Studie možností dodatečného kódování VZ na tratích nevybavených autoblokem František Fiala, První SaZ Plzeň (část 1. a 2.) Ivan Konečný, ZČU Plzeň (část 3. a 4.) 1. Úvod V úvodu této přednášky dovolte, abych ocitoval krátkou pasáž z publikace NADAS 1965 Liniový vlakový zabezpečovač od Prof. Ing. Oldřicha Poupěho, DrSc: Na tratích ČSD je v současné době zaváděn do provozu liniový vlakový zabezpečovač (LVZ) vyvinutý ve Výzkumném ústavu dopravním v Praze. Současná zabezpečovací technika ve světě má pro širou trať typického představitele v automatickém bloku s kolejovými obvody. Světelná návěstidla jsou samočinně řízena jízdou vlaku, který tak sám na trati zajišťuje svoji bezpečnost. Respektování těchto návěstidel strojvedoucím hnacího vozidla není však oproštěno od omylů a nedostatků lidského činitele. Automatické zabezpečení jízdy vlaku vyžaduje proto zavedení přenosu návěstních informací na stanoviště strojvedoucího, čímž se nejen usnadní jeho práce, ale zavede se též kontrola správné reakce strojvedoucího na okamžitou situaci na trati a umožní se tak v budoucnosti přechod na automatické vedení vlaku počítačem. To byl krátký pohled a vize z let kolem roku 1960. Je nutné dodat, že systém LVZ byl schválen pro používání na ČSD v roce 1960 (úkol byl zadán k řešení na VÚD v roce 1953). Již tehdy byly stanoveny hlavní zásady pro dodatečné kódování kolejových obvodů: a) Kódovaný kolejový proud se zavádí do kolejového obvodu až po jeho obsazení vlakem. b) Kód se zavádí vždy z výjezdového konce proti jízdě vlaku a je v něm zašifrována návěst nejbližšího hlavního návěstidla ve směru jízdy. c) Kódování je třeba ihned ukončit, jakmile je kolejový obvod uvolněn (nelze připustit impulzní činnost kolejového relé). d) V oddílu složeném z několika kolejových obvodů probíhá kódování pouze v tom kolejovém obvodu, který je obsazen. Kolejové obvody projeté vlakem musí zůstat bez kódových proudů při jízdě následného vlaku tak dlouho, dokud prvý vlak oddíl neuvolní. Platí podmínka, že kódové signály od určitého návěstidla smí přijímat pouze to hnací vozidlo, mezi nímž a návěstidlem je neobsazená část oddílu. e) Před návěstidlem s nesvítící návěstí stůj se kód červeného světla nevysílá, takže strojvedoucí se chová jako při jízdě v obsazeném oddílu. Konstatovalo se tehdy, že uvedené zásady lze nejsnáze splnit u jednosměrného autobloku s jednoduchými traťovými oddíly vždy s jediným kolejovým obvodem napájeným na výjezdní straně. I to byl důvod přednostní výstavby takových systémů na dvoukolejných tratích. Postupně byl spolehlivě vyřešen systém dodatečného kódování kolejových obvodů a
to jak ze strany napájecí, tak i ze strany kolejového relé. Popisované základní požadavky a podmínky pro dodatečné kódování kolejových obvodů jsou platné i pro kódování úseků tvořených počítači náprav. 2. Technické specifikace pro kódování na tratích bez autobloku S poklesem hustoty vlakové dopravy, především na tratích celostátních, není již nutné vždy uvažovat a realizovat výstavby autobloků, ale postačí jednodušší systémy traťových zabezpečovacích zařízení s využitím kolejových obvodů nebo počítačů náprav jako prvků detekce volnosti a obsazení traťových oddílů, a systémy TZZ budou 3. Kategorie dle TNŽ 34 2620. K tomu SŽDC s.o. vydala technické specifikace s požadavky na traťovou část nízkofrekvenčního systému vlakového zabezpečovače typu LS pro tratě bez automatického bloku. Jedná se o dokument TS 1/2012-Z vydaný dne 18.12.2012 pod č.j. 54716/12-OAE s platností od 1.1.2013. Jejich účelem je zvýšit bezpečnost a případně i traťovou rychlost na tratích bez automatického bloku tím, že informace o návěstech hlavních návěstidel a jejich předvěstí se přenáší na vedoucí drážní vozidlo prostřednictvím vlakového zabezpečovače. Tím je pak také omezena potenciálně nebezpečná stereotypní obsluha mobilní části vlakového zabezpečovače (např. tlačítka bdělosti). Technické specifikace uvedené v citovaném dokumentu SŽDC s.o. jsou založené na vlastnostech stávající mobilní části vlakového zabezpečovače (dále jen VZ): a) Reakční doby pro rychlosti do 120 km/h včetně jsou určeny zábrzdnou vzdáleností 1000 m. Při rychlosti vyšší než 120 km/h až do rychlosti 160 km/h včetně je stanoveno, že brzdná dráha je rozprostřena do dvou prostorových oddílů o délce každého z nich nejméně 1000 m. b) Při obsluze mobilní části vlakového zabezpečovače (tlačítka bdělosti) v době, kdy mobilní část vlakového zabezpečovače nevyžaduje obsluhu, je na tento nesprávný úkon strojvedoucí upozorněn zvukovou výstrahou. c) Na návěstním opakovači se návěstní znak zobrazí nejpozději do 3 s po zahájení příjmu vlakového zabezpečovače. Použití těchto technických specifikací pro realizaci přenosu kódu VZ na tratích bez automatického bloku bude pro konkrétní tratě uplatňováno v rámci zpracování přípravných dokumentací konkrétních akcí. Použití traťové části VZ na trati s traťovou rychlostí do 100 km/h včetně musí být odsouhlaseno SŽDC s.o. odborem automatizace a elektrotechniky. Pro konkrétní technické řešení se předpokládá provozní ověření a schválení pro používání na železniční dopravní cestě. Dokument určuje také podmínky pro označení začátku úseku, ve kterém je přenášen kód VZ, neproměnným návěstidlem. Z technického hlediska pro přenosy kódu vlakového zabezpečovače na tratích bez automatického bloku, např. s TZZ typu AHP-03 nebo AH-88A a na tratích s traťovou rychlostí do 120 km/h, pro které tvoří prvky detekce volnosti a obsazení úseků počítače náprav se předpokládá použití stykových transformátorů osazených v kolejích u vjezdového návěstidla a u jeho předvěsti. To znamená, že úsek mezi vjezdovým návěstidlem a předvěstí
bude kódován kódem odpovídající návěsti na tomto návěstidle a úsek před předvěstí bude kódován kódem odpovídající jeho návěsti a v souladu s dokumentem TS 1/2012-Z s tím, že je nutné podle citovaného dokumentu zajistit jeho ohraničení (ukončení) u osazeného neproměnného návěstidla s použitím zdvojené zkratovací propojky mezi kolejnicemi. V praxi to znamená, že informace o TZZ včetně informací o stavu počítačů náprav v traťovém úseku, o návěstním znaku na vjezdových návěstidlech a jejich předvěstí je možné získávat z ústředen příslušného staničního zabezpečovacího zařízení, zajistit zde výrobu příslušného kódu pro VZ a ten přenést ke stykovým transformátorům. To však znamená ve většině případů, že je nutná kabelizace z těchto ústředen až k vjezdovým návěstidlům a předvěstem, což řádově představuje pro jednu ŽST v průměru 4 až 5 km výkopů pro kabelizaci. Bylo by žádoucí hledat jiné technické řešení, které nebude mít požadavky na výrazné navyšování počtu kabelových žil. Zřejmě by se mohlo uvažovat o důsledné decentralizaci výroby příslušného kódu pro VZ do míst, kde má být přiváděn kód pro VZ do kolejového úseku. Obdobné problémy z hlediska nároků na počty žil v přípojných kabelech pro kolejové obvody budou i při použití TZZ typu AH-88A s kolejovými obvody, kdy je nutné realizovat důsledné dodatečné kódování do kolejových obvodů z jejich napájecího a reléového konce dle hlavních zásad pro TZZ 3. Kategorie - centralizovaný autoblok a dodržet technické specifikace na požadavky plynoucí z dokumentu TS 1/2012-Z. Zůstává shodný technický problém, kdy informace o TZZ včetně informací o stavu kolejových obvodů v traťovém úseku, o návěsti na vjezdových návěstidlech a jejich předvěstí, je možné získat v ústředně příslušného staničního zabezpečovacího zařízení a bude nutné zde zajistit i výrobu příslušného kódu pro VZ. Jedno z možných technických řešení decentralizace získávání informací o návěsti na vjezdovém návěstidle a jeho předvěsti je obsahem další části této přednášky. Zůstává však požadavek na získání informace o stavech TZZ v traťovém úseku (směr jízdy vlaku a uskutečnění jízdy vlaku ze zadní dopravny). Domnívám se, že optimální technická řešení navržená v souladu s požadavky dle dokumentu TS 1/2012-Z budou mít perspektivu v nasazování na tratě celostátní nebo jejich traťové úseky, kde nejsou důvody v nasazení TZZ typu autoblok. Zajištění přenosu kódu na hnací vozidlo bude vždy bráno jako podstatný příspěvek pro zvýšení bezpečnosti vlakové dopravy, který vyloučí možnost chybovosti lidského činitele, případně vytvoří i podmínky pro zvyšování rychlosti v daném traťovém úseku. 3. Návrh dodatečného kódování z návěstního bodu. Z úvah v předchozí kapitole vyplývá, že z hlediska praktické realizace dodatečného kódování na tratích bez autobloku je nutná kabelizace mezi stavědlovou ústřednou a návěstními body, od kterých bude dodatečně kódován kolejový obvod ve směru proti jízdě vlaku kódem, vyjadřujícím příslušný návěstní znak na návěstidle. Tento způsob realizace dodatečného kódování přináší při praktické realizaci na již provozovaných zabezpečovacích zařízeních komplikace zejména při výkopech a pokládce kabelů, kdy tyto investičně i realizačně náročné práce tvoří nemalou část celkových investic pro kódování z návěstního bodu.
Současné možnosti dané pokroky v elektronice pro provozně náročné aplikace vedly k úvaze navrhnout alternativní řešení kódování z návěstního bodu při minimalizaci, resp. vyloučení přídavné kabelizace mezi stavědlovou ústřednou a návěstními body. Úvaha vychází z předpokladu, že ve stávající kabelizaci mezi návěstidly (předvěstí a vjezdovým návěstidlem) bude k disposici rezerva alespoň jednoho kabelového páru, který bude využit pro napájení přídavné elektroniky umístěné v návěstním bodě. Dále popsaný princip navrhovaného řešení je znázorněn na následujícím obr.1. Obr.1. V každém návěstním bodě je umístěna přídavná elektronika, dálkově napájená ze stavědlové ústředny z rezervního kabelového páru. Do sekundárního vinutí každé návěstní žárovky je zapojen primár proudového transformátoru, kterým se snímá proud příslušné aktivované návěstní žárovky. Po usměrnění napětí na sekundáru proudového transformátoru, které je úměrné proudu tekoucímu návěstní žárovkou jsou získány informace o aktivovaných návěstních znacích. Tyto informace jsou následně vyhodnoceny elektronickými obvody výběru kódu OVK, která vydá pokyn kodéru pro generaci kódu příslušnému rozsvícenému návěstnímu znaku na návěstidle. Generovaný kód slouží k modulaci (klíčování) nosného kmitočtu 75Hz, generovaného generátorem G. Po výkonovém zesílení nosného kmitočtu klíčovaného kódem, který odpovídá aktuálnímu návěstnímu znaku je tento kód přes oddělovací transformátor přiveden do kolejového obvodu před návěstním bodem. Jak již bylo popsáno výše, možnosti současné elektroniky umožňují výše popsané obvody navrhnout bezpečně a spolehlivě tak, aby je bylo možné umístit v návěstním bodě např. do
paty světelného návěstidla, nebo standardní kolejové skříňky pro napájení KO. 4. Závěr. V první části příspěvku jsou popsány především požadavky na dodatečné kódování návěstidel na tratích nevybavených autoblokem. Dále jsou zde popsány možnosti a problémy, které je nutné řešit při využití standardních dostupných technologií pro realizaci dodatečného kódování. V druhé části příspěvku jsou naznačeny možnosti řešení dodatečného kódování pomocí prostředků, které poskytuje současná elektronika. Za předpokladu, alespoň jednoho volného kabelového páru mezi stavědlovou ústřednou a předvěstí vjezdového návěstidla lze obvody dodatečného kódování umístit v návěstních bodech a vyhnout se budování přídavné kabelizace. Přestože současné tržní prostředí není při realizaci oprav a investičních akcí příliš nakloněno realizaci relativně jednoduchých a levných zařízení, domníváme se, že by stálo za úvahu se navrhovaným řešením blíže zabývat a vyhodnotit jeho případný přínos pro řešení popsané problematiky.
3