Zkoušky jednotného stanoviště strojvedoucího v rámci projektu EU EUDDplus

Transkript

1 Jiří Konečný 1, Jiří Šašek 2 Zkoušky jednotného stanoviště strojvedoucího v rámci projektu EU EUDDplus Klíčová slova: jednotný pult strojvedoucího, EUDD, UIC, ovladač, zobrazovač, displej, pult, páka, lokomotiva, zkoušky 1. Úvod V rámci projektu EU EUDDplus, který navázal na předchozí projekt EUDD (European Driver s Desk) a projekty MODTRAIN a MODLINK/EUCAB (ty posloužily jako vstupy pro tvorbu vyhlášek UIC 612), byla provedena také reálná implementace jednotného pultu strojvedoucího elektrické lokomotivy. Původně mělo být jednotné stanoviště zkoušeno na lokomotivě Taurus 3 řady Rh1216 Rakouských spolkových drah ÖBB od společnosti Siemens, ale vzhledem k pokročilému stádiu homologace této lokomotivy bylo od tohoto kroku upuštěno a stanoviště bylo dosazeno na novou lokomotivu PRIMA II od francouzského výrobce Alstom Transport. Implementace vychází z posledního návrhu vyhlášky UIC z října 2008, kdy vyhláška umožňuje jednotný pult umístit jak do osy lokomotivy (provedení na lokomotivě Škoda), vlevo od osy (provedení Alstom), tak i vpravo od osy viz. Obr. 1. Vyhláška UIC vstoupila v platnost v průběhu realizace projektu EUDDplus a její požadavky jsou implementovány do společného dokumentu UIC a UNIFE Technical Recommendations for DMI. 1 Ing. Jiří KONEČNÝ Vystudoval ZČU v Plzni fakultu elektrotechnickou v roce V letech pracoval jako výzkumný pracovník v Oblasti kolejových vozidel Výzkumného ústavu železničního v Praze. Od roku 2003 pracuje v oddělení konstrukce na Odboru kolejových vozidel Generálního ředitelství ČD, a.s., od roku 2009 jako vedoucí oddělení. Pracoval na projektu el. jednotky řady 680 a v současnosti mj. pracuje na projektu el. lokomotivy řady Ing. Jiří ŠAŠEK, Ph.D. Vystudoval ZČU v Plzni fakultu elektrotechnickou v roce V letech pracoval jako projektant ve společnosti ŠKODA TRAKČNÍ MOTORY. V letech pracoval ve společnosti KOLEJOVÁ DOPRAVA s.r.o jako projektant elektrické části tramvají. Od roku 2004 pracuje ve společnosti ŠKODA TRANSPORTATION a.s. na projektu lokomotivy řady

2 Obr. 1 Možná umístění pultu strojvedoucího v kabině 2. Jednotný pult strojvedoucího 2.1 Definice pultu podle vyhlášky UIC Vyhláška UIC specifikuje kromě vlastního uspořádání jednotlivých ovladačů a zobrazovačů, jejich označení (piktogramové) a také barevné provedení: v černém resp. šedém provedení všechny ovladače, které strojvedoucí běžně používá při jízdě, v žlutém provedení ovladače, které strojvedoucí používá jen při stání (např. ovladač dveří), v červeném provedení jen nouzové nebo poruchové ovladače. Dále jsou specifikovány povinné a nepovinné ovladače a zobrazovače na pultu. Povinné s pevnou pozicí: o 001 Displej rádia (TRD) o 002 Technický a diagnostický displej (TDD) o 004 Hlavní ovládací displej (CCD) o 012 Rádiové nouzové volání o 013 ETCS : projetí (EoA) o 014 ETCS : uvolnění zásahu o 015 ETCS : potvrzení o 016 Sběrač / Stop dieselu o 017 Hlavní vypínač / Přenos výkonu o 019 Automatická regulace rychlosti (ARR) o 025 Pískování o 027 Externí čelní světla o 029 Osvětlení kabiny a jízdního řádu o 033 Směr jízdy vpřed o 034 Nezadaný směr jízdy: neutrál 2

3 o 035 Směr jízdy vzad o 038 Houkačka o 041 Držák na dokumenty o 101 Sluchátko rádia Povinné s volitelnou pozicí: o 036 Čtečka identifikační karty strojvedoucího o 104 Regulace intenzity osvětlení přístrojů o 105 Vytápění prostoru pro nohy o 106 Rychlost cirkulace vzduchu v kabině o 107 Teplota kabiny strojvedoucího o 108 Klimatizace/ventilace o 109 Přetlaková ochrana kabiny o 114 Stěrač a ostřikovač čelního skla o 115 Vytápění čelního skla Povinné s volitelnou pozicí podle umístění pultu: o 010 Ventil záchranné brzdy s funkcí nouzového stopu Povinné s pevnou pozicí jen pro lokomotivy a řídicí vozy: o 009 Vysokotlaké přebití brzdy o 020 Kombinovaná ovládací páka na zadávání trakce a dynamické brzdy s integrovaným tlačítkem bdělosti o 026 Odbržďovač o 032a Ovladač samočinné brzdy Povinné s pevnou pozicí jen pro lokomotivy: o 037 Ovladač přímočinné brzdy Povinné s pevnou pozicí jen pro motorové a el. jednotky a řídicí vozy: o 021 Ovladač dveří: odblokování levé strany o 022 Ovladač dveří: nucené uzavření o 023 Ovladač dveří: odblokování pravé strany Nepovinné s pevnou pozicí: o 003 Pro STM LZB o 005 Nouzové signály (varovná světla) o 006 Elektronický jízdní řád (ETD) o 007 Ukazatel tlaku v hlavním potrubí (opce: bude integrováno do TDD) o 008 Ukazatel tlaku v brzdovém válci (opce: bude integrováno do TDD) o 015 ETCS: potvrzení o 018 Napájení vlaku o 024 Osvětlení vlaku o 028 Osvětlení přístrojů o 030 Mikrofon o 031 Tlačítko bdělosti o 040 Klávesnice Nepovinné s pevnou pozicí jen pro lokomotivy: o 021 Ovladač dveří: odblokování levé strany o 022 Ovladač dveří: nucené uzavření o 023 Ovladač dveří: odblokování pravé strany 3

4 Nepovinné s pevnou pozicí jen pro řídicí vozy: o 037 Ovladač přímočinné brzdy Nepovinné s pevnou pozicí jen pro motorové a el. jednotky: o 009 Vysokotlaké přebití brzdy o 020 Kombinovaná ovládací páka na zadávání trakce a dynamické brzdy s integrovaným tlačítkem bdělosti o 032a Ovladač samočinné brzdy o 032b Kombinovaná ovl. páka na zadávání trakce a dynamické brzdy o 037 Ovladač přímočinné brzdy Vlastní uspořádání jednotného pultu strojvedoucího je možné ve dvou základních provedeních: Standardizované provedení pultu s maximální integrací zařízení bez ovladačů a zobrazovačů zabezpečovacího zařízení viz. Obr. 2, Volitelné provedení centrálně umístěného pultu pro el. nebo motorové jednotky s maximální integrací zařízení bez ovladačů a zobrazovačů zabezpečovacího zařízení viz. Obr. 3. Obr. 2 Standardizované provedení pultu s maximální integrací zařízení bez ovladačů a zobrazovačů zabezpečovacího zařízení 4

5 Obr. 3 Volitelné provedení centrálně umístěného pultu pro el. nebo motorové jednotky s maximální integrací zařízení bez ovladačů a zobrazovačů zabezpečovacího zařízení Na Obr. 4. je znázorněn čelní pohled na pult, který je pro obě varianty provedení shodný. Poznámka: Na všech obrázcích jsou povinné ovladače resp. zobrazovače znázorněny zelenou barvou a nepovinné modrou. Obr. 4 Čelní pohled na pult 5

6 2.2 Provedení Škoda Transportation pult lokomotivy řady 380 Provedení pultu strojvedoucího na lokomotivě řady 380 vychází ze zadání zákazníka z roku V zadání bylo požadováno provedení pultu strojvedoucího na základě nejnovějších závěrů projektu EUDD (tj. z roku 2003) a na základě požadavků TNŽ s důrazem na maximální podobnost ovládání s vozidly řady 471 ČD. Další požadavky uvedené v zadání jsou: použití systému automatického vedení vlaku (CRV&AVV), integrované jízdní páky (jízda, elektrodynamická brzda, průběžná brzda, rychlobrzda), použití národních vlakových zabezpečovačů (MIREL, SHP, SiFa, LZB/PZB). Z výše uvedených požadavků a časové posloupnosti plyne, že přesné splnění požadavků vyhlášky UIC (červen 2009) je velice obtížné a bylo nutné přijetí jistých kompromisů, nutných pro splnění zadání zákazníka, platných norem a především bezpečnostních předpisů. Dále je nutno poznamenat, že vyhláška UIC byla ve fázi návrhu, který procházel připomínkovým řízením jednotlivých železničních správ. Zásadním zdrojem kompromisů byla instalace systému automatického vedení vlaku a opakovače vlakového zabezpečovače. Původní návrh EUDD s umístěním klávesnice nepočítal vůbec. Vyhláška UIC jej sice připouští, ale držák na dokumenty je v takovém případě umístěn do místa, kde není možné splnit požadavky na intenzitu a rovnoměrnost osvětlení podle ČSN EN Pro posouzení umístění držáku na dokumenty a jeho osvětlení provedl výrobce četné experimenty s různými druhy svítidel. Tyto experimenty prakticky vyloučily možnost splnění požadavků na osvětlení jízdního řádu umístěného v šikmé části pultu bez odrazů v čelním skle a oslnění strojvedoucího. Na základě tohoto zjištění bylo rozhodnuto o umístění držáku na dokumenty před klávesnici CRV/AVV (Centrální regulátor vozu/automatické vedení vlaku). To vedlo k nutnosti hledání nového umístění pro ovladače v řadě před klávesnicí. Ve vyhlášce UIC je dále velkoryse uvažováno použití pouze zabezpečovacího zařízení ETCS. Nutnost umístění ovládacích a zobrazovacích přístrojů národních vlakových zabezpečovačů je bohužel i v 21. století klíčová otázka každého projektu pro reálný provoz. Ve vyhlášce UIC bylo pravděpodobně zapomenuto na ovládání hlavního kompresoru, které bylo umístěno do levé části pultu. Umístění displejů TDD a CCD odpovídá požadavkům EUDD. Pro displej jízdního řádu (ETD) byla vytvořena příprava pro budoucí aplikaci. Podobně tomu bylo pro displej radiostanice (TRD). Do prostoru pro TRD byl umístěn ovládací displej triální radiostanice, která je v současné době standardně používána a schválena ve všech zemích, kde bude lokomotiva provozována, mimo Polska. Řešení na lokomotivě řady 380 tedy vychází z doporučení projektu EUDD v přijatelném rozsahu, ale z výše uvedených důvodů plně neodpovídá (a ani nemůže) vyhlášce UIC (červen 2009). 6

7 TDD CCD Opakovač VZ TRD ETD Obr. 5 Schéma pultu strojvedoucího lokomotivy řady 380 Obr. 6 Skutečné provedení pultu strojvedoucího na lokomotivě řady 380 7

8 2.3 Provedení Alstom Transport pult lokomotivy PRIMA II Provedení pultu strojvedoucího na lokomotivě PRIMA II plně odpovídá platné vyhlášce UIC (červen 2009). Pult strojvedoucího byl speciálně vyvinut v rámci projektu EUDDplus a dočasně instalován na uvedenou lokomotivu. Lokomotiva byla vybavena zabezpečovacím a komunikačním zařízením pouze v rozsahu požadovaném v rámci uvedené vyhlášky. To znamená, že na lokomotivě byla pouze digitální radiostanice GSM-R s ovládacím panelem 10,4. Zabezpečovací systém byl pouze ETCS. Displeje z leva doprava jsou s následující funkcionalitou rádio (TRD), elektronický jízdní řád (ETD), provozní (CCD) a diagnostický (TDD) displej. Levá ovládací páka slouží k zadávání hodnoty do ARR, pákou vedle ní je zadávána jízda nebo elektrodynamická brzda. První pákou vpravo (pod diagnostickým displejem) je ovládána pneumatická brzda samočinná a menší pákou úplně vpravo pneumatická brzda přímočinná. Obr. 7 Pult strojvedoucího na lokomotivě PRIMA II 8

9 3. Zkoušky v rámci projektu EUUDplus Jedním z hlavních cílů projektu EUUDplus je také provedení zkoušek s jednotným pultem strojvedoucího. Hlavní podíl zkoušek připadl na lokomotivu PRIMA II, kde byl pro účely zkoušek dosazen jeden pult strojvedoucího speciálně vyvinutý podle požadavků EUDDplus. Srovnávací testy v rámci projektu EUUDplus byly provedeny také s lokomotivou Škoda řady 380, která z návrhu EUDD vychází, ale jedná se o projekt pro konkrétního zákazníka. Z toho plyne, že lze porovnávat ergonomii jednotlivých řešení, nikoli splnění požadavků návrhu UIC Zkoušky s lokomotivou 380/109E ve ZC VUZ ve Velimi Cílem zkoušek ve Velimi bylo ověření specifikace návrhu stanoviště EUDDplus s reálným komerčním projektem. Lokomotiva řady 380 byla vybrána z důvodu, že je jedním z generačně nejnovějších návrhů lokomotiv pro mezinárodní provoz v Evropě. Vlastní zkoušky probíhaly dva dny (29. a 30. srpna 2009) s lokomotivou na Zkušebním centru VUZ ve Velimi. Zkoušek se zúčastnili dva strojvedoucí ČD a po jednom zástupci z Maďarska a Německa. Před jízdou byli strojvedoucí proškoleni z obsluhy lokomotivy v rozsahu cca ½ hodiny. Každý strojvedoucí projížděl po okruhu podle dvou scénářů. První scénář byl zaměřen na běžný provoz s přechodem hranic, se změnou trakčního napájecího systému a zastavením ve stanici. V rámci prvního scénáře byla lokomotiva řízena ve všech režimech řízení (ruční, ARR a cílové brzdění). Ve druhém scénáři byly simulovány závady a zhoršené situace pro obsluhu. Lokomotiva byla řízena v režimu ARR a v průběhu jízdy byli strojvedoucí nečekaně vystavováni stresovým situacím. Prvním případem byl výpadek obrazovky TDD, kdy strojvedoucí musel zbývající displej přepnout do nouzového zobrazení. Druhým případem byla reakce na návěst Zastavte všemi prostředky. Návěst byla dávána osobou mimo lokomotivu, která se nečekaně vynořila z vozů odstavených na vedlejší koleji. Strojvedoucí musel použít rychlobrzdu. Třetím případem byla porucha řídící jednotky sběrače, která způsobila vypnutí hlavního vypínače. Strojvedoucí musel poruchu identifikovat, potvrdit a uvést lokomotivu do provozu. Během jízdy podle prvního scénáře byl zaznamenáván a vyhodnocován pohyb očí strojvedoucího. Cílem bylo zjistit, kam je v dané situaci zaměřena pozornost strojvedoucího viz Obr. 8. Strojvedoucí po ukončení každého scénáře vyplňovali dotazníky hodnotící kvalitu obsluhy lokomotivy a pocity z obsluhy vozidla. 9

10 Obr. 8 Strojvedoucí ČD, a.s. během instalace snímače pohybu očí 3.2 S lokomotivou PRIMA II na zkušebním okruhu ve Wegberg-Wildenrathu V období od 9. listopadu do 4. prosince 2009 probíhaly zkoušky na zkušebním okruhu společnosti Siemens v Německu ve Wegberg-Wildenrathu, kterých se zúčastnilo celkem šestnáct strojvedoucích. Jednalo se o zástupce z Rakouska, Německa, Švýcarska, Nizozemí, Belgie, České republiky, Slovinska a Itálie. Každý strojvedoucí jezdil podle čtyř provozních scénářů. Před započetím jízd se první den během dopoledne podrobně seznámil s ovládáním lokomotivy na trenažéru viz. Obr. 9 a odpoledne pokračoval v jízdách podle dvou scénářů na velkém zkušebním okruhu (T1). Druhý den dopoledne dokončil jízdy podle zbývajících scénářů na malém zkušebním okruhu (T2). Strojvedoucí, obdobně jako při testech ve Velimi, po ukončení každého scénáře vyplňovali dotazníky hodnotící kvalitu obsluhy lokomotivy a subjektivní pocity z obsluhy vozidla. Během jednoho scénáře byl rovněž zaznamenáván a vyhodnocován pohyb očí strojvedoucího. 10

11 Obr. 9 Strojvedoucí ČD, a. s., obsluhující trenažer lokomotivy PRIMA II 4. Vyhodnocení zkoušek lokomotivy 380 Výsledky hodnocení pultu strojvedoucího na základě systematického pohovoru a dotazníků vyplněných strojvedoucími byly obecně hodnoceny jako pozitivní. Integrace ovládání trakce a průběžné brzdy do jedné jízdní páky byla hodnocena jako přínos pro zjednodušení ovládání. Naopak při zadávání požadované rychlosti pomocí klávesnice byly strojvedoucími hlášeny problémy s nalezením správné klávesy. Tento efekt byl částečně zapříčiněn, že strojvedoucí neměli příležitost si rozložení kláves prostudovat a nacvičit. Rozdělení přístrojů do jednotlivých skupin bylo v některých případech hodnoceno jako ne zcela logické zejména vlivem rozdílného tvaru hmatníku ovladače pro sběrače a hlavního vypínače. Zejména ve srovnání se zahraničními lokomotivami. Důvodem instalace T-hmatníku na ovladač hlavního vypínače místo na ovladač sběrače byla optimalizace lokomotivy pro časté projíždění dělení trakčního napájecího systému a časté projíždění neutrálních úseků troleje, kde je vypnutí hlavního vypínače kritické (technologie lokomotivy řady 380 umožňuje přejíždění dělení systémů se zvednutým sběračem). Dále byla připomínkována složitost uvádění lokomotivy do provozu po projíždění neutrálního úseku (tři potvrzení jednotlivých kroků). Uvedené krokování bylo na lokomotivě zavedeno z důvodu právě probíhajících zkoušek a pro provoz na tratích bude nahrazeno jedinou manipulací pro uvedení lokomotivy do provozu. 11

12 Zobrazování informací na displejích bylo hodnoceno pozitivně, drobné připomínky se týkaly přiřazení barev pro některé funkce a také většího množství zobrazovaných informací. Množství zobrazených informací vychází ze sledování provozu ze strany výrobce, kdy strojvedoucí starších typů vozidel (363 a odvozené) indikovali potřebu informace o příčinně snížené tažné síly vozidla (zásah skluzového regulátoru, omezení napětím troleje atd.). Řízení lokomotivy ve stoje bylo hodnoceno pozitivně. Výborně byla hodnocena dostupnost všech ovládacích prvků, dosažitelnost informací i výhledové podmínky. V závěru zprávy z testování je uvedeno, že kritickým bodem celého testování bylo, že strojvedoucí neměli dostatek času na důkladné seznámení s ovládáním lokomotivy a významem zobrazovaných informací. Druhým kritickým bodem testování bylo, že prvním scénáři bylo příliš mnoho poměrně složitých úkolů (přejíždění hranic, změna zabezpečovacího systému, změna trakčního napájecího systému). Kombinací obou těchto nepříznivých faktorů byly výsledky testování ovlivněny v neprospěch lokomotivy řady 380. Na druhou stranu se ve zprávě uvádí, že analýzou záznamu dat z prvního a druhého scénáře je patrný značný nárůst výkonnosti strojvedoucích vlivem učení se ovládání vozidla. Závěrem je možno konstatovat, že pokud strojvedoucí byli na základě půlhodinového školení schopni lokomotivu samostatně uvést do provozu a řídit na neznámé trati podle scénáře se značnou rychlostní (60-180km/h) i dopravní členitostí, tak ergonomie řízení lokomotivy 380 je na velice slušné úrovni. 5. Vyhodnocení zkoušek lokomotivy PRIMA II Zkoušky provedené s lokomotivou PRIMA II na zkušebním okruhu ve Wegberg- Wildenrathu zatím nejsou definitivně vyhodnoceny. Nicméně na závěrečné konferenci projektu EUDDplus v Paříži dne 27. ledna 2010 bylo shrnuto, které pozice ovladačů na jednotném pultu dle vyhlášky UIC strojvedoucím nevyhovovaly a co by změnili. Tyto požadavky byly ze strany spoluředitelů projektu (společnost IAS a Technická Univerzita ve Vídni) analyzovány a bylo navrženo následujících šest změn umístění ovladačů: 1) Ovladače dveří 2) Tlačítko potvrzení požáru 3) Ovladače pantografu a HV 4) Voliče a ukazatele směru 5) Páka brzdy 6) Dvě tlačítka pro ovládání zajišťovací brzdy (přemístit z prostoru mezistěny) 12

13 Obr. 10 Navržené změny pozic ovladačů jednotného pultu strojvedoucího 6. Závěr Závěrem je nutno konstatovat, že sjednocování požadavků na jednotné ovládání je trendem většiny provozovatelů železničních vozidel v Evropě. Z počátečních návrhů, kde byly patrné silné vlivy některých dodavatelskoodběratelských skupin se poměrně bolestivě rodí specifikace požadavků, která bude akceptovatelná pro většinu zúčastněných. Současný návrh projektu MODTRAIN i výstupy z projektu EUDDplus jsou již v poměrně pokročilé fázi a vyhláška UIC byla v červnu 2009 vydána jako závazná. Nicméně je před nimi ještě obtížná fáze harmonizace se současnými evropskými normami. Dalším nezanedbatelným problémem je implementace jednotného evropského stanoviště do prostředí národních požadavků, kterým je v současných návrzích věnována poměrně malá pozornost. Pro praktickou aplikaci požadavků UIC na vozidlech bude zřejmě ještě nějaký čas nutná dodatečná specifikace pro národní použití UIC Literatura: [1] UIC Driver Machine Interfaces for EMU/DMU, Locomotives and driving coaches Functional and system requirements associated with harmonised Driver Machine Iterfaces - 1st Edition June 2009 [2] Interní dokumenty projektu EUDDplus [3] TNŽ Kabina strojvedoucího [4] ČSN EN Železniční aplikace - Elektrické osvětlení v kolejových vozidlech veřejných dopravních systémů V Praze, leden 2010 Lektoroval: Ing. Jaromír Bittner ČD, GŘ 13