tanto con unas como con otras. Desde luego las señales mecánicas para una maqueta son bastante más caras que las luminosas, y además las luminosas se fabrican en más tipos, pero en mi opinión, los semáforos mecánicos proporcionan un ambiente ferroviario mucho más atractivo. Además los semáforos mecánicos los podemos ver moverse desde cualquier punto de vista, mientras que las señales de luces sólo se ven actuar si las vemos de frente.

Sobre el ambiente ferroviario que aportan los semáforos mecánicos basta ver el vídeo que encabeza este artículo, Es un vídeo antiguo que ya fue publicado aquí, pero no me he resistido a repetirlo.  Lo que vemos es en primer término el semáforo de entrada a una estación, y al fondo las dos señales de salida. Inicialmente la señal de entrada está en posición de parada, y el tren que llega se para. A continuación la señal pasa a "anuncio de parada" porque la señal de salida sigue cerrada. El tren entra y se para ante la señal de salida mientras la señal de entrada vuelve a ponerse en parada para proteger al tren que ha entrado. Finalmente la señal de salida cambia a vía libre, y el tren abandona la estación.

Desafortunadamente, en el vídeo, los colores de las luces de las señales se reproducen mal. La señal de entrada muestra una luz roja cuando está en parada y una luz verde y debajo una amarilla cuando está en anuncio de parada. Las señales de salida muestran una luz roja en parada y verde para vía libre.

Esto es interesante, porque inicialmente las señales mecánicas no tenían luces. Sin embargo, esto hacía que por la noche no se vieran, así que decidieron ponerles unos faroles (seguramente de petróleo) y hacer que delante de los faroles se colocase un vidrio de un color distinto según cuál fuera la situación de la señal.  Obsérvese que no se trata de encender o apagar luces como en las señales luminosas, sino que el farol (o los faroles) lucían permanentemente con luz blanca y eran unas lentes que se movían sincronizadamente con las paletas del semáforo, las que interponían un vidrio de un color u otro, o un obturador opaco, para hacer el efecto de las luces de los colores apropiados.

En la imagen de la izquierda se ven un par de semáforos de la época, todavía en funcionamiento. Con un poco de cuidado se pueden apreciar los filtros de color que se mueven  conjuntamente  con los brazos .

Cuando se pasó a sustituir las señales mecánicas por señales luminosas, se utilizaron lámparas eléctricas con lentes de colores que daban mucha más luz y se veían durante el día y además eran mucho más fiables que los faroles de petróleo por lo que esto llevó a prescindir de todo el sistema mecánico y pasar sencillamente a encender y apagar las lámparas correspondientes. Sin embargo, los colores y posiciones relativas de las luces se conservaron en las nuevas señales luminosas, y de hecho, hoy todavía se conservan.

Bueno, pues lo maravilloso es que Vellemann ha hecho exactamente eso: sus señales mecánicas llevan uno o dos leds de luz blanca que están permanentemente encendidos como el viejo farol de petróleo, y es el mecanismo de la señal, el que además de mover las paletas mueve unas lentes o unos obturadores para que se vean los colores correspondientes a la posición de las señales. Hacer eso en escala Z a mi me parece milagroso.

Lo que también es cierto, es que esto implica un funcionamiento distinto de estos semáforos. Como en realidad se trata de un movimiento mecánico, lo que llevan es un motor de bobinas análogo al de los desvíos, y que como en éstos hay que accionar mediante un impulso momentáneo. Algo completamente distinto a las señales luminosas que necesitan un conmutador que cambie una tensión permanente a una luz o a otra. Por supuesto para mantener encendido el led blanco, estos semáforos mecánicos requieren además una alimentación, pero esta es constante y no tiene nada que ver con el funcionamiento del semáforo. De hecho esta luz puede asociarse con las luces de iluminación de los edificios y las farolas y podría incluso apagarse "de día".

Puede parecer que esta forma de funcionamiento de los semáforos mecánicos es "rara", acostumbrados al modo de manejar las señales luminosas, pero en realidad más bien es lo contrario, ya que estos semáforos funcionan igual que los desvíos y son las señales luminosas las que funcionan de modo distinto. De hecho, es muy habitual que en los foros se pregunte por la forma de hacer que un semáforo (de luces, claro) cambie su indicación al cambiar la posición de un cierto desvío. La solución a esto, no es fácil, ya que se necesita un relé biestable o algún otro sistema, más o menos complicado. Sin embargo, si se utilizase un semáforo mecánico, la cosa sería tan sencilla como conectar el semáforo en paralelo con el desvío.

El vídeo de la cabecera, nos ilustra sobre el funcionamiento de dos de los tipos más habituales, y que son los semáforos de entrada (el que vemos en primer término) y los semáforos de salida (los que se ven al fondo).  El semáforo de entrada está colocado en la vía antes de llegar a la estación (a veces bastante antes) por lo tanto hay sólo uno en cada extremo de la estación. Los semáforos de salida, por el contrario, se sitúan al final de cada una de las vías de salida, y sirven para indicar a los trenes estacionados en una de ellas que arranque para salir de la estación. El tercer tipo habitual de semáforo es el de bloque o cantón, que ya no estará en una estación, sino en plena vía y sirve para permitir o prohibir el paso de los trenes hacia el cantón que empieza justo detrás de la señal. Naturalmente este semáforo se utiliza cuando se ha establecido un sistema de bloqueo automático. Hay más situaciones en las que se emplean semáforos, pero son mucho menos habituales.

Unos cientos de metros antes de cada semáforo, se sitúa la que se llama "señal avanzada". Esta señal es solo una indicación de como está el semáforo que viene a continuación, con la intención de que si ese semáforo está en posición de parada, el tren pueda empezar a frenar con la antelación suficiente y pararse sin llegar a rebasar el semáforo.

Para reproducir en una maqueta el sistema de señalización, necesitaremos tres tipos de señales mecánicas: Por un lado estarán los semáforos llamados "de dos aspectos" que se utilizan como semáforos de salida y semáforos de bloque, y que pueden presentar la indicación de "parada" y la de "via libre", en nomenclatura alemana Hp0 y Hp1 

Además necesitaremos señales de entrada en estación, que se materializarán como semáforos de tres aspectos los cuales tienen una tercera posición, llamada "anuncio de parada" o en terminología alemana Hp3.

Por último estarán las señales avanzadas para situarlas con anticipación a algunas de las señales principales. En rigor hay señales avanzadas de dos aspectos y de tres aspectos que anuncia la correspondiente situación de la próxima señal.

La imagen anterior muestra el aspecto de estos tres tipos de señales mecánicas y que como decíamos podemos encontrar (con suerte) en los catálogos de Viessmann y de Märklin. En los tres casos se ha omitido la imagen del motor que va situado debajo y queda "enterrado" bajo el nivel del terreno.

El esquema siguiente muestra la forma que deben adoptar las paletas de las señales principales y el disco de las avanzadas para representar las diferentes indicaciones que pueden realizar. Adviértase que al igual que las señales principales tienen la nomenclatura Hp0, Hp1 y Hp2 en las señales avanzadas la nomenclatura es: Vr0, Vr1 y Vr2

Hasta aquí la pura teoría. Sin embargo, nos encontramos con algunas limitaciones a la hora de utilizar los modelos de Viessmann/Marklin para nuestras maquetas de escala Z.

En primer lugar, el semáforo de dos aspectos puede presentar dos posiciones Hp0 y Hp1 pero el semáforo de tres aspectos solo puede adoptar dos posiciones que son Hp0 y Hp2 (son las que vemos en el video). En escalas mayores si que hay semáforos de tres aspectos que pueden presentar las tres opciones, pero a base de que llevan dos motores, como si fueran un desvío triple, pero parece que para la escala Z no han querido complicar el tema hasta ese extremo

Además hay solo un tipo de señal avanzada, que solo presenta las situaciones Vr0 y Vr1. Supongo que la razón es la misma, pero hay una incongruencia, porque esta señal entonces solo puede utilizarse como avanzada del semáforo de dos aspectos, y no del de tres aspectos, porque el semáforo solo puede mostrar Hp2 y la avanzada Vr1. Lo mismo que antes, en escalas mayores existen señales avanzadas que pueden ptresentar los tres aspectos

La imagen siguiente es una fotografía que he tomado de la señales recibidas de Wiessmann. Se puede apreciar el gran detalle que tienen a pesar de su mínimo tamaño, y como decía anteriormente es asombroso que el cambio de colores se haga mediante filtros de color que se sitúan delante de leds blancos

Bueno, pues con estos mimbres voy a tratar de definir como voy a tejer el sistema de señalización que quiero incluir en la maqueta en construcción.

En primer lugar, hay que recordar, que tal como se ve en Füssen el esquema de mi maqueta responde a un trazado en hueso de perro con un bucle subterráneo que incorpora una estación oculta que continúa por una muy larga rampa ascendente hasta el nivel de la estación principal, y que a su vez continúa en otra rampa ascendente hasta el bucle situado en la parte más alta, y también oculto en una elevación del terreno

Por lo tanto un tren pasa dos veces por la estación, una en sentido ascendente y otra descendente hasta completar una vuelta completa al circuito. La estación en si, es realmente la unión de dos estaciones, una para cada sentido, que son simétricas, y sólo existe una única vía de intercambio que puede conectarse alternativamente de forma manual a una de las dos semiestaciones para permitir un intercambio y cambio de sentido de los trenes. No hay por lo tanto bucles de retorno ni otras complicaciones técnicas.

El largo circuito de subida y bajada está dividido en solo cuatro cantones, de manera que estos son muy largos, y lo que se hace es hacer coincidir el final de dos de estos cantones con las vías de la estación, de modo que cuando los trenes se paren a la espera de que se libere el siguiente cantón, se paren en las vias de la estación, y las señales de salida de estas vías coinciden con las señales del bloqueo. Esto no es nada raro, sino bastante habitual, ya que se evita que un tren salga de la vía de salida de la estación para ir a parar a un cantón que está ocupado. Hay que esperar siempre a que el cantón se libere para dar salida a un tren desde una estación.

En esta maqueta voy a usar cuatro controladores PWM75, uno por cantón, que los seguidores de este blog saben que permite hacer paradas y arrancadas progresivas. Las paradas progresivas se organizan a base de un sensor situado con anticipación a la señal de parada, de forma que al pasar por ese sensor el tren empieza a decelerar hasta llegar casi parado a la señal de parada. Pues bien, en ese caso, para las paradas en las vias de estación de uno y otro sentido, pondré un sensor junto a las señales de entrada, de manera que al pasar junto a dicha señal el tren empiece a decelerar para ir a detenerse justo antes de la señal de salida. Por lo tanto las señales de entrada hacen la labor de señales avanzadas. Esto tanbién es real, pues sólo en las estaciones muy grandes se ponen señales avanzadas previas a las señales de salida. En los demás caso, la señal de entrada ya advierte de la situación de la señal de salida para los trenes que entran.

En cuanto a los otros dos cantones, hay uno que queda totalmente subterráneo, así que no a llevar nada más que el sistema de bloqueo sin parada progresiva. 

El último cantón, va a resultar el más vistoso, porque el cambio de cantón queda perfectamente visible en la zona de la vía que sube hacia el bucle superior. Por lo tanto en el cambio de cantón habrá un semáforo de cantón, de dos aspectos para detener o dar paso a los trenes, pero además pondré a una distancia conveniente antes de ese semáforo, una señal avanzada de manera que con el semáforo cerrado los trenes empiecen a decelerar al pasar por ella y lleguen casi parados al semáforo. Ese es el motivo de haber encargado últimamente una señal avanzada Viessmann 4806. Nunca antes había usado señales avanzadas, así que es una novedad para mi. Al ser el semáforo de cantón del tipo de dos aspectos, la señal avanzada se complementa perfectamente.

Este esquema tiene un pequeño fallo: Si como digo uso los semáforos de entrada de tres aspectos como señales avanzadas respecto de las señales de salida, resulta que estas señales deberían mostrar las tres posibilidades, parada, marcha lenta, y via libre. La verdad es que la posición de parada es inútil, porque si llega un tren a ese punto es porque su cantón está liberado y nunca deberá detenerse ante esa señal, así que aparentemente lo que necesito es solamente marcha lenta y via libre. Sin embargo, el semáforo de tres aspectos lo que tiene es parada y marcha lenta. Pensé incluso si sería posible modificar el semáforo para que presentase estas dos indicaciones, pero es arriesgarse a arruinar un equipo muy caro y delicado.

Pero además hay otra circunstancia, viendo el video, podemos comprobar que cuando el tren rebasa la señal de entrada y entra en la estación, ésta señal pasa a Parada. Esta indicación ya no afecta al tren que ya ha rebasado la señal, pero es totalmente habitual el que se vea que cuando un tren rebasa una señal, automáticamente la señal pasa a la posición de Parada "para proteger el tren que acaba de pasar". No quiero prescindir de este efecto que es como digo totalmente prototípico, asi que si que necesito que esa señal de entrada pueda adoptar la posición de Parada. En consecuencia me tienen que valer las posiciones que efectivamente trae el semáforo, es decir la Parada y la Marcha Lenta. En definitiva que el tren entrará siempre en la estación con la opción de Marcha Lenta. 

Bueno, eso no es tan grave: si la señal de salida está cerrada es lo apropiado, pero incluso si el tren va a pasar de largo, es apropiado que la señal de entrada muestre marcha lenta, si los desvíos están ajustados a una trayectoria desviada. Asi que haciendo un poco de trampa, voy a dejar que la entrada en la estación se haga siempre como Marcha Lenta, aunque el tren vaya a hacer un recorrido recto y sin paradas.

Y para terminar de rizar el rizo, podría poner una señal avanzada como previa a la señal de entrada, de manera que cuando esta pase a Parada la señal avanzada se ponga en Anuncio de Parada. Sin embargo esta señal es puramente decorativa, porque ningún tren va a pasar junto a ella con la señal de entrada en Parada. Es simplemente buscar el efecto de ver la señal avanzada moverse en consonancia con la señal de entrada. Esto solo lo haría en todo caso en la rama descendente de la estación  porque en la rama ascendente, la señal avanzada quedaría en el interior de un túnel. Por eso decía que a lo mejor necesitaré dos señales avanzadas.