thumb|Vía equipada con lazos LZB. Nótese el segundo cable en la parte inferior del carril izquierdo.
Linienzugbeeinflussung (o LZB) es un sistema de señalización en cabina y sistema de protección del tren utilizado en líneas seleccionadas de Alemania y Austria, así como en el AVE y en algunas líneas de cercanías en España. El sistema era obligatorio allí donde se permitía que los trenes superasen velocidades de 160 km/h en Alemania y de 220 km/h en España. También se utiliza en algunas líneas ferroviarias más lentas y en líneas urbanas de tránsito rápido para aumentar la capacidad. En alemán, la palabra Linienzugbeeinflussung se traduce como control continuo del tren, o, más literalmente: influencia lineal del tren. En ocasiones también se denomina linienförmige Zugbeeinflussung.
LZB está en desuso y será sustituido por el Sistema Europeo de Control de Trenes (ETCS) entre 2023 y 2030. La Agencia Ferroviaria de la Unión Europea (ERA) lo referencia como un sistema de Clase B de protección del tren en el Control Nacional de Trenes (NTC). Los vehículos de conducción, por lo general, deben sustituir la lógica de control clásica por Unidades Embarcadas (OBU) de ETCS con una Interfaz Hombre-Máquina para el maquinista (DMI) común. Como los trenes de altas prestaciones a menudo no se retiran ni se reutilizan en líneas secundarias, se desarrollaron módulos específicos de transmisión (STM) para LZB con el fin de seguir dando soporte a instalaciones LZB.
Visión general thumb|right|360px|Consola principal de un tren ICE 2 en modo LZB. La velocidad actual, la máxima y la objetivo son 250 km/h. La distancia objetivo es 9,8 km thumb|right|360px|Panel de la Interfaz Hombre-Máquina (DMI) de un tren ICE 4 en modo LZB (STM), mostrando una velocidad objetivo máxima de 200 km/h En Alemania, la distancia estándar desde una señal avanzada hasta su señal principal es de 1000 m. En un tren con frenos potentes, esta es la distancia de frenado desde 160 km/h. En los años 1960, Alemania evaluó diversas opciones para aumentar las velocidades, entre ellas aumentar la distancia entre señales avanzadas y principales, y la señalización en cabina. Aumentar la distancia entre la señal principal y la avanzada reduciría la capacidad. Añadir un nuevo aspecto haría las señales más difíciles de reconocer. En cualquier caso, los cambios en las señales convencionales no resolverían el problema de la dificultad de ver y reaccionar a las señales a altas velocidades. Para superar estos problemas, Alemania optó por desarrollar señalización continua en cabina.
El sistema de señalización en cabina LZB se demostró por primera vez en 1965, permitiendo que trenes diarios en la Exposición Internacional del Transporte de Múnich circularan a 200 km/h. El sistema se siguió desarrollando durante los años 70 y se implantó en varias líneas en Alemania a principios de los 80, y en líneas de alta velocidad alemanas, españolas y austríacas en los años 90, con trenes circulando hasta 300 km/h. Mientras tanto, se incorporaron capacidades adicionales al sistema.
LZB consta de equipamiento en la vía y a bordo de los trenes. Un tramo de vía de 30–40 km está controlado por un centro de control LZB.Signalling System for German High Speed Lines, by H. Uebel, Standard Elektrik Lorenz A.G., Stuttgart, Germany, presented in the "1989 International Conference on Main Line Railway Electrification", p 36-39. El ordenador del centro de control recibe información sobre bloques ocupados a partir de circuitos de vía o contadores de ejes y sobre itinerarios asegurados desde los enclavamientos. Está programado con la configuración de la vía, incluida la ubicación de agujas, desvíos, pendientes y límites de velocidad en curvas. Con ello, dispone de información suficiente para calcular hasta dónde puede avanzar cada tren y a qué velocidad.
El centro de control se comunica con el tren mediante dos cables conductores que discurren entre las vías y que se cruzan cada 100 m. El centro de control envía paquetes de datos, conocidos como telegramas, al vehículo, que le otorgan su autorización de movimiento (hasta dónde puede avanzar y a qué velocidad), y el vehículo devuelve paquetes de datos que indican su configuración, capacidades de frenado, velocidad y posición.
El ordenador a bordo procesa los paquetes y muestra al maquinista la información siguiente:
Velocidad actual: obtenida localmente mediante equipos de medida de velocidad, se muestra con un velocímetro estándar
Velocidad permitida: velocidad máxima permitida en ese momento, se muestra con una línea roja o un triángulo en el exterior del velocímetro
Velocidad objetivo: velocidad máxima a una determinada distancia, se muestra con números LED en la parte inferior del velocímetro
Distancia objetivo: distancia para la velocidad objetivo, se muestra con barras LED hasta 4000 m, con números para distancias mayores
Si hay una larga distancia libre por delante del tren, el maquinista verá la velocidad objetivo y la velocidad permitida iguales a la velocidad máxima de la línea, con la distancia mostrando la distancia máxima, entre 4 km y 13,2 km según la unidad, el tren y la línea.
A medida que el tren se aproxima a una restricción de velocidad, como una curva o un desvío, LZB hará sonar un zumbador y mostrará la distancia a la restricción y su velocidad. A medida que el tren continúa, la distancia objetivo disminuirá. Cuando el tren se acerque a la restricción, la velocidad permitida empezará a disminuir, hasta igualarse con la velocidad objetivo en el punto de la restricción. En ese momento, la pantalla cambiará al siguiente objetivo.
El sistema LZB trata una señal en rojo o el inicio de un bloque que contiene un tren como una restricción de velocidad de 0. El maquinista verá la misma secuencia que al aproximarse a una restricción, excepto que la velocidad objetivo es 0.
LZB incluye Protección automática del tren. Si el maquinista supera la velocidad permitida más un margen, LZB activará el zumbador y una luz de exceso de velocidad. Si el maquinista no reduce la velocidad, el sistema LZB puede aplicar los frenos por sí mismo, deteniendo el tren si es necesario.
LZB también incluye un sistema de Operación automática del tren conocido como AFB (Automatische Fahr- und Bremssteuerung, control automático de tracción y frenado), que permite al maquinista dejar que el ordenador conduzca el tren en piloto automático, circulando automáticamente a la máxima velocidad permitida por LZB en cada momento. En este modo, el maquinista solo supervisa el tren y vigila posibles obstáculos inesperados en la vía.
Por último, el sistema a bordo del LZB incluye el sistema de protección del tren convencional Indusi (o PZB) para su uso en líneas no equipadas con LZB.
Historia Elección de la señalización en cabina En los años 60, los ferrocarriles alemanes querían aumentar la velocidad en algunas de sus líneas. Un problema para ello era la señalización. Las señales alemanas están colocadas demasiado cerca como para permitir que los trenes de alta velocidad se detengan entre ellas, y a altas velocidades puede ser difícil que el maquinista las vea.
Alemania utiliza señales avanzadas situadas a 1000 m antes de la señal principal. Los trenes con frenos convencionales, con una deceleración de 0,76 m/s2, pueden detenerse desde 140 km/h en esa distancia. Los trenes con frenos potentes, que suelen incluir frenos electromagnéticos de carril, con una deceleración de 1 m/s2, pueden detenerse desde 160 km/h y se les permite circular a esa velocidad. Sin embargo, incluso con frenos potentes y la misma deceleración, un tren que circule a 200 km/h necesitaría 1543 m para detenerse, lo que excede la distancia de señalización. Además, como la energía disipada a una aceleración dada aumenta con la velocidad, las velocidades más altas pueden requerir deceleraciones menores para evitar el sobrecalentamiento de los frenos, aumentando todavía más la distancia.
Una posibilidad para aumentar la velocidad sería incrementar la distancia entre la señal principal y la señal avanzada. Pero eso exigiría bloques más largos, lo que reduciría la capacidad de la línea para trenes más lentos. Otra solución sería introducir señalización de múltiples aspectos. Un tren a 200 km/h vería una señal de “reducir a 160” en el primer bloque y luego una señal de parada en el segundo bloque.
Introducir señalización de múltiples aspectos requeriría una remodelación considerable de las líneas existentes, ya que habría que añadir señales avanzadas adicionales en bloques largos y rehacer las señales en los cortos. Además, no resolvería el otro problema de la explotación a alta velocidad, la dificultad de ver las señales cuando el tren pasa a gran velocidad, especialmente en condiciones desfavorables como lluvia, nieve y niebla.
La señalización en cabina resuelve estos problemas. En líneas existentes, puede añadirse sobre el sistema de señalización actual con pocas modificaciones, o incluso ninguna. Al llevar las señales a la cabina, el maquinista puede verlas con facilidad. Además, el sistema de señalización en cabina LZB ofrece otras ventajas:
El maquinista conoce de inmediato los cambios en la señalización. Esto permite dejar de frenar si mejora una señal al final de un bloque, ahorrando energía y tiempo. También permite al centro de control ordenar una parada instantánea en caso de condiciones peligrosas como un descarrilamiento o una avalancha.
El maquinista puede “ver” electrónicamente una larga distancia (hasta 13 km) por delante, lo que permite conducir de forma más suave.
Un tren que sigue a otro más lento puede “ver” al tren lento con antelación, dejándose llevar o usando frenado regenerativo para reducir velocidad y ahorrar energía.
Puede señalizar una gran variedad de velocidades. (Las señales alemanas convencionales en los años 60 solo podían indicar 40 o 60 km/h para desvíos. Las señales convencionales modernas pueden indicar incrementos de 10 km/h, pero LZB puede indicar incrementos aún más finos).
Permite dividir la vía en un gran número de bloques pequeños si es necesario para aumentar la capacidad.
Permite un sistema de Protección automática del tren más capaz.
Permite el sistema AFB de Operación automática del tren.
Dadas todas estas ventajas, en los años 60 los ferrocarriles alemanes optaron por la señalización en cabina LZB en lugar de aumentar el espaciado de las señales o añadir aspectos.
Desarrollo El primer sistema prototipo fue desarrollado por Ferrocarriles Federales Alemanes junto con Siemens y probado en 1963. Se instaló en locomotoras de la serie 103 y se presentó en 1965 con recorridos a 200 km/h en trenes hacia la Exposición Internacional de Múnich. A partir de ello, Siemens desarrolló el sistema LZB 100 y lo introdujo en las líneas Múnich–Augsburgo–Donauwörth y Hannover–Celle–Uelzen, todas con locomotoras de la serie 103.Continuous Automatic Train Control and Cab Signalling with the LZB 80, by H. Sporleder, Siemens, AG, published in the "1989 International Conference on Main Line Railway Electrification", p 40-46. El sistema se superpuso al sistema de señales existente. Todos los trenes debían obedecer las señales estándar, pero los trenes equipados con LZB podían circular más rápido que lo normal siempre que la vía estuviera libre por delante durante una distancia suficiente. LZB 100 podía mostrar hasta 5 km por adelantado. Las instalaciones originales eran todas de lógica cableada. Sin embargo, a medida que avanzaron los años 70, Standard Elektrik Lorenz (SEL) desarrolló los controladores centrales LZB L72 basados en ordenador y equipó con ellos otras líneas.