LZB, ERTMS y gemelos digitales: cómo se protege un tren y qué puede aportar la IA

LZB, ERTMS y gemelos digitales: cómo se protege un tren y qué puede aportar la IA

Escribo este artículo con mucho respeto. El pasado 28 de octubre, el choque de dos trenes cerca de Urda (Toledo), en la línea de alta velocidad Madrid-Sevilla, costó la vida al menos a 69 personas, según la última cifra oficial, que todavía es provisional. En enero, el descarrilamiento de Adamuz (Córdoba), en la misma línea, se llevó 46 vidas. Y pocos días después, en Gelida (Barcelona), un muro se derrumbó sobre la vía durante un temporal y murió un maquinista en prácticas.

Antes de nada, mi recuerdo y mi cariño para las víctimas y sus familias.

Este no es un artículo para señalar culpables. Las investigaciones están en marcha y a día de hoy no hay una causa oficial de ninguno de los dos grandes accidentes. Lo que sí quiero es explicar algo que muchos me habéis preguntado estos días: ¿cómo se protege un tren? ¿Qué es eso del LZB del que habla todo el mundo? ¿Y puede la IA ayudar a que esto no vuelva a pasar?

Lo que sabemos (y lo que no)

Prefiero separar muy bien lo confirmado de lo que no lo está:

  • Urda (28 de octubre): según la información preliminar de la autoridad independiente de investigación de accidentes (AITAT), el sistema de protección LZB de la línea dejó de funcionar a las 8:31, antes del choque. Lo que todavía no se ha determinado es si ese fallo fue la causa directa del accidente. Hay una investigación técnica y otra judicial en curso.
  • Adamuz (18 de enero): un tren descarriló y fue alcanzado por otro que circulaba en sentido contrario. La investigación preliminar apunta a la rotura de un carril en una soldadura, pero sus conclusiones siguen siendo provisionales hasta el informe final.
  • Gelida (20 de enero): no tuvo nada que ver con la señalización. Un muro de contención cayó sobre la vía en plena tormenta y el tren apenas tuvo unos segundos para frenar.

Con eso claro, vamos a lo técnico.

¿Cómo se protege un tren?

Un tren no puede hacer lo que hace un coche: ver un obstáculo y frenar a tiempo. A 300 km/h, un tren de alta velocidad necesita varios kilómetros para detenerse. Así que el conductor no puede depender solo de lo que ve: necesita un sistema que le diga, y si hace falta le imponga, a qué velocidad puede ir y hasta dónde puede llegar.

En España conviven varias generaciones de estos sistemas.

ASFA: los “avisos” en puntos fijos

El ASFA (Anuncio de Señales y Frenado Automático) es un sistema español de 1978. Funciona con balizas colocadas en la vía en puntos concretos, antes de cada señal. Cuando el tren pasa por encima, la baliza le “dice” qué indica la señal; si el maquinista no reconoce el aviso o se salta una señal en rojo, el tren frena solo.

Su gran limitación es que solo controla en esos puntos. Entre baliza y baliza, el tren va “a ciegas”, y no vigila de forma continua los límites de velocidad, por ejemplo en una curva. Hoy funciona sobre todo como sistema de respaldo de otros más avanzados.

LZB: la señalización continua de los años 90

El LZB (Linienzugbeeinflussung, que viene a ser “control continuo del tren”) es un sistema alemán que llegó a España con la línea Madrid-Sevilla en 1992, la del AVE de la Expo.

Su idea fue revolucionaria para su época: en lugar de balizas sueltas, hay un cable tendido a lo largo de toda la vía que mantiene una comunicación continua entre el tren y unos ordenadores centrales. A través de él, el tren conoce en todo momento su velocidad máxima permitida y la distancia hasta el siguiente cambio, y los ordenadores saben dónde está cada tren. Si el maquinista no respeta los límites, el sistema avisa y, si hace falta, frena.

El problema es que el LZB de Madrid-Sevilla tiene más de 30 años y está al final de su vida útil. Por eso, en 2020 se adjudicó su sustitución por ERTMS, por unos 108 millones de euros. Las obras empezaron en 2021 y debían haber terminado este 2026… pero se han ido retrasando, y la línea seguía en proceso de renovación cuando ocurrió el accidente de Urda.

ERTMS: el estándar europeo

El ERTMS (European Rail Traffic Management System) es el sistema que la Unión Europea quiere implantar en todas sus líneas, para que un tren pueda cruzar Europa con un único sistema de seguridad. Su núcleo, el ETCS, tiene varios niveles:

  • Nivel 1: balizas en la vía y señales laterales, como un ASFA mucho más avanzado.
  • Nivel 2: el tren recibe su autorización de movimiento de forma continua por radio (GSM-R). Las señales en la vía ya no son necesarias.
  • Bloqueo móvil (el antiguo nivel 3): en lugar de dividir la vía en tramos fijos, cada tren lleva a su alrededor una “burbuja” de seguridad que se mueve con él. Más capacidad y la misma seguridad.

España es uno de los países con más kilómetros de ERTMS de Europa (más de 3.000, según el sector), y Europa obliga a desplegarlo en toda la red principal en 2030 y en el resto progresivamente hasta 2050. Además, el GSM-R, la red de radio que usa, se va a sustituir por FRMCS, basado en 5G.

Y en los metros, el equivalente es el CBTC: control por radio y bloqueo móvil, que permite incluso líneas sin conductor, como la L9 y la L10 del metro de Barcelona.

Lo más importante: ¿qué pasa cuando el sistema falla?

Aquí está, para mí, la clave de todo. Ningún sistema es infalible. Las balizas se averían, los cables se cortan, los ordenadores se caen. Y cuando eso pasa, el tren no se queda parado para siempre: entra en modos degradados, con procedimientos manuales, autorizaciones por radio desde el centro de control y velocidades muy reducidas, la llamada “marcha a la vista”.

Es en esos momentos cuando la seguridad deja de depender de la máquina y vuelve a depender de personas y procedimientos. Por eso el sindicato de maquinistas SEMAF ha pedido que se revisen con urgencia las normas para circular cuando falla la protección automática, y que se impida reanudar la circulación normal si dos trenes pueden acabar en el mismo tramo.

La historia nos lo recuerda. En Angrois (Santiago de Compostela), en 2013, el Alvia entró en una curva limitada a 80 km/h a casi 180 km/h. Murieron 80 personas. Ese tramo solo tenía ASFA, que no vigilaba esa curva, y el ERTMS embarcado del tren estaba desconectado. No fue culpa de un sistema que falló… fue un hueco entre sistemas.

Como en las infraestructuras eléctricas o en los sistemas de refrigeración de los supermercados, el riesgo está en los equipos antiguos que se mantienen más allá de su vida útil y en los momentos de transición, cuando conviven lo viejo y lo nuevo.

¿Y la IA? ¿Y los gemelos digitales?

Aquí es donde me siento en terreno conocido, porque trabajo cada día con gemelos digitales de redes de agua e IA. Así que te cuento con honestidad qué puede aportar y qué no.

Un gemelo digital es una réplica virtual de una infraestructura que se alimenta de datos reales: dónde está cada tren, el estado de cada tramo de vía, cada sensor, cada aparato de vía. Con él puedes saber qué está pasando ahora mismo, simular qué pasaría si… y detectar problemas antes de que se conviertan en accidentes.

Ya hay ejemplos muy serios:

  • Deutsche Bahn construyó con NVIDIA un gemelo digital de toda su red: más de 33.000 kilómetros de vía y 5.700 estaciones. Lo usa para simular escenarios, replanificar el tráfico con IA cuando hay incidencias y entrenar sistemas de visión artificial.
  • Su proyecto Sensors4Rail probó la detección de obstáculos y personas en la vía con IA y sensores en el tren.
  • El mantenimiento predictivo ya es una realidad: trenes con cámaras que inspeccionan la vía a alta velocidad, sensores en los desvíos y sistemas como los de Siemens, Alstom, CAF o Talgo que anticipan averías antes de que ocurran.
  • En España, Adif ha licitado pilotos para detectar roturas de carril con fibra óptica. Su propio presidente reconocía tras Adamuz que hoy no hay ningún sistema que detecte una rotura de carril en tiempo real. Ahí hay un hueco enorme que la tecnología puede cubrir.

Lo que la IA (todavía) no puede hacer

Y aquí quiero ser muy claro, porque es fácil caer en el hype: la IA no va a sustituir al ERTMS.

Los sistemas que deciden si un tren puede avanzar o debe frenar son “vitales” y se certifican con el máximo nivel de seguridad, SIL4, según normas europeas muy estrictas (como la EN 50716 para el software ferroviario). Estos sistemas tienen que ser deterministas: ante la misma situación, siempre la misma respuesta, demostrable matemáticamente. Un modelo de IA, por su naturaleza, no lo es. A día de hoy, ningún sistema de machine learning tiene una certificación SIL4, y las propias normas reconocen que todavía no hay métodos maduros para verificarlos.

Así que el reparto es este: la señalización protege, la IA anticipa. La IA y los gemelos digitales sirven para el mantenimiento, la inspección, la planificación y para ayudar a las personas a decidir… sobre todo en los modos degradados, cuando la protección automática no está y el centro de control necesita ver con claridad dónde está cada tren.

La lección que comparten el agua y el tren

Trabajando con redes de agua he aprendido que la mayoría de los grandes problemas no empiezan con un gran fallo. Empiezan con señales pequeñas que nadie ve a tiempo: una presión que baja un poco, una válvula que no responde, un dato que no llega. El objetivo de un gemelo digital no es tomar decisiones por las personas. Es que las personas vean lo que está pasando antes de que sea tarde.

En el tren pasa exactamente lo mismo. Ante cualquier incidente, la pregunta clave siempre es: ¿qué sabía el sistema, y qué sabían las personas, en cada momento? La tecnología para responderla mejor ya existe.

Cierro con una reflexión

España tiene una de las mejores redes de alta velocidad del mundo, y viajar en tren sigue siendo, estadísticamente, de las formas más seguras de moverse. Pero la seguridad no es algo que se construye una vez y ya está: se mantiene cada día, se renueva a tiempo y se vigila con los mejores medios disponibles.

Conclusión: no se trata de elegir entre ERTMS e IA. Se trata de renovar a tiempo lo que protege… y de usar la IA para ver antes lo que está a punto de fallar. Ojalá las investigaciones nos den pronto respuestas, y las lecciones lleguen antes que el siguiente titular.


Fuentes