195Toruń, Lewiński-art.pdf

Andrzej Toruń

Centrum Naukowo – Techniczne Kolejnictwa

Zakład Sterowania Ruchem i Teleinformatyki

Andrzej Lewiński

Politechnika Radomska

Wydział Transportu i Elektrotechniki

METODA LOKALIZACJI POJAZDÓW W PROCESIE

STEROWANIA RUCHEM KOLEJOWYM

Streszczenie : W referacie przedstawiono założenia i ideę procesu sterowania ruchem

kolejowym opartego o zasadę ruchomego odstępu blokowego i wykorzystującego jako źródło

informacji o położeniu pojazdów kolejowych dane pochodzące z systemów nawigacji

satelitarnej. (tzw. zastosowanie „wirtualnej balisy”)

Słowa kluczowe : ERTMS, GPS, ruchomy odstęp blokowy, model Markowa, ….

1. WSTĘP - METODY PROWADZENIA RUCHU KOLEJOWEGO

Na każdym etapie rozwoju kolei formy i metody kontroli następstwa pociągów

uwarunkowane były od szeregu czynników eksploatacyjnych tj. maksymalna prędkość

pociągów, przepustowość linii, charakterystyka pociągu (krzywe hamowania) czy też

czynników związanych z zapewnieniem wymaganego poziomu bezpieczeństwa

prowadzenia ruchu kolejowego. Aby rozpatrywać sposób prowadzenia i kontroli ruchu

pojazdów należy przede wszystkim zdefiniować zasady i możliwości techniczne związane

ze sposobem i skutecznością lokalizacji pociągów w obszarze sterowania.

Początkowo wystarczające były proste formy lokalizacji pojazdów wykorzystujące

człowieka jako element systemu stwierdzania obecności pojazdu w obszarze (jazda na

„berło”). W późniejszym okresie zaczęto stosować zautomatyzowane metody sterowania

ruchem eliminujące w procesie „czynnik ludzki” oraz dające możliwość zwiększenia

bezpieczeństwa na szlakach oraz zwiększenia przepustowości linii kolejowej.

Współcześnie do nadzoru i kontroli ruchu pojazdów wykorzystywane środki techniczne

zapewniające zrealizowanie jednej z metod regulacji następstwa pociągów opartej o zasadę

stałego lub ruchomego odstępu blokowego. Podział współcześnie stosowanych metod

przedstawiony jest na Rys 1.

METODY REGULACJI NASTĘPSTWA POCIĄGÓW

STAŁY ODSTĘP

BLOKOWY (SOB)

RUCHOMY ODSTĘP

BLOKOWY (ROB)

Prowadzenie ruchu w

odstępie międzystacyjnym

Prowadzenie ruchu na wielu

odcinkach o ściśle

zdefiniowanych długościach

Bezwzględny odstęp blokowy

prowadzenie ruchu na postawie zmiennych

parametrów odległości między pojazdami z

zachowaniem dróg hamowania i drogi

ochronnej

Względny odstęp blokowy

prowadznie ruchu na podstawie zmiennych

parametrów odległości między pojazdami (z

uwzględnieniem niezerowego czasu zatrzymania

pojazdu poprzedzającego)

Rys. 1 Podział stosowanych współcześnie metod regulacji następstwa pociągów

1.1. Metoda regulacji następstwa oparta o zasadę stałego odstępu blokowego

Metoda regulacji następstwa pociągów oparta o zasadę stałego odstępu blokowego – SOB,

jest powszechnie stosowana w różnych zarządach kolei jak również na sieci kolejowej w

Polsce zarządzanej przez PKP PLK S.A.. Metoda ta umożliwia określenie położenia

pociągu z dokładnością do szlaku między stacjami (blokada jednodostępowa), czy

lokalizacji z dokładnością do odstępu blokowego szlaku (blokada wieloodstępowa o

określonej stawności). W zależności od przyjętych założeń projektowych metoda

lokalizacji oparta o zasadę SOB umożliwia stwierdzenie obecności pociągu na szlaku o

długości (kilku do kilkunastu kilometrów – dla blokady międzystacyjnej jednodostępowej

lub do odcinka szlaku z dokładnością do około 1300 – 1500 m w zależności od stawności

blokady wieloodstępowej i maksymalnej prędkości pociągów na szlaku).

Rys. 2 Metoda regulacji następstwa pociągów oparta o zasadę SOB [5,12]

Metoda regulacji następstwa oparta o zasadę SOB zakłada w uproszczeniu podział

szlaku na określone odcinki (odstępy blokowe) o długości wynikającej m.in. z parametrów

drogi hamowania pojazdów. Pojazd zajmując odcinek (po wjechaniu pierwszą osią za

semafor przekazujący informację o aktualnym stanie odcinka izolowanego – „zajęty”)

generując informację o swoim położeniu. Informacja ta jest przekazywana do

sygnalizatorów poprzedzających (wstecz) informując pojazd jadący z tyłu o liczbie

wolnych odstępów blokowych, a tym samym przekazując informacje o dozwolonej

prędkości jazdy (odpowiednie obrazy sygnałowe na semaforach dostosowane do stawności

blokady liniowej).

1.2. Metoda regulacji następstwa oparta o zasadę ruchomego odstępu blokowego

Metoda regulacji następstwa pociągów oparta o zasadę ruchomego odstępu blokowego

– ROB bazuje na wirtualnym zmiennym odstępie blokowym, którego granice nie są

określone w sposób stały (stałe punkty odniesienia o określonym kilometrażu szlaku) lecz

zmieniają się w sposób dynamiczny w zależności od aktualnej sytuacji ruchowej. Metodę

tę można porównać do jazdy na „elektroniczną widoczność” gdzie ruch prowadzi się w

zależności od położenia i parametrów jazdy pociągu poprzedzającego (skład jadący jako

drugi dostaje z centrum radiowego „zezwolenie na jazdę” zawierające dane określające

maksymalną prędkość i odległość do miejsca stanowiącego koniec tego zezwolenia. W

praktyce realizowane są dwa warianty ROB:

− bezwzględnego ruchomego odstępu blokowego , gdy pociąg jadący jako drugi

otrzymuje zezwolenie na jazdę do miejsca bliższego niż wynika to z ostatniego raportu o

położeniu pociągu poprzedzającego. Jest to konsekwencja przyjęcia założenia, o

możliwości zatrzymania się pociągu poprzedzającego natychmiast po wysłaniu raportu o

położeniu końca pociągu (w tzw. „czasie zerowym”). W takim przypadku zezwolenie na

jazdę musi uwzględniać pełną drogę hamowania pojazdu drugiego oraz dodatkowo drogę

ochronną. [12]

− względnego ruchomego odstępu blokowego , gdy pociąg jadący jako drugi

otrzymuje zezwolenie na jazdę do miejsca bliższego niż położenie jakie zdąży osiągnąć

koniec pociągu poprzedzającego po wysłaniu ostatniego raportu o położeniu końca

pociągu w przypadku wdrożenia przez ten pojazd hamowania tak gwałtownego jak to jest

fizycznie możliwe (niezerowy czas zatrzymania). W takim przypadku odległość pomiędzy

obydwoma pojazdami jest krótsza niż szacowana droga hamowaniu pojazdu jadącego jako

drugi. Przy realizacji następstwa opartego o tę zasadę znaczenie ma w tym przypadku czas

reakcji

(zwłoka

przekazaniu

informacji

położeniu

końca

pociągu

poprzedzającego).[12] Zasada ta została przedstawiona na Rys. 3.[3,5,12], gdzie:

− pociąg 1 pociąg poprzedzający jadący jako pierwszy,

− pociąg 2 pociąg jadący jako drugi odbierający zezwolenie na jazdę zależne

od położenia końca pociągu 1,

− LRBG w systemie ETCS oznacza grupę balis względem której pociąg podaje

swoje położenie (w modelu ogólnym przyjmujemy to miejsce odniesienia do raportu o

położeniu),

−

V współrzędna osi prędkości,

− S współrzędna osi drogi,

− I krzywa zezwolenia na jazdę pociągu 1,

− II krzywa hamowania pociągu 1 dla przypadku, gdy po wysłaniu raportu o

położeniu końca pociągu rozpoczął on nagłe hamowanie zakończone zatrzymaniem w

punkcie B ,

− III zezwolenie na jazdę i krzywa hamowania pociągu 2 wynikająca z zasady

względnego ruchomego odstępu blokowego,

− Punkt A koniec zezwolenia na jazdę dla pociągu poprzedzającego 1,

− Punkt B wyliczone, przewidywane położenie pociągu 2 w przypadku jazdy

zgodnie z krzywą hamowania II – tj. po wdrożeniu hamowania (najbardziej wydajnego)

natychmiast po wysłaniu raportu o położeniu końca pociągu (ostatni raport),

− Punkt C teoretyczny punkt zatrzymania końca pociągu 1 uwzględniający błędy

pomiaru drogi (odometr pokładowy),

− Punkt D teoretyczne położenie pociągu 1 w momencie gdy nastąpił zanik

informacji o położeniu pociągu po odebraniu ostatniego raportu,

− Punkt E ostatnie raportowane (odebrane) położenie czoła pociągu 1,

− Punkt F ostatnie raportowane (odebrane) położenie końca pociągu 1,

− Punkt H ostatnie raportowane (odebrane) położenie czoła pociągu 2,

− Punkt Iostatnie raportowane (odebrane) położenie końca pociągu 2,

− Punkt J lokalizacja punktu odniesienia (w ETCS grupa balis),

− Punkt P teoretyczne przewidywane bezpieczne położenie, co do którego

istnieje gwarancja, iż pociąg 1 minie to miejsce po wdrożeniu hamowania nagłego po

wysłaniu i odebraniu przez centrum nadzoru ruchu ostatniego raportu o położeniu pociągu

− Punkt Q teoretyczne przewidywane bezpieczne położenie wynikające z

uwzględnienia wyliczonego punktu P oraz współczynników drogi ochronnej

uwzględnianych przy obliczaniu krzywych hamowania – zezwolenia na jazdę pociągu 2,

− D_LRBG odległość przejechana przez czoło pociągu po przejechaniu nad

ostatnim stałym punktem odniesienia (w ETCS grupą balis),

− D_LOA odległość w kierunku właściwym jazdy od ostatniego punktu

odniesienia do końca wyliczonego zezwolenia na jazdę,

− D_OLA droga ochronna dla wydanego zezwolenia na jazdę,

− D_RINT dystans przejechany przez pociąg 1 pomiędzy kolejnymi raportami o

położeniu,

− D_STOPMIN najkrótsza wyliczona odległość niezbędna do zatrzymania

pociągu 1 skorygowana o współczynnik błędu pomiaru drogi (błąd odometru),

− D_OE kalkulowany dystans wynikający z błędu pomiaru drogi

− Długość pociągu parametr umożliwiający skorygowanie położenia początku i

końca pociągu

III

train lenght

Rys. 3. Metoda regulacji następstwa pociągów oparta o zasadę ROB [5,12]

W referacie przedstawiona została alternatywna propozycja realizacji metody sterowania

opartej o zasadę ROB, w której jako źródło informacji o położeniu pojazdu zastosowano

bezprzewodowy system wymiany danych: lokalizacja dokonywana w oparciu o

technologię nawigacji satelitarnej GNSS (Global Navigation Satellite Systems) w praktyce

obecnie wykorzystywany jest system GPS (Global Positioning System) a w przyszłości

GALILEO, komunikacja pomiędzy pojazdem a centrum sterowania radiowego

zrealizowana w technice GSM/GSM-R.

2. MODEL PROCESU STEROWANIA RUCHEM ROB Z GNSS

Tworzenie modelu procesu regulacji następstwa pociągów opartego na regule ROB

wymagała zdefiniowania czynników mających wpływ na proces sterownia ruchem

pociągów. Na Rys. 4 przedstawiono podstawowe parametry uwzględnione przy tworzeniu

modelu funkcjonalnego procesu sterowania następstwem pociągów w nadzorowanym

obszarze.

W standardowym ujęciu procesu ROB realizowanym w klasycznym systemie ETCS

poziomu 2 stosowane są stałe punkty odniesienia (położenia) instalowane w infrastrukturze

– balisy lub grupy balis, które przekazują do urządzeń pokładowych m.in. informacje o

położeniu pojazdu, komunikacja z centrum sterowania radiowego – RBC, wykorzystuje

transmisję opartą o technologię GSM-R.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: