Technologie ToF a UWB pomáhají spolehlivému a
bezpečnému CBTC6.9.2021 Na samém konci srpna 2021 udělil německý zkušební a certifikační orgán
TÜV Süd bezpečnostní certifikaci pro úroveň SIL 4 americkému dodavateli
informačních technologií Piper Networks na jeho technologii Ultra
Wideband (UWB) pro detekci vlaků. Tato technologie je založená na
technologii ToF a může významně podpořit řídicí a zabezpečovací systém
CBTC, jak prokázalo její zkušební nasazení na lince newyorského metra
7-Flushing Line (viz foto). 
Řídicí a zabezpečovací systém CBTC
Řídicí a zabezpečovací systém CBTC (communication based train control,
tedy řízení vlaku založené na komunikaci) je v současné době
nejpokročilejší v oboru automatických městských rychlodrah. Jeho
hlavním charakteristickým rysem je nezávislost na pevných traťových
úsecích, vysokokapacitní obousměrná komunikace dat mezi vlakem a
traťovým zařízením, díky níž je velmi přesně určena poloha vlaku, a
vykonávání životně důležitých funkcí vlakovými a traťovými procesory.
Technologie CBTC zahrnuje:
• řídicí centrum,
• traťovou část,
• vlakovou část.
Tyto tři součásti mezi sebou nepřetržitě komunikují s frekvencí 0,5–2
vteřiny. Prostředkem komunikace mezi traťovou částí a vlakem jsou buď
radiomajáky, nebo (u starších typů) indukční smyčka v kolejišti.
Princip fungování systému CBTC lze pro názornost připodobnit k situaci,
kdy strojvedoucí vlaku je nahrazen automatickým systémem, který tvoří:
• vlakové zařízení („oči a ruce
strojvedoucího“), které nepřetržitě hlásí řídicímu centru svoji polohu
a rychlost a zpětně přenáší jeho pokyny na motory a brzdy vlaku,
• řídicí centrum skrze traťovou část
(„mozek strojvedoucího“), které nepřetržitě vyhodnocuje hlášení vlaků a
vydává každému z nich pokyny k rozjezdu, udržení rychlosti nebo
zastavení.
Základními důvody pro automatizaci drah technologií CBTC jsou zpravidla:
• vyšší provozní spolehlivost,
• výrazně vyšší schopnost operativního
přizpůsobení provozu přepravní poptávce;
• nižší provozní náklady.
V úvodu zmíněná linka newyorského metra 7-Flushing Line používá CBTC
typu SelTrac od firmx Thales (nyní součástí koncernu Hitachi). CBTC
se předpokládá i pro novou linku D pražského metra. Další
informace o CBTC lze nalézt v naší nápovědě k článkům zde. 
Technologie ToF
Time-of-Flight (ToF) obecně představuje typ senzoru, který měří
vzdálenost mezi sebou samým a všemi předměty, jež spadají do jeho úhlu
záběru, a to pomocí světelných paprsků, ultrazvuku nebo – jako v tomto
případě – rádiových vln (tedy zcela přesně, elektromagnetického
záření).
Time-of-Flight senzor vyšle signál, který se odrazí od předmětů
spadajících do úhlu záběru čidla a vrátí se zpět do přijímače v
senzoru. Porovnáním času vyslání a času přijetí se získá konkrétní
hodnota vzdálenosti od senzoru, ve které došlo k odražení signálu.
Technologie UWB a její využití pro řízení vlaků
UWB, tedy Ultra Wideband neboli ultraširoké pásmo, představuje novou
bezdrátovou technologii s podobným využitím jako Bluetooth. Na rozdíl
od nich však funguje se širokým frekvenčním pásmem o hodnotě až 500
MHz. Tato hodnota je mnohem vyšší, než jakou například využívá WiFi
nebo mobilní sítě, využívající kanály o šířkách 20–80 MHz.
Z toho vyplývá, že technologie UWB dokáže přenést mnohem více dat. Může
to být až několik desítek gigabitů za sekundu, aniž by zařízení s touto
technologií bylo rušeno nebo rušilo ostatní zařízení. Signál dokáže
také projít přes stěny a má dosah až několik desítek metrů.
Výhodou UWB je také mnohem lepší lokalizovatelnost a bezpečnost.
Skutečnost, že UWB pracuje s velmi krátkými impulsy, pomáhá odhadnout
čas postupu signálu neboli vzdálenost a směr dvou zařízení s mnohem
větší přesností.
S pomocí UWB lze, mimo jiné, pokrýt koleje a jejich okolí rádiovým
signálem, který v reálném čase detekuje polohu vlaku s přesností na
centimetry. Pomocí zmíněné technologie ToF je průběžně počítána
vzdálenost vlaku od senzoru, resp. vysílače a přijímače rádiového
signálu, a odtud dále jeho rychlost. To vše se děje s vysokou přesností
odpovídající zmíněným technologiím.
Takovouto technologii nyní úspěšně otestovala a certifikovala v úvodu
zmíněná společnost Piper Networks.
Bezpečnost na úrovni SIL 4 a její význam pro technologii UWB
Úrovně integrity bezpečnosti (Safety integrity level SIL) je popsána v
normě ČSN EN 61508: Funkční bezpečnost
elektrických/elektronických/programovatelných elektronických systémů
souvisejících s bezpečností. Úrovně bezpečnosti jsou definovány
následujícími ukazateli:
• PFDavg = střední pravděpodobnost
nebezpečné poruchy při vyžádání funkce,
• PFH = střední pravděpodobnost chyby
bezpečnostní funkce za hodinu.
Pro SIL 4, nejvyšší ze čtyř úrovní, platí následující hodnoty:
• PFDavg ≥ 10-9 a <10-8
• PFH ≥ 10-5 a <10-4
Ověření a validace všech komponent a procesů technologie UWB od Piper
Networks autorizovaným orgánem je předpokladem toho, aby bylo možné ji
zabudovat do komplexních systémů řízení a zabezpečení, jako právě
zmíněné CBTC, které takovouto úroveň bezpečnosti vyžadují.
redakce
Proelektrotechniky.cz
Foto © Piper
Networks
Další
informace zde a také
zde
 Přečtěte si také:
 27.8.2021 Řídicí
a zabezpečovací systémy CBTC jsou známé především
z městských rychlodrah. V srpnu 2021 zaznamenala tato technologie
pozoruhodný milník: Společnost Siemens uzavřela smlouvu na vybavení 4km
trati spojující 250tisícové malajské město Johor Bahru s více než
pětimilionovým Singapurem. Půjde tak o první přeshraniční využití
technologie CBTC.
 19.8.2021 Začátkem srpna 2021 začala významná změna na trhu
informačních, zabezpečovacích a řídicích systémů v kolejové dopravě
včetně systémů pro bezobslužné městské rychlodráhy. Společnost Hitachi
Rail se dohodla na akvizici Thales Ground Transportation Systems –
divize povrchové dopravy skupiny Thales.
 6.8.2021 Před
schvalováním
vládou je nyní dokument „Plán moderního zabezpečení české železnice –
implementace ETCS do roku 2040“ (Dále „Plán zabezpečení“), který
stanovuje harmonogram dalšího zavádění evropského automatického
zabezpečovače ETCS různých úrovní na všechny tuzemské tratě. V reakci
na tragické události na železnici, které velmi nepříjemně potvrdily
potřebnost tohoto zařízení, s ním na začátku srpna 2021 veřejnost
seznámilo Ministerstvo dopravy ČR.
 28.7.2021 Další
krok v projektu nové, bezobslužné
linky D pražského metra, na jehož přípravě se v
roli konzultantů podíleli i provozovatelé tohoto portálu, se odehrál na
přelomu června a července 2021. Dopravní podnik hl. m. Prahy (DPP) na
základě rozhodnutí představenstva společnosti podepsal smlouvu s
vítězem veřejné zakázky na stavbu prvního úseku metra D Pankrác –
Olbrachtova.
 25.6.2020 Technologie
Positve Train Control (PTC) pro automatický
provoz vlaků na celostátních tratích začne být využívána na Floridě.
Technologii instaluje společnost Wabtec na trati společnosti Virgin
Trains USA. Odborná veřejnost o tom byla informována v červnu
2020.
 28.2.2020 Před časem
téměř zrušená a díky okolním obcím a
inovativnímu průmyslu opět zprovozněná Švestková dráha (trať Čížkovice
– Obrnice na Ústecku) se stane technickým unikátem v oblasti provozu a
údržby tratí. Jak v únoru 2020 oznámil její vlastník, společnost AŽD
Praha, přejde tato trať na bezúdržbový provoz. Stane se tak první
železniční tratí v naší zemi, která kromě pravidelných preventivních
údržbových zásahů nebude potřebovat ani takzvané pochůzkáře, kteří
pravidelně kontrolují technický stav tratě.
 12.7.2019 Řídicí a
zabezpečovací systém Communication
based train control – CBTC,
pracující na principu pohyblivých bloků nezávislých na pevných
kolejových obvodech, a tudíž umožňujících větší hustotu provozu i větší
flexibilitu při řízení provozu, je charakteristický zejména pro systémy
městských rychlodrah/metra bez řidiče – viz
publikovaná zpráva UITP.
nabízí však možnosti využití i mimo tyto systémy, například u lehkých
městských železnic tramvajového typu. Důkazem je připravovaný projekt
Finch West light rail transit (LRT) v kanadském Torontu, který si na
konci června 2019 vybral jako řídicí a zabezpečovací systém právě CBTC
značky SelTrac od firmy Thales.
Řada českých měst a obcí má v současné době zájem o postavení „smart
city“ či „chytré obce“ a k tomuto postavení již často podniká konkrétní
kroky. Problém je, že pojem smart city provází v ČR (ostatně i jinde ve
světě) řada nedorozumění – od pojímání smart city jako pouhého
„digitálního města“ po technické výstřelky typu „chytré“ lavičky. V
této situaci se provozovatelé našeho portálu, firma Ing. Jakub Slavík,
MBA – Consulting Services, rozhodli nabídnout městům, obcím a dalším
institucím zainteresovaným na rozvoji „smart“ konceptu krátké
interaktivní školení pro praktickou realizaci tohoto konceptu v jejich
konkrétních podmínkách.
Chytrým městem, obcí, či regionem, označovaným souhrnně pojmem „smart
city“, rozumíme koncept strategického řízení, při němž jsou využívány
moderní technologie z oblasti energetiky a služeb, mobility a
informatiky pro ovlivňování kvality života ve městě, a následně k
dosahování hospodářských a sociálních cílů. Nejde tedy o pouhé
„digitální město“ nebo o nepromyšlené pořizování nákladných moderních
technologií pro potřebu měst a regionů, jak je tento pojem někdy mylně
interpretován. Zhruba stopadesátistránková barevná publikace Smart city
v praxi s
bohatým obrazovým doprovodem je přednostně určena jako praktická
příručka těm, pro něž koncept smart city představuje každodenní práci
řídících pracovníků a specialistů při vytváření strategie chytrého
města a při jejím naplňování pomocí projektů moderních technologií. Více o knize
zde
Knihu je
možné zakoupit v e-shopu vydavatelství Profi Press zde
 Ing.
Jakub Slavík, MBA – Consulting Services je konzultační firma v oblasti
inovativních technologií pro dopravu a smart city (včetně energetiky a
vodíkových technologií), která rovněž provozuje informační portály www.smartcityvpraxi.cz
a www.proelektrotechniky.cz
a organizuje odborné akce. V rámci našich odborných služeb Vám nabízíme
vypracování strategie smart city, spolupráci na vytváření strategických
dokumentů, vytváření a realizace projektů pro smart city, další odborné
konzultační služby (studie, průzkumy, analýzy), vytváření a realizace
dalších projektů s inovativními technologiemi (automatická vozidla,
vodíkové technologie, elektromobilita aj.), specializované vzdělávací
akce „na klíč“, prezentační a autorské služby (prezentace na
konferencích, portálech).
Koncept inteligentního města – smart city – se snaží maximálně využít
moderních technologií, především informačních, pro ovlivňování kvality
života ve městě. Přitom dochází k synergiím mezi různými aktivitami a
veřejnými službami, díky nimž město funguje – především doprava,
logistika, bezpečnost, energetika, správa budov, atd. Ačkoliv existují
rozmanité oficiální metodiky a doporučení pro vytváření smart city na
úrovni EU a (nyní v přípravě) i ČR, „smart city“ není ničí ochranná
známka ani normativně vymezený pojem. V praxi proto existují po celém
světě rozmanité způsoby a konkrétní projekty, jakými je tento koncept
realizován v praxi. Tuto rozmanitost ukazují i články v naší rubrice
„Projekty smart city“, které mohou sloužit pro informaci i pro
inspiraci všem, kdo se na konceptu inteligentních měst v ČR podílejí
nebo hodlají podílet.
 Konference
„Elektrické
autobusy pro město“ se již od svého prvního běhu v říjnu
2013 vyprofilovala jako zcela ojedinělá prezentační a vzdělávací akce i
jako místo vzájemné výměny aktuálních zkušeností mezi profesionály z
elektrické osobní dopravy. Díky svému zaměření na konkrétní téma,
konkrétní prezentující a konkrétní publikum se tato konference stala
prostředkem přímé komunikace mezi výrobci elektrobusů a trolejbusů
(včetně jejich komponent a infrastruktury) a jejich provozovateli a
uživateli. V neposlední řadě zde hrají důležitou roli i zástupci
institucí, které rozhodují o financování této dopravy, nebo mají v
tomto ohledu aktuální a spolehlivé informace. Konference „Efektivní
elektromobilita v organizacích“ je první konferencí svého
druhu v ČR,
prezentující elektromobily jako dopravní prostředek pro organizace
soukromého a veřejného sektoru, ne tedy a priori jako luxusní nebo
zábavní předmět pro elektromobilní nadšence a jejich sdružení. Obsah
konference je cíleně zaměřen na organizace a správce jejich vozového
parku. Konference „Smart
city v praxi“ je zaměřena především na
ty zástupce měst a obcí a veřejných organizací, kteří se budou
rozhodovat o volbě konkrétních řešení od konkrétního dodavatele pro
definování a naplňování investičních projektů, jimiž je koncept smart
city v daném městě realizován.
Pozvánky
na tyto konference a zprávy z těchto a dalších konferencí naleznete zde.
|
