Přečtěte si: Publikace Elektromobilita v praxi: Jak se zorientovat na poli elektromobility
|
|
|
Přečtěte si: Publikace Elektromobilita v praxi: Jak se zorientovat na poli elektromobility |
 
        |
Nápověda k článkům 2Víte, co je to CBTC a jak funguje?
Abychom pochopili odlišnost a výhody systému CBTC, nejprve si stručně ukážeme fungování kolejového obvodu, který tvoří základ většiny dosavadních systémů zabezpečení jízdy vlaku. Kolejový obvod pracuje na principu průchodu elektrického proudu přes kolejnice, dvojkolí kolejových vozidel a kolejový přijímač (zpravidla relé), jehož výstup je zapojený do navazujícího zabezpečovacího zařízení (především světelné signalizace). Nejčastější typ kolejového obvodu, paralelní, lze zjednodušeně popsat takto (viz obrázek č. 1): K jednomu konci elektrického kolejového úseku je připojen zdroj napětí. Ke druhému konci je připojeno relé. Pokud se na koleji nenachází žádné kolejové vozidlo a nedošlo k jiné poruše (případ 1), protéká cívkou relé proud a relé je sepnuto a tento kolejový úsek je vyhodnocen jako volný. Pokud je kolejový úsek obsazený vlakem nebo pokud došlo k poruše (případ 2), cívkou relé teče malý nebo neteče žádný proud, relé je rozpojeno a tento kolejový úsek je vyhodnocen jako obsazený.
Obr. 1 Paralelní kolejový obvod Trať zabezpečená s využitím kolejových obvodů je tedy rozdělena na úseky, „bloky“, o pevné délce. Vlak projíždějící přes kolejové obvody si dává „červenou“ pro úsek, kde se právě nachází. U moderních systémů zabezpečení se signál zároveň přenáší i na lokomotivu, která sama spustí rychlobrzdu, pokud by vlak vjel do úseku obsazeného jiným vlakem. U méně dokonalých systémů ovládaných člověkem zabezpečovací zařízení nedovolí, aby byl do obsazeného úseku trati vpuštěn jiný vlak – tedy aby dostal „zelenou“. Mezi dvěma úseky obsazenými vlakem musí být alespoň jeden volný úsek, aby vlak, který do něj vjede, stačil spolehlivě zastavit před začátkem obsazeného úseku. Délku úseků je potřeba volit podle nejméně příznivého případu zastavení vlaků s ohledem na rychlost, hmotnost a další parametry. Moderní systémy pracující s kolejovými obvody tedy dokáží zajistit vysokou míru bezpečnosti jízdy vlaku. Není však těžké si představit, že kvůli nutné opatrnosti zůstává trať v jiných případech, než ten nejméně příznivý, vlastně nevyužitá. Ideální by bylo, kdyby vlaky jely za sebou co nejblíže a přitom s dostatečným odstupem, aby při momentální rychlosti, hmotnosti, sklonu trati apod. následující vlak do předcházejícího vlaku nemohl narazit – tedy pokaždé jinak daleko od sebe. V silničním provozu takto za sebou jezdí automobily a vzdálenost i pohotovost zastavení je ponechána na schopnostech řidiče. Výsledkem jsou časté dopravní nehody. V kolejové dopravě tento požadavek řeší systém CBTC – communication based train control, tedy ovládání vlaků založené na komunikaci. 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. Takto koncipovaný systém CBTC vykonává tři základní typy úloh:• ATP – automatická ochrana vlaku: ochrana proti kolizím, překročení povolené rychlosti a jiným nebezpečným situacím skrze detekci vlaků, rozestupů mezi vlaky a konkrétních úseků trati, • ATO – automatický provoz vlaku: regulace rychlosti, plánované zastavování, ovládání dveří, regulace výkonu motorů, případně další obdobné funkce, • ATS – automatický dohled nad vlaky: monitorování vlaků, přizpůsobování jízdy jednotlivých vlaků, dodržování jízdního řádu a jejich vzájemné slaďování tak, aby veškerý provoz byl co nejplynulejší a nejhospodárnější. Jednoduše řečeno, ATP zajišťuje bezpečnou jízdu vlaku, ATO zajišťuje účelnou a hospodárnou jízdu vlaku a ATS zajišťuje plynulý a účelný provoz všech vlaků na sledovaných tratích podle jízdního řádu. Funkce subsystému ATP přitom mají vždy přednost před funkcemi ATO a ATS. Pro systém CBTC je tedy charakteristická nezávislost na kolejových obvodech, 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. Princip fungování systému CBTC lze připodobnit k situaci, kdy strojvedoucí vlaku je nahrazen automatickým systémem, který tvoří:• vlakové zařízení („oči a ruce strojvedoucího“) 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“) nepřetržitě vyhodnocuje hlášení vlaků a vydává každému z nich pokyny k rozjezdu, udržení rychlosti nebo zastavení. Řídicí centrum tvoří několik počítačů, které řídí vlaky na přidělených částech sítě a přitom se navzájem kontrolují. Jakmile řídicí počítač dostane od vlaku hlášení o jeho poloze, rychlosti a směru, porovná toto hlášení s hlášeními ostatních vlaků a s informacemi o trati včetně sklonů, povolených rychlostí a dalších potřebných parametrů. Na základě toho vypočítá bezpečný bod před vlakem, k němuž se vlak může přiblížit, a vydá mu tzv. povolení k pohybu. Je-li předchozí vlak v pohybu, „táhne“ za sebou i tento bezpečný bod – hranici povolení k pohybu. Hovoří se tak o tzv. „pohyblivém bloku“, na rozdíl od „pevného bloku“ u systémů používajících kolejové obvody. Na obrázku č. 2 je schematicky ukázáno, jak subsystém ATP systému CBTC modelově řeší nouzové zastavení vlaku před náhle stojícím vlakem nebo jinou překážkou. Vidíme zde profil ATP, tedy modelovaný průběh rychlosti vlaku, spolu s nejhorším možným průběhem skutečné rychlosti vlaku. Předpokládá se, že vlak se právě rozjíždí, když dostane zprávu o překážce. Dále se uvažují veškeré možné nepřesnosti měření polohy a rychlosti vlaku i prodlení mezi vysláním informace a reakcí vlaku na ni. Funkce ATP je nastavena tak, aby i při nejhorších očekávaných hodnotách všech ovlivňujících faktorů vlak zastavil před překážkou ve vzdálenosti odpovídající maximální hodnotě nejistoty její polohy. Tato vzdálenost vymezuje výše popsanou hranici povolení k pohybu.
Obr. 2 Schéma průběhu rychlostí při nouzovém brzdění v ATP (zjednodušeno) Všechny činnosti provádí systém CBTC automaticky. Člověk – dispečer – může vstoupit do řízení vlaků na úrovni ATS, tedy dohledu nad provozem vlaků, skrze uživatelské rozhraní. Dispečer tak může například vypravovat další vlaky na trať nebo přizpůsobovat jejich jízdu momentálním provozním podmínkám. Protože je však automatická ochrana vlaku ATP nadřazena všem ostatním funkcím, systém hlídá, aby tím nebyla ohrožena bezpečnost provozu. Provozní pracovníci někdy v nadsázce konstatují, že systém CBTC funguje nejlépe, pokud se v něm člověk ničeho nedotýká. Podobně jako řídicí počítače jsou i ostatní životně důležitá zařízení jištěná tak, aby při náhlé poruše některého z nich nemohlo dojít k nebezpečné situaci. Tratě s CBTC jsou přesto zpravidla vybaveny ještě jiným, jednoduchým záložním systémem zabezpečení. Ten slouží jednak pro případ, že by některý vlak pro poruchu „vypadl z obrazu“ řídicích počítačů a bylo by nutno zastavit provoz a bezpečně jej odvést do depa nebo do stanice, a jednak pro vozidla nevybavená vlakovou částí CBTC, například pracovní vlaky. Jak patrno, systém CBTC je koncipován tak, aby umožnil provoz vlaků zcela bez strojvedoucích. V takovém případě je vlak navíc vybaven kamerami a čidly vně i uvnitř vlaku, které detekují další možné překážky nebo nebezpečné situace. V konkrétních podmínkách mohou i vlaky s CBTC jezdit se strojvedoucími, kteří však pouze dohlížejí na provoz, případně zajišťují některé dílčí funkce (například otevírání a zavírání dveří). Přítomnost strojvedoucích je samozřejmě nezbytná u vlaků, které jezdí zároveň po tratích vybavených a nevybavených CBTC. (Poznámka: Provoz bez strojvedoucích lze uskutečnit také u systémů vybavených pevným blokem, ztrácí se tím však výhody pohyblivého bloku). Systém CBTC tedy umožňuje velmi hustý provoz vlaků s vysokou mírou bezpečnosti, protože drtivou většinu nehod způsobuje člověk a čím frekventovanější provoz, tím větší je pravděpodobnost jeho selhání. Provoz je zároveň hospodárný, protože řídicí systém lépe než člověk optimalizuje v každém okamžiku výkon motorů, a tím i spotřebu trakční energie. Pokud jsou vlaky navíc provozovány bez strojvedoucích, ušetří se jejich mzdové náklady. Kromě toho je možné lépe reagovat na počet cestujících počtem vlaků v síti, který není nijak omezen počtem strojvedoucích ve službě Systém CBTC je však také náročný na investice, protože
nejen trať, ale všechna hnací vozidla musí být vybavena příslušnou
částí CBTC, pokud se na trati pohybují v běžném provozu. CBTC se proto
používá zejména u systémů metra nebo příměstských železnic, tzn. na
ohraničené síti tratí, kde jezdí převážně jeden omezený park vozidel
pro ně určený a kde je nákladnost zařízení převážena výše uvedenými
výhodami.
|
|
Naše tipy |
|
Copyright © 2012 – 2024 Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services |
| |
Přečtěte si také:
21.11.2014
19.11.2014
7.11.2014 
2.10.2014 
11.10.2013
