System ochrony i ostrzegania pociągu - Train Protection & Warning System
System ochrony i ostrzegania pociągu ( TPWS ) to system ochrony pociągu używany w dwóch głównych sieciach kolejowych pasażerskich w Wielkiej Brytanii oraz w Wiktorii w Australii.
Definicja brytyjskiej rady ds. bezpieczeństwa i norm kolejowych brzmi:
Celem TPWS jest zatrzymanie pociągu poprzez automatyczne inicjowanie żądania hamowania, w przypadku wyposażenia torowego TPWS, jeżeli pociąg posiada:
- przekazał sygnał w niebezpieczeństwie bez autorytetu
- zbyt szybko zbliżył się do sygnału w niebezpieczeństwie
- zbyt szybko zbliżył się do zmniejszenia dopuszczalnej prędkości
- zbliżający się bufor zatrzymuje się zbyt szybko.
TPWS nie jest przeznaczony do zapobiegania SPAD, ale do łagodzenia konsekwencji SPAD poprzez zapobieganie dotarciu pociągu, który miał SPAD do punktu konfliktu przed sygnałem.
Standardowa instalacja składa się z nadajnika na torze sąsiadującego z sygnałem, aktywowanego, gdy sygnał jest zagrożony. Pociąg, który mija sygnał, będzie miał włączony hamulec bezpieczeństwa. Jeżeli pociąg jedzie z dużą prędkością, może być za późno na zatrzymanie go przed punktem kolizji, dlatego drugi nadajnik może być umieszczony na podejściu do sygnalizatora, który hamuje pociągi jadące zbyt szybko, aby zatrzymać się na sygnalizatorze, ustawiony tak, aby zatrzymywać pociągi zbliżające się z prędkością do 75 mph (120 km/h).
W około 400 lokalizacjach wysokiego ryzyka TPWS+ jest zainstalowany z trzecim nadajnikiem dalej za sygnałem, zwiększając skuteczność do 100 mph (160 km/h). Po zainstalowaniu w połączeniu z elementami sterującymi sygnałami, takimi jak „podwójne blokowanie” (tj. dwa czerwone aspekty sygnału kolejno), TPWS może być w pełni skuteczny przy dowolnej realistycznej prędkości.
TPWS to nie to samo, co przystanki kolejowe, które realizują podobne zadanie za pomocą technologii elektromechanicznej. Ochrona przystanków buforowych za pomocą przystanków kolejowych jest znana jako „ ochrona Moorgate ” lub „kontrola Moorgate”.
Historia
TPWS został opracowany przez British Rail i jego następcę Railtrack , jako rozwinięcie Automatycznego Systemu Ostrzegania po decyzji z 1994 roku, że ogólnokrajowa instalacja pełnego systemu Automatycznej Ochrony Pociągu jest niewykonalna. Instalacje próbne urządzeń przytorowych i montowanych na pociągach wykonano w 1997 r., a próby i prace rozwojowe kontynuowano przez następne dwa lata.
Wprowadzenie TPWS przyspieszyło, gdy w 2003 r. weszły w życie Przepisy Bezpieczeństwa Kolejowego z 1999 r., wymagające instalacji przystanków pociągów w wielu typach lokalizacji. Jednak w marcu 2001 r. raport „Wspólne badanie systemów ochrony pociągu” wykazał, że TPWS ma szereg ograniczeń i chociaż stanowi stosunkowo tani środek zaradczy przed wprowadzeniem ATP i ERTMS na szeroką skalę, nic nie powinno utrudniać instalacji znacznie sprawniejszego europejskiego systemu sterowania pociągiem .
Jak to działa
Przegląd
Para pętli elektronicznych jest umieszczona 50–450 metrów po stronie zbliżeniowej sygnału, pod napięciem, gdy jest zagrożona. Odległość między pętlami określa minimalną prędkość, przy której urządzenia pokładowe uruchomią hamulec bezpieczeństwa pociągu . Kiedy odbiornik TPWS pociągu przechodzi przez pierwszą pętlę, zegar zaczyna odliczać. Jeśli druga pętla minie, zanim zegar osiągnie zero, TPWS zostanie aktywowany. Im większa prędkość linii, tym szerzej będą rozstawione.
Na sygnale znajduje się kolejna para pętli, również pod napięciem, gdy sygnał jest zagrożony. Są one ciągnące się od końca do końca, a zatem zainicjują uruchomienie hamulca w pociągu, który ma przekazać sygnał w niebezpieczeństwie, niezależnie od prędkości.
Sprzęt na torze
W standardowej instalacji występują dwie pary pętli, potocznie nazywane „rusztami” lub „tostami”. Obie pary składają się z pętli „uzbrajania” i „wyzwalania”. Jeśli sygnał jest zagrożony, pętle zostaną zasilone. Jeśli sygnał jest czysty, pętle zostaną wyłączone.
Pierwsza para, system czujników przekroczenia prędkości (OSS), znajduje się w pozycji określonej przez prędkość linii i nachylenie. Pętle są oddzielone odległością, której nie należy pokonywać w czasie krótszym niż z góry określony czas około jednej sekundy, jeśli pociąg jedzie z bezpieczną prędkością zbliżając się do sygnału zagrożenia. Dokładne czasy to 974 milisekundy dla pociągów pasażerskich i 1218 milisekund dla pociągów towarowych, określone przez wyposażenie w pociągu. Pociągi towarowe używają 1,25 razy dłuższego czasu ze względu na ich różne właściwości hamowania.
Pierwsza pętla „uzbrajająca” emituje częstotliwość 64,25 kHz . Druga pętla, „wyzwalacz”, ma częstotliwość 65,25 kHz.
Druga para pętli jest ustawiona plecami do sygnału i nazywa się Train Stop System (TSS). Pętle „uzbrajania” i „wyzwalania” działają odpowiednio przy 66,25 kHz i 65,25 kHz. Hamulce zostaną uruchomione, jeśli urządzenie pokładowe wykryje obie częstotliwości razem po wykryciu samej częstotliwości uzbrajania. Tak więc TSS pod napięciem działa przy każdej prędkości, ale tylko wtedy, gdy pociąg przejeżdża we właściwym kierunku. Ponieważ pociąg może być zobowiązany do przekazania sygnału w niebezpieczeństwie podczas awarii itp., maszynista ma możliwość ominięcia TSS, ale nie OSS.
Kiedy sygnał pomocniczy powiązany z sygnałem głównego aspektu jest usuwany dla ruchu manewrowego, pętle TSS są odłączane, ale pętle OSS pozostają aktywne.
Gdy pociągi są sygnalizowane w przeciwnych kierunkach na pojedynczej linii, może wystąpić nieuzasadniona interwencja TPWS, gdy pociąg przejeżdża między uzbrojeniem OSS a pętlami wyzwalającymi, które w rzeczywistości były powiązane z różnymi sygnałami. Aby sprostać tej sytuacji, jeden sygnał zostałby wyznaczony jako „normalny kierunek” i wyposażony w sprzęt „ND”. Drugi sygnał byłby wyznaczony jako „kierunek przeciwny” i wyposażony w sprzęt „OD”. Odwrotny kierunek Częstotliwości transmisji TPWS są nieco inne, pracując przy 64,75 (uzbrojenie OSS), 66,75 (uzbrojenie TSS) i 65,75 kHz (wspólny wyzwalacz).
Sprzęt lokalizacyjny
Po stronie linii znajdują się dwa moduły związane z każdym zestawem pętli: moduł interfejsu sygnałowego (SIM) i moduł OSS lub TSS. Generują one częstotliwości dla pętli i udowadniają, że pętle są nienaruszone. Łączą się z systemem sygnalizacji.
Moduły SIM są oznaczone kolorem czerwonym
Moduły ND TSS są oznaczone kolorem zielonym
Moduły OD TSS są oznaczone kolorem brązowym
Moduły ND OSS są oznaczone kolorem żółtym
Moduły OD OSS są oznaczone kolorem niebieskim
Wyposażenie pokładowe
Każda jednostka trakcyjna jest wyposażona w:
- Odbiornik TPWS.
- Panel sterowania TPWS (wersja standardowa lub rozszerzona).
- Przycisk potwierdzenia AWS/TPWS.
- Tymczasowy wyłącznik TPWS.
- Przełącznik pełnej izolacji AWS/TPWS.
Jeśli pętle są pod napięciem, antena pod spodem pociągu odbiera sygnał o częstotliwości radiowej i przekazuje go do odbiornika. Zegar mierzy czas przejścia między pętlami uzbrajania i wyzwalania. Czas ten jest wykorzystywany do sprawdzenia prędkości, a jeśli jest wyższa niż „prędkość ustalona” pociągu, inicjowane jest hamowanie awaryjne. Jeśli pociąg jedzie wolniej niż ustawiona prędkość TPWS, ale następnie przepuszcza sygnał w niebezpieczeństwie, antena odbierze sygnał z pod napięciem pętli systemu zatrzymania pociągu, a hamulec zostanie włączony, aby zatrzymać pociąg w obszarze nakładania się . Pociągi z wieloma jednostkami mają antenę na każdym końcu. Pojazdy, które mogą działać pojedynczo (jednosamochodowe DMU i lokomotywy) mają tylko jedną antenę. Byłoby to albo z przodu, albo z tyłu, w zależności od kierunku, w którym poruszał się pojazd.
Wyposażenie w kabinie
Każda kabina kierowcy ma panel sterowania TPWS, umieszczony w miejscu, w którym kierowca może go zobaczyć ze swojego biurka. Istnieją dwa rodzaje paneli; oryginalny typ „standardowy” i nowsza wersja „ulepszona”, która podaje oddzielne wskazania dla żądania hamowania spowodowanego przez SPAD, nadmierną prędkość lub AWS.
Typ standardowy składa się z dwóch okrągłych lampek sygnalizacyjnych i kwadratowego przycisku.
Przełącznik wciskany oznaczony „Train Stop Override” służy do przekazywania sygnału o niebezpieczeństwie z upoważnieniem . Ignoruje pętle TPWS TSS przez około 20 sekund (zwykle dla pociągów pasażerskich) lub 60 sekund (zwykle dla wolniej przyspieszających pociągów towarowych) lub do momentu przejechania pętli, w zależności od tego, co nastąpi wcześniej.
System AWS i system TPWS są ze sobą powiązane i jeśli którykolwiek z nich zainicjował uruchomienie hamulca, lampka kontrolna „Brake Demand” będzie migać.
Kontrolka „tymczasowej izolacji/usterki” będzie migać, jeśli wystąpi usterka systemu TPWS, lub będzie świecić światłem ciągłym, jeśli „tymczasowy przełącznik izolacji” został aktywowany.
Istnieje również osobny wyłącznik czasowy TPWS, który znajduje się poza zasięgiem biurka kierowcy. Jest to obsługiwane przez maszynistę, gdy pociąg jest eksploatowany w warunkach pogorszonych, takich jak praca tymczasowego bloku, gdzie wiele sygnałów musi być przekazanych w niebezpieczeństwie za zgodą nastawniczego. Tymczasowe odizolowanie TPWS nie wpływa na AWS. Kierowca musi natychmiast przywrócić TPWS w punkcie, w którym wznowiona zostanie normalna praca. Ze względów bezpieczeństwa, jeśli zapomną o tym, TPWS zostanie przywrócony przy następnej okazji, gdy pulpit kierowcy zostanie zamknięty, a następnie ponownie otwarty.
Wykorzystanie TPWS w bezpieczeństwie personelu zajezdni
Alternatywą dla stosowania wykolejek w Systemach Ochrony Personelu Zajezdni jest wyposażenie systemu w TPWS. Urządzenie to zabezpiecza personel przed nieautoryzowanym przemieszczaniem się przy użyciu sprzętu TPWS. Każdy nieplanowany ruch spowoduje, że pociąg automatycznie zatrzyma się po minięciu odpowiedniego sygnału ustawionego w niebezpieczeństwie. Ma to dodatkową zaletę w postaci zapobiegania uszkodzeniom infrastruktury, trakcji i taboru, które powoduje system przerzutek . Pierwsza znana instalacja takiego systemu znajduje się w Ilford Depot. Systemy ochrony zajezdni wyposażone w system TPWS są odpowiednie tylko do miejsc, w których pojazdy są wjeżdżane i wyprowadzane z budynku technicznego z wiodącej kabiny maszynisty - nie nadają się do stosowania z luźnym taborem lub konserwacją wagonów, gdzie ruch pojazdów jest wykonywany przez zespół napędowy lokomotywa (w tym przypadku pojazdy prowadzące nie byłyby wyposażone w odpowiedni sprzęt bezpieczeństwa TPWS), ani nie uniemożliwi to wjazdu uciekającego pojazdu do chronionego obszaru roboczego.
Wariacje
Niektóre sygnały mogą mieć zainstalowanych wiele OSS. Alternatywnie, zwykle ze względu na niską prędkość linii, OSS może nie być zamontowany. Przykładem tego jest sygnał startu peronu stacji końcowej . Sam OSS może być użyty do ochrony stałego ograniczenia prędkości lub zatrzymania buforowego . Chociaż pętle są standardem, przystanki buforowe mogą być wyposażone w „mini pętle”, ze względu na bardzo niską prędkość podejścia, zwykle 10 mil na godzinę. Kiedy przystanki buforowe były pierwotnie wyposażone w TPWS przy użyciu standardowych pętli, było wiele przypadków fałszywych aplikacji, powodujących opóźnienia podczas resetowania, z pociągami potencjalnie blokującymi gardło stacji, a także ryzyko wywrócenia się pasażerów w wyniku nagłego hamowania. Ten problem pojawił się, gdy pociąg przejechał przez pętlę uzbrajania tak wolno, że został wykryty przez odbiornik pociągu po zakończeniu cyklu zegara pokładowego. Zegar zresetowałby się i ponownie zaczął odliczać czas, a wykrycie pętli wyzwalającej w tym drugim cyklu czasowym doprowadziłoby do fałszywej interwencji. Jako rozwiązanie tymczasowe, maszyniści zostali poinstruowani, aby przejechać OSS przy przystanku buforowym z prędkością 5 mil na godzinę, eliminując problem, ale oznaczało to, że pociągi nie miały już pędu, aby toczyć się do normalnego punktu zatrzymania i wymagając od maszynistów zastosowania mocy poza OSS, tylko niewielka odległość od zderzaków, co prawdopodobnie powoduje, że kolizja zderzaka jest bardziej prawdopodobna niż przed zamontowaniem TPWS. Przeprojektowane „mini pętle”, mniej więcej jedna trzecia długości standardowych, eliminują ten problem, chociaż ze względu na niską prędkość i niski margines, OSS zatrzymujące bufory są nadal główną przyczyną wyłączeń TPWS.
Ostatnie zastosowania w Wielkiej Brytanii, w połączeniu z zaawansowanymi technikami ochrony SPAD , wykorzystywały TPWS z zewnętrznymi sygnałami macierzystymi, które chronią zbiegające się skrzyżowania o wyższym niż przeciętne ryzyku, kontrolując prędkość zbliżającego się pociągu za pomocą dodatkowej sekcji sygnalizacyjnej z tyłu skrzyżowania. Jeśli to się nie powiedzie, wynikające z tego zastosowanie hamulców TPWS zatrzyma pociąg przed osiągnięciem punktu konfliktu. Ten system jest określany jako TPWS OS (sygnał zewnętrzny).
Ograniczenia
TPWS nie ma możliwości regulowania prędkości po tym, jak pociąg mija sygnał zagrożenia z władzami . Jednak w takich przypadkach obowiązują surowe zasady dotyczące działań maszynistów, prędkości pociągu i korzystania z TPWS.
Istnieje wiele powodów, dla których kierowca może zostać poproszony o przekazanie odpowiedniego sygnału w niebezpieczeństwie. Nastawniczy poinformuje kierowcę, aby minął sygnał w niebezpieczeństwie, zachował ostrożność, był przygotowany do zatrzymania się przed jakąkolwiek przeszkodą, a następnie stosował się do wszystkich innych sygnałów. Bezpośrednio przed ruszeniem maszynista naciśnie przycisk „Trainstop Override” na panelu TPWS, aby pociąg mógł przejechać obok sygnału bez uruchamiania TPWS w celu zastosowania hamulców.
Kierowca musi wtedy jechać z prędkością, która umożliwia mu zatrzymanie się w odległości, którą widzi, że jest wolna. Nawet jeśli wydaje się, że odcinek jest jasny do następnego sygnału, nadal muszą zachować ostrożność.
Podczas gdy krytycy twierdzą, że TPWS jest tanim rozwiązaniem i naraża życie na ryzyko w porównaniu z dopasowaniem ATP, od czasu zamontowania ATP było bardzo niewiele ofiar śmiertelnych, którym można by zapobiec, gdyby zamiast tego zastosowano ATP. Katastrofa kolejowa w Southall nie zostałoby uniemożliwione przez TPWS, ale można było zapobiec przez ATP (ironicznie zamontowane, ale nie pracuje), ale prawie na pewno było zapobiec miał AWS pracują. Kombinacja TPWS i AWS jest najmniej skuteczna w wypadkach takich jak ten w Purley , gdzie kierowca wielokrotnie anulował ostrzeżenie AWS bez użycia hamulców, przejeżdżając sygnał niebezpieczeństwa przy dużej prędkości. Jednak w tym konkretnym przypadku mniejsza prędkość pociągu i bardzo skuteczne hamulce EMU oznaczałyby, że TPWS prawdopodobnie i tak byłby skuteczny. Zwolennicy TPWS twierdzą, że nawet tam, gdzie nie można by zapobiec wypadkom spowodowanym przez SPAD, prawdopodobnie zmniejszyłoby to wpływ i ograniczyło lub wyeliminowało ofiary śmiertelne, przynajmniej spowalniając pociąg. Jednak jest prawdopodobne, że w takich przypadkach kierowca zastosowałby hamulce awaryjne na długo przed czujnikiem nadmiernej prędkości.
Lokalizacje w użyciu
System TPWS znajduje zastosowanie w:
- Wielka Brytania , z AWS magnesów i krótkimi nakładania
- Victoria , Australia , bez magnesów AWS i z zakładkami na całej długości
Od 1996 roku starszy wariant TPWS, zwany Pomocniczym Systemem Ostrzegania, jest używany przez Mumbai Suburban Railway w Indiach na Linii Zachodniej i Linii Centralnej .