+alt+ ") Nowe.focus() } //-->
    trwa ładowanie menu ...

System sygnalizacji kabinowej w TGV


Sygnalizacja w kolejach dużych prędkości, w stosunku do kolei tradycyjnej wymaga zupełnie innego podejścia do tematu. Prędkości tych pociągów są na tyle duże, że mechanik nie jest w stanie wiarygodnie odczytywać znaków świetlnych ustawionych wzdłuż torowiska. Trudno wymagać od człowieka wystarczająco dużej czujności przez odpowiednio długi okres czasu i przy niekorzystnych warunkach atmosferycznych. Dlaczego też w kolejach TGV stosuje się system sygnalizacji kabinowej, gdzie wszelkie informacje sygnalizacyjne są transmitowane poprzez szyny w postaci sygnałów elektrycznych, które zbierane są przez antenę umieszczoną pod pociągiem. Informacje te są następnie przetwarzane przez komputer i wyświetlane w kabinie mechanika.

Sygnalizacja kabinowa nie jest nowym pomysłem i jest stosowana na całym świecie przy szybkościach ponad 160km/h. W systemach kolei dużej prędkości TGV stosowana jest sygnalizacja TVM (Transmission Voice Machine) zwana też Track to Track Transmission. Godnym uwagi jest fakt, że w tak nowoczesnym pociągu jakim jest TGV wiele jednak zależy od mechanika.

System TVM został wymyślony przez francuską firmę CSEE. Używa on obu szyn jaka obwodu do transmisji informacji sygnalizacyjnych do komputera pokładowego w kabinie. Jest jednym z najbardziej rozwiniętych systemów sygnalizacyjnych stosowanym w kolejnictwie na świecie.

TVM opiera się na tym, że torowisko podzielone jest na stałe sekcje, tzw kantony. W jednej chwili, w danej sekcji moze znajdowac się tylko tylko jeden pociąg. Na liniach dużych prędkości LGV dopuszcza się, aby pociąg mógł się poruszać przy zmniejszonej prędkości (jeśli pozwala na to widoczność) po nakazie zatrzymania się.

Obecnie używane są dwie wersje systemu TVM :

  • TVM 300 - jest on prostym rozwinięciem systemu samoczynnej blokady liniowej, połączonym z sygnalizacją kabinową. Długość odstępów blokowych wynosi w nim 2,1 km lub 2 km. Stosowany na dwóch pierwszych liniach LGV: LGV Sud-Est i LGV Atlantique. Pociągi mogą kursować co 5 minut (LGV Sud-Est) lub 4 minuty (LGV Atlantique).
  • TVM 430 - jest rozwinięciem TVM 300. System wylicza dozwoloną prędkość pociągu w oparciu o większą liczbę czynników (np. bierze pod uwagę nachylenie poziome toru), a długość odstępu blokowego wynosi 1,5 km, co zwiększa przepustowość linii - może on prowadzić dwa kolejne pociągi TGV jadące z prędkością 300 km/h w odstępie 3 minut.

TVM 430

TVM 430 jest systemem sygnalizacji kabinowej używanym przez najnowsze generacje TGV który ewoluował z wcześniejszego systemu TVM 300, którego działanie opiera się na tych samych zasadach co TVM430. Od roku 1996 używany jest on na linii LN3 (Nord Europe Line) i częściowo na linii LN4 (Rhone Alpes Line) oraz linii pod kanałem La Manche. W przyszłości będzie instalowany także na całym odcinku linii Sud-Est (w chwili obecnej zainstalowany jest tylko we fragmentach). Tory linii LGV są podzielone na stałe sekcje o długości 1500m. (wcześniejsze systemy TVM 300 używały dłuższych segmentów). Sekcje te są krótsze od odległości hamowania pociągu, tak więc sekwencja hamowania przebiega w trakcie pokonywania kilku sekcji - nominalnie 4. Ten stosunkowo częsty podział umożliwia zastosowanie krótszych odstępów pomiędzy pociągami co zwiększa pojemność linii bez stosowania dodatkowych systemów podczas procesu hamowania.
Minimalny odstęp pomiędzy pociągami wynosi 5 minut na linii Sud-Est (na której jest używany system TVM 300) , 4 minuty na linii Atlantique (także TVM 300) i tylko 3 minuty na linii Nord-Europe, która jest wyposażona w najnowszy system TVM 430.

Poniższa tabela pokazuje zależność szybkości, długości drogi hamowania, długości segmentów i odstępów pomiędzy pociągami.

   TVM 300
(TGV-PSE)
  TVM 300  
(TGV-A*)
  TVM 430  
(TGV-R)
  TVM 430  
(TGV-NG)
  Prędkość
  maksymalna [km/h]
270 300 300 360
  Znamionowa długość
  sekcji [m]
2100 2000 1500 1500
  Znamionowa długość
  drogi hamowania [m] 
8400
4 sekcje
10000
5 sekcji
7500
5 sekcji
9000
6 sekcji
  Minimalna odległość
  miedzy pociągami
5 4 3 3

* - niektóre pociągi TGV - Atlantique są wyposażone w system TVM 430

Granice sekcji - kantony, są wizualnie oznaczone na torowisku jako żółty trójkąt na kwadratowym niebieskim polu.

kanton na liniach LGV

Znak ten nie jest jednak istotny podczas prowadzenia pociągu TGV i nie muszą być rozpoznawane przez mechanika.

Każda sekcja ma odrębne parametry, które są istotne podczas zajmowania ich przez pociąg : długość sekcji, przekrój, wznoszenie, opadanie, wypłaszczenie, zakres maksymalnej bezpiecznej szybkości, która wynosi zwykle 300km/h.
Właściwości sekcji które mogą się zmieniać zależnie od obecności lub nieobecności pociągu lub innych okoliczności to : prędkość docelowa na końcu bieżącej sekcji, prędkość docelowa na końcu następnej sekcji.
Prędkość docelowa jest to prędkość z którą pociąg powinien opuścić bieżącą sekcję i z jaką winien wjechać do następnej.
W/w informacje są przekazywane przez system TVM 430 do komputera pokładowego i pokazywane są mechanikowi w kabinie.

Jak to działa?

System TVM 430 składa się z 2 części : tej związanej z torowiskiem i tej zainstalowanej w pociągu.
Obie pracują na procesorze Motorola 68020, takim jaki można było znaleźć we wczesnych komputerach Apple Macintosh - są one oprogramowane językiem Ada, który jest często używany w ważnych systemach. System TVM 430 jest wysoce niezawodny i jego szacunkowy czas międzyawaryjny wynosi około 1 milion lat.

Część związana z torowiskiem znajduje się w skrzynkach przy szynach która kontroluje tor na odległości 15 km. Każda z nich podłączona jest do centrum kontroli ruchu linii, która kontroluje bezpośrednio około 10 sekcji toru. Sygnalizacja zbierana jest z każdej sekcji i kodowana jest w sygnały AC.
W systemie TVM 430 stosowane są 4 różne podnośne, które wykorzystuje się naprzemiennie w obu szynach linii TGV. Podczas gdy na jednej szynie używa się naprzemiennie 1700 Hz i 2300 Hz to na drugiej używa się 2000 Hz i 2600 Hz. Powyższe podnośne mogą być modulowane 27 różnymi częstotliwościami dźwiękowymi i żadna z kombinacji tych częstotliwości nie może być używana w tym samym czasie. Wcześniejsze wersje TVM 300 używały 18 częstotliwości z których tylko jedna mogła być używana w tym samym czasie. Każda sekcja na obu końcach posiada odbiornik i nadajnik, i każda utrata sygnału w obwodzie szyny (podczas utraty styku z kołami lub podczas uszkodzenia-wypadku) interpretowana jest jako zajęcie sekcji. Granice sekcji są wyposażone w elektrycznie separowane złącze które zapobiega interferencją między sobą podczas przepływu przez nie prądu powrotnego (50Hz). (określenie techniczne - UM71 obwód szynowy).
Wytwarzane sygnały są odbierane przez anteny zamontowane z przodu osłon powietrznych pociągu TGV około 1 metr od przedniej osi. Anteny te pracują na zasadzie indukcji magnetycznej sygnałów AC wytwarzanych w szynach. Istnieją 4 anteny zapasowe na pociąg, dwie na każdym końcu. Podczas normalnej pracy używane są tylko dwie anteny z przodu pociągu (w kierunku jazdy).
Sygnały z obwodu szynowego są filtrowane, formowane i dekodowane na pokładzie pociągu przez dwa (w tym zapasowy) procesory. Zdekodowany sygnał otrzymywany jest z 27 bitowego słowa gdzie każdy bit odpowiada każdej 27 częstotliwości w podnośnej obwodu szynowego.
Każde słowo zawiera pola :

  • Kody szybkości
    Kody szybkości składają się z 3 części informacji : bieżąca maksymalna bezpieczna prędkość w danej sekcji, docelowa prędkość na końcu sekcji, docelowa prędkość na końcu następnej sekcji. Każda z nich przybiera 10 różnych wartości; w przypadku linii wielkich prędkości są one następujące (w km/h) : 320, 300, 270, 230, 220, 200, 170, 160, 130, 080, 060 odpowiadające typowym profilom szybkościowym.
  • Gradient
    informacja o uśrednionym nachyleniu poziomym toru na danym odstępie. Umożliwia to komputerowi pokładowemu w pociągu dokonywanie obliczeń prędkości.
  • Długość sekcji.
    informacja o długości aktualnego odstępu, która jest również niezbędna w obliczeniach prędkości. Długość odstępu zwykle wynosi 1500 m, ale na niektórych odcinkach trasy może być mniejsza, na przykład w obszarze wjazdów do Eurotunnelu odstępy mają długość jedynie 150 m.
  • Kody sieciowe.
    Kody sieciowe są to liczby które określają interpretację kodów szybkości które powinny być wzięte pod uwagę przez komputer pokładowy. Przykładowo w kolejach dużej prędkości maksymalna dopuszczalna prędkość wynosi 300 km/h i inne kody sieciowe są używane w Channel Line gdzie prędkość ta wynosi 160 km/h. Linie Eurostar potrzebują tej informacji ponieważ jeżdżą zarówno po liniach duzych prędkości jak i w Channel Line
  • Kontrola błędów.
    Kontrola błędów pozwala na sprawdzanie kontroli parzystości w słowie 27 bitowym. Jeśli informacja zostanie zniekształcona, błąd zostanie nie tylko wykryty ale w wielu przypadkach naprawiony.
Kod przyjmuje formę 6-bitcy clic redundancy check (CRC) . 27 bitowe informacje są danymi wejściowymi dla komputera pokładowego systemu TVM 430. W starszych wersjach TVM docelowa szybkość była zmieniana tylko na granicy każdej sekcji co objawiało się schodkowym wykresem prędkości jazdy co z kolei nie było reprezentatywne z ciągłym przebiegiem prędkości zadawanym przez mechanika. Jakkolwiek przy dodatkowych informacjach takich jak długość sekcji, profil, komputer TVM 430 jest w stanie generować chwilowe wartości prędkości, co daje bardziej zbliżony do rzeczywistości przebieg prędkości.
Oprócz zmian prędkości generowanymi przez TVM 430, mogą przechodzić do komputera pokładowego pojedyncze instrukcje za pomocą pętli indukcyjnych umieszczonych pomiędzy szynami oraz czujnikami w pociągu.
28 bitowe słowa danych są uzyskiwane z nadajników przy prędkości 40 km/h.
Dane te niosą informacje o :
  • wejściu i wyjściu z linii wysokich prędkości
  • włączenie i wyłączenie systemu TVM 430
  • zamknięcie otworów klimatyzacyjnych przy wjeździe do tunelu
  • podniesienie i opuszczenie pantografów
  • załączenie lub wyłączenie wyłącznika głównego głowic napędowych przy zmianie sekcji zasilających,
System rejestrujący nadzoruje procesy wejściowe i monitoruje wiele parametrów tak jak czarne skrzynki w samolotach. W systemie TVM 300 używano rejestratora graficznego, w TVM 430 wykorzystywany jest cyfrowy system rejestracji. Urządzenie rejstruje każdą czynność maszynisty (zmiana położenia dźwigni hamulca, nastawnika jazdy, przełącznika pantografów itp.) jak również informacje pochodzące z systemów sygnalizacji, zarówno TVM jak i KVB. Dane zapisywane są na taśmie magnetycznej.


Co widzi mechanik??

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Wnętrze kabiny mechanika TGV Réseau
 
 
 
Rysunek u góry pokazuje wyświetlacz TVM. Na tym podwójnym rzędzie kwadratowych wskaźników pokazywana jest mechanikowi bieżąca dopuszczalna prędkość.
Restrykcyjne informacje na TVM pojawiają się wyłącznie przy wjeździe do nowego kantonu, a ponad to każdej zmianie informacji wyświetlanych przez TVM towarzyszy sygnał dźwiękowy, wiec paradoksalnie to właśnie na LGV mechanik może się najbardziej odprężyć (nie musi patrzeć na sygnały świetlne przez okno, a jak cos się zmienia na wyświetlaczu TVM to słychać sygnał dźwiękowy)

Wszystkie wskazania w kabinie muszą są bardzo niezawodne, ponieważ od nich zależy bezpieczeństwo. Jeśli nastąpi ich awaria spowoduje to natychmiastowe zatrzymanie pociągu. W celu zmniejszenia stresu mechanika prędkości pokazywane są na kilka sekcji naprzód. W momencie kiedy następny kanton jest znacząco wolny, prędkość dla danego bloku wskazywana jest poprzez migający wskaźnik - przez co mechanik może lepiej oszacować zmianę prędkości.

TVM 430 ma wbudowane obwody zapasowe i można się zastanawiać czemu nie są one użyte do bezpośredniej kontroli pociągu. Aczkolwiek wobec małej adapcyjności systemu do nieprzewidzianych sytuacji przewiduje się interwencję człowieka. Jazda TGV jest więc dokonywana całkowicie manualnie a system sygnalizacji podwyższa poziom bezpieczeństwa


Informacje pojawiające się na wskaźniku TVM

   droga wolna - prędkość na zielonym tle
Jeśli wyświetla się nam prędkość na zielonym tle, to jest to prędkość maksymalna i będzie się utrzymywać przez jakiś czas (np: 300 na zielonym tle, znaczy, ze można jechać 300km/h bez ograniczeń)
   droga wolna migająca - prędkość na zielonym tle, migająca
Oznacza to, ze możemy jeszcze jechać z taka prędkością jaka się wyświetla, niemniej przy wjeździe do następnego kantonu otrzymamy informacje bardziej restrykcyjną ( sekwencja zwalniania ).
   ostrzeżenie - prędkość wyświetlająca się w trzech białych rombach
To prędkość, z jaka musimy jechać przy wjeździe do następnego kantonu. Oznacza to również, że prędkość nie będzie już dalej spadać.
   ostrzeżenie migające - prędkość wyświetlająca się w trzech białych rombach, migająca
To prędkość, z jaka musimy jechać przy wjeździe do następnego kantonu. z tym, ze system informuje nas, ze prędkość maksymalna będzie jeszcze spadać.
   Wykonanie - Prędkość wyświetlająca się białymi cyframi na czarnym tle
Prędkość maksymalna z jaką możemy jechać przy wjeździe do następnych kantonów. Prędkość maksymalna nie będzie już spadać, a nawet może wzrastać.
   Prędkość maksymalna 30 km/h. - Trzy czerwone kwadraty.
Przy zbliżaniu się do nowego kantonu, mechanik musi za każdym razem wykonać hamowanie i identyfikacje tabliczki pod chorągiewką. Jeśli jest to tabliczka :
mechanik może ruszyć z powrotem (max 30 km/h). Jeśli zaś
mechanik nie może dalej jechać.
Musi grzecznie stać i czekać, aż na wyświetlaczu TVM wyświetli się cos nowego. Powinien tez wykonać kontakt radiowy z dyżurnym ruchu, który mu powie co mechanik ma dalej robić.
Przeważnie pojawia się to jak jest tłok na linii, albo jak są jakieś problemy.
   Stop - trzy czerwone romby z czarnymi zerami w każdym z nich.
Nakazuje mechanikowi natychmiastowe zatrzymanie przed wjazdem do nowego kantonu. Chociaż teoretycznie mechanik może jechać max 10 km/h.

Informacje dodatkowe pojawiające się na wskaźniku TVM
(w TVM 300, ale istnieją też w troszkę innej formie w TVM 430)

   Contrôle vitesse - przekroczenie prędkości
Mechanik przekroczył maksymalną dozwoloną prędkość - pociąg zostanie zatrzymany
   Sect - Strefa jazdy bezprądowej
Mechanik musi ustawić nastawnik na zero i otworzyć wyłącznik główny. Po zgaśnięciu tej lampki można z powrotem zamknąć wyłącznik główny i jechać dalej.
W TVM 430 mechanik nie musi interweniować (system sam otworzy i zamknie wyłącznik główny)
   1,5 / 25 kV - Zmiana systemu zasilania
Mechanik musi otworzyć wyłącznik główny, opuścić pantografy, zmienić napięcie, podnieść pantografy i ponownie zamknąć wyłącznik główny.

Poniżej wyświetlacza TVM umieszczony jest prędkościomierz podający zarówno prędkość aktualną jak i docelową, wyliczoną dla końca odstępu. Prędkość jest mierzona przez tachometr z dokładnością do 2 %. Wyświetlacz sygnałów systemu TVM jest krytycznym elementem bezpieczeństwa ruchu pociągu. Posiada on połączenie zwrotne z komputerem sygnalizacji, które za pośrednictwem czujników opartych na przekaźnikach informują komputer o aktualnie wyświetlanym sygnale. W przypadku awarii wyświetlacza komputer uruchamia samoczynne hamowanie pociągu.


Sekwencja Hamowania w TVM 430




Dodatkowe (inne) Systemy Sygnalizacji.

TVM jest używane tylko na liniach dużych prędkości we Francji. Poza Francją na innych liniach dużych prędkości używa się inne systemy i każdy pociąg TGV jest w nie wyposażony. KVB (Contrôle Vitesse par Balise, lub systemy radiowe ) są używane obecnie w całej sieci francuskiej TGVs. Dodatkowo do TVM, używa się następujących systemów i ich kombinacji

  • KVB francuski system sygnalizacyjny (elektromechaniczny z nadajnikami radiowymi)
  • ATB holenderski system sygnalizacyjny (oparty na indukcji elektromagnetycznej)
  • ATB-NG nowa wersja ATB (także oparty na indukcji elektromagnetycznej)
  • MEMOR belgijski system sygnalizacyjny (elektromechaniczny)
  • TBL nowa wersja MEMOR (elektromechaniczny z nadajnikami radiowymi)
  • Indusi niemiecki system sygnalizacyjny (oparty na indukcji elektromagnetycznej)
  • LZB niemiecki system przeznaczony dla linii dużych prędkości (także oparty na indukcji elektromagnetycznej)
  • AWS angielski system sygnalizacyjny (oparty na indukcji elektromagnetycznej)

To może się wydawać nieco kłopotliwe zwłaszcza w TGV Thalys, który jest przeznaczony dla międzynarodowej eksploatacji.