Automatyczne sterowanie pociągiem

Wskaźnik ATC w stylu japońskim

Automatyczne sterowanie pociągiem ( ATC ) to ogólna klasa systemów ochrony pociągu dla kolei , która obejmuje mechanizm kontroli prędkości w odpowiedzi na zewnętrzne sygnały wejściowe. Na przykład system może spowodować uruchomienie hamulca awaryjnego, jeśli kierowca nie zareaguje na sygnał o niebezpieczeństwie. Systemy ATC mają tendencję do integrowania różnych sygnalizacji kabinowej i wykorzystują bardziej szczegółowe wzorce zwalniania zamiast sztywnych przystanków spotykanych w starszej technologii automatycznego zatrzymywania pociągu (ATS). ATC może być również używany z automatyczną obsługą pociągów (ATO) i jest zwykle uważany za część systemu kolejowego o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa .

Z biegiem czasu istniało wiele różnych systemów bezpieczeństwa określanych jako „automatyczne sterowanie pociągiem”. Pierwsza eksperymentalna aparatura została zainstalowana na odgałęzieniu linii Henley w styczniu 1906 roku przez Great Western Railway , chociaż obecnie nazywa się ją automatycznym systemem ostrzegawczym (AWS), ponieważ kierowca zachował pełną kontrolę nad hamowaniem. Termin ten jest szczególnie powszechny w Japonii , gdzie ATC jest używany na wszystkich liniach Shinkansen (kolejowych) oraz na niektórych konwencjonalnych liniach kolejowych, jako zamiennik ATS.

Afryka

Egipt

Raport z wypadku z wypadku Qayoub z 2006 roku wspomina o systemie ATC.

Afryka Południowa

W 2017 roku Huawei otrzymał zlecenie na instalację GSM-R częściowo w celu świadczenia usług komunikacyjnych dla automatycznych systemów ochrony pociągów.

Azja

Japonia

Pociąg Tokyu Corporation ze wskaźnikiem ATC-10 działającym w normalnych warunkach
Wspomniany wskaźnik ATC-10 z włączonym ORP ( Over R un Protector ) blisko końca obszaru pokrycia ATC

W Japonii system automatycznego sterowania pociągiem (ATC) został opracowany dla pociągów dużych prędkości, takich jak Shinkansen , które poruszają się tak szybko, że maszynista prawie nie ma czasu na rozpoznawanie sygnałów przytorowych. Chociaż system ATC wysyła sygnały AF niosące informacje o ograniczeniu prędkości na określonym odcinku toru wzdłuż obwodu torowego . Po odebraniu tych sygnałów na pokładzie, aktualna prędkość pociągu jest porównywana z prędkością dozwoloną, a hamulce są uruchamiane automatycznie, jeśli pociąg jedzie zbyt szybko. Hamulce są zwalniane, gdy tylko pociąg zwolni poniżej dozwolonej prędkości. System ten zapewnia wyższy stopień bezpieczeństwa, zapobiegając kolizjom, które mogą być spowodowane błędami kierowcy, dlatego został również zainstalowany na liniach o dużym natężeniu ruchu, takich jak tokijska linia Yamanote i niektóre linie metra.

Chociaż ATC uruchamia hamulce automatycznie, gdy prędkość pociągu przekracza ograniczenie prędkości, nie może kontrolować mocy silnika ani pozycji zatrzymania pociągu podczas wjeżdżania na stacje. Jednak automatycznej eksploatacji pociągu (ATO) może automatycznie kontrolować odjazdy ze stacji, prędkość między stacjami i położenie przystanków na stacjach. Został zainstalowany w niektórych metrach.

Jednak ATC ma trzy wady. Po pierwsze, odstępu nie można zwiększyć ze względu na czas pracy na biegu jałowym między zwolnieniem hamulców przy jednym ograniczeniu prędkości a włączeniem hamulców przy następnym, niższym ograniczeniu prędkości. Po drugie, hamulce są uruchamiane, gdy pociąg osiąga maksymalną prędkość, co oznacza zmniejszenie komfortu jazdy. Po trzecie, jeżeli operator chce uruchamiać na linii szybsze pociągi, w pierwszej kolejności należy wymienić wszystkie odpowiednie urządzenia przydrożne i pokładowe.

Analogowy ATC

Prędkościomierz w kabinie kierowcy serii 0, pokazujący światła kabiny ATC na górze wskaźników prędkości

Zastosowano następujące systemy analogowe:

Cyfrowy ATC

Wskaźnik D-ATC stosowany w pociągach serii E233

Cyfrowy system ATC wykorzystuje obwody torowe do wykrywania obecności pociągu na odcinku, a następnie przesyła dane cyfrowe z urządzeń przydrożnych do pociągu na temat numerów obwodów torowych, liczby wolnych odcinków (obwodów torowych) do następnego pociągu z przodu, oraz peron, na który pociąg przyjedzie. Otrzymane dane są porównywane z danymi o numerach obwodów torowych zapisanych w pamięci pociągu i obliczana jest odległość do następnego pociągu z przodu. Wbudowana pamięć zapisuje również dane dotyczące nachylenia torów oraz ograniczeń prędkości na zakrętach i punktach. Wszystkie te dane stanowią podstawę decyzji ATC przy sterowaniu hamulcami roboczymi i zatrzymywaniu pociągu.

W cyfrowym systemie ATC tworzony wzorzec jazdy określa krzywą hamowania, aby zatrzymać pociąg, zanim wjedzie on na następny odcinek toru zajęty przez inny pociąg. Alarm rozlega się, gdy pociąg zbliża się do schematu hamowania, a hamulce są uruchamiane, gdy wzorzec hamowania zostanie przekroczony. Hamulce są uruchamiane najpierw lekko, aby zapewnić większy komfort jazdy, a następnie mocniej, aż do uzyskania optymalnego opóźnienia. Hamulce są uruchamiane łagodniej, gdy prędkość pociągu spada do ustawionej prędkości poniżej ograniczenia prędkości. Regulacja siły hamowania w ten sposób pozwala pociągowi wyhamować zgodnie ze schematem hamowania, zapewniając jednocześnie komfort jazdy.

Istnieje również schemat hamowania awaryjnego poza normalnym schematem hamowania, a system ATC uruchamia hamulce awaryjne, jeśli prędkość pociągu przekracza ten schemat hamowania awaryjnego.

Cyfrowy system ATC ma szereg zalet:

  • Zastosowanie jednoetapowego sterowania hamulcem pozwala na operacje o dużej gęstości, ponieważ nie ma czasu pracy na biegu jałowym z powodu opóźnienia działania między zwolnieniem hamulca na etapie pośredniego ograniczenia prędkości.
  • Pociągi mogą jeździć z optymalną prędkością bez konieczności rozpoczynania wczesnego zwalniania, ponieważ schematy hamowania mogą być tworzone dla każdego typu taboru na podstawie danych z urządzeń przytorowych wskazujących odległość do następnego pociągu z przodu. Umożliwia to mieszaną obsługę pociągów ekspresowych, lokalnych i towarowych na tym samym torze z optymalną prędkością.
  • Nie ma potrzeby zmiany wyposażenia ATC przydrożnego w przypadku jazdy szybszymi pociągami w przyszłości.

Do tej pory stosowane są następujące cyfrowe systemy ATC:

Korea Południowa

Kilka linii metra w Korei Południowej korzysta z ATC, w niektórych przypadkach wzbogaconych o ATO.

Pusan

Wszystkie linie korzystają z ATC. Wszystkie linie są wzbogacone o ATO.

Seul

Poza liniami 1 i 2 (tylko samochody MELCO), wszystkie linie korzystają z ATC. Linia 2 (samochody VVVF), samochody linii 5, samochody linii 6, samochody linii 7 i samochody linii 8 mają swoje systemy ATC ulepszone o ATO.

Europa

Dania

Duński system ATC (oficjalnie oznaczony jako ZUB 123 ) różni się od systemu sąsiadów. Od 1978 do 1987 roku szwedzki system ATC był testowany w Danii, a nowy firmę Siemens został wdrożony w latach 1986-1988. W wyniku wypadku kolejowego w Sorø , który miał miejsce w kwietniu 1988 roku, nowy system był stopniowo instalowany na wszystkie duńskie główne linie od początku lat 90. Niektóre pociągi (takie jak pociągi Øresundståg i niektóre pociągi X 2000 ) są wyposażone zarówno w system duński, jak i szwedzki, podczas gdy inne (np. dziesięć pociągów ICE-TD ) są wyposażone zarówno w system duński, jak i niemiecki. System ZUB 123 jest obecnie uważany przez Banedanmark , duńską firmę zajmującą się infrastrukturą kolejową, za przestarzały i oczekuje się, że cała duńska sieć kolejowa zostanie przekonwertowana na ETCS poziomu 2 do 2030 r.

System ZUB 123 nie jest jednak używany w sieci kolei miejskiej w Kopenhadze , gdzie od 1975 r. używany jest inny, niekompatybilny system bezpieczeństwa o nazwie HKT ( da:Hastighedskontrol og togstop ) , a także na linii Hornbæk , która wykorzystuje znacznie bardziej uproszczony system ATP wprowadzony w 2000 roku . Od 2022 roku system ten jest stopniowo zastępowany nowoczesnym i światowym standardem sygnalizacji CBTC .

Norwegia

Bane NOR — agencja rządu norweskiego ds. infrastruktury kolejowej — korzysta ze szwedzkiego systemu ATC. Pociągi mogą zatem generalnie przekraczać granicę bez specjalnej modyfikacji. Jednak w przeciwieństwie do Szwecji system ATC stosowany w Norwegii rozróżnia częściowy ATC ( delvis ATC , DATC), który zapewnia zatrzymanie pociągu po przejechaniu czerwonego sygnału, oraz pełny ATC (FATC), który oprócz zapobiegania przekroczeniu prędkości sygnalizatory czerwone zapewniają również, że pociąg nie przekroczy maksymalnej dopuszczalnej prędkości. Na linii kolejowej w Norwegii można zainstalować DATC lub FATC, ale nie oba jednocześnie.

ATC został po raz pierwszy przetestowany w Norwegii w 1979 roku, po katastrofie pociągu Tretten , spowodowanej sygnałem przekazanym w niebezpieczeństwie (SPAD), który miał miejsce cztery lata wcześniej. DATC został po raz pierwszy wdrożony na odcinku Oslo S - Dombås - Trondheim - Grong w latach 1983-1994, a FATC został po raz pierwszy wdrożony na linii Ofoten w 1993 r. Szybka linia Gardermoen ma FATC od jej otwarcia w 1998 r. Po Åsta wypadek miał miejsce w 2000 r., przyspieszono wdrażanie DATC na linii Røros i zaczął on funkcjonować w 2001 r.

Szwecja

W Szwecji rozwój ATC rozpoczął się w latach 60. XX wieku (ATC-1), a formalnie został wprowadzony na początku lat 80. wraz z pociągami dużych prędkości (ATC-2/Ansaldo L10000). W 2008 r. 9831 km z 11 904 km torów utrzymywanych przez Szwedzką Administrację Transportu — szwedzką agencję odpowiedzialną za infrastrukturę kolejową — miało zainstalowane ATC-2. Ponieważ jednak ATC-2 jest generalnie niekompatybilny z ERTMS / ETCS (jak w przypadku linii Botnickiej , która jest pierwszą linią kolejową w Szwecji korzystającą wyłącznie z ERTMS/ETCS), a celem Trafikverket jest ostateczne zastąpienie ATC-2 z ERTMS/ETCS w ciągu następnych kilku dekad opracowano specjalny moduł transmisyjny (STM) do automatycznego przełączania między ATC-2 i ERTMS/ETCS.

Zjednoczone Królestwo

W 1906 roku Great Western Railway w Wielkiej Brytanii opracowało system znany jako „automatyczne sterowanie pociągiem”. We współczesnej terminologii GWR ATC jest klasyfikowany jako automatyczny system ostrzegania (AWS). Był to przerywany system ochrony pociągu, który opierał się na zasilanej elektrycznie (lub niezasilonej) szynie pomiędzy szynami jezdnymi i wyżej. Ta szyna była nachylona na każdym końcu i była znana jako rampa ATC i stykała się z butem na spodzie przejeżdżającej lokomotywy.

Rampy zostały dostarczone na odległych sygnałach . Rozwój projektu, przeznaczony do stosowania na sygnałach stopu, nigdy nie został wdrożony.

Jeśli sygnał związany z rampą był ostrzegawczy, rampa nie byłaby zasilana. Rampa podniosłaby but na przejeżdżającej lokomotywie i uruchomiłaby sekwencję timera, jednocześnie wydając dźwięk klaksonu na płycie podnóżka. Jeśli maszynista nie potwierdzi tego ostrzeżenia w ustalonym czasie, zostaną uruchomione hamulce pociągu. W testach GWR wykazał skuteczność tego systemu, wysyłając pociąg ekspresowy z pełną prędkością obok odległego sygnału z zachowaniem ostrożności. Pociąg został bezpiecznie zatrzymany przed dotarciem do sygnału do domu.

Jeśli sygnał związany z rampą był czysty, rampa była zasilana. Zasilana rampa podniosłaby but na przejeżdżającej lokomotywie i spowodowała dźwięk dzwonka na płycie podnóżka.

Gdyby system uległ awarii, but pozostałby bez zasilania, stan ostrzegawczy; dlatego nie był bezpieczny , co jest podstawowym wymogiem każdego wyposażenia bezpieczeństwa.

System został wdrożony na wszystkich głównych liniach GWR, w tym Paddington do Reading, do 1908 roku. System był używany do lat 70. XX wieku, kiedy to został zastąpiony przez system automatycznego ostrzegania kolei brytyjskich ( AWS ).

Ameryka północna

Kanada

  Począwszy od 2017 r. Toronto Transit Commission rozpoczęła wdrażanie ATC na linii 1 Yonge – University , kosztem 562,3 mln USD. Dzięki przyznaniu kontraktu firmie Alstom w 2009 r., TTC będzie w stanie zmniejszyć odstęp między pociągami na linii 1 w godzinach szczytu i pozwolić na zwiększenie liczby pociągów kursujących na linii 1. Prace rozpoczną się jednak dopiero po dostawie marki nowe pociągi z kompatybilnością z ATC i wycofanie starszego taboru , który nie był kompatybilny z nowym systemem. ATC wprowadzano etapami, począwszy od testu 4 listopada 2017 r. Podczas regularnych połączeń między Dupont i Yorkdale . Po raz pierwszy został wprowadzony na stałe wraz z otwarciem przedłużenia metra Toronto – York Spadina 17 grudnia 2017 r. Między Vaughan i Sheppard West . Wdrożenie systemu na pozostałej części linii odbywało się podczas weekendowych zamknięć i praca w porze nocnej, kiedy metro zostanie zamknięte. W projekcie wystąpiły opóźnienia, a terminy całkowitej konwersji linii 1 przesuwano wielokrotnie do 2022 r. Konwersja ATC na stację Finch została zakończona 24 września 2022 r. Przekształcenie całej linii 1 na ATC wymagało zainstalowania 2000 latarni nawigacyjnych, 256 sygnałów i ponad milion stóp kabla. Planowane jest również użycie ATC na wkrótce otwartej linii 5 Eglinton , jednak w przeciwieństwie do linii 1, system na linii 5 będzie dostarczany przez Bombardier Transportation przy użyciu technologii Cityflo 650. TTC planuje przekształcenie linii 2 Bloor- Danforth i Line 4 Sheppard do ATC w przyszłości, pod warunkiem dostępności funduszy i możliwości zastąpienia obecnej floty niezgodnej z ATC na linii 2 pociągami, których ukończenie jest szacowane na 2030 r.

Stany Zjednoczone

Systemy ATC w Stanach Zjednoczonych są prawie zawsze zintegrowane z istniejącymi ciągłymi systemami sygnalizacji kabinowej . ATC pochodzi z elektroniki w lokomotywie, która realizuje pewną formę kontroli prędkości w oparciu o wejścia systemu sygnalizacji kabinowej. Jeśli prędkość pociągu przekroczy maksymalną prędkość dozwoloną na tym odcinku toru, w kabinie włączy się alarm przekroczenia prędkości. Jeśli inżynier nie zmniejszy prędkości i/lub nie uruchomi hamulca w celu zmniejszenia prędkości, automatyczne uruchomienie hamulca następuje automatycznie. Ze względu na bardziej wrażliwe kwestie obsługi i kontroli pociągów towarowych w Ameryce Północnej, ATC jest prawie wyłącznie stosowany do lokomotyw pasażerskich zarówno w ruchu międzymiastowym, jak i podmiejskim, z pociągami towarowymi wykorzystującymi sygnały kabinowe bez kontroli prędkości. Niektóre pociągi pasażerskie o dużym natężeniu ruchu, takie jak Amtrak , Metro North i Long Island Rail Road, wymagają stosowania kontroli prędkości w pociągach towarowych, które kursują na wszystkich lub w części ich systemów.

Chociaż technologia sygnalizacji kabinowej i kontroli prędkości istnieje od lat dwudziestych XX wieku, przyjęcie ATC stało się problemem dopiero po wielu poważnych wypadkach kilkadziesiąt lat później. Long Island Rail Road wdrożyła swój system automatycznej kontroli prędkości na swoim terytorium sygnalizowanym w kabinie w latach pięćdziesiątych XX wieku po dwóch śmiertelnych wypadkach spowodowanych przez zignorowane sygnały. Po katastrofie mostu Newark Bay Lift stan New Jersey wprowadził przepisy dotyczące stosowania kontroli prędkości we wszystkich głównych operatorach pociągów pasażerskich w tym stanie. Chociaż kontrola prędkości jest stosowana na wielu liniach pasażerskich w Stanach Zjednoczonych, w większości przypadków została ona przyjęta dobrowolnie przez linie kolejowe będące właścicielami linii.

Tylko trzy koleje towarowe, Union Pacific , Florida East Coast i CSX Transportation , przyjęły jakąkolwiek formę ATC we własnych sieciach. Systemy zarówno w FEC, jak i CSX działają w połączeniu z impulsowymi sygnałami kabinowymi , które w przypadku CSX zostały odziedziczone po kolei Richmond, Fredericksburg i Potomac na jednej głównej linii. Union Pacific został odziedziczony na częściach Chicago i Northwestern ze wschodu na zachód i działa w połączeniu z wczesnym systemem sygnalizacji kabinowej o dwóch aspektach, zaprojektowanym do użytku z ATC. W przypadku CSX i FEC bardziej restrykcyjne zmiany sygnału w kabinie wymagają od maszynisty zainicjowania minimalnego uruchomienia hamulca lub nałożenia surowszej kary, która spowoduje zatrzymanie pociągu. Żaden system nie wymaga wyraźnej kontroli prędkości ani przestrzegania krzywej hamowania. System Union Pacific wymaga natychmiastowego uruchomienia hamulca, którego nie można zwolnić, dopóki prędkość pociągu nie zostanie zmniejszona do 40 mil na godzinę (64 km / h) (dla każdego pociągu jadącego z prędkością powyżej tej prędkości). Następnie prędkość pociągu musi zostać dodatkowo zmniejszona do nie więcej niż 20 mil na godzinę (32 km / h) w ciągu 70 sekund od początkowego spadku sygnału w kabinie. Niezastosowanie hamulców w przypadku tych redukcji prędkości spowoduje nałożenie kary.

Wszystkie trzy towarowe systemy ATC zapewniają inżynierowi pewną swobodę w stosowaniu hamulców w bezpieczny i właściwy sposób, ponieważ niewłaściwe hamowanie może spowodować wykolejenie lub ucieczkę. Żaden z systemów nie działa w trudnym lub górzystym terenie.

Zobacz też


Dalsza lektura

Witryna internetowa dotycząca kolei: automatyczne sterowanie pociągiem

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Automatic_train_control&oldid=1137036556 ”