Zaštita pružnih prijelaza na lokalnim željeznicama u Austriji

4. travnja 2017.

U Europi postoji mnogo malih željeznica koje obavljaju regionalni prijevoz putnika i tereta. Ponekad su fizički odvojeni od glavnih linija, s obzirom na to da koriste drugačiji (uski) kolosijek, što je često slučaj u Austriji. Njihove specifične karakteristike su: kratki vlakovi, mnogi mali kolodvori, kratke udaljenosti između stanica i kratki smjerovi između vlakova. Zbog ograničenih financijskih sredstava za nove investicije, oni također traže jeftinija signalna rješenja. Ovaj članak opisuje tehnički napredno ali isplativo rješenje tvrtke Altpro za složene situacije prijelaza preko željezničke pruge u austrijskom Zillertalu. Tamo je nekoliko pružnih prijelaza sada opremljeno elektroničkim sustavom zaštite RLC23 razine SIL4 sa kontrolnim signalima strojovođe i sučeljem s računalnim sustavom upravljanja vlakom.

1. Specifična prometna situacija na maloj lokalnoj željeznici

Zillertalbahn upravlja lokalnom željeznicom između Jenbacha i Mayrhofena u Austriji. Duljina pruge je oko 32 km, s tračničkim razmakom od 760 mm. U dolini Zillertal ima puno malih gradova i sela uz prugu, a samim tim i mnogo pružnih prijelaza (ŽCP) i željezničkih stanica. Evo glavnih karakteristika vezanih za ŽCP na Zillertalbahnu:

  • Vrlo mnogo ŽCP-a, često s malim udaljenostima (<200 m)
  • Većina ŽCP-a nalazi se u blizini stanice ili u staničnom području,
  • 30 minuta vožnje između vlakova – 15 minuta u neka doba dana
  • Kao što su stanice male (kratke staze), točka aktiviranja ŽCP-a obično se nalazi na suprotnoj strani stanice, na otvorenoj liniji
  • Kolodvori nemaju stanične uređaje i na stanicama nema indikacijskih signala za ulaz / izlaz (cijela je pruga zaštićena upravljačkim sustavom s ​​daljinskim upravljačkim točkama).
  • Stanice ne nadgleda operater ili bilo koja druga osoba radi prometa.
  • Pružni prijelaz se često nalazi vrlo blizu detekcijskih točaka u kolodvoru, a prostor na tračnicama za elemente za deaktiviranje vrlo je uzak (npr. <l m);
  • Većina vlakova je kratka, ali iznimno dugi vlakovi mogu se zaustaviti u postajama preko pružnog prijelaza.
  • Na području ŽCP-a moguća su dva uzastopna vlaka.
  • Različiti profili šina: S49, Xa, XXIVa, UIC 54 i S33
  • Povijesna vozna sredstva s žičanim kotačima ili kotačima vrlo malog promjera.

Za automatsku zaštitu puteva vlakova, Zillertalbahn koristi računalni sustav upravljanja vlakovima (Zugleitsystem) RDCS. Sustav kontrolira sve rute vlakova (upravljanje putem radija) iz operativnog centra. Vlakovi se lociraju putem baliza i GPS-a. Nalozi i naznake o ruti šalju se vlaku putem radio podatkovne mreže i prikazuju se kao kontrolni signali za strojovođu. Glasovni radio koristi se samo u hitnim situacijama i kao rezerva. Međutim, sustav ne sadrži svjetlosne signale pored pruge (osim signalnih točaka), već samo fiksne mehaničke ploče. Jedna od potencijalnih točaka zaustavljanja vlakova označenih fiksnim mehaničkim signalom na trapeznoj ploči (Trapeztafel) je točka na ulazu u stanicu, koja zapravo odgovara točki matičnog signala u konvencionalnim sustavima staničnog uređaja.

Budući da na liniji nema signala staničnog uređaja, tehnički zaštićeni ŽCP-i sadrže vlastite kontrolne signale za strojovođu (Eisenbahnkreuzungsiiberwachungssignale, EKUS) na udaljenosti puta kočenja i ponavljače signala neposredno prije ŽCP-a. Najčešći princip za kontrolni signal je pokazivanje aspekta “Ruta preko pružnog prijelaza dopuštena” tek nakon aktivacije ŽCP-a, što znači da se aktivacijsko mjesto nalazi na barem vidljivoj udaljenosti prije kontrolnog signala (500-650 m iz ŽCP-a na Zillertalbahnu). Udaljenost točke aktiviranja može biti kraća samo ako se koristi drugačiji rad kontrolnih signala za strojovođu (vidi odjeljak 2, “Nadzor dostupnosti ŽCP-a” – točka aktiviranja na najmanje 395 m), ili u iznimnim slučajevima (manja brzina, nagib). Tako velika udaljenost od točke aktiviranja do ŽCP-a često može imati doseg stajališta vlaka na ulazu u kolodvor. Ako se vlak iz nekog razloga mora zaustaviti na toj točki, možda bi se ŽCP automatski deaktivirao nakon određenog vremenskog ograničenja, prije nego što vlak stigne do ŽCP-a. U slučaju konvencionalnog staničnog uređaja, ova bi se situacija lako riješila povezivanjem / ovisnošću ŽCP-a sa signalnim domom za zaključavanje; ŽCP bi se aktivirao samo kada glavni signal ne prikazuje aspekt zaustavljanja. No, ako nema staničnog uređaja i glavnog signala, treba primijeniti različite metode. Tehničko rješenje tvrtke Altpro objašnjeno je u nastavku.

2. Različiti načini rada kontrolnih signala za strojovođu

Prema austrijskom Pravilniku o pružnim prijelazima (Eisenbahnkreuzungsverordnung, EisbKrV), rad kontrolnih signala za strojovođe objašnjen u prethodnom odjeljku smatra se “nadzorom ispravnog funkcioniranja ŽCP-a“ (Funktionsiiberwachung). Cilj ove metode je pokazati strojovođi oboje, da li ŽCP ispravno funkcionira za trenutnu rutu vlaka (da li su cestovni signali ispravno aktivirani i da li su polubranici počeli padati, ako se koriste) i da na opremi ŽCP nema kvara. Samo kada su oba uvjeta ispunjena, signal vozača pokazuje aspekt “Ruta preko željezničkog prijelaza dopuštena” (bljeskajuće bijelo svjetlo), inače je signal vozača mračan, a nakon prolaska vlaka preko ŽCP-a i deaktiviranja ŽCP-a ponovo postaje mračan.

Druga metoda rada kontrolnih signala za strojovođe dopuštena od “EisbKrV” temelji se na “nadzoru stanja pogrešnog rada dostupnosti ŽCP-a” (Verfiigbarkeitstberwachung). U ovoj metodi, vozačev signal neprekidno prikazuje bljeskajuće bijelo svjetlo (aspekt: ​​”Dozvoljena ruta preko pružnog prijelaza”) strojovođi (čak i u osnovnom stanju, bez prolaska vlaka) i signal se isključuje čim sustav zaštite ŽCP otkriva kvar i više nije ispravan status rada. Kako moderni mikroprocesorski zaštitni sustavi ŽCP-a mogu postići razinu integriteta sigurnosti SIL4 s dvostrukim ili trostrukim procesnim kanalima, vrlo je mala vjerojatnost opasne kombinacije više od jedne pogreške tijekom prolaska vlaka, tako da nema potrebe za vozačevim signalom da pokaže ispravno funkcioniranje ŽCP-a za trenutni prolaz vlaka; dovoljno je pokazati općenito ispravan operativni status ŽCP-a.

Kontrolni signal s takvim radom također se nalazi unutar kočne udaljenosti od ŽCP-a, a budući da bljeskajuće bijelo svjetlo signala ne ovisi o ŽCP-ovom aktiviranju vlakom, točka aktiviranja može se nalaziti čak i iza kontrolnog signala (ovisno o izračunu vezanom za vrijeme odobrenja za cestovni promet), tj. na kraćoj udaljenosti od puta kočenja. To pruža mogućnost izbjegavanja zaustavljanja vlaka na ulazu u kolodvor unutar dometa ŽCP aktivacijskog dijela. Početak kraćeg dijela aktiviranja može doći iza točke zaustavljanja vlaka, pa kad se vlak zaustavi na toj točki, još neće aktivirati ŽCP. Vrijeme zatvaranja ŽCP-a je prilično kraće, uspoređujući vrijeme zatvaranja ŽCP-a kada se koristi konvencionalni kontrolni signal s “nadzorom ispravnog funkcioniranja ŽCP-a” (Funktionsiiberwachung).

Slika 1 prikazuje raspored jednog pružnog prijelaza u kolodvoru Strass na Zillertalbahnu. Na strani Jenbach koristi se kontrolni signal za strojovođe, EKUS1 s “nadzorom raspoloživosti ŽCP-a u ispravnom radnom statusu” (Verfiigbarkeitsuberwachung), a aktivacijski senzor željezničkog kotača, Kl, nalazi se iza kontrolnog signala, EKUSI, (na udaljenost kraća od kočione udaljenosti) i iza mjesta zaustavljanja vlaka na ulazu u stanicu (trapez tabla / Trapeztafel). Na strani Mayrhofen (s desne strane) postoji samo određeno “virtualno aktivacijsko mjesto“ jer se većina vlakova zaustavlja na kolodvoru Strass, a aktiviranje s otvorene linije s druge strane kolodvora nije potrebno za redovite putničke vlakove. Međutim, za vlakove koji se ne zaustavljaju na stanici Strass, ŽCP će se aktivirati impulsom sustava upravljanja vlakovima (Zugieitsystem), danim kada lokomotiva dođe točno na određeno mjesto pruge, a kontrolni signal, EKUS2, za taj smjer djeluje kao za “nadzor nad pravilnim funkcioniranjem ŽCP” (Funktionstiberwachung).

Slika 1: Shema zaštitnih elemenata željezničko-cestovnog prijelaza stanice Strass

Pružni prijelaz na stanici Strass zaštićen je sustavom zaštite RLC23 ŽCP tvrtke Altpro. Zahvaljujući ŽCP sučelju prema sustavu upravljanja vozilima i sustavima zaštite vlakova, vlakovi koji dolaze sa strane Mayrhofen automatski aktiviraju ŽCP na ‘virtualnom’ mjestu za aktiviranje na otvorenoj liniji ili nakon zaustavljanja na stanici Strass (prije polaska u smjeru Offenbacha), ovisno o broju vlaka, odnosno zaustavlja li se vlak na kolodvoru Strass ili ne. Na taj se način cestovni promet uvijek prekida samo na najkraće moguće vrijeme.

Slika 2: Željezničko-cestovni prijelaz stanice Strass

ŽCP je otvoren za cestovni promet kada vlak iz Mayrhofena dođe do stanice i zaustavi se. ŽCP se aktivira samo kada vlak treba ponovo krenuti u smjeru Jenbacha, a može se pokrenuti na tri načina: daljinski od operativnog centra u Jenbachu (preko sustava upravljanja vlakom), pritiskom na tipku na upravljačkom stolu stanice (“Handeinschaltung”) za polazak s odgovarajuće pruge ili izravno iz lokomotive (vozačeva kabina) korištenjem prekidača radio-odašiljača. Ovisno o stazi za polazak, odgovarajući vozačev ponavljač signala, EKUS4 ili EKUS6, ispred ŽCP-a prikazuje bljeskajuće bijelo svjetlo nakon izračunatog vremenskog kašnjenja, kako bi sudionici u prometu mogli sigurno očistiti prijelaz. Slika 2 prikazuje cestovne signale i ponavljače kontrolnih signala za strojovođe na ŽCP u postaji Strass. Točka W2 na stanici Strass udaljena je samo cca. 1 m od područja ceste; ovaj je prostor dovoljno velik za ugradnju senzora kotača ZP3-I brojača osovina za deaktiviranje ŽCP (slika 3), ali nema dovoljno prostora za ugradnju induktivne petlje za deaktiviranje. Stoga rješenje detekcije vlakova s ​​induktivnim petljama nije prikladno za pružne prijelaze na Zillertalbahnu. Najprikladnije rješenje je uporaba brojača osovina.

Slika 3: Deaktivacijski senzor kotača između ceste i skretanja na LX Strassu

Slika 4 prikazuje unutarnji upravljački kabinet sustava zaštite RLC23 ŽCP u relejnoj sobi stanice Strass. APIS-RLC mikroprocesorska upravljačka platforma postavljena je na vrh ormarića. Izvodi se kao distribuirani sustav obrade, u glasačkoj logici 2 od 2, s odvojenim mikroprocesorskim modulom za svaku skupinu vanjskih elemenata (cestovni signali, kontrolni signali za strojovođe, polubranici, brojači osovina itd.). Za sučelje / vezu sa sustavom upravljanja vlakom, upravljački kabinet RLC23 koristi mikroprocesorsku platformu APIS-DK „slave“ (koja se naziva i “platforma za daljinsko upravljanje”), koja se obično koristi na drugim željeznicama za daljinsko nadgledanje željezničkih prijelaza u postajama i veza / sučelje za stanični uređaj i / ili automatski blok sustav. Budući da platforma za daljinsko upravljanje komunicira s glavnom upravljačkom platformom APIS-RLC preko Ethernet veze, može se izmjestiti iz ŽCP kućice na nekoliko kilometara preko optičkih vlakana ili DSL linija. Kompletni sustav zaštite RLC23 certificiran je od strane TUV Rheinland za generičku primjenu SIL4, a dodatno i za specifičnu primjenu na ŽCP u Strass stanici (također i za SIL4), budući da su uvjeti rada na Zillertalbahnu vrlo specifični.

Slika 4: LX sustav zaštite RLC23 upravljački ormar (desno) i dio sustava upravljanja vlakom (lijevo) u relejnoj sobi stanice Strass

Za cestovnu signalizaciju koristi se načelo semafora sa „steady amber“ (prve 4 sekunde upozorenja vlaka) i stalnim crvenim svjetlom, prema austrijskoj uredbi “EisbKrV”. Zaštitni sustav RLC23 ŽCP koristi LED svjetiljke od 300 mm koji udovoljavaju standardima EN 12368 i DIN VDE 0832-310 (CLC / TS 50s09). Zvučno upozorenje na cesti izvodi se pomoću elektroničkog zvona koje ne zahtijeva mehaničko održavanje (za razliku od mehaničkog zvona). Budući da mikroprocesorski sustav RLC23 sadrži sat u stvarnom vremenu, može se konfigurirati za prebacivanje elektroničkog zvona na niži intenzitet zvuka (- 6 dB) tijekom noćnog razdoblja, npr. između 20:00 i 6:00. Slika 5 prikazuje putni signal sustava RLC23 s crvenim / jantarnim LED svjetlom i elektroničkim zvonom na vrhu sa Zillertalbahn DMU koji prolazi pored ŽCP.

Slika 5: Crveno/žuti LED cestovni signali i repetitori signala strojovođe RLC23 sustava

3. Rješenje zajedničke točke aktivacije i zajedničkog kontrolnog signala za strojovođe za dva ili više pružnih prijelaza blizu jedno drugome

Kako na Zillertalbahnu ima mnogo ŽCP-a s prilično kratkim udaljenostima, postoji mogućnost da sustav RLC23 smanji broj elemenata i troškova tako što će imati jednu zajedničku točku aktiviranja pomoću jednog senzora brojača osovina i kontrolnih signala za strojovođu za dva ili više prijelaza u blizini. U slučaju izuzetno bliskog ŽCP (nekoliko desetaka metara), čak je moguće imati i zajednički dio brojača osovina za deaktiviranje, kao i zajednički upravljački kabinet i ŽCP kućicu / spremnik. Slika 6 prikazuje raspored tri bliska ŽCP na Schlitterovoj stanici na Zilertalbahnu, također zaštićenom sustavom RLC23.

Slika 6: Shema zaštitnih elemenata željezničko-cestovnog prijelaza stanice Strass

Kako su ŽCP na km 6.380 i km 6.421 (slika 6) udaljeni samo 41 m jedan od drugog, oni imaju zajednički dio brojača osovina za deaktiviranje i upravljaju se iz istog upravljačkog kabineta RLC23, koji u ovom slučaju upravlja s jedanaest cestovnih signala s jantarno / crvenim LED svjetlima. Zaštitni elementi ta dva prijelaza označeni su crnom bojom, a zaštitni elementi trećeg ŽCP-a na km 6,207 (oko 180 m od druga dva) označeni su plavom bojom. Svaki ŽCP aktivira se sa strane Jenbach-a pomoću odsjeka A brojača osovina, a deaktivira se odsjekom B brojača osovina preko područja ceste, koristeći zasebne senzore kotača, osim senzora kotača na točki aktiviranja ZPl, što je uobičajeno za sva tri prijelaza (u ljubičastoj boji). Da ne bi bilo predugo vrijeme upozorenja za ŽCP km 6,380 i km 6,421, koristi se kontrolni signal za strojovođu EKVKI, uz “nadzor neispravnog stanja dostupnosti ŽCP-a“ (Verfiigbarkeitsiiberwachung) i stoga se točka aktiviranja, ZPl, može nalaziti na kraćoj udaljenosti od udaljenosti kočenja. Kontrolni signal za strojovođu, EKVKI, također je zajednički za sva tri ŽCP-a; njegovo bijelo svjetlo pokreće ŽCP u W 6.207, ali bijelo svjetlo neće treptati (postaje tamno) ako bilo koji od upravljačkih kabineta izlazi iz ispravnog statusa rada, tj. otkriva kvar. Upravljački kabineti svih ŽCP izmjenjuju svoj ispravni rad / status kvara kroz optičku mrežu (označena crvenom bojom), u skladu s načelima sigurne komunikacije EN 50159.

4. Dodatna sigurnost na željezničko cestovnom prijelazu kroz centralizirano praćenje, dijagnostiku i signalizaciju strojovođi s automatskim zaustavljanjem vlaka

Zahvaljujući centralnom upravljanju detekcijom i sustavom upravljanja vlakovima iz sobe glavnog operatera u Jenbach stranici, svi pružni prijelazi u Zillertalbahnu su daljinski praćeni na HMI monitorima. RLC23 sustav zaštite pružnog prijelaza ima izlaze prema sučeljima modula sustava automatskog upravljanja vlakovima koji proslijeđuje informaciju kroz Zillertalbahnovu optičku mrežu prema centralnom uredu u Jenbachu gdje se prikazuju razna stanja ŽCP-eva na monitorima. Sljedeće informacije o stanjima se šalju iz svakog RLC23 sustava: ispravan rad/greška/smetnja, aktivacija cestovnih signala, položaji polubranika (ako se koriste), ŽCP zaštićen iz određenog smjera (put dozvoljen prema kontrolnom signalu), dostupnost napajačke mreže, ispravan baterijski napon, ručno onesposobljavanje uređaja za detekciju, zauzetost odsjeka prema brojačima osovina, rad lokalnih ručnih naredbi (ranžirna sklopka i lokalna sklopka za aktivaciju ŽCP-a), automatska deaktivacija ŽCP-a nakon isteka vremena i reset brojača osovina nakon isteka vremena. Koristeći ove informacije, operater u Jenbach-ovom centralnom uredu može biti svjestan točnog stanja ŽCP-a u svakom trenutku.
Osim mogućnosti praćenja stanja kroz sustav kontrole vlakova, željezničko cestovni prijelaz RLC23 u Zillertalbahn-u ima serverski baziran dijagnostički sustav koji je također realiziran kroz optičku mrežu. Svaki ŽCP koji je zaštićen RLC23 sustavom ima Ethernet vezu prema telekomunikacijskim pretvaračima na optičku mrežu u najbližoj stanici. Kroz ovaj komunikacijski kanal, svaki ŽCP daje dijagnostičke podatke iz svoje memorije u centralni server u jenbach-u. Tvrtka ALTPRO instalirala je PC aplikaciju na server koja čita i sprema memoriju svakog ŽCP-a automatski na dnevnoj bazi. Aplikacija potom formira tjedne izvještaje za svaki ŽCP i sprema ih u odvojeni direktorij posebno za svaki ŽCP svake posebne godine. Nadalje, serverska aplikacija automatski šalje SMS na pametne telefone nekolicine ljudi iz odjela Održavanja te e-mail sustavu za kontrolu vlakova ukoliko se dogodi greška ili smetnja na nekom od ŽCP-a. Na taj način, reakcija osoblja Održavanja na greške i smetnje može biti vrlo brza, čak brža od službenog puta prijave takve vrste informacije od strane strojovođe prema kontroli vlakova. Još jedna mjera za dodatnu sigurnost koja može biti implementirana na sustav kontrole vlakova jest javljanje informacije koja je primljena od strane svakog ŽCP-a da je zaštićen (pravilno aktiviran) prema strojovođi putem radioveze. Kako sustav kontrole vlakova prepoznaje preciznu trenutnu poziciju vlaka na pruzi, u trenutku prolaska kontrolnog signala na udaljenosti puta kočenja od ŽCP-a, sustav kontrole vlakova može zavesti automatsko kočenje kada ŽCP nije ispravno zaštićen (nije bilo aktivacije bijelog svjetla na kontrolnom signalu). To može značajno smanjiti vjerojatnost ljudske pogreške gdje strojovođa nije vidio kontrolni signal.

 

5. Zaključak

Okolnosti na malim lokalnim željeznicama prilično su različite od velikih željezničkih tvrtki, posebno u vezi sa signalno sigurnosnim sustavima, uključujući ŽCP. Međutim, zahtjevi za sigurnošću pružnih prijelaza jednaki su na malim željeznicama kao i na velikim – SIL4. Uzimajući primjer male željezničke pruge Zillertal, pokazalo se da se modernim sustavima zaštite SIL4 ŽCP u vezi sa sustavom upravljanja vlakom može postići slično visok standard sigurnosti kao i sustavima zaštite ŽCP u vezi sa staničnim uređajem. Nekoliko godina operativnog iskustva sa zaštitom RLC23 ŽCP sustava na nekoliko prijelaza na Zillertalbahnu pokazalo je  da je sustav vrlo fleksibilan u uvjetima malih lokalnih željeznica. Ondje se postiže prikladna primjena sustava RLC23, ponajviše s obzirom na njegovu prilagodljivost i fleksibilno povezivanje sa staničnim uređajem ili lokalnim upravljanjem vlakom.

 

ALTPRO na Međunarodnom sajmu željezničke tehnologije (IAF)