Scentralizowana kontrola ruchu - Centralized traffic control
Scentralizowana kontrola ruchu ( CTC ) to forma sygnalizacji kolejowej, która powstała w Ameryce Północnej. CTC konsoliduje decyzje dotyczące tras pociągów, które zostały wcześniej podjęte przez lokalnych operatorów sygnalizacji lub same załogi pociągów. System składa się ze scentralizowanego biura dyspozytorów pociągów, które kontroluje blokady kolejowe i przepływy ruchu w częściach systemu kolejowego wyznaczonych jako terytorium CTC. Cechą charakterystyczną CTC jest panel sterowania z graficznym przedstawieniem linii kolejowej. Na tym panelu dyspozytor może śledzić położenie pociągów na terytorium kontrolowanym przez dyspozytora. Większe linie kolejowe mogą mieć wiele biur dyspozytorskich, a nawet wielu dyspozytorów dla każdego działu operacyjnego. Biura te są zwykle zlokalizowane w pobliżu najbardziej ruchliwych placów lub stacji , a ich walory operacyjne można porównać do wież ruchu lotniczego .
tło
Kluczem do koncepcji CTC jest pojęcie kontroli ruchu w odniesieniu do kolei. Pociągi poruszające się w przeciwnych kierunkach na tym samym torze nie mogą mijać się bez specjalnej infrastruktury, takiej jak bocznice i zwrotnice, które pozwalają jednemu z pociągów usunąć z drogi. Początkowo jedynymi dwoma sposobami zaaranżowania przez pociągi takich interakcji było jakoś zorganizowanie ich z wyprzedzeniem lub zapewnienie połączenia komunikacyjnego między organem odpowiedzialnym za ruch pociągów (dyspozytorem) a samymi pociągami. Te dwa mechanizmy kontroli zostałyby sformalizowane przez przedsiębiorstwa kolejowe w zestawie procedur zwanych obsługą poleceń pociągów , które zostały później częściowo zautomatyzowane dzięki zastosowaniu automatycznych sygnałów blokowych (ABS).
Punktem wyjścia dla każdego systemu był rozkład jazdy kolei, który miał stanowić zaawansowany plan tras ruchu pociągów. Pociągi jadące zgodnie z rozkładem jazdy wiedziałyby, kiedy jechać bocznicami, zmieniać tory i jaką trasę jechać na skrzyżowaniach. Jeśli jednak ruch pociągów nie przebiegałby zgodnie z planem, rozkład jazdy nie odzwierciedlałby rzeczywistości, a próba przestrzegania wydrukowanego harmonogramu mogłaby prowadzić do błędów na trasie, a nawet wypadków. Było to szczególnie powszechne na liniach jednotorowych, które obejmowały większość mil linii kolejowych w Ameryce Północnej. Wcześniej zdefiniowane „spotkania” mogą prowadzić do dużych opóźnień, jeśli któryś z pociągów się nie pojawi, lub, co gorsza, „dodatkowy” pociąg, którego nie ma w rozkładzie jazdy, mógłby zderzyć się czołowo z innym pociągiem, który się tego nie spodziewał.
Dlatego też obsługa rozkładów jazdy została uzupełniona o zamówienia pociągów, które zastąpiły instrukcje zawarte w rozkładzie jazdy. Od lat pięćdziesiątych XIX wieku do połowy XX wieku rozkazy pociągów były telegrafowane alfabetem Morse'a przez dyspozytora na stację lokalną , gdzie rozkazy były zapisywane na standardowych formularzach i kopia przekazywana załodze pociągu, gdy mijali tę stację, nakłanianie ich do podjęcia określonych działań w różnych punktach z przodu: na przykład zjechanie na bocznicę, aby spotkać się z innym pociągiem, oczekiwanie w określonym miejscu na dalsze instrukcje, uruchomienie później niż zaplanowano lub wiele innych działań. Rozwój bezpośredniej kontroli ruchu drogą radiową lub telefoniczną między dyspozytorami a załogami pociągów sprawił, że zamówienia telegraficzne stały się w latach 70. w dużej mierze przestarzałe.
Tam, gdzie uzasadniało to natężenie ruchu, można by zapewnić wiele torów, każdy z przepływem ruchu określonym w rozkładzie jazdy, co wyeliminowałoby potrzebę częstych spotkań w stylu pojedynczych torów. Pociągi jadące wbrew temu przepływowi ruchu nadal wymagałyby rozkazów, ale inne pociągi nie. System ten został dodatkowo zautomatyzowany dzięki zastosowaniu automatycznej sygnalizacji blokowej i blokujących wież, co pozwoliło na wydajne i bezawaryjne wyznaczanie kolidujących tras na skrzyżowaniach i zapewniało bezpieczną separację pociągów jadących jeden za drugim. Jednak każdy tor obsługujący pociągi poruszające się w obu kierunkach, nawet pod ochroną ABS, wymagałby dodatkowej ochrony, aby uniknąć sytuacji, w której dwa pociągi zbliżają się do siebie na tym samym odcinku toru. Taki scenariusz nie tylko stanowi zagrożenie dla bezpieczeństwa, ale także wymagałby zmiany kierunku przez jeden pociąg do najbliższego mijanego punktu .
Przed pojawieniem się CTC istniało wiele rozwiązań tego problemu, które nie wymagały budowy wielu jednokierunkowych torów. Wiele zachodnich kolei wykorzystywało automatyczny system zwany blokiem absolutnego zezwolenia (APB), w którym pociągi wjeżdżające na odcinek pojedynczego toru powodowały, że wszystkie przeciwstawne sygnały między nimi a następnym mijanym punktem „staczały się” do pozycji zatrzymania, zapobiegając w ten sposób przeciwstawnym pociągom od wejścia. Na obszarach o większym natężeniu ruchu czasami można by ustanowić działanie dwukierunkowe między załogowymi wieżami blokującymi . Każda sekcja toru dwukierunkowego miałaby powiązaną dźwignię sterowania ruchem w celu ustalenia kierunku ruchu na tym torze. Często obie wieże musiałyby ustawić swoje dźwignie ruchu w ten sam sposób, zanim można było ustalić kierunek jazdy. Sygnały blokowe w kierunku jazdy byłyby wyświetlane zgodnie z warunkami na torze, a sygnały przeciwdziałające przepływowi ruchu byłyby zawsze ustawione na najbardziej restrykcyjny aspekt. Ponadto żaden pociąg nie mógł zostać skierowany na odcinek toru wbrew jego natężeniu ruchu, a dźwignie ruchu nie byłyby w stanie zmienić, dopóki odcinek torów nie będzie wolny od pociągów. Zarówno APB, jak i ręczna kontrola ruchu nadal wymagałyby poleceń pociągów w pewnych sytuacjach i oba wymagałyby kompromisów między operatorami ludzkimi i szczegółowości kontroli tras.
Rozwój i technologia
Ostateczne rozwiązanie dla kosztownego i nieprecyzyjnego systemu zamówień pociągów zostało opracowane przez firmę General Railway Signal jako jej firmową technologię „Centralized Traffic Control”. Jego pierwsza instalacja w 1927 r. Miała miejsce na 40-milowym odcinku New York Central Railroad między Stanley a Berwick w stanie Ohio , z maszyną sterującą CTC zlokalizowaną w Fostoria w stanie Ohio . CTC zostało zaprojektowane, aby umożliwić dyspozytorowi pociągów bezpośrednie sterowanie ruchem pociągów, omijając lokalnych operatorów i eliminując pisemne rozkazy pociągów. Zamiast tego dyspozytor pociągu mógł bezpośrednio widzieć lokalizacje pociągów i skutecznie kontrolować ruch pociągu, wyświetlając sygnały i sterując rozjazdami. Został również zaprojektowany w celu zwiększenia bezpieczeństwa poprzez zgłaszanie obecności człowieka na torach ( patrz obwód torów ) i automatyczne zapobieganie wjeżdżaniu pociągów na tory wbrew ustalonemu przepływowi ruchu.
Tym, co odróżniało maszyny CTC od standardowych maszyn blokujących i ABS, było to, że kluczowy sprzęt blokujący znajdował się w zdalnej lokalizacji, a maszyna CTC wyświetlała tylko stan ścieżki i wysyłała polecenia do odległych lokalizacji. Polecenie wyświetlenia sygnału wymagałoby zdalnej blokady w celu ustawienia przepływu ruchu i sprawdzenia, czy istnieje wolna trasa przez nastawnicę. Gdyby polecenie nie mogło zostać wykonane z powodu logiki blokującej, wyświetlacz nie zmieniłby się na maszynie CTC. System ten zapewniał ten sam stopień elastyczności, co wcześniejsza ręczna kontrola ruchu, ale bez kosztów i złożoności związanych z zapewnieniem załogowego operatora na końcu każdego segmentu trasy. Było to szczególnie prawdziwe w przypadku lekko używanych linii, które nigdy nie mogły mieć nadziei na uzasadnienie tak dużego obciążenia .
Początkowo komunikacja odbywała się za pomocą dedykowanych przewodów lub par przewodów , ale później została ona wyparta przez systemy kodu impulsowego wykorzystujące pojedyncze wspólne łącze komunikacyjne i technologię telekomunikacyjną opartą na przekaźnikach, podobną do tej stosowanej w przełącznikach poprzecznych . Ponadto, zamiast wyświetlać tylko informacje o pociągach zbliżających się i przejeżdżających przez nastawnice , maszyna CTC wyświetlała stan każdego bloku między nastawnicami, gdzie wcześniej takie odcinki były uważane za „ ciemne terytorium ” (tj. O nieznanym statusie) aż do dyspozytora. był zaniepokojony. System CTC pozwoliłby na sterowanie przepływem ruchu na wielu odcinkach torów przez jedną osobę w jednym miejscu, a także sterowanie rozjazdami i sygnałami na blokadach, które zaczęto nazywać punktami kontrolnymi .
Maszyny CTC zaczęły się jako małe konsole w istniejących wieżach obsługujących tylko kilka pobliskich zdalnych blokad, a następnie rozrosły się, aby kontrolować coraz większy obszar, umożliwiając zamykanie mniej przemycanych wież. Z biegiem czasu maszyny były przenoszone bezpośrednio do biur dyspozytorskich, eliminując potrzebę komunikowania się dyspozytorów z operatorami bloków jako pośrednikami . Pod koniec XX wieku elektromechaniczne systemy sterowania i wyświetlania zostały zastąpione wyświetlaczami sterowanymi komputerowo. Chociaż podobne mechanizmy kontroli sygnalizacji zostały opracowane w innych krajach, to, co wyróżnia CTC, to paradygmat niezależnego ruchu pociągów między stałymi punktami pod kontrolą i nadzorem organu centralnego.
Sygnały i punkty kontrolowane
CTC wykorzystuje sygnalizację kolejową do przekazywania poleceń dyspozytora do pociągów. Przyjmują one formę decyzji dotyczących tras w kontrolowanych punktach, które zezwalają pociągowi na jazdę lub zatrzymywanie się. Lokalna logika sygnalizacyjna ostatecznie określi dokładny sygnał do wyświetlenia w oparciu o stan zajętości torów przed pojazdem i dokładną trasę, którą pociąg musi jechać, więc jedyne dane wejściowe wymagane z systemu CTC to instrukcje do jazdy, bez instrukcji.
Sygnały na terytorium CTC są jednym z dwóch typów: sygnał bezwzględny , który jest bezpośrednio kontrolowany przez dyspozytora pociągu i pomaga zaprojektować granice punktu kontrolnego, lub sygnał pośredni , który jest automatycznie kontrolowany przez stan toru w tym sygnale. blokada i stan kolejnego sygnału. Dyspozytorzy pociągu nie mogą bezpośrednio sterować sygnałami pośrednimi i dlatego prawie zawsze są wykluczani z wyświetlacza kontrolnego dyspozytora, z wyjątkiem obojętnego odniesienia.
Większość punktów kontrolnych jest wyposażona w zdalnie sterowane przełączniki z napędem elektrycznym. Zwrotnice te często są zwrotnicami podwójnie sterowanymi , ponieważ mogą być zdalnie sterowane przez dyspozytora pociągu lub przez ręczne sterowanie dźwignią lub pompą na samym mechanizmie zwrotnicy (chociaż generalnie wymagana jest do tego zgoda dyżurnego pociągu). Te zwrotnice mogą prowadzić do mijania bocznicy lub mogą mieć postać skrzyżowania , które umożliwia ruch do sąsiedniego toru, lub „rozjazdu”, który kieruje pociąg na alternatywny tor (lub trasę).
Operacja
Chociaż niektóre linie kolejowe nadal opierają się na starszych, prostszych wyświetlaczach z elektronicznym podświetleniem i ręcznym sterowaniu, w nowoczesnych wdrożeniach dyspozytorzy polegają na komputerowych systemach podobnych do systemów nadzoru i gromadzenia danych ( SCADA ), aby wyświetlić lokalizację pociągów oraz wygląd lub wyświetlanie sygnały bezwzględne. Zazwyczaj te maszyny sterujące uniemożliwiają dyspozytorowi nadanie dwóm pociągom sprzecznych uprawnień bez konieczności uprzedniego niepowodzenia polecenia przy zdalnej nastawni. Współczesne systemy komputerowe generalnie wyświetlają bardzo uproszczoną makietę toru, wyświetlającą położenie sygnałów bezwzględnych i bocznic. Zajętość torów jest wyświetlana za pomocą pogrubionych lub kolorowych linii nakładających się na wyświetlacz toru, wraz z etykietami identyfikującymi pociąg (zwykle jest to numer wiodącej lokomotywy). Sygnały, którymi dyspozytor może sterować, są przedstawiane jako zatrzymanie (zwykle czerwone) lub „wyświetlane” (zwykle zielone). Wyświetlany sygnał to taki, który nie wyświetla Stop, a dokładny aspekt, który widzi załoga, nie jest zgłaszany dyspozytorowi.
Według kraju
Australia
Pierwsza instalacja CTC w Australii została uruchomiona we wrześniu 1957 roku na linii Glen Waverley na przedmieściach Melbourne . 6 mil (9,7 km) długości, Victorian Railways zainstalowało go jako prototyp dla standardowego projektu North East . Od tego czasu CTC jest szeroko stosowany na głównych międzystanowych liniach kolejowych.
Nowa Zelandia
CTC został po raz pierwszy zainstalowany w Nowej Zelandii między Taumarunui i Okahukura na głównym pniu Wyspy Północnej w 1938 r., A następnie Te Kuiti - Puketutu w 1939 r. I Tawa Flat - Paekakariki w 1940 r. CTC został przedłużony z Paekakariki do Paraparaumu w 1943 r., A następnie Puketutu- Kopaki w 1945 r. CTC został zainstalowany między Frankton Junction i Taumarunui w latach 1954–1957, a także Te Kauwhata - Amokura w 1954 r. CTC został następnie zainstalowany między Upper Hutt i Featherston w 1955 r. oraz między St Leonards i Oamaru etapami od 1955 do 1959. CTC została ukończona pomiędzy Hamilton i Paekakariki na NIMT w dniu 12 grudnia 1966 roku. CTC została następnie zainstalowana z Rolleston do Pukeuri Junction na głównej linii południowej w etapach od 1969 do ukończenia w lutym 1980. Starsza instalacja CTC od St Leonards do Oamaru została zastąpiona w etapy z Track Warrant Control w 1991 i 1992 r. Ostatnie instalacje CTC zostały ukończone w sierpniu 2013 r. na MNPL od Marton do Aramoho i od Dunedin do Mosgie l oraz na linii Taieri Gorge aż do North Taieri pod koniec 2015 roku.
Stany Zjednoczone
Tor sterowany CTC jest znacznie droższy w budowie niż tor niesygnalizowany ze względu na wymaganą elektronikę i zabezpieczenia. CTC jest generalnie wdrażane w obszarach o dużym natężeniu ruchu, gdzie zmniejszone koszty operacyjne wynikające ze zwiększonego natężenia ruchu i oszczędności czasu przewyższają koszt kapitałowy. Większość torów BNSF Railway i Union Pacific Railroad działa w ramach CTC; części, które są ogólnie liniami o mniejszym natężeniu ruchu, które są obsługiwane pod kontrolą nakazu toru (BNSF i UP) lub kontroli ruchu bezpośredniego (UP).
Ostatnio koszty CTC spadły, ponieważ nowe technologie, takie jak mikrofalowe, satelitarne i kolejowe łącza danych, wyeliminowały potrzebę stosowania przewodowych linii słupowych lub łączy światłowodowych. Systemy te zaczynają nazywać się systemami zarządzania pociągiem .