Automatyka w pojazdach szynowych

Automatyka w pojazdach szynowych obejmuje szeroką grupę urządzeń i przyrządów, takich jak np. elektromagnesy torowe czy testery przeznaczone do pomiarów stacyjnych obwodów torowych (SOT), wykonujące pomiar częstotliwości w zakresie od 1580 Hz do 14,6 kHz. Do często stosowanych urządzeń w tym sektorze należą: pulpity do sterowania rogatkami elektrycznymi, zasilacze impulsowe, przetwornice 12 V i 24 V, 
wzmacniacze, impulsatory oraz systemy zasilania awaryjnego i buforowego. Nie tylko w pojazdach szynowych, ale również w infrastrukturze, która im towarzyszy stosowane są układy wentylacyjne i grzewcze, zwłaszcza w szafach zasilających i sterowniczych, gdzie są niezbędne. Istotną rolę odgrywają urządzania zasilająco-sterujące przeznaczone do urządzeń przejazdowych.

Zasilanie oraz automatyka pojazdów szynowych nie obejdzie się bez transformatorów na rdzeniach: toroidalnych, zwijanych, ferrytowych, blaszanych. Istotne są urządzenia separacyjne i dławiki oraz transformatory do systemów sterowania ruchem kolejowym (SRK). Oprócz tego na rynku oferowane są rozdzielnie zasilająco-sterownicze układów zasilania, urządzenia zasilające słupy oświetleniowe, urządzenia sygnalizacyjne, układy optyczne do semaforów i tarcz manewrowych oraz głowice kablowe.

Kluczowymi rozwiązaniami w tym sektorze są systemy automatyki bezpieczeństwa, systemy SRK, zdalne systemy sterowania SRK, systemy zasilające SRK, a także sieci trakcyjne, monitoring w pojazdach szynowych i systemy komunikacji.

Transport szynowy potrzebuje rozwiązań dedykowanych Mirosław Zwierzyński, Dyrektor sprzedaży, Elmark Automatyka Sp. z o.o. Automatyzacja ma miejsce praktycznie w każdym aspekcie szeroko pojętego przemysłu. Nie inaczej jest w przypadku taboru szynowego. Stosowanie nowych technologii w systemach pokładowych, począwszy od tych dotyczących sterowania pojazdem, bezpieczeństwa czy zwiększania komfortu podróżnych przez systemy informacji pasażerskiej czy dostęp do bezprzewodowego Internetu, staje się powszechne. Zadanie, na realizacji którego szczególnie skupia się nasza firma to zapewnienie efektywnego i niezawodnego procesu wymiany danych między wszystkimi funkcjonującymi systemami w pojeździe. Medium komunikacyjnym, które odgrywa tu coraz większą rolę, jest oczywiście Ethernet. Liczba podłączonych urządzeń do sieci stale rośnie. Jednocześnie dąży się do zdalnego przesyłania możliwie jak największej liczby danych ze wszystkich systemów. Zbieranie i analiza tych danych jest ważnym elementem, który pozwala na skuteczne zarządzanie dostępnością pojazdów, jak również na świadome podejmowanie działań prewencyjnych, mających na celu obniżanie całkowitych kosztów eksploatacji. Zdalna komunikacja jest również coraz chętniej wykorzystywana na potrzeby zdalnego dostępu serwisowego. Niemniej jednak należy pamiętać, że wymagania dotyczące rozwiązań stosowanych w taborze szynowym są dość specyficzne i w niektórych aspektach znacząco różnią się od tych powszechnie znanych z przemysłu. Wysoki poziom zakłóceń elektromagnetycznych, wstrząsy i wibracje oraz wymagania odnośnie bezpieczeństwa pożarowego dyktują konieczność tworzenia rozwiązań dedykowanych, będących w stanie sprostać oczekiwaniom rynku transportu szynowego.

Automatyka bezpieczeństwa pociągu

Automatyka bezpieczeństwa pociągu (ABP) jest zespołem urządzeń, które mają zapewnić bezpieczeństwo pojazdu trakcyjnego. Na ABP składa się system SHP (samoczynne hamowanie pociągu), CA (czuwak aktywny) oraz system Radio-Stop. Systemy typu SHP i CA odpowiadają za kontrolowanie czujności maszynisty, natomiast Radio-Stop umożliwia wstrzymanie ruchu wszystkich pojazdów trakcyjnych, które są w strefie bezpośredniego zagrożenia ruchu kolejowego. Pracę poszczególnych urządzeń automatyki bezpieczeństwa pociągu i czujność maszynisty rejestruje prędkościomierz wskazująco-rejestracyjny.

W praktyce kolejowej stosowane są urządzenia SHP jednopunktowe o sprzężeniu indukcyjnym przy zależności od wskazań semaforów. System SHP bazuje na części przytorowej, w skład której wchodzi rezonator torowy – elektromagnes torowy umieszczony przy torze, 200 m przed tarczą ostrzegawczą lub przed semaforem wjazdowym, a także elektromagnes umieszczony przy semaforze wyjazdowym i grupowym. Ważna jest również część pojazdowa składająca się z czujników taborowych oraz urządzeń wykonawczych takich jak chociażby generator SHP. Część przejazdowa znajduje się w kabinie maszynisty pojazdu trakcyjnego.

W systemie SHP informacja z toru do kabiny maszynisty jest przenoszona przez sprzężenie obwodów rezonansowych w czujniku znajdującym na pojeździe oraz rezonatora torowego. Urządzenia te są dostrojone na tej samej częstotliwości (1000 Hz). Dzięki sprzężeniu powstaje impuls, który jest odczytywany przez urządzenie SHP i zamieniany na sygnał świetlny a po dwóch sekundach na sygnał dźwiękowy. Maszynista musi ten sygnał skasować za pomocą przycisku czujności. Jeśli maszynista nie wykona tej czynności w ciągu około czterech sekund od momentu zadziałania sygnału świetlnego, w kabinie zostanie wygenerowany silny sygnał akustyczny. Jeżeli nadal przycisk czujności nie zostanie naciśnięty przez maszynistę, to urządzenie SHP automatycznie zainicjuje nagłe hamowanie. Ponowne ruszenie pociągu będzie mogło nastąpić po wcześniejszym całkowitym jego zatrzymaniu.

Czuwak aktywny (CA) to system, którego zadaniem jest okresowa kontrola czujności maszynisty pojazdu trakcyjnego będącego w ruchu oraz sprawdzenie pojazdu pod względem przekroczenia prędkości toczenia o więcej niż 10% Vmax maksymalnej dopuszczalnej prędkości konstrukcyjnej pojazdu. Czuwak sprawdza czujność maszynisty co około 60 sekund w przypadku przekroczenia prędkości pojazdu o 10% Vmax. Jeżeli maszynista nie reaguje na sygnał świetlny oraz na sygnał akustyczny generowany po trzech sekundach od sygnału świetlnego, to po około pięciu sekundach od chwili zadziałania sygnalizacji świetlnej rozpoczyna się nagłe hamowanie. Praca czuwaka aktywnego jest niezależna od urządzeń samoczynnego hamowania pociągu.

Na rynku działają firmy (np. Mavex-Rekord Kft.), które zajmują się m.in. zabudową urządzeń bezpieczeństwa ruchu w pojazdach szynowych. Chodzi tutaj o systemy takie jak system SHP, radio-stop, czuwak aktywny czy rejestrator jazdy.

Mówiąc o bezpieczeństwie pojazdów szynowych warto wspomnieć o Europejskim Systemie Sterowania Pociągiem (ang. European Train Control System, ETCS), będącym systemem sterowania ruchem kolejowym, kompatybilnym na terenie różnych krajów Europy. Technologia ETCS to część wdrażanego na terenie Unii Europejskiej systemu ERTMS (ang. European Rail Traffic Management System) zapewniającego interoperacyjność transportu kolejowego. Umożliwia swobodne przemieszczanie się pociągów po sieciach kolejowych na terenie państw – właścicieli określonej infrastruktury kolejowej. W efekcie pociągi nie muszą zatrzymywać się na granicach oraz nie jest potrzebna wymiana lokomotyw i maszynistów. Thales to pierwsza firma w Polsce, która wdrożyła system ETCS – poziom 1. System obsługuje 225 km Centralnej Magistrali Kolejowej (CMK) na odcinku z Grodziska Mazowieckiego do Zawiercia. Pozwoliło to na podniesienie maksymalnej prędkości pociągów do 200 km/h.

Urządzenia sterowania ruchem kolejowym

Nowoczesne systemy SRK to rozwiązania wykorzystujące automatykę i oprogramowanie wizualizacyjno-sterujące. Ich zadaniem jest sterowanie ruchem kolejowym łącznie z bocznicami oraz stacjami linii jedno- iwielotorowych. Oferowane na rynku systemy mogą bazować na przekaźnikach o niewielkich rozmiarach, dzięki czemu możliwa jest ich instalacja w pomieszczeniach już istniejących bez potrzeby budowania dodatkowychobiektów.

Systemy SRK mogą kontrolować niezajętość pojedynczych torów, wykolejnic, rozjazdów, torów szlakowych oraz obszarów układów torowych w okręgach nastawczych, wykorzystujących zliczanie osi. Ważna jest współpraca z szeregiem blokad liniowych kontrolujących niezajętość szlaku. Umożliwiają też nastawianie i kontrolowanie położenia zwrotnic i wykolejnic za pomocą napędów elektrycznych, a także nastawianie i kontrolę sygnałów udostępnianych na sygnalizatorach świetlnych oraz na wskaźnikach żarowych i ledowych.

Automatyzacja przemysłu szynowego poprawi bezpieczeństwo kolei  Piotr Glinka, prezes zarządu, Turck Sp. z o.o. Nasza kolej wyszła z minionego systemu z bagażem tysięcy kilometrów trakcji, które tak naprawdę wymagały natychmiastowego remontu oraz taborem, który w większości powinien być już zezłomowany. Pierwsze lata transformacji nie przyniosły odczuwalnej poprawy, bo inwestycje wymagały kolosalnych nakładów, na które naszej młodej demokracji nie było po prostu stać. Jako przykład podam, że w latach 80. ubiegłego wieku z Opola do Warszawy jechało się trzy godziny z małym okładem. Na początku tego stulecia podróż na tej trasie wydłużyła się do pięciu godzin. Znaczącą poprawę przyniosło dopiero wstąpienie Polski do UE. Dzięki finansowej pomocy Unii ruszyły zakresie modernizacji i budowy infrastruktury oraz taboru. W zakresie infrastruktury znacznie zwiększyliśmy udział przejazdów kolejowych, na których za zamykanie i otwieranie szlabanów odpowiada automat. Jest to część nowoczesnego sterowania ruchem, czyli szeroko pojętej automatyzacji kolei. Głównym jej celem jest podniesienie bezpieczeństwa podróżowania, ponieważ nadal za ponad 90 proc. wypadków na kolei odpowiadają ludzie. Innym przykładem automatyzacji są komputerowe systemy stacyjne, których zadaniem nie jest już tylko wizualizacja informacji o stanie urządzeń sterowania, ale przede wszystkim wsparcie w procesie podejmowania decyzji, a tego nie da się wykonać bez automatyzacji układów nastawiania zwrotnic i sygnalizacji. W taborze też wdrażane są rozwiązania z zakresu automatyzacji, takie jak np. systemy otwierania i zamykania drzwi. Ciekawymi przykładami są rozwiązania wynikające z wymagań normy TSI PRM, dotyczącej ułatwień dla osób niepełnosprawnych, do których należą różne przyciski – otwierania drzwi, wzywania pomocy, obsługę urządzeń w toalecie, czy przycisk informujący o tym, że będzie wysiadał inwalida. Wszystkie przyciski wyposażone są w wypukłe piktogramy, mają opisy w alfabecie Braille’a i świetlne potwierdzenie zadziałania, a sygnały z ich naciśnięcia są przesyłane za pomocą sieci typu CAN do jednostek sterowania. To wszystko dowodzi, że w przemyśle szynowym naprawdę sporo się dzieje, a automatyzacja odgrywa zasadniczą rolę w budowie nowoczesnej i bezpiecznej kolei w naszym kraju.

Zdalne sterowanie ruchem kolejowym

W automatyce kolejowej nie brakuje systemów przeznaczonych do zdalnego sterowania i nadzoru dyspozytorskiego. Takie rozwiązania stosuje się na obiektach wymagających zbierania danych z infrastruktury rozległej irozproszonej terytorialnie. Zyskuje się więc możliwość sterowania i nadzoru pracy urządzeń stosowanych w podstacjach trakcyjnych, takich jak podstawowe elementy układu zasilania trakcji kolejowej lub tramwajowej. Możliwa jest współpraca z podsystemami zdalnego sterowania, takimi jak układy uzależnień kabin sekcyjnych oraz systemy sterowania odłączników znajdujących się na sieciach trakcyjnych i liniach średniego napięcia na potrzeby nietrakcyjne.

Zdalne systemy sterowania niejednokrotnie realizują dodatkowe funkcje, np. paszportyzację eksploatowanych urządzeń i zapisywanie wszelkich zdarzeń, które są związane z tymi urządzeniami. Zapewnia to nie tylko optymalizację planowania prac konserwacyjnych i remontowych, ale również doskonalenie zarządzania bieżącą eksploatacją i zakupami części zamiennych. Nowoczesne systemy mogą współpracować z różnymi obiektami – o prostych strukturach oraz rozbudowanych systemach bazujących na setkach rozproszonych obiektów. Przydatna jest współpraca z różnymi mediami transmisyjnymi, łącznie z techniką światłowodową. Bezpieczeństwo pracy urządzeń zapewniają m.in. komponenty i urządzenia optoelektroniczne.

Struktura typowego komputerowego systemu SRK bazuje na warstwie komputerowej i warstwie kart sterowników obiektowych. Urządzenia komputerowe zapewniają wymianę danych i wypracowują odpowiednie decyzje zależnościowe. Z kolei karty sterowników obiektowych sterują i kontrolują urządzenia wykonawcze w tym semafory, elektryczne napędy zwrotnicowe, czujniki obwodów niezajętości torów itp. Na warstwę komputerową składają się komputery zależnościowe, które określają wszelkie dozwolone i niedozwolone zależności przebiegowe. Oprócz tego ważne są komputery nadrzędne (podstawowy i rezerwowy) wraz ze stanowiskami zobrazowania. Druga część systemu obejmuje szafy obiektowe kontrolowane za pomocą karty komputera wykonawczego.

W nowoczesnych systemach SRK stawia się na wdrażanie narzędzi usprawniających i podnoszących komfort pracy dyżurnych ruchu. System SRK nie tylko udostępnia informacje o stanie pracy poszczególnych urządzeń isieci, ale również zapewnia wsparcie przy podejmowaniu decyzji, np. przez określenie dostępności poleceń. Ponadto obrazowana jest selekcja przebiegów z automatyzacją nastawiania przebiegowego zwrotnic i sygnałów.

Istotną rolę odgrywają urządzenia sterowania rogatkami. Nastawnik rogatki PSR z oferty firmy Telekom – Oleszno steruje jedną lub dwoma parami napędów rogatkowych. Oprócz tego urządzenie sygnalizuje obecność zasilania kontrolując położenie drągów. Ważne jest przy tym sygnalizowanie poprawności działania urządzeń sygnalizacji przejazdowej. Dodatkowo nastawniki mają sygnalizację dźwiękową i można je wyposażyć wprzełączniki kluczykowe.

W ofercie firmy Elmark Automatyka znajduje się MOXA V2616A – komputer przeznaczony dla kolejnictwa. Urządzenie spełnia wymagania normy EN 50121-4 i EN 50155. Oprócz tego na etapie projektowania komputera, w odniesieniu do wytrzymałości na wibracje i uderzenia, zastosowano wymagania normy IEC 61373. Komputer ma dwie kieszenie na dyski SSD/HDD 2,5, które można wyjmować podczas pracy. Monitorowanie stanu systemu odbywa się za pomocą oprogramowania SynMap. Wejście zasilające jest izolowane, a w razie potrzeby można łatwo wyjąć baterię systemu BIOS. Automatyczne lub zdalne odzyskiwanie systemu odbywa się za pomocą oprogramowania Smart Recovery.

Systemy zasilania SRK

Odpowiednie systemy zasilające gwarantują zasilanie stacyjne układów SRK. Bardzo często wykorzystuje się tu cztery źródła zasilania – podstawowe, rezerwowe, moduły UPS, agregat prądotwórczy. Takie rozwiązanie zapewnia bezprzerwowe zasilanie obwodów prądu przemiennego (3 × 230 V, 400 V) oraz prądu stałego (12 V, 24 V, opcjonalnie 36 V, 48 V, 60 V). System monitoruje parametry wszystkich źródeł zasilania z możliwością przesyłania zebranych danych do punktów operatorskich. W procesie diagnostyki wykorzystywane są mikroprocesorowe kontrolery pracujące niezależnie. W przypadku przerwy w dostawie energii elektrycznej bardzo szybko następuje przełączenie na inne źródło prądu. Informacje o stanie pracy poszczególnych źródeł prądu i innych urządzeń zasilających są dostępne lokalnie i zdalnie. W trybie awaryjnym jest możliwa praca zpominięciem układu automatyki.

Firma Enika oferuje przetwornice ENI-PL3000/80/S przeznaczone do zasilania obwodów elektrycznych za pomocą napięcia przemiennego sinusoidalnego 3 × 400 V, 50 Hz oraz napięcia stałego, zwłaszcza wmodernizowanych lokomotywach typu EU/EP07. Urządzenie wykorzystuje napięcie zasilania WN zgodnie z wymaganiami normy UIC-600. Wejściowe napięcie zasilania to 2000–4000 V prądu stałego, przy mocy znamionowej 80 kW, natomiast znamionowe napięcie wyjść analogowych wynosi 3 × 400 V, 50 Hz oraz 110 V dla wyjść stałoprądowych.

Sieci trakcyjne

Sieci trakcyjne, które są stosowane do zasilania pojazdów szynowych, bazują na sieci jezdnej napowietrznej oraz na sieci powrotnej. Sieć napowietrzna budowana jest na konstrukcjach wsporczych, na których są zawieszone jezdne przewody przewodzące. Prąd zasilający płynie przez pantograf do pojazdu trakcyjnego. Szyny są częścią powrotną sieci trakcyjnej i mają połączenie z podstacją przez kabel powrotny. Sieć trakcyjna jest podzielona na odcinki, z których każdy może być odrębnie wyłączany.

Sieci trakcyjne wykorzystują nowoczesne systemy sterujące z zarządzaniem pracą odłączników. Sterowanie może być lokalne lub zdalne z dyspozytorni. Kluczową rolę odgrywają podstacje trakcyjne umożliwiające przetwarzanie napięcia z sieci elektroenergetycznej na zasilanie odpowiednie dla sieci trakcyjnej. W przypadku sieci trakcyjnych na terenie Polski jest to 3 kV prądu stałego. Podstacje są zasilane z dwóch linii ocharakterze niezależnym, przy czym jedna linia jest rezerwowa. Osprzęt elektryczny podstacji to przede wszystkim urządzenia do przetwarzania i rozdziału energii. Pierwszym urządzeniem, jakie znajduje się między siecią elektroenergetyczną a siecią trakcyjną jest rozdzielnia średniego napięcia. Dalej występuje zespół prostownikowy, który odpowiada za przetwarzanie prądu zmiennego na sygnał stałoprądowy. Na końcu jest rozdzielnia trakcyjna dostarczająca energię do zasilacza sieci trakcyjnej.

Systemy automatyki trakcyjnej umożliwiają całościowe nadzorowanie sieci kolejowych podstacji trakcyjnych i tramwajowych stacji prostownikowych. W zależności od funkcjonalności typowy system składa się ze sterowników komunikacyjnych, które umożliwiają wymianę danych z centrum zdalnego sterowania. Oprócz tego ważne są sterowniki zamontowane w rozdzielnicy trakcyjnej prądu stałego. Ich lokalizacja obejmuje pola zasilaczy trakcyjnych oraz pole zasilacza rezerwowego. Ponadto stosuje się sterowniki w polu średniego napięcia 6–24 kV, 50 Hz, a także sterowniki zespołów prostownikowych po stronie prądu stałego oraz na potrzeby własne stacji. Kluczową rolę w systemie sterowania siecią trakcyjną odgrywają urządzenia zabezpieczeń ziemnozwarciowych w obwodach prądu stałego.

Rozwiązania informatyczne

Na rynku nie brakuje również narzędzi informatycznych wspomagających zarządzanie infrastrukturą pojazdów szynowych. Firma PSI oferuje m.in. oprogramowanie PSItraffic/DMS przeznaczone do zarządzania zajezdniami szynowymi i autobusowymi. Oprogramowanie wspomaga procesy realizowane w zajezdniach w zakresie zarządzania pojazdami, infrastrukturą, ruchem i pracownikami, np. wyznaczanie miejsc postojowych czy ustalanie kolejności wyjazdu z zajezdni. Przy automatycznej lokalizacji pojazdów zastosowanie znajduje technologia RFID. Z kolei systemy informacji pasażerskiej firmy Trapeze wykorzystują różne media, zapewniając nie tylko dostęp do dokładnych informacji, ale również szereg interaktywnych rozwiązań w odniesieniu do transportu publicznego. Informacje pochodzą ze stron internetowych, centrów obsługi telefonicznej oraz z automatycznych serwisów telefonicznych.

Rozwiązania informatyczne dla pasażerów oferuje również firma It-Trans. Jest system biletu internetowego, pozwalający na sprzedaż dowolnych typów biletów. Realizowane może być również doładowanie kart elektronicznych. Bilety są generowane w postaci dostosowanej do druku na drukarce, jak i do odczytu na urządzeniach mobilnych. Specjalny portal biletowy łączy poszczególne rozwiązania w ramach jednej platformy obsługującej karty elektroniczne i kody QR.

Kolej stawia na otwarte zintegrowane systemy automatyki Grzegorz Golan, Functional Safety Engineer Rail (TÜV SÜD Rail), Pilz Polska Sp z o.o. Wraz z wprowadzeniem norm CENELEC EN 50126 – 50159 otworzyła się możliwość swobodnego użycia sterowników PLC w przemyśle kolejowym. Obecnie dostępne na rynku urządzenia wywodzą się z podzespołów automatyki przemysłowej COTS (Commercial off the shelf), co oznacza ich większą dostępność, niższą cenę oraz większą otwartość. Urządzenia te zapewniają skalowalność wertykalną od SIL 2 do SIL 4 oraz horyzontalną do kilkudziesięciu wysp w systemie, z możliwością swobodnej komunikacji Ethernet na dowolne odległości. Dodatkową ich zaletą jest otwartość na protokoły komunikacyjne innych dostawców (np. na nowo wprowadzany protokół bezpieczny RaSTA). Urządzenia te są także otwarte na rozwiązania wynikające z nowych trendów, np. Kolej 4.0 wykorzystuje uniwersalną diagnostykę w Chmurze przez OPC UA. Użycie rozwiązań otwartych na różnych producentów staje się podstawą nowej inicjatywy zarządców kolei europejskich EULYNX, polegającej na stworzeniu nowej, otwartej na wszystkich użytkowników architektury systemów automatyki kolejowej.

Dynamiczne systemy ostrzegania na przejeździe drogowym i przejściu dla pieszych

Ważnym aspektem ruchu kolejowego jest bezpieczeństwo na niestrzeżonych przejazdach kolejowych oraz przejściach dla pieszych. Dynamiczne systemy ostrzegania na przejeździe drogowym i przejściach dla pieszych stanowią rozwiązania, które w zdecydowany sposób podwyższają bezpieczeństwo uczestników ruchu drogowego i pieszych na przejazdach kolejowych niestrzeżonych oraz przejściach dla pieszych. Rozwiązania tego typu bazują na urządzeniach w postaci znaków o zmiennej treści, których zadaniem jest ostrzeganie kierowców i pieszych o nadjeżdżającym pociągu.

Kierowcy i piesi są informowani wizualnie lub akustycznie z odpowiednim wyprzedzeniem o zbliżaniu się pociągu, co jest szczególnie przydatne w miejscach, gdzie z racji warunków terenowych widoczność jest utrudniona. Dynamiczne systemy ostrzegania na przejeździe drogowym i przejściu dla pieszych znajdują zastosowanie przede wszystkim na niestrzeżonych przejazdach kolejowych kategorii D. Takie przejazdy, ze względu na niewystarczający tzw. „iloczyn ruchu”, nie mają urządzeń sygnalizacji przejazdowej, jak rogatki, sygnalizatory świetlne.

Dynamiczne systemy ostrzegania nie są powiązane z infrastrukturą kolejową i mogą być instalowane poza pasem terenu linii kolejowej, który należy do właściciela infrastruktury kolejowej. Do zasilania instalacji może być wykorzystana energia elektryczna z ogniw fotowoltaicznych.

W budowie typowego systemu można wyróżnić sterownik główny, zespół urządzeń ostrzegania oraz urządzenia zdalnej detekcji pociągu. Zdalny dostęp umożliwia realizowanie funkcji diagnostyczno-serwisowych, np. zbieranie informacji o usterkach przy zapewnieniu dostępu do zebranych plików wideo. Oprócz tego zdalnie może być wykonywane parametryzowanie i konfigurowanie urządzeń.

Jeżeli system pracuje przy drodze i ma ostrzegać kierowców, to bardzo dobrym rozwiązaniem jest stosowanie ekranów zamontowanych w pasie drogi, które pełnią rolę znaków zmiennej treści. W przypadku przejść dla pieszych system ostrzegania realizuje swoje funkcje przez wygłaszanie komunikatu głosowego lub dźwięku ostrzegawczego. Do detekcji pociągu wykorzystywana jest analiza sygnałów zebranych przez detektory.

Producentem systemu DySOnaPP są Krakowskie Zakłady Automatyki. Rozwiązanie to nie ma alternatywnych propozycji rynkowych. System jest niezależny od infrastruktury kolejowej. W świetle przepisów prawa DySOnaPP jest znakiem zmiennej treści.

Systemy monitoringu w pojazdach szynowych

W środkach transportu (m.in. w pociągach) montowane są systemy monitoringu, które pozwalają na szybkie identyfikowanie sprawców wandalizmu i innych wykroczeń. Takie systemy umożliwiają też analizowanie ruchu osób na dworcach i w pociągach w celu ustalenia obciążenia poszczególnych linii i kierunków, a w efekcie również usprawnienia transportu. Dzięki zaawansowanym systemom monitoringu można odtworzyć przebieg kolizji i jednoznacznie ustalić sprawcę. Obraz zazwyczaj jest rejestrowany w technologii wysokiej rozdzielczości. Obsługa realizowana jest zdalnie z pulpitu operatora za pomocą systemów wymiany danych Wi-Fi i GSM. Wiele systemów ma wbudowane inteligentne funkcje analizy obrazu. Podczas wjazdu na stację operator może uruchomić podgląd uzyskany za pomocą kamery lusterkowej. Systemy monitoringu są integrowane zsystemami informacji pasażerskiej, interkomami, rejestratorami zdarzeń i diagnostyką on-line.

Podstawowym elementem typowego systemu monitoringu wizyjnego są kamery, które montuje się zarówno wewnątrz i na zewnątrz pojazdu. Instalacja bazuje również na mikrofonach, rejestratorach cyfrowych oraz kolorowym monitorze LCD, umieszczanym w kabinie maszynistów. Specjalne oprogramowanie umożliwia dostęp do nagrań i odtwarzanie zarejestrowanego materiału z funkcją zdalnego pobierania plików z rejestratora bez potrzeby wchodzenia do pojazdu. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują specjalne aplikacje i modemy GSM, umożliwiające zarządzanie flotą i wyświetlanie na ekranie komputera obrazu z każdej kamery zamontowanej w pojeździe. Urządzenia mają odpowiednie zabezpieczenia antywibracyjne, które zapewniają bezpieczeństwo pracy wszystkich elementów systemu.

Kamery zewnętrzne odpowiadają za rejestrowanie toru jazdy pojazdu, obrazu części pojazdu, przystanku lub peronu. System monitoringu wspomaga manewr cofania i zwiększa bezpieczeństwo pasażerów wsiadających iwysiadających do pojazdu. Kamery rejestrują również widok pojazdu z boku. Pociągi są monitorowane w czasie rzeczywistym łącznie z wykorzystaniem obrazów z przedziałów pasażerskich. Operator systemu ma również informację o aktualnej lokalizacji pociągu.

Niejednokrotnie monitoring jest integrowany z nagłośnieniem, co pozwala nawiązać kontakt z pasażerami znajdującymi się w pociągu. System komunikacji głosowej wspomaga ewakuację i umożliwia skuteczne ściganie przestępców. Ponadto rejestrowane są przypadki użycia hamulca awaryjnego oraz awaryjnego otwarcia drzwi.

Firma Pixel w systemach monitoringu stosuje m.in. wewnętrzne kamery hemisferyczne typu Fisheye – rybie oko. Mają one kąt widzenia 180°, co zapewnia 360-stopniowy obraz panoramiczny. Kamera umożliwia monitorowanie całej powierzchni wnętrza pojazdu za pomocą jednej kamery. Należy przy tym zwrócić uwagę na funkcję WDR (Wide Dynamic Range – szeroki zakres dynamiki), która umożliwia w sposób realistyczny odwzorować zarówno ciemne jak i jasne obszary w monitorowanym obszarze.

Komunikacja w pociągach

Nowoczesne systemy komunikacji kolejowej wykorzystują sieć Ethernet. Rozwiązania komunikacyjne łączą wnętrza pociągów, dworce oraz inne elementy infrastruktury kolejowej. W odniesieniu do urządzeń znajdujących się wewnątrz pociągów zastosowanie znajdują urządzenia sieciowe z certyfikatem kolejowym (norma EN 50155) przy zapewnieniu najwyższego poziomu bezpieczeństwa również w warunkach podwyższonych wstrząsów i wibracji. W systemach komunikacji pociągów kluczowe miejsce zajmują systemy informacji pasażerów w postaci wyświetlaczy LCD i tablic LED, które udostępniają szereg informacji, np. wiadomości turystycznych, reklam.

Warto również wspomnieć o systemach rozrywkowych ze specjalnymi monitorami montowanymi z tyłu każdego siedzenia, udostępniających pasażerom filmy, muzykę, gry oraz informacje turystyczne.

W zakresie aplikacji pracujących na dworcach trzeba mieć na uwadze systemy obsługi biletów, na które składają się automaty biletowe, maszyny do kontroli biletów oraz systemy sterowania bramami. Przy wymianie danych zastosowanie znajdują odpowiednie switche zapewniające tworzenie niezawodnych, szybkich, redundantnych i bezpiecznych sieci.

Podsumowanie

Rozwój technologii w zakresie pojazdów szynowych pociąga za sobą szereg inwestycji dotyczących nie tylko samych pojazdów, ale również całej infrastruktury towarzyszącej. Chodzi tu o sieci i urządzenia energetyczne, sterowanie sieciami, systemy sterowania ruchem, ogrzewanie rozjazdów oraz szereg systemów energetyki nietrakcyjnej. Inwestycje w tym zakresie są ważne, bowiem od nich zależy zapewnienie ciągłości ruchu, a co najważniejsze, bezpieczeństwo pasażerów. Nie można tu stosować żadnych kompromisów i uproszczeń.

Na polskim rynku działają zarówno duże koncerny o zasięgu światowym, jak i szereg polskich firm, których rozwiązania spełniają najnowsze standardy w zakresie bezpieczeństwa i jakości. Co prawda na rynku pojawiają się nowe firmy, ale trzeba mieć na uwadze fakt, że przy dużych firmach o światowym zasięgu wejście na rynek może być utrudnione i trwać nieco dłużej. Wiąże się to z dłuższym okresem zwrotu inwestycji. Należy podkreślić, że systemy i urządzenia znajdujące zastosowanie na kolei muszą spełniać określone wymagania potwierdzone odpowiednimi badaniami i dopuszczeniami. Uzyskanie właściwych certyfikatów zwykle jest kosztowne, skomplikowane i czasochłonne oraz wymaga przejścia szeregu procedur formalnych.

Potencjał w zakresie zapotrzebowania na inwestycje kolejowe jest duży. Wiele urządzeń jest już wyeksploatowanych i trzeba je modernizować. Na koniunkturę w branży kolejowej w dużej mierze wpływa sytuacja polityczna. Determinuje ona poziom inwestycji oraz koniunkturę w gospodarce.

Warto wymienić szereg innych firm, które oferują wiele ciekawych rozwiązań z myślą o pojazdach szynowych – Ente (np. otwarty system zarządzania i monitorowania taboru kolejowego), Tekniska (np. urządzenie Westermo wykorzystane jako podstawa łączności w systemach ochrony zwierząt UOZ-1, zapobiegających kolizjom pociągów ze zwierzętami firmy Neel), Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP (tachografy elektroniczne, które m.in. mierzą i rejestrują prędkość pojazdu szynowego, czas bieżący oraz przebytą drogę, zamknięcie drzwi, załączenie hamowania), Newag (m.in. elektryczne zespoły trakcyjne, wagony, tramwaje, lokomotywy elektryczne), DP System (m.in. urządzenia SRK), Neel (np. systemy ogrzewania składów wagonów na kolejowych stacjach postojowych), Nakar (m.in. urządzenia SRK), Zakłady Automatyki Kombud (np. urządzenia SRK), Elester-PKP (m.in. urządzenia SRK, urządzenia automatyki trakcyjnej, systemy i urządzenia do obsługi pasażerów, systemy telewizji dozorowej), Radioautomatyka (np. Locomote – zdalne sterowanie lokomotyw), Medcom (m.in. napędy, sterowanie, zasilanie pomocnicze, system informacji pasażerskiej, sterowanie klimatyzacji w pojazdach szynowych), El-Mech (np. urządzenia SRK), Impol-1 (m.in. urządzenia sterujące i sygnalizacyjne, w tym, nastawniki jazdy i łączniki dźwigienkowe na pulpit maszynisty), Novamedia (m.in. wewnętrzny system informacji pasażerskiej, systemy telewizji przemysłowej).

źródło: Automatyka 9/2017