CZ35795U1 - Zabezpečovací zařízení, zejména pro kolejová vozidla - Google Patents

Description

Zabezpečovací zařízení, zejména pro kolejová vozidla

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro zabezpečení provozu železničního vozidla proti lidskému selhání při reakci na návěstní znaky. Zařízení má zabránit mimořádné události způsobené takovým selháním.

Dosavadní stav techniky

Současný provoz železničních kolejových vozidel se ve značné míře spoléhá na práci strojvedoucího, především pak na jeho správnou reakci na návěstní znak. Je známo pouze omezené množství technických řešení, která mohou v případě selhání strojvedoucího jeho chybu napravit.

Existují komplexní technická řešení, např. systém ETCS (European Train Control System; Evropský kontrolní systém pro vlaky), která následky takového lidského selhání dokážou napravit. Realizace tohoto systému je velmi nákladná, pokud jde o vybavení stacionárních zařízení, jakož i o vybavení vlastních kolejových vozidel. V nejbližší době se plánuje instalace tohoto zabezpečovacího systému na tratích celostátních a regionálních. Konkrétní časový plán instalace na ostatních tratích zatím nebyl předložen. Dokud nebude všude instalován systém ETCS, je při zvyšujícím se provozu zapotřebí hledat jiná technická řešení.

Na tratích, které nejsou vybaveny komplexním technickým systémem zabezpečení, může nastat situace, kdy v důsledku nepředvídatelné lidské chyby strojvedoucího nebude respektován návěstní znak. V důsledku takové lidské chyby může dojít k mimořádné událost, která ohrozí zdraví a životy lidí, přeruší dopravu a způsobí velké hmotné škody na železničních vozidlech a trati.

V automobilové dopravě se již využívají funkční zařízení, která dovedou sledovat činnost řidiče vozidla a upozorňovat jej na hrozící nebezpečí kolize s ostatními vozidly nebo i na porušení některých důležitých pravidel silničního provozu, a to především těch, která jsou dána dopravním značením. V případě železničních kolejových vozidel není tento systém zatím využíván. A to přesto, že dráha železničního kolejového vozidla je vymezena daleko přesněji, než je tomu u vozidel silničních.

V nedávné době byla uvedena do provozu řešení, která zabezpečují železniční kolejová vozidla proti kolizi. Jsou založena na zasílání a zpracování elektronických informací o poloze vozidla prostřednictvím prostředků mobilního datového připojení. Takovým řešením je např. mobilní aplikace pro doplňkové zabezpečení lokálních tratí provozovaných s nejnižším stupněm zabezpečení podle předpisu D3 Správy železnic. Mobilní aplikace, která funguje na principu sdílení dat o poloze prostřednictvím navigačních satelitů (GPS), je součástí softwarového vybavení tabletu, které má k dispozici každý strojvedoucí, přičemž na nichž má těž k dispozici všechny pokyny pro danou trasu. V případě, že vlak dojede do stanice, ve které dochází ke křižováni vlaků, a strojvedoucí se má hlásit dispečerovi, aplikace ho na tuto povinnost upozorní. Pokud přesto dojde k tomu, že strojvedoucí vyjede na trať a v protisměru pojede jiný vlak, aplikace oběma stroj vedoucím zobrazí pohyb blížících se souprav a zároveň je zvukově upozorní na nebezpečí střetu. Aplikace zároveň zobrazuje aktuální pozici vlaku i ve vztahu k sešitovému jízdnímu řádu. V něm jsou barevně zdůrazněny stanice, ve kterých má strojvedoucí ohlašovací povinnost, a musí se spojit, s řídicím dispečerem. Ten pak povolí další jízdu. V samotné stanici se na displeji tabletu objeví výrazné dialogové okno, které upozorní na povinnost spojení s dispečerem. Okno znuzí až poté, co strojvedoucí stisknutím tlačítka potvrdí, že se s dirigujícím dispečerem spojil. Aplikace díky informaci o poloze upozorňuje také na vzájemně se blížící tablety, tedy dva. vlaky jedoucí na jednokolejné trati v protisměrní.

-1 CZ 35795 UI

Dále je známo řešení dle CZ 31276 U. Jedná se o zdokonalení funkce vlakového zabezpečovače LS používaného podle normy TNZ 342640 v kategorii C na železnicích v České i Slovenské republice. Zabezpečovač je propojen s blokem kontroly bdělosti a akceschopnosti strojvedoucího a s rozhraním k nouzové brzdě. Skládá se z mobilní části, která je součástí výbavy železničního vozidla, a stacionární části, která má vazbu na traťové nebo staniční zabezpečovací zařízení. Stacionární část získává informaci o stavu návěstidla v příslušném místě a tuto informaci vysílá jako kód pomocí signálního proudu vzájemně izolovanými kolejnicemi k vozidlu. Tento proud se uzavírá přes první dvojkolí železničního vozidla. Mobilní část tento signální proud vyhodnocuje a zobrazuje blížící se návěstní znak na návěstním opakovači umístěném na pracovišti strojvedoucího. Strojvedoucí je povinen před jízdou zapnout vlakový zabezpečovač. Při jízdě po kódované trati musí strojvedoucí obsluhovat tlačítko bdělosti v závislosti na přijatém kódu a rychlosti vlaku. Pokud strojvedoucí nestiskne tlačítko bdělosti v daném intervalu, ozve se houkačka, a pokud nezareaguje ani potom, dojde k aktivaci nouzové brzdy. Pokud však strojvedoucí uvede vlak do pohybu, ať už na povel oprávněné osoby nebo z vlastní vůle, přestože vlak stojí v oddíle před návěstidlem, které signalizuje zákaz jízdy, a na návěstním opakovači je signálním proudem indikován stav návěstidla, který zakazuje jízdu vlaku, anebo pokud v situaci, kdy z neznámého důvodu přestane být kód indikující návěstní znak zakazující další jízdu vysílán a není proto na návěstním opakovači zobrazen, musí strojvedoucí do stanoveného intervalu prokázat svoji bdělost a akceschopnost stisknutím tlačítka bdělosti. Přitom si ale nemusí uvědomovat, že rozjíždí vlak proti návěstidlu zakazujícímu jízdu vlaku. Tento nedostatek odstraňuje technické řešení podle CZ 31276 U, které doplňuje novou funkcionalitu potvrzování rozjezdu proti signálu stůj a má vazbu na rozhraní ke strojvedoucímu. Přitom znovu aktivuje potvrzovací prostředek a optickou a akustickou signalizaci nebezpečného projetí návěstidla. Toto řešení se však týká pouze zabezpečovače ve vlaku jedoucího na kódované trati.

Výše popsaný systém j e schopen z principu reagovat pouze na světelná návěstidla, které j sou řízena staničním nebo traťovým zabezpečovacím systémem. Systém není schopen reagovat na pevně umístěné návěstní znaky a ani na dočasně rozmístěné návěstní znaky, které nemají elektronickou vazbu na traťový nebo staniční zabezpečovací systém.

Je rovněž známo řešení dle CZ 35232 U, které se týká zabezpečení jízdy železničního vozidla po vedlejších tratích vybavených balízami evropského vlakového zabezpečovacího systému ETSC. Balíza (balise) je elektronický maják nebo transpondér umístěný na trati mezi kolejnicemi, který vysílá telegramy systému umístěnému ve vozidle. Toto řešení zajišťuje zastavení jízdy vozidla jedoucího po železniční trati v případě projetí návěstidla se zákazem, a to tam, kde je tato vedlejší trať již vybavena prostředky schopnými přenést informaci o stavu zákazu jízdy s využitím prvků stacionární části systému ETSC.

Podstatou tohoto řešení je vybavení vozidla čtečkou balíz, která je opatřena anténou BTM (Balise Transmission Module) a spojena s vyhodnocovacím zařízením, propojeným s elektromagnetickým ventilem ovládání brzdového ústrojí železničního vozidla kjeho zastavení a se signalizací pro strojvedoucího. Ke čtečce s vyhodnocovacím zařízením je připojen odpojovači prvek pro pozastavení povelu k elektromagnetickému ventilu, umožňující odložit brzdný účinek až poté, co obsluha dodatečně aktivně zareaguje na upozornění o projetí místa, od kterého není povolena další jízda. Toto je řešení, které reaguje na současnou situaci, kdy správce infrastruktury již zahájil postupné vybavování některých vedlejších tratí stacionárními technickými prostředky systému ETSC. Přitom ale instalace mobilní části zabezpečovacího systému ETSC na starší typy vozidel, která jsou na vedlejších tratích stále používána, není technicky řešitelná ani obhájíte Iná. Pro taková starší vozidla popisované řešení navrhuje využití dílčích komponentů určených do jiných technologických celků, konkrétně využití čtečky balíz doplněné o upravené komponenty bezpečného ovládání elektromagnetického ventilu, zajišťujícího fúnkci nouzového zastavení vozidla. Řešení, spočívající v kombinaci stacionární části systému ETSC se čtečkou balíz, lze tedy využít u starších vozidel na některých vedlejších tratích.

-2 CZ 35795 UI

Je dále známo zařízení dle kanadského dokumentu CA 2927486 AI společnosti Railserve Inc. Jedná se o systém, určený pro železniční vozy a lokomotivy a sloužící k odstupňování jejich bezpečné vzdálenosti na trati s využitím radarové technologie. Systém zahrnuje zařízení pro detekci objektů na trase vlaku a vlakový display elektricky spojený s radarovým detektorem. Protikolizní systém může rovněž obsahovat nouzové spouštěcí zařízení umožňující zastavit vůz nebo lokomotivu, a to i bez komunikace se strojvedoucím, je-li rozpoznáno nebezpečí. Detekční zařízení může obsahovat také senzor vzdálenosti, bezdrátový komunikátor a mikroprocesor s programem pro zaznamenání dat a ostatních údajů z protikolizního systému. Toto zařízení je určeno k tomu, aby zabránilo mimořádné události vlaků nebo vozidel jedoucích po téže trati.

Dalším známým řešením je vybavení posunovací železniční lokomotivy na vodíkový pohon polské firmy PESA Bydgoscz typu SM426 Dn, která byla představena na železničním veletrhu TRAKO ve Varšavě. Lokomotiva má instalován autonomní řídicí systém s protikolizním zařízením pro detekci překážek na trati. Toto zařízení je integrováno do čela lokomotivy.

Podstata technického řešení

Toto technické řešení si klade za úkol navrhnout zabezpečovací zařízení, zejména pro starší typy kolejových vozidel, která jsou stále používána na vedlejších tratích au nichž instalace zabezpečovacího systému ETSC není technicky řešitelná. Zařízení má významně zvýšit jejich provozní bezpečnost.

Uvedený úkol řeší zabezpečovací zařízení, zejména pro kolejová vozidla, které je na výstupu vybaveno zvukovou nebo světelnou signalizací závadného stavu. Jeho podstata spočívá v tom, že je tvořeno digitální kamerou s vysokým rozlišením, nastavenou ke snímání obrazu s návěstními znaky před vozidlem, která je napojena na vyhodnocovací jednotku tvořenou paměťovým blokem, v němž jsou uložena vyobrazení návěstních znaků v omezujícím stavu, vyhledávacím blokem k identifikaci návěstních znaků v obrazu, a akčním blokem k zapojení signalizace v případě shody návěstního znaku identifikovaného ve snímaném obraze s některým návěstním znakem v databázi a při absenci adekvátní reakce strojvedoucího.

Signál zachycený kamerou je zpracován digitální vyhodnocovací jednotkou, pracující s prvky umělé inteligence a jinými pokročilými algoritmy, které jsou schopny identifikovat a interpretovat návěstní znaky příslušející kolejovému vozidlu. Systém digitální vyhodnocovací jednotky obsahuje algoritmus pro validaci toho, zda železniční kolejové vozidlo reaguje na zachycené návěstní znaky přiměřeným způsobem. V případě detekce lidského selhání aktivuje vyhodnocovací jednotka akustickou signalizaci, která upozorní strojvedoucího na možné selhání a tím vzniklé nebezpečí. Toto technické řešení umožňuje detekovat návěstní znaky nepřenosných návěstidel, stejně jako návěstní znaky přenosných návěstidel, případně překážky na trati.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude dále objasněno pomocí výkresu, na němž je na obr. 1 schematicky znázorněno zabezpečovací zařízení instalované na kolejovém vozidle.

Příklady uskutečnění technického řešení

Zabezpečovací zařízení podle obr. 1, určené zejména pro kolejová vozidla, je tvořeno digitální kamerou 1 s vysokým rozlišením, která je nastavena ke snímání obrazu s návěstními znaky před vozidlem 4. Nositeli návěstních znaků mohou být pevná návěstidla 5 i přenosná návěstidla 6. Digitální kamera 1 je napojena na vyhodnocovací jednotku 2. Ta je tvořena paměťovým blokem, v němž jsou uložena vyobrazení návěstních znaků v omezujícím stavu, vyhledávacím blokem

-3CZ 35795 UI k identifikaci návěstních znaků v obrazu a akčním blokem k zapojení signalizace 3 v případě shody návěstního zařízení identifikovaného ve snímaném obraze s některým návěstním znakem v databázi. Součástí vozidla 4 a zabezpečovacího zařízení je zvuková signalizace 3 závadného stavu.

Systém zabezpečení provozu železničního kolejového vozidla využívá digitální kameru 1 upevněnou na čele vozidla 4, jejíž signál je vyhodnocován digitální jednotkou 2, která v případě detekce lidského selhání způsobeného chybnou interpretací pokynů návěstních znaků aktivuje zvukovou signalizaci 3, která upozorní strojvedoucího na vzniklé nebezpečí.

Claims (1)

1. NÁROK NA OCHRANU

   1. Zabezpečovací zařízení, zejména pro kolejová vozidla, které je na výstupu vybaveno 5 zvukovou nebo světelnou signalizací (3) závadného stavu, vyznačující se tím, že je tvořeno digitální kamerou (1) s vysokým rozlišením, nastavenou ke snímání obrazu s návěstními znaky před vozidlem (4), která je napojena na vyhodnocovací jednotku (2) tvořenou paměťovým blokem, v němž jsou uložena vyobrazení návěstních znaků v omezujícím stavu, vyhledávacím blokem k identifikaci návěstních znaků v obrazu, a akčním blokem k zapojení signalizace (3) v případě ίο shody návěstního znaku identifikovaného ve snímaném obraze s některým návěstním znakem v databázi a při absenci adekvátní reakce strojvedoucího.