Clasificarea Si Descrierea Instalatiilor de Asigurare a Circulatiei la Trecerile la Nivel

Clasificarea și descrierea instalațiilor de asigurare a circulației la trecerile la nivel

O aplicare mai largă au căpătat-o la C.F.R. următoarele tipuri de instalații de automatizare pentru trecerile la nivel:

– instalații de semnalizare automată cu lumini roșii clipitoare, denumite în continuare instalații SAT;

– instalații de semnalizare automată cu lumini roșii clipitoare și semibariere, denumite în continuare instalații BAT.

Fiecare din aceste instalații rezolva în mod diferit problemele de exploatare și asigură un grad mai mare sau mai mic de siguranță.

La stabilirea tipului de instalație ce se montează în fiecare caz în parte, se ține seama de următoarele elemente:

– intensitatea circulației la trecerea la nivel;

– caracterul circulației rutiere;

– vizibilitatea zonei, de pe șosea și de pe calea ferată.

Intensitatea circulației este caracterizată de “momentul circulației”, prin care se înțelege produsul dintre numărul vehiculelor rutiere și numărul vehiculelor feroviare care circulă peste trecerea la nivel în aceeași unitate de timp.

Caracterul circulației la trecerea la nivel este determinat de importanta drumului (se au în vedere șoselele naționale și internațional, dacă calea ferată se întretaie cu linii pe care circulă tramvaie sau troleibuze, etc.).

Vizibilitatea trecerii la nivel are, de asemenea, o importanță hotărâtoare la alegerea tipului de instalație pentru fiecare caz concret. Este important dacă conducătorul vehiculului rutier are vizibilitate de pe drum (de la o anumită distanță) și poate vedea din timp eventualele trenuri care se apropie.De asemenea, este important și pentru mecanicul de locomotive să aibă o vizibilitate asupra trecerii la nivel, de la o anumită distanță, suficient de mare, pentru a putea lua unele măsuri de siguranță.

De regulă, la trecerile de nivel importante cu moment mare de circulație se montează instalații BAT.Tot instalații BAT se montează și la trecerile la nivel mai puțin importante, dar fără vizibilitate. Acolo unde circulația rutieră și cea feroviară nu sunt intense și unde există o bună vizibilitate se montează, de regulă instalații SAT.

Instalația de semnalizare automată cu lumini roșii clipitoare

La acest tip de instalații oprirea circulației rutiere, la apropierea trenului se face prin:

Indicația de oprire data automate de două semnale de avertisment rutiere, amplasate pe fiecare parte a trecerii la nivel, de regulă, pe dreapta sensului de mers al căii rutiere;

Conectarea unor sonerii sau sirene, montate pe catargele semnalelor de avertisment rutiere.

Interzicerea circulației rutiere peste calea ferată nu se realizează la acest tip de instalații printr-o barare efectivă a drumului, ci numai prin indicațiile luminoase și acustice de avertisment.

Indicația de oprire a circulației rutiere se da prin iluminarea în contratimp și în ritm de 40-50 clipiri pe minut a două unități luminoase roșii, montate pe semnalul rutier. Cea de a doua unitate luminoasă roșie servește și ca rezervă în eventualitatea arderii filamentului becului primei unități luminoase.

Indicația de liber, care permite circulația peste calea ferată, este dată prin lipsa luminilor roșii clipitoare.

Instalația este declanșată automat de către tren, la intrarea acestuia pe o porțiune de linie izolată electric (circuit de cale special) denumită distanță de avertizare. Indicațiile de oprire (atât luminile roșii clipitoare, cât și semnalele acustice) se dau până la eliberarea de către tren a trecerii la nivel.

Din punct de vedere constructiv, semnalul de avertisment rutier (fig.1) este prevăzut în partea superioară cu un indicator de atenție în cruce (1) și mai jos cu două unități luminoase (2) fixate pe ambele părți ale catargului (3).

Unitățile luminoase sunt așezate în același plan, simetric, față de indicatorul de atenție în cruce.

Indicatorul de atenție în cruce este fixat rigid pe catarg fără posibilități de reglaj.Pe brațele indicatorului sunt montate 24 catadioptre (ochi de pisică).

Sub unitățile luminoase, pe catarg, sunt montate soneriile sau sirenele de avertizare (4).

Constructiv, unitatea luminoasă, a semnalului de avertisment rutier se deosebește de unitatea luminoasă a semnalului de circulație feroviar, numai prin:

Montarea unei lentile roșii exterioare în locul lentilei transparente și a unei lentile transparente interioare în locul lentilei colorate;

Montarea unei oglinzi reflectorizante metalice care captează și retransmite o parte din fluxul luminos, ceea ce permite sporirea randamentului unității luminoase.

Figura 1. Semnalul de avertisment rutier

La fel ca și la semnalul luminos feroviar, în vederea asigurării vizibilității semnalului de avertisment rutier din apropierea acestuia, se utilizează o lentile dispersoare, de dimensiuni mici, care asigura o deviere a unei părți a fasciculului luminos cu un unghi de maxim 30°.

De asemenea, la semnalele de avertisment rutiere amplasate la trecerile la nivel unde șoseaua este în curbă, pentru asigurarea vizibilității necesare a semnalului, se montează lentile suplimentare cu dispersie unilaterală montate peste lentile exterioară roșie.

Spre deosebire de semnalele montate pe calea ferată, semnalele de avertisment rutiere trebuie să asigure o vizibilitate de la o distanță mai redusă, dar cu un unghi de dispersie mai larg, astfel încât indicația roșie luminoasă să poate fi vizibilă din orice punct de pe partea carosabilă a drumului.

Indicația luminoasă de oprire trebuie să fie percepută corect și sigur de la o distanță de minimum 50 m, distanța care reprezintă drumul de frânare a unui vehicul rutier în condiții defavorabile.

Din apropiere, indicația trebuie să fie percepută corect de la o distanță de maximum 5 m.

Cele două unități luminoase ale semnalului de avertisment rutier sunt prevăzute cu dispozitive care permit reglarea orientării acestora în plan orizontal și în plan vertical, cu un unghi de minimum 5°.

Soneria de avertizare este compusă dintr-un sistem electromagnetic și un clopot, montate într-o cutie metalică.

Tensiunea nominală de alimentare a electromagnetului este de 24V curent continuu. Pentru emiterea unui semnal sonor specific, care să se deosebească de claxoanele vehiculelor rutiere, tensiunea de alimentare este întreruptă în mod ritmic de 50-60 ori pe minut, prin intermediul unui releu.

Din punct de vedere acustic, soneria trebuie să emită un sunet cu o intensitate sonoră de minimum 80 foni în aer liber, la distanță de un metru de clopot.

Instalația de semnalizare automată cu linii roșii clipitoare și semibariere

Instalația este compusă din:

– un ansamblu identic cu cel de la SAT, completat însă și cu semibariere automate;

– semnale de avarie pe calea ferată cu ajutorul cărora, în principal, se oprește automat circulația feroviară în cazul reînchiderii barierei datorită unor defecțiuni tehnice, sau neautomat prin acționarea unui buton în cazul blocării unui vehicul pe trecerea la nivel;

– pupitrul de comandă local cu ajutorul căruia se poate închide și deschide bariera de la cabina păzitorului de barieră (dacă există) și de unde se pot acționa semnalele de avarie în caz de pericol evident.

La apropierea trenului de trecerea la nivel, în afară de conectarea automată a semnalelor de avertisment rutiere și a semnalizării acustice, se produce și acționarea cumpenelor instalației BAT.

Atunci când cumpenele încep să coboare, pe aceasta se aprind doua becuri care ard cu lumini roșii clipitoare și cu un bec cu lumina roșie continua la extremitatea liberă a cumpenei, care semnalizează conducătorului vehiculului rutier, de la distanță, mijlocul drumului (pe care nu are voie să-l depășească).

În poziția ridicată a cumpenei toate becurile sunt stinse.

În momentul intrării trenului pe distanță de avertizare se conectează mai întâi indicațiile clipitoare ale semnalelor de avertisment rutiere.

După trecerea unui timp de circa 8 secunde, se conectează motoarele semibarierelor și cumpenele încep să se lase. Este necesar acest decalaj în timp pentru ca să se permită vehiculelor care s-ar afla, la intrarea în funcțiune a semnalizării automate, în apropierea trecerii la nivel și nu ar mai putea opri, să poate depăși spațial de sub cumpănă până când acestea încep să coboare.

Prin aplicarea acestei măsuri se reduce pericolul deteriorării cumpenelor sau al vehiculelor rutiere.

De asemenea, timpul de coborâre a barierei trebuie să fie suficient de mare pentru a permite vehiculului, angajat pe trecerea la nivel său aflat la o distanță mai mică decât distanța de frânare, să traverseze trecerea la nivel și deci să evite să fie prins între cumpene.

Din momentul închiderii complete a barierei și până la ajungerea trenului la trecerea la nivel trebuie să mai rămână și un spațiu de siguranță, echivalent în timp la C.F.R., cu cel puțin 30 de secunde.

Revenirea instalației în poziția inițială se face în ordinea inversă adică mai întâi se ridică automat cumpenele barierei și apoi încetează clipirea semnalelor rutiere.

Din punct de vedere constructive instalația BAT are următoarele particularități:

– cumpenele, în poziție coborâtă, acoperă jumătate din lățimea carosabilă a șoselei;

– acțiunea cumpenelor din poziția verticală-deschisă în poziția orizontală-închisă și invers, se efectuează cu ajutorul unui electromotor, prin inversarea sensului de rotire;

– în poziția verticală cumpănă se blochează automat;

– pentru protejarea cumpenei contra ruperii în cazul tamponării ei întâmplătoare de către vehicule, este prevăzut un dispozitiv special de fixare cu bile, care permite rotirea cumpenei în jurul axului sau cu un unghi de 45°;

– în cazul întreruperii alimentării cu energie electrică, cumpenele pot fi manevrate direct cu mâna;

– pentru realizarea unei semnalizări la impegatul de mișcare, în eventualitatea talonării cumpenei sau ruperii acesteia de către un vehicul rutier, s-a prevăzut un dispozitiv special de talonare montat pe fiecare cumpănă.

Semibariera automată (fig 2) este compusă din următoarele părți principale: mecanismul de acționare (1), cumpănă (2), unitățile luminoase (3), indicatorul în cruce (4), soneria (5), și fundația de beton (6).

Unitățile luminoase, indicatorul de atenție în cruce și soneria sunt montate pe un catarg (7), care se fixează pe corpul mecanismului de acționare cu ajutorul a patru prezoane.

Mecanismul de acționare

Ridicarea și coborârea cumpenelor se face cu ajutorul mecanismului de acționare (fig 3), este alcătuit din electromotorul (1), reductorul (2), arborele de transmisie (3), autocomutatorul (4) cu camele de comutare pe dreapta și stânga (5)(6), precum și două reglete (7), cu câte 12 borne, destinate pentru conectarea conductoarelor de montaj.

Toate piesele și elementele sunt amplasate într-un corp de fontă (8), prevăzut în partea inferioară cu un orificiu pentru introducerea cablurilor și o pâlnie pentru turnarea masei izolatoare.

Figura 2.Semibariera automata

Figura 3.Mecanismul de actionare

Pe peretele lateral stânga al corpului este fixat un dispozitiv de amortizare, destinat reducerii șocurilor loviturilor la închiderea și deschiderea barierei.

Electromotorul este de curent continuu, cu excitația în derivație.

Reductorul este realizat sub forma unui subansamblu montat într-un corp separate, fixat pe peretele mecanismului de acționare. În interior reductorul are, în principal, patru roți dințate cilindrice, un arbore intermediare, de care se fixează o manivelă de cuplare care racordează reductorul cu arborele de transmisie, precum și un mecanism de fricțiune (9), destinat să absoarbă energia cinetică la sfârșitul cursei de închidere sau deschidere a barierei. În afară de aceasta, mecanismul de fricțiune împiedica blocarea electromotorului în cazul unui obstacol care nu permite mișcarea cumpenei. Reductorul este montat pe rulmenți cu bile.

Arborele de transmisie al mecanismului de acționare (fig.4) este compus din arborele propriu zis (1), pe care se fixează: pârghia (2) cu axul (3), cama de comutare stânga (4), camele de comutare dreaptă (5)(6), precum și pârghia cu două brațe (7), a dispozitivului de amortizare.

Arborele de transmisie se reazemă pe rulmenți radiali, sferici cu două rânduri, fixate în pereții laterali ai corpului mecanismului. Fiecare rulment este protejat din exterior prin inelul de presiune (8), inelul de etanșare (9), și flanșa (10).

La capătul arborelui de transmisie este prevăzută cu bușcă (11), fixate cu piulița și contrapiulița.Pe această bucșa, prin intermediul a șase buloane, se fixează rama sudată (12) și capacul de protecție (13).

Pârghia (2) și pârghia cu două brațe (7), se fixează suplimentar pe arbore și cu ajutorul unor șuruburi de blocare.

Autocomutatorul (fig.5) este destinat să comute automat circuitele electrice ale semibarierei. Din punct de vedere constructive acesta are trei grupe de contacte fixate pe o placă comună din pertinax.

Fiecare grupă de contacte este alcătuită din câte două contacte, din care unul este normal stabilit, iar celălalt normal întrerupt (în prima grupă contactele 3-3’ și 1-1’, în a doua grupă contactele 2-2’ și 4-4’, iar în a treia grupă contactele 5-5’ și 6-6’).

Sistemul de contacte al comutatorului este compus din contactul mobil (1) și contactul fix (2).

Pentru fiecare grupă de contacte, contactele mobile sunt fixate câte două pe un suport care, la rândul lui, se montează pe palpatorul (3) al grupei respective de contacte.

Figura 4. Arborele de transmisie

Contactele fixe superioare se rigidizează cu ajutorul scoabei (4), iar cele inferioare se fixează pe placă (5); conductoarele de montaj se conectează la șurubul (6).

Contactele mobile sunt presate de către palpator pe contactele fixe prin intermediul unui arc, care asigură o presiune egală a contactului mobil pe ambele contacte fixe.

Comutarea contactelor se produce prin acțiunea camelor de comutare și a palpatorului.

Capătul palpatorului, sub acțiunea arcului (7), se sprijină pe suprafața camei de comutare realizată sub forma unui sector de disc. Sectorul are o tăietură în care poate cădea palpatorul în cazul rotirii arborelui de transmisie la un unghi corespunzător. Întreruperea rapidă a contactelor se realizează cu ajutorul unei plăci de comutare cu arc (8), aflată în tăietura camei de comutare.

Comutarea contactelor autocomutatorului se face la înclinarea cumpenei semibarierei cu unghiurile prezentate în figură 6, măsurată față de suprafață orizontală.

Contactul 1 este folosit pentru controlul poziției deschise a barierei.

Contactul 2 este folosit pentru controlul închiderii barierei în vederea întreruperii circuitului de acționare a motorului la sfârșitul cursei de manevrare din poziția deschisă în poziția închisă.

Contactul 3 este folosit pentru controlul deschiderii barierei în vederea întreruperii circuitului de acționare a motorului la sfârșitul cursei de manevrare din poziția închisă în poziția deschisă.

Contactul 5 este folosit pentru alimentarea dispozitivului de semnalizare acustică până la sfârșitul cursei de închidere a semibarierei.

Unghiurile necesare de stabilire și întrerupere a contactelor se realizează prin rotirea camelor de comutare pe arborele de transmisie. Reglarea camelor se face cu ajutorul unor șuruburi de reglaj.

Cumpăna semibarierei

Cumpăna semibarierei este alcătuită dintr-o furcă metalică pe care se fixează o bară tronconica din lemn prevăzută cu trei lămpi de semnalizare. Două lămpi cu lentile de culoare roșie sunt montate în zona de mijloc a cumpenei și sunt orientate către direcția din care vin vehiculele ce trebuie oprite.La capătul cumpenei este montată o lampă care luminează simultan în ambele părți, având o lentile de culoare roșie în direcția din care vin autovehiculele și o lentile de culoare galbenă spre calea ferată.

Furcă se fixează pe arborele cu came al mecanismului de acționare, prin intermediul a doi butuci.

Cumpănă este montată pe furcă metalică printr-o articulație care permite rotirea cumpenei în plan orizontal cu un unghi de 45° în cazul când aceasta este lovită de un vehicul rutier, evitându-se astfel deteriorarea ei. Fixarea barei de lemn pe furcă metalică în poziția corectă se face cu ajutorul unui sistem de bâle și arcuri.

Este necesară o reglare inițială și arcuri pentru fixarea cumpenei contra rotirii în plan orizontal. Strângerea prea slabă a arcurilor poate provoca căderea cumpenei în timpul ridicării (ceea ce poate deteriora semnalul de avertisment rutier), iar strângerea prea puternică poate provoca rigidizarea complete a sistemului și ruperea cumpenei în cazul tamponării ei de către un vehicul.

Pe coarnele furcii metalice se montează contragreutăți pentru echilibrarea cumpenei. Reglajul fin al echilibrării se face prin deplasarea contragreutăților în găurile ovale ale furcii.

Partea lemnoasă a cumpenei este acoperită prin vopsire cu vopsele pe bază de ulei, aplicate în straturi succesive.

Distanța minimă pentru perceperea corectă a becurilor de pe cumpănă este de 10 m.

La instalațiile mai recente, pentru controlul talonării cumpenelor și implicit al ruperii acestora de către un vehicul rutier, s-a prevăzut un dispozitiv special de talonare (fig.7), compus în principal dintr-un limitator de cursa cu ax central și dintr-o rolă cu un contact comutator.

Limitatorul de cursă se montează în interiorul cumpenei la o distanță de 180mm față de axul de rotire. În exteriorul cumpenei se afla extremitatea axului central și rola montată pe acest ax.

Pentru evitarea pătrunderii prafului, a zăpezii și a apei pe langul axul central, s-au prevăzut garnitură de cauciuc și un cozoroc metalic de protecție.

Dispozitivul de talonare este acționat de o camă montată pe un adaos fixat pe furca cumpenei. În stare normală, rola dispozitivului de talonare este apăsată, iar contactul de talonare este închis. Acest contact se întrerupe atunci când rola se eliberează de pe cama, ceea ce are loc în cazul când cumpănă se rotește în plan orizontal cu mai mult de 5°, adică la talonare sau la rupere.

Figura 7.Dispozitivul de talonare

Semnalul de avarie

Pentru interzicerea circulatiei feroviare peste trecerea la nivel in caz de pericol pentru circulatia feroviara sau rutiera,se monteaza pe calea ferata, de regula, la o distanta de 50 m fata de trecerea la nivel, doua semnale de avarie, cate unul pentru fiecare sens de circulatie(fig.8)

Acest semnale se monteaza numai la trecerile la nivel de linie curenta.Semnalul de avarie are o singura unitate luminoasa cu filtru rosu incadrata de un panou rombic care serveste ca ecran pentru unitatea luminioasa,dand totodata dreptul mecanicului de a depasi semnalul de avarie aprins cu o lumina rosie, dupa oprirea trenului, in conditii de deosebita atentie si pregatit pentru oprire daca se observa vreun obstacol pe trecerea la nivel.

In stare normala, semnalul de avarie este stins, ceea ce permite circulatia fara restrictii de viteza.In caz de nefunctionare a instalatiei BAT(neinchiderea barierei,arderea filamentelor becurilor de la semnalele de avertisment rutiere,precum si alte defectiuni) sau la o circulatie normal, pentru realizarea unei protectii fata de circulatia de sens contrar,semnalele de avarie se aprind automat cu o lumina rosie.De asemenea, semnalele de avarie pot fi puse pe oprire si neautomat, prin actionarea unui buton de pe pupitrul de comanda local, in cazul ivirii unui obstacol pe calea ferata ori in cazul unui alt pericol evident pentru circulatia feroviara.

Figura 8.Amplasarea semnalelor de avarie

Pupitrul de comandă local

În cabina păzitorului de bariera se montează un pupitru de comandă local de la care se poate acționa instalația BAT și la care se semnalizează defecțiunile în instalație.

Pe pupitru se prevede:

– un buton cu fixație BIB prin care se comandă la apăsare închiderea barierei, iar prin tragere deschiderea ei;

– un buton cu fixație BAS prin care se comandă la apăsarea, în caz de pericol, punerea pe oprire a semnalelor de avarie;

– un buton cu fixație BAF prin care se comandă anularea funcționarii automate a instalației BAT și excluderea condițiilor de siguranță și dependența cu instalația de BLA;

– cate două becuri cu filtru alb care indică prin aprinderea lor, intrarea trenului pe distanță de avertizare (pentru fiecare sens de circulație).

– doua becuri cu filtru roșu care indică prin aprinderea lor că semnalele de avarie sunt pe oprire;

– un bec cu filtru alb care semnalizează prin stingere întreruperea curentului alternativ;

– un bec cu filtru roșu care semnalizează prin aprindere cu deranjament în instalație;

– doua becuri cu filtru alb care semnalizează, fiecare prin aprindere, întreruperea filamentelor becurilor semnalelor de avarie.

SCHEMELE ELECTRICE DE FUNCȚIONARE ALE INSTALAȚIEI DE SEMNALIZARE AUTOMATĂ CU LUMINI ROȘII CLIPITOARE ȘI SEMIBARIERE

Instalația BAT este concepută să poată funcționa în linie curentă sau în stații, pe linii simple sau duble, electrificate sau neelectrificate, cu sau fără bloc de linie automat.

Există două tipuri de bariere:

BAT de tip U-75 amplasată pe o secție de bloc de linie automat

BAT de tip M-77 pentru stații

Instalația BAT-TIP U-74, pentru linie curentă

Regimul normal de funcționare a instalației este cel automat, cu un timp de avertizare de regulă de 60 secunde, ceea ce înseamnă că instalația începe să funcționeze, în sensul opririi circulației rutiere, atunci când trenul circula cu viteza cea mai mare admisă pe secția respective se afla o distanță care corespunde în timp cu 60 secunde.

Deschiderea barierei și încetarea semnalizării optice se face, de asemenea automat, dup ace trenul a depășit și eliberat complet trecerea la nivel.

Acționarea instalației poate fi făcută și neautomat de la pupitrul de comandă local.

Ca elemente de legătură între tren și instalație se folosesc:

– Circuitele de cale ale blocului de automat;

– Circuitele de cale electronice suprapuse, denumite pedale electronice, cu ajutorul cărora se înregistrează ocuparea și eliberarea succesivă a diferitelor porțiuni de linie din această zonă.

Aceastea din urmă se prezintă ca un ansamblu separate, fiecare ansamblu fiind compus din două pedale, alimentate pe frecvențe de lucru diferite (12.5kHz și 19kHz).

Schemă pentru descriminarea sensului de mers

Avertizarea apropierii trenului de trecerea la nivel și deci comanda începerii acționarii instalației, se face cu ajutorul circuitelor de cale, câte unul sau câte două de fiecare parte a trecerii la nivel, în funcție de situația locală.

În fig.9 se prezintă o trecere la nivel amplasată pe o secție de circulație cu bloc de linie automat la care începerea avertizării apropierii trenului se realizează pentru sensul X la ocuparea secțiunii izolate notate cu X2A, iar pentru sensul Y la ocuparea secțiunii notate cu Y2A.

Figura 9. Denumirea convențională a secțiunilor de apropiere

Schema electrică a pedalei electronice

Figura 10. Schema de principiu a pedalei electronice

Schema electrică a releelor de acționare și ajutătoare

Figura 11. Schema releelor de acționare și ajutătoare

Se verifică în principal că:

– trenul a intrat pe distanță de avertizare din sensul X (contactul releului XAP dezexcitata) sic a un alt tren nu se găsește pe distanța de avertizare din sensul Y (contactele releului YAP excitat);

– trenul nu a atacat încă prima pedală electronică (contactul releului CP1 excitat) pentru circulația din sensul X (verificată de contactul releului de sens S dezexcitat).Se remarcă faptul că după atragerea releului AjX condiția de pedala nu se mai verifică;

– nu s-a anulat de către păzitorul de bariere funcționarea automată a instalației (contactul releului 1 AF dezexcitat).

În continuare, trenul avansează și ocupa secțiunea X1A.Se observă că releele XAP, A1 și A2 rămân în continuare dezexcitate, iar releul AjX excitat.

La atacarea de către tren a primei pedale electronice din zona trecerii la nivel releul CP1 se dezexcita, după care se stabilesuccesivă de către tren a zonei trecerii la nivel, permițând în ultima instant deschiderea barierei dupăște circuitul de alimentare a releului ajutător al primei pedale AjP1. Acest releu, împreună cu releul ajutător al celei de a doua pedale (AjP2), controlează ocuparea și eliberarea depășirea trecerii la nivel de către tren.

Scheme pentru comanda și controlul semnalizării optice și acustice rutiere

Începerea semnalizării optice și acustice se face la ocuparea distanței de avertizare și dezexcitarea releelor de acționare A1 și A2.

Dezexcitarea releelor A1 și A2 are ca urmare (fig.12):

– Întreruperea circuitului de alimentare a releului de comandă a semnalizării rutiere CSR;

– Conectarea unui cuplu pulsator format din releele P1 și P2;

– Excitarea releului pulsator de sonerie RPS, prin contactul releului pulsator P1.

Figura 12. Comanda semnalizării optice și acustice rutiere

Prin contactele releului CSR dezexcitat și contactele releului pulsator P1, se alimentează alternative becurile 1L și 2L ale semnalului de avertizare rutier A, care începe să dea indicații roșii clipitoare (fig.13).

Figura 13. Schema de conectare a semnalelor de avertisment rutier și a semnalizării acustice

Scheme pentru comanda și controlul cumpenelor semibarierelor

Pentru închiderea și deschiderea barierei se folosesc trei relee: releul de comandă a manevrării barierei CMB, releul de comandă a deschiderii barierei CDB și releul de comandă a închiderii barierei CIB (fig.14)

Figura 14. Schema de comandă a semibarierei

După dezexcitarea releelor de acționare A1 și A2 se întrerupe circuitul de alimentare a releului CMB, dar acesta nu se dezexcita decât după circa 8 secunde, fiind temporizat cu ajutorului unui circuit RC (condensatorul de 1000uF și rezistentele din circuit).

Temporizarea de 8 secunde între începerea semnalizării optice și acustice și începerea cursei de închiderea barierei, a fost necesară pentru a se permite vehiculelor angajate deja în trecere să depășească trecerea la nivel fără a deteriora cumpenele.

La expirarea de 8 secunde releul CMB se dezexcita, întrerupe alimentarea releului CDB, care la rândul lui stabilește circuitul de alimentare a releului CIB.

Prin contactul releului CIB se închide circuitul motoarelor cumpenelor (fig.15) astfel:

– rotorul motorului semicumpenei A pe circuitul: +24 V (A) -CIB↑

– contactul 2 al cumpenei – rotor rezistența de 2,2Ω- -24 V (A);

– statorul motorului semicumpenei A pe circuitul: +24 V (A)- CIB↑- contactul 2 al cumpenei CDB↓- stator – CIB↑- -24V (A).

Figura 15. Schema de conectare a semibarierei și a releelor de control

Becurile de pe cumpenele barierei (fig.16) se conectează astfel:

– Becul 3LC direct, la dezexcitarea releului de comandă a semnalizării rutiere CSR;

– Becurile 1LC și 2LC, prin contactul releului pulsator P1(care șuntează pe rând becul 1LC și 2LC) ceea ce are ca urmare obținerea unor indicații clipitoare.

Figura 16. Schema becurilor de pe cumpene și a releului de control talonare

La întreruperea curentului alternativ, becurile rămân în continuare aprinse, fiind alimentate în curent continuu prin contactele releului de supraveghere a tensiunii alternative STA1.

În fig.16 se prezintă și circuitul electric de conectare a releului KT de control al talonării cumpenelor.

În cazul talonării cumpenelor (indiferent de sensul talonării) sau ruperii acestora, contactul de talonare întrerupe circuitul releului KT și semnalele de avarie trec pe oprire.

Totodată printr-un alt contact al releului KT se semnalizează imediat la stație defecțiunea produsă.

Scheme pentru comanda și controlul semnalelor de avarie

Releul AȘ se dezexcita comandând trecerea pe roșu a semnalului de avarie la:

– dezexcitarea releului AAS (în timp de 8 secunde bariera nu s-a închis, datorită unor defecțiuni);

– dezexcitarea releului KT (cumpenele au fost talonate);

– apăsarea de către păzitorul de bariera a butonului BAS de pe pupitrul de comandă local (există un pericol pentru circulația feroviară, ca de exemplu de un obstacol pe trecerea la nivel);

– întreruperea filamentelor la ambele becuri ale aceluiași semnal de avertisment rutier (contactele releelor SFRA1, SFRA2 și KFRA în paralel pentru celălalt semnal de avertisment rutier);

– apăsarea pe buton BT al “blocului test” pentru probe de funcționare.

Figura 17. Schema de comandă și controlul semnalului de avarie

Scheme pentru electroalimentarea instalației

Alimentarea instalației în curent continuu se face de la o baterie de acumulatoare amplasată într-un puț care funcționează în tampon cu două redresoare de tip SR12-6(fig.18)

Curentul alternative de 27,5V (pentru semnalele de avarie) și 16,5V (pentru semnalele de avertisment rutiere și becurile de pe cumpănă) se obține prin intermediul unui transformator de tip E.

Supravegherea tensiunii alternative de 16.5V se face cu releul STA 1, iar a tensiunii de 27,5V cu releul STA 2.

Sunt prevăzute siguranțe separate pe plusul și pe minusul bateriei de alimentare.

Figura 18. Schema de alimentare a instalației

Schemele instalației BAT de tip M-77 pentru stații

Instalația BAT din incinta stației se pune în dependent cu semnalele luminoase ale stației astfel încât, în situația când trenul se găsește pe distanță de avertizare (secțiunea de apropiere), semnalele să nu se poată pune pe liber decât dacă bariera este închisă.

Dacă trenul nu se găsește pe distanță de avertizare, semnalele de intrare, parcurs și ieșire pot fi puse pe liber cu condiția ca, în situația ca trenul intra pe distanță de avertizare iar bariera nu s-a închis (datorită unor defecțiuni), semnalele de circulație să treacă automat pe oprire și să se asigure drumul de frânare necesar opririi trenului până la trecerea la nivel.

Schemele electrice ale instalației BAT pentru stație sunt compartimentate funcțional astfel:

– schemele de comandă și control ale instalației BAT;

– schemele de acționare ale instalației BAT;

– schemele de supraveghere la stație a funcționarii și integrității instalației BAT;

– schema de alimentare electrică a instalației BAT.

Schemele de comandă și control ale instalației BAT

Principalele scheme de comandă și control sunt:

– schema EKAP pentru controlul apropierii trenurilor la efectuarea unui parcurs de ieșire;

– schema IB pentru comanda automată a închiderii barierei la efectuarea parcursurilor de circulație;

– schema AKAP și DKAP pentru controlul apropierii trenului la efectuarea parcursurilor de trecere fără oprire;

– schema IBG pentru închiderea barierei (generală) și de condiționare a deschiderii ei;

– schema RAB pentru stabilirea regimului automat de funcționare.

Schema EKAP

Figura 19. Schema EKAP

Schema IB pentru comanda automată a închiderii barierei la efectuarea parcursurilor de circulat. Prin aceasta schema se comandă închiderea automată a barierei din stație, la efectuarea parcursurilor de circulație, controlând starea liberă a distanțelor de avertizare la intrări (1 AD și 2 AD), cumulând totodată și condițiile de închidere a barierei pentru parcursurile de ieșiri (controlate de releul EKAP).

Pentru fiecare direcție de circulație se prevede o schemă IB.

Figura 20.Schema releului IB

Schemele de acționare ale instalației BAT

Principalele scheme de acționare ale instalației BAT sunt:

– Schemele releului de acționare A, a releelor ajutătoare de acționare 1 AA și R1 AA și a releului de anularea semnalului AȘ;

– Schemele de comandă și control ale focurilor semnalelor rutiere și ale becurilor de pe cumpene;

– Schema de închidere și deschidere a barierei;

– Schema releului de anulare și automată a semnalizării AAS.

Schema releelor ajutătoare de acționare

Figura 21. Schema releelor ajutătoare de acționare

Schema de comandă și control a focurilor semnalelor rutiere și a becurilor de pe cumpene

La fel ca și bariera din linie curentă, semnalele rutiere din stație avertizează apropierea unui tren prin lumini roșii clipitoare. Fiecare semnal rutier are două focuri roșii care ard în contratimp, cu o frecvență de pulsare de circa 40 clipiri pe minut, realizată de un grup de două relee pulsatoare P1 și P2.

Concomitent cu focurile semnalelor rutiere se aprind șic ațe trei becuri pe fiecare cumpănă a barierei, dintre care becul de la vârful cumpenei arde neîntrerupt, iar celelalte două cu lumini clipitoare.

Se remarcă următoarele:

– Alimentarea becurilor semnalelor rutiere cât și a becurilor de pe cumpenele barierei se face în mod normal în curent alternativ, iar reglajul tensiunii la becuri se realizează cu ajutorul rezistorului de 14Ω. În cazul întreruperii tensiunii alternative, becurile se alimentează în continuare în curent continuu prin contactele releului supraveghetor al tensiunii alternative S;

– Sunt prevăzute siguranțe separate de 2A pentru fiecare bec al semnalului rutier;

– Integritatea filamentelor becurilor semnalelor rutiere este controlată permanent, atât în stare aprinsă, cât și în stare stinsă, prin releele de foc FĂ și FB, câte unul pentru fiecare semnal rutier.

Releele de foc, de curent continuu, sunt conectate în circuitul de curent alternativ prin punți redresoare cu diode de tip EFR.

Figura 22. Schema de comandă și control a focurilor semnalelor rutiere și a becurilor de pe cumpene

Schema de închidere și deschidere a barierei

Mecanismul barierei este acționat prin intermediul contactelor rotative ale autocomutatorului, care se stabilesc sau se întrerup în funcție de înclinarea cumpenei la diferite unghiuri.

Când bariera este deschisă (cumpănă este ridicată) sunt stabilite contactele 1,5(fig.22) și 2, iar contactele 3 și 4 sunt întrerupte.

Când bariera este închisă (cumpănă este coborâtă) sunt stabilite contactele 3 și 4 și întrerupte 1,5 și 2.

Prin contactele 1 ale ambelor cumpene și contactele releului A este alimentat releul de comandă a semnalizării CS, care se dezexcita la începerea comenzii și se reexcita la sfârșitul cursei de deschidere a barierei (prin contactele 1 și contactele stabilite ale releului A).

Motorul barierei este alimentat prin contactele 2 și 3, într-un sens sau celălalt, în funcție de starea excitată sau dezexcitata a releelor 1AA și R1AA (fig.23).

Figura 23. Schema de închidere și deschidere a barierei

Prin contactele ale celor două cumpene este alimentat releul de control al barierei KB.Starea atrasă a acestui releu indică faptul că ambele cumpene ale barierei sunt complet coborâte.

Comanda coborârii cumpenelor se face la dezexcitarea releelor 1 AA și R1 AA, care închid circuitul de alimentare al rotorului, în sensul A2-A1 și al statorului B1-B2.

Schemele de supraveghere la stație a funcționarii și integrității instalației BAT

Pe circuitele de dependent dintre dulapul trecerii la nivel și stație se transmit la impegatul de mișcare următoarele informații:

– poziția barierei, controlată în stare deschisă prin releul CS, iar în stare închisă prin releul KB;

– netalonarea cumpenelor, controlată prin releul KT;

– existenta tensiunii alternative, controlată prin releul S;

– integritatea filamentelor, focurilor semnalelor rutiere atât la rece (stinse) cât și la cald (aprinse), controlate prin releele FĂ, FB și KFR.

Transmiterea la stație a poziției barierei

Transmiterea la stație a poziției barierei se realizează astfel:

– daca bariera este deschisă, releul CS este excitat și prin contactul acestuia, se alimentează cu polaritatea normala releul KSB de la stație

Figura 24. Schemele de supraveghere la stație a funcționării instalației

Pe luminoschema. Prin contactul polarizat (normal) al releului KSB, va arde fanta albă, înclinată, indicând starea deschisă a barierei;

– daca bariera este închisă, releul KB din dulapul trecerii la nivel este excitat; acesta stabilește circuitul releului KB din stație, iar pe luminoschema se afișează starea închisă a barierei prin aprinderea fantei roșii orizontale.

Transmiterea la stație a informației privind talonarea cumpenelor

Transmiterea la stație a informației privind talonarea cumpenelor se realizează astfel:

– la talonarea cumpenei se dezexcita releul KT și ca urmare, se întrerupe la circuitul releului NB, care printr-un contact de repaus pornește grupul pulsator; totodată începe să pulseze și releul TS.

Prin contactele releelor NB și KT se dă alimentare pulsatorie releului NB din stație, păstrând polaritatea normal;

– in același timp, prin contactele releului KT se întrerupe circuitul releului AS și ca urmare, pe luminoschema se aprinde pulsant becul roșu TC (talonare cumpănă).

Concomitent se aprinde clipitor și becul roșu de deranjament NB de la bară AC 12 P prin contactul de repaus al releului AȘ.

Schema de alimentare electrică a instalației BAT

Pentru alimentare locală în curent continuu se prevăd doua redresoare DR -12-10, alimentate în curent alternativ de 220 V (fig.25).

Redresoarele funcționează în tampon cu câte o baterie de acumulatoare staționare de 12 V, montate în serie și prevăzute cu o prize mediana de 12 V; capacitatea bateriei este de minimum 108 Ah.

Pentru alimentarea locală în curent alternativ se prevede un transformator coborâtor AG, de tip L, care reduce tensiunea de la 220 V la 12 V.

Figura 25. Schema de alimentare a instalației

Existența tensiunii alternative este controlată prin releul supraveghetor S, alimentat printr-o punte redresoare de la prize de 12 V a înfășurării secundare a transformatorului AG.

1.1 Tipuri de treceri la nivel:

1.1.1 Treceri la nivel cu echipamente de automatizare

Treceri la nivel cu semibariere automate

Treceri la nivel cu bariere automate monitorizate local

Treceri la nivel cu deschidere automată local monitorizate

Treceri la nivel cu semnale de avertizare roșu și verde

1.1.2 Treceri controlate manual

Controlate local:

Treceri manuale cu bariere

Treceri manuale cu porți

Controlate la distanță:

Treceri controlate la distanță cu bariere

Treceri cu bariere cu circuit închis CCTV

Treceri deschise, fără vreun semnal de avertizare, bariere sau porți

1.2 Instrucțiuni generale pentru mecanicul de locomotivă:

Mecanicul trebuie să respecte viteza maxim admisă în momentul în care se apropie de trecere pentru ca participanții la trafic să aibă destul timp pentru a fi avertizați.

Unele treceri automate sunt controlate a astfel încât permit trenului să circule în ambele sensuri. Pentru circulația în ambele sensuri sunt afișate indicatoare cu limitare de viteza în imediata apropiere a trecerii.

Trecerile la nivel automate au instrucțiuni de comandă și control pentru a permite circulația în ambele sensuri pe linie. Dacă mecanicul merge în sens invers pe linie, atunci el nu trebuie să depașească viteza afișată pe indicator atunci când se apropie și trece de trecerea la nivel.

Traversarea trecerilor la nivel care sunt controlate local:

În cazul trecerilor controlată automa, daca mecanicul a fost avertizat că se apropie de o trecere controlată local atunci el trebuie:

– să se apropie cu prudentă maxima de trecere;

– să treacă peste ea doar dacă este activat semnalul verde al semaforului:

Când se circulă în ambele sensuri peste treceri monitorizate video și controlate de la distanță atunci mecanicul trebuie:

– să se apropie cu prudentă maximă de trecere;

– să treacă peste ea doar dacă este activat semnalul verde al semaforului

Depășirea adecvată a trecerilor:

Este permisă doar dacă se autorizată de către manevrant, în caz contrar nu este permisă peste:

– treceri automate cu semibariere monitorizate local,

– treceri automate deschise loacal monitorizate,

– treceri deschise (fără semanle de avertizae, bariere sau porți).

Raportarea echipamentelor defectate:

Mecanicul trebuie să raporteze împiegatului în cel mai scurt timp posibil dacă observă vreo defecțiune sau neregularitate în trecere.

1.3 Treceri la nivel cu semibariere automate

Echipamente și funcțioanare:

– conține semibariere și semnale de dirijare a traficului care sunt declanșate

automat la trecerea trenului;

– telefon cu legatură directă către stația de supervizare;

Împiegatul monitorizează trecerea de la distanță observând indicațiile din stația de control.

Trecerea corpurilor care au viteză mică:

– Înainte de a autoriza mișcarea, împiegatul trebuie să stie cât va dura deplasarea, să fie sigur că e destul timp între trecerea trenurilor, să se asigure că semanlele luminoase sunt în stare funcțională și sunt plasate la locurile potrivite. După ce împiegatul a autorizat mișcarea, el nu trebuie să revină la starea normală de lucru până când nu primește toate informațiile că mișcarea a fost facută cu succes.

– Dacă manevrantul din trecere nu a raportat că trecerea s-a efectuat cu succes, atunci împiegatul trebuie să se asigure că mecanicul a primit instrucțiunile adecvate – să se apropie de trecere cu maximă prudentă, să nu efectueze mișcare până nu a fost anunțat în mod prealabil.

Mentenanța

Trebuie efectuate lucrări și controale periodice pentru a menține starea trecerii la nivel în condiții de funcționare și maximă securitate (semnale de avertizare în bună funcționare, nu există obstacole în trecere, sunt înlăturate impedimentele provocate de condițiile de mediu).

Permanenta înregistrare a telefoanelor

La fiecare telefon împiegatul trebuie să înregistreze numele trecerii, data si ora telefonului, cât timp va dura depășirea, cât timp s-a alocat pentru a fi efectuată depășirea, starea trecerii la nivel. Se crează o bază de date cu toate miscările care au avut loc progresiv timp de un an.

Miscări în ambele direcții pe linie

Împiegatul nu trebuie să autorizeze mișcări în mabele sensuri la o trecere cu barieră semiautomată decât dacă acea trecere permite asta și este controlată local de către un îngrijitor. La fel trebuiesc respectate si indicațiile de viteză din apropierea trecerii.

1.4 Treceri la nivel monitorizate local (ABLC) și treceri deschise local monitorizate (AOLC)

Echipamente și funcționare

Sunt două tipuri de treceri monitorizate local:

– trecere cu barieră automată (ABCL)

– trecere deschisă local monitorizată (AOLC)

O trecere ABCL are:

– semibariere

– semnale de control al traficului

– telefon cu legatură directă către stația de control

O trecere AOCL conține semnale de control al traficului și uneori telefon cu lagatură directă către o stație de control.

Echipamentele de pe ambele treceri sunt controlate în mod automat de trenul care se apropie, de mecanic sau de alt echipament.

Un semnal alb clipitor indica faptul că echipamentele (semnalele de dirijare a traficului și semibarierele) sunt în stare bună de funcționare. În cazul unor neregularități cum ar fi semibarierele stau jos pentru o perioadă prea îndelungată de timp atunci semnalul alb clipitor va inceta să funcționeze.

Cazul în care trenul nu oprește la trecere

– Înaintea tăblitei de avertizare mecanicul trebuie să reducă viteza trenului corespunzator cu cea de pe indicatorul trecerii și să se asigure că trecerea e liberă și semnalul alb clipitor e în stare activă. Mecanicul trebuie să accelereze imediat ce partea frontală a trenului a depașit intersecția.

– Cazul în care trecerea nu funcționeaza la parametrii săi atunci mecanicul trebuie să oprească dacă: semnalul alb clipitor nu luminează, este declanșat semnalul roșu în treceri ABCL și unele AOCL, trecerea este blocată, macanicul nu poate vizualiza trecerea din cauza ploii mari, zăpezii, ceții sau a altor condiții de mediu, trenul merge în direcție inversă deși trecerea nu permite asta.

Cazuri în care trenul trebuie să oprească înaintea trecerii la nivel

– în regim normal de funcționare mecanicul trebuie să oprească trenul înantea trecerii asigurându-se de accesibilitatea intersectiei și de funcționarea semnalului alb clipitor, numai în aceste condiții iși poate continua deplasarea dupa activarea în prealabil a semnalului sonor de plecare.

– Oprirea trenului mai poate fi cauzată și de: lipsa semnalului alb intermitent, funcționarea semnalului rosu, lipsa vizibilitații datorate condițiilor meteorologice, precum și blocarea drumului.

Defecțiunea echipamentului

În circumstanțele nefuncționării sistemului de monitorizare a traficului în trecere sau a semibarierilor, se necesită anunțarea centrului de control și a tehnicianului de semnalizare.

1.5 Trecere la nivel cu bariere, actionată de un manevrant, cu control de la distanța și circuit închis de tip CCTV

Caracteristicile acestui tip de trecere sunt: realizarea dirijării traficului de către un operator prin comenzi de la distanță, prin prezența camerelor de luat vederi cu circuit închis (CCTV), cât și prezenta senzorilor de ultrasunet și infrarosu.

Apasarea butonului de ‘trecere-libera’ îl inștiințează pe mecanicul de locomotivă că barierele sunt ridicate iar trecerea este permisă.

În cazul apariției urmatoarelor neregularitați trebuie declanșat butonul de cădere a barierelor: cel puțin unul din semnalele de dirijare a traficului nu funcționează, este posibilă o congestionare a traficului în trecere, defecțiuni a barierilor.

Nu poate fi autorizată ridicarea barierilor doar dacă: trenul a trecut în sigurantă prin trecere, semnalele de protecție nu sunt afectate, nu a fost selectată nici o rută înaintea semnalelor de protecție.

Defectarea echipamemtelor- altele decat RC sau CCTV

Dacă indicatorul de semnal nu pornește după ce a fost activat butonul de “lower” atunci trebuie imediat oprită căderea barierilor. La o intersecție controlată de la distanță și cu circuit închis de tip CCTV barierile vor sta în pozitie cazută pe toată durata remedierii defecțiunii.

– barierile nu pot fi ridicate

– nu este posibil controlul manual al barierilor

– barierile nu sunt securizate

– defectarea semnalelor de control al traficului

– defectarea circuitului care controlează barierile

Defectarea dispozitivelor de comandă de la distanță sau a camerelor de luat vederi

– declanșarea alarmei dacă bariera nu se ridica în timp util

– proasta calitate a filmarii

– defectarea circuitului de control al barierilor

– rămânerea barierilor în poziție căzută

– rămânerea barierilor în poziție ridicată

– defectarea sursei de alimentare

Circulația în ambele sensuri pe linie în astfel de treceri este permisă dacă manevrantul se află în intersecție și semnalul verde este activ, iar trecerea nu este ocupată și barierile sunt căzute.

Un îngrijitor este numit și responsabil în trecere dacă apare una din urmatoarele situații:

manevrantul nu are o imagine clară din intersecție, barierile nu răspund comenzilor, sursa principală de alimentare este defectă, circuitele de legatură între semnalele de protecție și trecere nu funcționează

1.6 Treceri la nivel deschise (controlate manual).

O trecere deschisă nu are bariere, porți sau semnale de monitorizare a traficului.

Dacă trenul nu oprește înaintea trecerii atunci mecanicul trebuie să reducă viteza la fel ca cea din indicator plasat înaintea intersecției și să se asigure că are vizibilitate maximă asupra trecerii după care iși poate continua drumul.

Daca trenul trebuie să oprească înaintea intersecției atunci mecanicul trebuie să reducă viteza și să oprească la indicatorul de stop. Înainte de a trece peste indicator trebuie să se asigure că trecerea este liberă.

1.7 Treceri la nivel cu semnale de avertizare roșu și verde

Aceste tipuri de treceri dirijează traficul prin semnale de avertizare roșu și verde, cât și prin bariere sau porți. Unele din ele au și telefon cu legatură directă către stația de comandă.

1.8 Treceri la nivel cu porți controlate de un manevrant

Aceste tipuri de treceri sunt normal închise pentru călători și vehicule. Cănd este autorizată deschiderea lor atunci trebuie ca manevrantul să se asigure că trecerea este liberă și să le deschidă fără pierderi de timp

Capitol 2 Sistemul de control și monitorizare a trecerilor la nivel

2.1 Prezentare generala

Figura 1 prezintă la un nivel general sistemul de monitorizare și control pentru trecerile la nivel. Pe o sectiune de cale ferata este ilustrata locomotiva 12 inaitea unei intersectii, controlate de un macaz 18.Fiecărei treceri 20,22,24,26,28 îi corespunde o stație de monitorizare a traficului 30,32,34,36,38. De asemenea există o stație de monitorizare 39 care supravegheaza macazul 16.

Este indicat ca stațiile de monitorizare să fie poziționate de-a lungul căilor ferate astefel încât să nu reprezinte un factor de risc pentru siguranța traficului , sau să poată deveni posibile ținte pentru atacurile teroriste sau pentru alte persoane sau grupuri de persoane care să încerce periclitarea securității traficului. Este de preferat ca stațiile de monitorizare să fie amplasate la distanțe egale de-a lungul traseului astfel încât să poată fi supravegheată întreaga lungime a rutei. Stațiile de supraveghere sunt conectate între ele prin legaturile 40,42 44 46 48 și 49 larețeaua WAN. Comunicarea între aceste stații de supraveghere este facută hardware prin cablu(fibra optica). Căi de comunicare alternative sunt posibile și pot fi obținute wireless prin unde radio (precum 802.11/802.16/900 MHz ) cablaje împerecheate, fibră optică, cablaje protejate, sau o combinație hibridă între aceste metode. Comunicarea prin internet este de asemena folosită ca metodă de legatură, utilizând protocolul TCP/IP. Stațiile de supraveghere 30, 32, 34, 36, 38, 39 pot comunica wireless prin unde radio ( 802.11/802.16/900 MHz ). Pe fiecare stație de monitorizare sunt amplasate niște antene de emisie-receptie care au rolul de a transmite date wireless cu informatii din trecere către mecanicul de locomotiva prin căile de comunicatii 60, 62, 64, 66, 68, pe tren de asemenea fiind prezentă o astfel de antenă 63. Aceste rețele wireless pot să aibă nevoie de turnuri de comunicații 61 sau de sateliti pentru a să face legătura de-a lungul traseului între stațiile de control și stațiile prezente pe tren. Fiecare legătură care se face între trenuri și stâlpi este unic codată și identificată.

In afară de a fi legată la stațiile de supraveghere, rețeaua este conectată la o stație locală de control 80 prin căi de comunicare 82. Aceste legaturi sunt făcute fie hardware, prin cablu, sau wireless.

2.2 Echipamentele conținute intr-o trecere la nivel

În figura 2 este ilustrata o trecere la nivel în detaliu . Este prezentat trenul înaintea semnalului 90, care are rolul de a semnaliza starea de ocupat a liniei cu ajutorul circuitului de cale și transmite informația către controlerul de trafic 92.In acest desen totodata se arată faptul că controlerul de trafic 92 are funcția de a coborî brațele barierelor 96 atunci când este detectată prezența trenului pe șine. Controlerul de trafic comunică cu stația de monitorizare a trecerii hardware prin cablu 98 pentru a înștiința de apropierea trenului. Stația de supraveghere 30 înglobeaza toate aceste informații în emisiile sale.

În alte tipuri de intersecții informațiile privind locația și apropierea trenului 12 este transmisă în mod indirect printr -o stație de control centrală sau locală sau de la un GPS (sistem global de poziționare) care se află pe tren, sau prin alte sisteme de urmărire.

FIG. 2

2.3 Părtile componente a unei stații de supraveghere

Figura 3 prezintă parțile componente a unei stații de supraveghere 30 pentru sistemele de detecție ilustrate în figura 1 și 2. Sistemul de supraveghere este dispus pe un stâlp 31 pe care sunt montate toate elementele necesare monitorizării traficului. Unul din ele este camera video de înaltă definiție de tip zi/noapte dotată cu DSP (Procesarea Digitala a Semnalului) care este capabilă de fotografii color în timpul zilei și de fotografii de mare rezoluție monocrome pe timp de noapte. Technologiile alternative zi/ noapte sunt posibile datorita folosirii camerelor digitale și analogice și a procesoarelor video precum Mavix din Israel și Teleste din Suedia.

Camera suprta semnal NTSC sau PAL și are la iesire fișiere foto și video JPEG respectiv MPEG. În cazul în care camera va fi expusă la condițiile de mediu externe aceasta trebuie să fie într-o carcasă sigilată. Camera trebuie să aibă declanșatoare externe astfel încât să capteze imagini individuale. În această formă de organizare camera 100 este montată pe un suport 102, motorizat pentru a-și schimba ușor direcția de filmat. În așa fel mecanismul suportului poate fi mișcat la 160 de grade la fiecare secundă și camera poate fi fixată pe orice poziție dorită cu o precizie de 1%.

Camerele video pot fi comandate prin rețea de la distanță. Asemenea camere sunt disponibile în Cohu din San Diego, modelele 3960 și 3955. Ele au capacitatea de a înregistra traficul din trecere în format MPEG 4 de înaltă definiție la o frecvență de 30 de scene pe secunda care sunt trimise o data mecanicului de locomotivă, astfel el poate vedea trecerea cu cațiva kilometri înainte de a ajunge în trecere și o data în stația centrală de monitorizare.

Stația de supraveghere 30 include de asemenea o combinație de senzori pasivi în infraroșu și senzori de ultrasunete 104. Au rolul de a detecta prezența și mișcarea oricărui vehicul sau corp aflat în trecere. Foarte buni sunt senzorii pasivi în infrarosu de tipul DT-272 care au fost aplicati și în tehnologiile ASIM unde s-au comportat foarte bine.

Un sistem radar 106 bazat pe microunde este de asemenea utilizat în stația de monitorizare 30 . Un asemenea dispozitiv este cel din USA, Signal US-300MWR, și cel de la Sensor Technologies & Systems, Arizona. Acest sistem este direcțional și acționează către în ambele sensuri ale șinei de cale ferată. Poate detecta pe o arie de 600 de metri orice obiect străin.

Așa cum a fost menționat anterior, stațiile de monitorizare și control conțin mai multe echipamente montate pe un stâlp de susținere. În structura ilustrată, acesta stalp este totodata folosit ca și suport pentru semaforul 108 ce semnalizează trecerea la nivel pentru a atenționa vehiculele care tranversează despre starea de liber a trecerii cât și despre imediata apropiere a trenului. Alimentarea este făcută și cu ajutorul panourilor solare 110 care încarcă bateriile UPS, pentru a alimenta dispozitivele 100, 102, 104, 106, semaforul 108 și alte sisteme de comunicare și detecție.

Sistemul de monitorizare 30 conține o carcasă 112 care protejează partea de alimentare și comandă pentru senzori, semnale și echipamente de comunicare. De asemenea are în componență și o antenă 122 pentru comunicațiile wireless și o legatura prin cablu 120 pentru rețeaua LAN.

2.4 Alimentarea și comanada echipamentelor

Figura 4 înfatișeaza componentele electronice asociate unui sistem de monitorizare 30. Aici este inclusă o sursă de alimentare UPS 150 care primește curent fie de la sursa centrală sau de la un panou solar. În unele stații există și o sursă de curent alternativă.

In circuitul prezentat funcțiile de bază ale sistemului de supraveghere sunt date de procesorul 170, care interactionează direct cu celelalte

componente sau indirect prin comenzile soft date de el.

Această schemă 112 are în alcătuire o placă electronică 161 care este interfată pentru controlerul de trafic 92. Blocul de grafica video 160 primeste semnalul video, il proceseaza și îl transmite la bordul locomotivei prin rețeaua WAN wireless sau în stația centrală de comandă și control prin rețeaua LAN, folosind protocolul Ethernet IEE802.3/802.3U. O asemenea placă este USA MPEG-4 Video cu modelul de procesor 100 și 150 cu 2 porți seriate RS222/485 și RS232. Unități alternative de procesare video sunt disponibile pe piață precum Mavix Models 100/150 din Israel, Teleste din Suedia, și Micronas din Santa Clara, California.

Acest are în componență o placă driver Pan Tilt 162 pentru comanda funcțiilor camerei pan, tilt, zoom cât și pentru capacitatea de mărire și de mișcare a brațului camerei.

Are de asemenea încorporate componente de circuit pentru radarul cu microunde 164, pentru senzori pasivi în infraroșu 166 și senzori de ultrasunete 168, fiecare din aceste plăci având conexiuni electrice 170, 171, 172, 174, 176, 178 cu fiecare componentă pe care o comandă.

Aceaste plăci, prin conexiunile 170, 171, 172, 174, 176, 178, sunt conectate la procesorul master 180 prin magistrala 182 care monitorizeaza și oferă funcții de comandă și control în vederea distribuirei informației. Placa procesorului principal este foarte similară cu placa de bază a unui calculator, dar este folosită preferențial, ținând cont de influența condițiilor de mediu. Procesorul principal dispune de echipamente și instrucțiuni standard la fel ca un calculator, precum memorie de operare, sistem de operare WINDOWS sau Linux, soft de instalare a diverselor dispozitive auxiliare, programe de preluare a datelor de la senzori, programe pentru transmiterea stării sistemului și programe de stocare a informației pentru datele primite de la senzori chiar și după ce au fost transmise unui centru de comandă sau unui tren.

Această placă 180 este de asemeanea conectată la o punte wireless 186 printr-un acces point 802.11 care este diponibil pe piată de la mai mulți furnizori precum Linksys, Cisco, Siemens. Aceste acces poiunt-uri emit și recepționează informații printr-o antenă de emisie-recepție cu ajutorul căreia staițile de monitorizare transmit date către locomotivă cât și către stația centrală de supraveghere. Această plăca este conectata totodată și la o rețea LAN prin Modemul DSL 188, cel folosit este Signal US-1000 Point to Point DSL modem.

2.5 Centrul de comanda și control al trenului

Figura 5 prezintă centrul de comandă și control al trenului. Mecanicul de locomotivă a trenului 12 cu ajutorul unui afișaj video 200 poate vedea urmatoarele treceri la nivel. Sistemul include o alarmă audio 202, care furnizează mecanicului o avertizare sonoră ce-l determină să-și verifice monitoarele video în ipoteza existenței unui eventual pericol.

Calculatorul de bord 200 oferă mecanicului de locomotivă o perspectivă vizuală a urmatoarelor patru treceri în drumul trenului. De asemenea poate fi văzut un număr diferit de locatii sau numarul de vizualizări poate fi setat sau ajustat de către mecanic folosind componentele periferice ale unui calculator de bord, cum ar fi un joystick sau o tastatura 204. O tastatura Pelco 300A cu joystick este furnizată de Pelco din Clovis, California. Folosind aceste dispozitive periferice cât și cele de afișaj, mecanicul poate selecta o perspectivă riguroasă asupra trecerii, oferindu-i capacitatea de a repoziționa camera video pentru a-și asigura o vizibilitate cât mai bună din orice unghi.

Afișajul video 200, tastatura și joystickul 204 cat și boxele de alarma 202 sunt intrari/iesiri pentru sistemul computerizat folosit la bordul locomotivei. Este utiliyat un software dedicat astfel încât sunt afișate patru imagini pe monitorul calculatorului, reprezetând imaginile urmatoarelor patru treceri la nivel dinaintea trenului. Imaginile sunt inlocuite de următoarele patru pe măsură ce trenul depașește fiecare intersectie.

Pentru transmisia datelor wireless sistemul trenului implică prezența și a unui modul multi-semnal Wi-Fi Wireless 208. Un sistem care a demonstrat că este potrivit pentru acest scop este USA Signal US-3000 Wi-Fi Wireless Bridge.

Fig. 5 ilustreaza deasemenea tabloul de bord obisnuit 220 utilizat de inginer pentru a conduce trenul și monitorizeaza funcțiile sale.

FIG. 5

2.6 Modulul de afișare la bordul locomotivei

Figura 6 ilustrează alcătuirea unui ecran de afișare ca interfață de utilizare pentru un mecanic de locomitiva. Sunt afișate imagini video de la 4 stații de monitorizare diferite 230, 232, 234, 236.

Traseul trenului și stația de monitorizare din dreptul acesteia sunt de asemenea indicate în fereastra 240. Pe afișajul 242 este reflectă locația trenului de-a lungul căii ferate și o stelută indică stația de monitorizarea din cadrul căreia informația este afișată. Semnalul clipitor 246, 248 din jurul stațiilor de monitorizarea arată faptul că există o condiție de alarmă. Imagini de la această stație sunt afișate în fereastra 232 care conține și un semnal clipitor 233 indicând faptul că o alarmă a fost detectată la acea stație de supraveghere.

Echipamentul conține și un meniu de control 250 care are rolul de a seta camera video astfel încât să fie controlată prin tastatură și joystick. Lumina din jurul punctului 252 arată care imagine este în prezent controlată de către joystick.

Condiția principală este ca cea mai apropiată trecere să fie semnalată în caz de urgentă de cea mai apropiată alarmă. Mecanicul poate selecta orice stație de monitorizare pe care dorește el să o controleze și să primeascș informații de acolo. Pentru prioritizarea sistemului, trenul cel mai apropiat are prioritate față de cel mai îndepărtat iar trenul de obicei preia prioritatea peste cea a gării. Cu toate astea, centrul de comandă are abilitatea de a ignora schemele de prioritizare.Mecanicul poate să primească informațiile fie de la fiecare centru de comandă fie direct de la gară, sau de la stații de control de pe alte rute.

Interfața utilizatorului include de asemenea un control de imagine 254 care permite mecanicului de locomotivă să schimbe repede diferite unghiuri și configurații de vizualizare a imaginilor. Actuala configuratie de vizualizare este evidentiată cu o lumina continua fără sonor. Alte modalități de vizualizare includ o maximizare a unei singure surse video și o vedere a rutei, o vedere pe tot ecranul, două surse video și vizualizarea drmului. Imagini cu informații de la/despre centrul de monitorizare, o vedere cu stația de supraveghere pe o parte a monitorului și starea rețelei pe cealaltă parte, sau partea frontală a trenului poate fi afișată sau oricare alte configuratii posibile.

2.7 Arhitectura rețelei a unei treceri la nivel

Figura 7 ilustrează componentele unui sistem de monitorizare și detecție din punctul de vedere al arhitecturei rețelei .

2.8 Arhitectura software a sistemului

Figura 8 prezinta straturile unei arhitecturi software a sistemului. Aceste programe funcționează pe tren, în postul central de comandă și control 82 , în birourile locale de control 80 și în stațiile de monitorizare.

Pentru fiecare din aceste posturi de control și monitorizare în FIG. 7

structura software a sistemului sunt alocate spații de memorie în care sunt stocate și generate comenzi către parți ale sitemului de detecție și supraveghere, adică fiecarui strat din arhitectura software îi corespunde un anumit bloc pe care îl comandă și controlează. Acest soft este creat și pentru rețeaua de calculatoare cu scopul de a spori siguranța și securitatea sistemului de detecție și monitorizare a trecerilor la nivel. Această schemă conține chei de criptare atât hardware cat și software, diferite parole de securitate, acces pe bază de logare biometrica, de asemenea sunt folosesite autorizații de acces valabile pentru fiecare utilizator în parte atât pe calculator cât si rețea. Camerele de vedere sunt folosite de cel mai apropiat tren, aceasta este starea de bază a sistemelui, insă în funcție de priorități bazate pe instrucțiuni privilegiate sistemul poate permite și alte configurații.

Există programe soft disponibile pe piată pentru cateva surse care interpretează în mod electronic datele video și care cauta tipare vizuale pentru a se potrivi cu trecatori, masini, motociclete, masini mari, autobuz și alte tipuri de corpuri ce pot patrunde în trecere.

GSM-Railway

Introducere

Sistemul GSM-Railway, prescurtat GSM-R, reprezintă adaptarea conceptului de transmisie radio a datelor și vocii în sistem celular pentru sisteme complexe de transport. Cea mai completă aplicație a sistemului GSM-R o reprezintă aplicația feroviară, aceasta incluzând, pe lângă comunicația de date/voce din sistem și transmisiile aferente sistemului de siguranță.

GSM-R este rezultatul a peste 10 ani de colaborare între diverse companii feroviare europene. Pentru a obține o interoperabilitate în întreaga Europă folosind o singură platformă de comunicații, standardul GSM-R combină toate funcțiile cheie și experiențele obținute în trecut din utilizarea a 35 de sisteme analogice de-a lungul Europei.

GSM-R este o platformă sigură pentru comunicații de voce și date între angajații companiilor de cale ferată inclusiv mecanici, dispeceri, membrii ai echipelor de manevră și controlori. Dispune de specificații avansate cum ar fi apeluri pe grupuri, transmise radio de voce, conexiuni bazate pe locație și apel în caz de urgență, care îmbunătățesc semnificativ comunicarea, colaborarea și administrarea securității în cadrul personalului operațional.

GSM-R face parte din noul standard de sistem de management al traficului feroviar european (European Rail Traffic Management System – ERTMS) și transportă informația de semnalizare direct către mecanicul de pe locomotivă, permițând viteze mai mari trenului și o densitate a traficului cu un nivel ridicat de siguranță.

Alegerea tehnologiei GSM ca fundație a sistemului GSM-R a contribuit la succesul acestui nou standard. GSM-R s-a dovedit a fi cea mai ieftină rețea de comunicații digitale wireless construită pe platforma unui operator de cale ferată. GSM-R oferă mai mult decât transmisii de voce și servicii de semnalizare. Aplicații noi, cum ar fi urmărirea încărcăturii (cargo tracking), supraveghere video în trenuri și în stații și servicii de informare a pasagerilor folosesc tehnologia GSM-R.

Tehnologia GSM-R este în prezent implementată in 16 țări in toată lumea. Cu toate că specificațiile sistemului au fost finalizate in 2000, GSM-R a fost deja selectat de 38 de țări, inclusiv toate țările membre ale Uniunii Europene precum și un număr crescător de țări din Asia si N-ul Africii.

Fiecare rețea națională GSM-R poate fi bazată pe una sau mai multe rețele mobile GSM interconectate fie în mod direct, fie în mod indirect prin rețele fixe. Aceste rețele fizice trebuiesc conectate împreună astfel încât să formeze o singură rețea fizică. În plus, rețelele naționale GSM-R pot fi interconectate pentru a asigura un serviciu consistent de-a lungul mai multor țări.

Informații despre rețea

Fiind o rețea radio orientată către transmisii de date, arhitectura GSM-R implică o extensie de date, extensie care se regăsește la conceptul GPRS. La nivelul infrastructurii, rețeaua GSM-R folosește transmisia datelor prin infrastructura proprie, radio sau cablată (fibră optică).

Rețeaua GSM-R este bazată pe conceptul GSM și cuprinde următoarele elemente: stație de transmisie radio (BTS) și stație de centralizare a sistemului (BSC), echipamente mobile (extensie mobilă), Subsistem de Operare și Întreținere (OMS), Centru de Management al rețelei mobile și Platformă de Plăți structurată într-o bază de date.

Fig. 1. Arhitectura tipică a rețelei GSM-R

ABC – Administration and Billing Center

AC – Authentification Center – unitatea care se ocupă cu verificarea utilizatorilor și autorizarea acestora în rețea, în cazul în care aceștia sunt declarați valizi (se afla în baza de date de clienți, nu au restricții si terminalele pe care le folosesc sunt operaționale)

BSC – Base Station Controller – stație de centralizare a unui sistem, format din subsistemele care alcătuiesc sistemul celular într-o zonă dată

BTS – Base Transmition Station – stație de transmisie radio – ansamblu de transceivere radio și baterie de antene care deservesc o celulă

CBS – Cell Broadcast Service

EIR – Equipment Identification Register

HLR – Home Location Register – bază de date în care sunt stocați utilizatorii înregistrati, proprii rețelei

MSC – Master Sistem Controller – sistem de control general, având rolul de a controla rețeaua și schimbul de date și de a asigura funcționarea rețelei

GCR – Group Call Register

OMS – Operation and Maintenance Subsystem

SCP – Service Control Point

SMP – Service Management Point

SMS – Short Mesage Service

SSP – Service Switching Point

VLR – Visitor Location Register – bază de date în care sunt stocați utilizatorii pe măsura ce aceștia se deplasează dintr-un subsistem în altul (ansamblu de celule). De asemenea, VLR retine si utilizatorii care se afla în rețea insă nu aparțin acesteia (utilizatori ai altor rețele, care insă folosesc rețeaua în regim de roaming).

VMS – Voice Mail Service

Din punct de vedere al organizării celulare, spre deosebire de arhitectura celulară clasică, care trebuie sa acopere o suprafață geografică cat mai mare, sistemul GSM-R acoperă zona căii ferate si accesoriile laterale, însă nimic mai mult. Din acest motiv, rețeaua GSM-R este realizată cu celule nespecifice, adaptate pentru funcționarea în lungul căii. Astfel, celulele se echipează cu antene directive, poziționate astfel încât să acopere lungul caii ferate. Din motive de optimizare a infrastructurii rețelei fiecare subsistem (BSS) este realizat din 2 celule, ale căror antene sunt orientate astfel încât sa acopere o zona de cale cat mai mare (tipic, 180° intre axele lobilor principali ai antenelor).

Fig. 2. Structura tipică de organizare celulară în lungul căii

Frecvențele de emisie, respectiv recepție utilizate de rețeaua mobilă GSM-R sunt în banda de 900Mhz. În 1995, ETSI (European Telecommunications Standard Institute) a rezervat la nivel internațional cele două benzi de frecvență 876-880MHz (uplink) si 921-925MHz (downlink) pentru sistemele EIRENE (European Integrated Railway Radio Enhanced Network), care mai târziu a devenit banda GSM-R.

Astfel a fost rezolvată problema traficului peste granițe. Unele rețele GSM-R conțin și un centru de servicii pentru mesaje scurte, interfațat la rețeaua GSM cu scopul de a suporta aplicații tip Servicii de Mesaje Scurte (SMS).

Rețeaua fixă

Implementarea rețelei fixe depinde de cerințele fiecărei căi ferate și constă în rețele fixe private de cale ferată, rețele fixe publice sau o combinație a celor două. Indiferent de tipul de implemetare ales, rețeaua fixă va conține măcar următoarele elemente:

• comutatoarele de rețea – acestea sunt necesare pentru dirijarea apelurile prin rețea;

• elemente fixe de rețea;

• puncte terminale de rețea – acestea sunt locațiile unde echipamentele terminale pot fi conectate la rețeaua fixă, unde relele fixe pot fi interconectate și unde sitemele de suținere specifice căi ferate pot fi conectate la rețeaua fixă;

• centrul de management – este necesar pentru configurarea rețelei, monitorizarea randamentului, mangement-ul defecțiunilor, management-ul semnatarilor, etc.

Rețeaua fixă poate asigura conexiunile între rețeaua GSM și elementele de bază fixe ale căi ferate (centre de control, stații, etc). Ulterior, poate asigura interfețele la semnalele de semnalizare și alte echipamente specifice de cale ferată pentru a sprijini funcționalitatea întregului sistem de radiocomunicații. Fiecare cale ferată in parte este liberă să-și definescă propria rețea fixă și tehnologia pe care este bazată.

Echipamentul terminal

Echipamentul terminal pentru un sistem integrat de radiocomunicații constă în următoarele elemente:

• echipament mobil – element amplasat în cabina mecanicului. Acest echipament poate fi de sine stătător și asigură doar comunicații între șofer și pământ, sau în majoritatea cazurilor, cabina radio va fi conectată la un număr de alte sisteme integrate (de exemplu, sistemul public de adrese).

• echipament fix – acesta constă în primul rând în consolele utilizate de controlori. În completare, pot fi câteva alte terminale, care sunt folosite de operatori de tren, echipele de întreținere, etc.

Managementul rețelei

Pentru a putea opera o rețea de comunicații, se impune prezența unui echipament suplimentar care să realizeze funcțiile de management ale rețelei. Echipamentul poate fi dedicat unei anumite părți a rețelei, sau întreaga rețea poate fi administrată de un singur sistem de management. Acesta depinde de modul în care rețeaua este proiectată și implementată.

GSM-R este un sistem bazat pe GSM faza 2+. Companiile de cale ferată europene folosesc GSM-R într-o bandă de frecvență specială, de 4MHz care este localizată sub banda GSM900 extinsă, dar funcționează independent de frecvență. Masuri speciale garantează performațe la viteze de pâna la 500km/h.

Sistemul oferă operatorilor pe cale ferată multe aplicații pentru comunicații de voce și date. Cele mai importante ar fi:

• Servicii de prioritate (eMLPP: enhanced Multi-Level Precedence and Preemption)

• Stații radio folosite în tren

• Control automat al trenurilor

• Informarea pasagerilor

• Evidenta și diagnosticarea trenurilor

• Intreținerea căii ferate

• Comunicații la operațiile de manevră

• Comunicații pe plan extins.

Aplicații ale sistemului GSM-R, definite de EIRENE

Fig. 4. Aplicații ale sistemului GSM-R

Acest subset de cerințe comunicaționale a fost studiat și identificat de reprezentanți ai operatorilor europeni de cale ferată și evidențiază toate aplicațiile care permit comunicații mai ieftine pe calea ferată.

Cerințe pentru semnalizarea pe calea ferată:

• Control automat al trenului (ATC)

Sistemele de control al trenurilor sunt orientate pe nivelul de semnalizare

– semnale optice

– semnale electromagnetice (inductive)

– semnale mecanice sau semnalizare și control al trenului prin cablu special folosit la calea ferată, combinat cu balize radio pasive.

Aceste sisteme au câteva dezavantaje:

– sunt instalații fixe de-a lungul căii ferate

– fiecare sistem necesită cablare separată

– nu sunt operaționale internațional

– nu suportă trenuri cu viteze mai mari de 300km/h

– costuri de achiziție și întreținere ridicate.

Cu ERMTS, căile ferate împreună cu Siemens și alți furnizori mari au dezvoltat un nou sistem de control automat al trenului, pe patru nivele, numit ETCS (European Train Control System).

Nivelul 1 ETCS – folosește sistemul de eurobalize (transmiterea de la antenă la baliză se face în 27,095MHz, iar de la baliză la vehicul cu 4MHz / 500kBit/s.

Nivelul 2 ETCS – este un sistem fix acționat radio folosind GSM-R, semnalizatoare tradiționale ca numărătoarele de ax, cuple electronice, semnalele de pe linie fiind încă operaționale.

Nivelul 3 ETCS – este un sistem mobil acționat radio folosind GSM-R, fără alte semnale operaționale.

Nivelul 4 ETCS – este un sistem de semnalizare prin radio (semnalele vor fi operate din tren).

Reprezentări ale sistemului ECTS pe nivelurile 1, 2 si 3

Nivelele 2 si 3 ETCS for fi folosite pe tronsoanele de mare viteză care permit trenurilor să circule cu viteze de peste 350km/h. Din acest motiv, sistemul GSM-R jucând rol de canal de comunicație, va avea următoarele caracteristici:

– Flux de date bidirecțional între centrul fix al ATC și computerele ATC din tren.

– Legături de date conținue pentru ETCS nivel 2/3 cu transmisii de date.

– Transmisii de date discontinue pentru ETCS nivel 4.

– Viteze de până la 500km/h.

Cu ETCS nivel 2/3, computerul ATC de la bordul trenului va transmite poziția, viteza, numărul de vagoane și multe alte informații de la bordul trenului către centrul radio. Rețeaua de la centrul radio compară datele primite de la computerele ATC ale tuturor trenurilor din zona respectiv și profilul de viteză necesar fiecărui tren în parte. Aceasta va reduce distanța medie necesară între trenurile de pe aceeași linie. Rezultatul va fi folosirea în mod optim a căii ferate și micșorarea întârzierilor trenurilor.

• Sistemele de Telecomandă

Aria aplicațiilor de telecomandă cuprinde aplicații diferinte, de la comandarea locomotivelor pentru manevre la operarea macaralelor. De aceea cerințele diferă în funcție de aplicație. Comunicațiile sunt aproape exclusiv între două puncte și acoperirea este necesară doar peste suprafețe relativ mici (1-2km), în special în stații, triaje, depouri și doar pe perioada cât se desfașoară comanda. Cu toate acestea, calitatea acoperirii și disponibilitatea trebuie să fie mari. Interfețele folosite trebuie să asigure tracțiunea locomitivelor de manevră și controlul corect al dispozitivelor comandate.

Comunicații vocale operaționale

• Comunicații între stația de control și mecanicul trenului

Principalul rol al transmisiunilor radio în tren este comunicarea între o stație de control și mecanicii trenului și viceversa.

•Apeluri de urgență

Organizațiile de cale ferată necesită pentru a ajunge în caz de urgență la toate trenurile, funcții dedicate în tren și alte funcții pe calea ferată într-o zonă delimitată. Acum, apelurile de urgență vor fi efectuate ca un apel de broadcast(radio) printr-un sistem radio împarțit analog cu funcția „push to talk” pentru schimbarea vorbitorului(un fel de stații emisie/recepție). Apelul este inițiat prin rețeaua GSM-R și poate fi ascultat și interceptat de orice terminal compatibil GSM-R.

• Comunicațiile în timpul operațiilor de manevră

Echipajele de manevră folosesc acum sisteme radio analogice în banda de frecvență de 80MHz și 450MHz. Echipele sunt grupate în maximum 10 membri. Aceștia nu pot vorbi decât în grupul din care fac parte. Cu GSM-R se încearcă un nou standard și anume ca fiecare să poată vorbi cu orice membru al oricărui grup(cu un singur grup o dată).

Terminalul OPS de la Siemens, derivat din OPH, acest terminal a fost conceput pentru a servi ca „terminal de manevre”. Este dedicat unor anumite functii specifice cailor ferate, cum ar fi operatia de manevra si este folosit in triaje pentru a asigura comunicarea intre persoana care dirijeaza manevra si mecanicul locomotivei.

Fig. 9. Terminal OPS Fig. 10. Modul GSM

Modulul radio GSM-R (MRM – Mobile Radio Module) este integrat in cabina radio de la bordul trenului si asigura legatura radio intre tren si statiile fixe (statia de control si sistemele IT).

• Comunicații între mecanicii de locomotivă

La bordul trenului este nevoie de comunicare între mecanicul șef și ceilalti mecanici sau să se poată angaja într-o discuție ca parte terță. Acest lucru este posibil fie printr-o conectare directă prin GSM-R ca un apel multi-party sau folosind rețeaua fixă de la bordul trenului.

•Comunicații între personalul de întreținere

Până acum, personalul de întreținere foloșeste walkie-talkies sau telefoane instalate pe calea ferată conectate prin cabluri. Acest lucru include un număr mare de terminale diferite care măresc numarul de operații și mentenanță.

De acum peronalul de întreținere va folosi terminale GSM-R. Telefoanele instalate pe calea ferată vor fi bazate pe GSM-R și alimentate solar, astfel reducându-se costurile de instalare și întreținere. Ca o soluție de backup, și terminalele și telefoanele vor putea opera și în banda de frecvență GSM-R și banda publică GSM, dar aceste decizii țin de operatorul de cale ferată.

• Comunicații pentru Suport Tehnic

La bordul trenului este sistemul de Service al Operațiilor, care trebuie să aibe o legătură cu mecanicul șef precum și cu ceilalți mecanici. În plus, sistemul rețelei fixe de Service și Relații cu Clienții trebuie să poată comunica cu mecanicul șef, ceilalți mecanici și cu Service-ul Operațiilor. Acest tip de comunicații este distribuit între GSM-R și sistemul de rețele fixe de la bordul trenului.

Comunicații de voce și date, locale și pe arii extinse (non operaționale)

• Comunicații Locale în Stații și Depouri

Comunicațiile locale în stații și depouri au loc în mod normal prin rețele PABX (Private Automatic Branch eXchange/ telephone exchange legată la PSTN – Public Service Telephone Network) de cale ferată. Pentru a mări funcționalitatea și zona de acoperire aceste rețele PABX vor fi conectate, direct sau de la departare, la GSM-R.

• Comunicații pe Suprafețe Extinse (Wide Area)

Conectivitatea între stațiile de tren ale aceluiași operator de cale ferată va putea fi facută prin GSM-R.

Servicii de comunicații pentru pasageri

Pâna acum, un pasager nu putea primi nici un fel de informații sau ajutor din partea personalului trenului, dar în viitor vor putea fi accesate informații în timp real referitoare la parcursul trenului precum și al altor trenuri, ziare primite prin fax, internet local.

Servicii asigurate de sistemul GSM-R

Servicii vocale

Serviciile telefonice vocale ce trebuie asigurate de rețea sunt :

– apeluri vocale punct la punct – sistemul trebuie să asigure apeluri vocale punct la punct între orice doi utilizatori; astfel de apeluri trebuie să permită celor două părți să vorbească simultan;

– apeluri vocale publice de urgență ;

– apeluri radio-difuzate – comunicație într-un singur sens, de la un utilizator către mai mulți, într-o zonă stabilită, ai cărei membri fac parte din același grup de apel; compoziția grupului de apel trebuie să poată fi modificată în cadrul rețelei; un singur membru poate face parte din mai multe grupuri de apel; zona locală în care se face apelul trebuie să poată fi modificată în cadrul rețelei (numai cel care face apelul poate vorbi, ceilalți pot doar asculta);

– apeluri vocale de grup – compoziția grupului de apel trebuie să poată fi modificată în cadrul rețelei; un singur membru poate face parte din mai multe grupuri de apel; zona locală în care se face apelul trebuie să poată fi modificată în cadrul rețelei; este acceptabil ca numai un utilizator sa vorbească la un anumit moment (trebuie să fie posibil ca un controlor să poată întrerupe un utilizator care vorbește și trebuie asigurat un mecanism prin care sistemul să arbitreze între acei utilizatori care doresc să vorbească în cadrul apelului de grup);

– apeluri vocale multi-party – în cadrul unui apel multi-party, utilizatorii pot vorbi în același timp.

Servicii de date

Rețeaua va asigura servicii de date pentru următoarele aplicații :

– mesaje text – rețeaua trebuie să permită transmiterea de mesaje text de la utilizator la utilizator, precum și primirea la sol a unor mesaje transmise de pe mobil; primirea mesajelor nu trebuie să împiedice primirea sau transmiterea apelurilor vocale sau de date de mare prioritate;

– aplicații de date generale – astfel de aplicații pot fi : informații referitoare la orar, aplicații de întreținere și diagnosticare, e-mail, accesul la baze de data îndepărtate; rețeaua trebuie să suporte rate de transfer al datelor de minim 2,4 kbit/sec;

– fax automat – faxul trebuie să poată fi întrerupt în cazul apariției unor apeluri de mare prioritate;

– aplicații de control al trenului – comunicații de date pentru sisteme de control al trenului bazate pe transmisii, cum ar fi ERTMS/ETCS.

Servicii de apel

Rețeaua va asigura următoarele servicii de apel :

– afișarea identității celui care apelează și a celui apelat, în forma unui număr de telefon standard sau ca descriere-text a funcției lor;

– restricția afișării identității celui care apelează și a celui apelat;

– prioritate – rețeaua trebuie să ofere un mecanism prin care apelurile să primească un anumit nivel de prioritate, iar apelurile cu prioritate mai mare să poată trece peste apelurile curente, cu prioritate mai mică;

– grup de utilizatori limitat;

– transmiterea mai departe a unui apel – un apel sau un mesaj de date primit de un utilizator poate fi transmis mai departe unui alt utilizator; în cazul unui apel vocal, cel care transmite mai departe apelul poate să discute înainte cu cel căruia i-l transmite;

– reținerea unui apel (funcția hold)

– apel în așteptare – rețeaua trebuie să permită anunțarea unui utilizator care este deja implicat într-un apel, că alt utilizator încearcă să-l contacteze

– interdicții de apelare (funcția barring) – trebuie să poate să se interzică :

– emiterea de apeluri către : o alta rețea (fixă sau mobilă), anumite tipuri de numere, din cadrul sau din afara rețelei, anumite numere de telefon predefinite;

– primirea de apeluri de la : alte rețele, anumite numere de telefon din cadrul sau din afara rețelei, anumite numere de telefon predefinite.

Tipuri de echipamente radio

În funcție de rolul și mediul în care acționează, se definesc trei tipuri de echipamente radio distincte :

– echipamentul radio de cabină (montat la bordul locomotivelor) – este utilizat de mecanicul trenului sau de alte echipamente de la bord, de ex. ERTMS/ETCS;

– echipamentul radio de uz general – este utilizat de personalul feroviar;

– echipamentul radio operațional – este utilizat de personalul feroviar implicat în operațiuni de întreținere și manevrare a materialului rulant și întreținere a infrastructurii.

Fiecare dintre cele trei tipuri de echipamente radio trebuie să asigure următoarele servicii telefonice :

M – Condiție obligatorie

O – Condiție opțională

Fiecare dintre aceste tipuri de echipamente radio trebuie să asigure următoarele servicii de date :

Fiecare dintre aceste tipuri de echipamente radio trebuie să asigure următoarele servicii de apel auxiliare :

Fiecare dintre aceste tipuri de echipamente radio trebuie să asigure următoarele servicii specific feroviare :

Funcții ale echipamentelor radio :

Funcții de apel ale mecanicului :

– apelarea controlorului – are prioritate de operațiune feroviară;

– apelarea altor mecanici din zonă – un mecanic poate iniția sau participa la apeluri vocale de grup dintr-o zonă predefinită; are prioritate de operațiune feroviară;

– trimiterea de apeluri de urgență feroviară;

– confirmarea recepționării apelurilor de urgență feroviară;

– comunicarea cu alți mecanici din același tren – în cazul tracțiunii multiple; are prioritate de operațiune feroviară;

– apelarea personalului trenului – prin apel vocal punct la punct;

– apelarea altor utilizatori autorizați;

– primirea de apeluri vocale;

– încheierea apelului;

– primirea de mesaje text;

– intrarea/ieșirea în/din modul manevră;

– intrarea/ieșirea în/din modul direct;

– urmărirea apelurilor cu alți utilizatori sau dispozitive din tren;

– transferul apelurilor sau anularea transferului.

Alte funcții ale echipamentului radio de cabină :

– conectarea automată a apelurilor primite la utilizatorii sau dispozitivele de la bordul trenului;

– stabilirea automată a apelurilor efectuate de utilizatori sau dispozitive de la bordul trenului;

– tratarea automată a apelurilor de diverse nivele de prioritate;

– transmiterea indicației de apel de urgență feroviară către “înregistratorul de la bord”;

– diagnosticarea în timpul rulării.

Echipamentul radio de uz general asigură următoarele funcții :

– apelarea utilizatorilor autorizați (inclusiv a controlorilor);

– trimiterea de apeluri de urgență feroviară;

– recepționarea apelurilor de urgență feroviară;

– primirea de apeluri vocale;

– apeluri de grup și radio-difuzate;

– încheierea apelurilor.

Echipamentul radio operațional asigură următoarele funcții :

– apelarea utilizatorilor autorizați;

– apelarea controlorului;

– trimiterea de apeluri de urgență feroviară;

– recepționarea apelurilor de urgență feroviară;

– primirea de apeluri vocale;

– apeluri de grup și radio-difuzate;

– încheierea apelului;

– comunicații în mod manevră;

– intrarea/ieșirea în/din modul direct.

Beneficiile sistemului GSM-R

Baza mondiala pentru un viitor sistem de comunicatii feroviar

Integrarea tuturor serviciilor feroviare existente într-o singura rețea duce la minimizarea eforturilor de integrare a sistemelor, simplificarea procedurilor și la costuri mai mici

Baza este o retea GSM a carei operabilitate este demonstrata in toata lumea – fara riscuri

Fiabilitate si disponibilitate ridicata, transmisii de calitate pentru trenuri de viteza

Costuri scazute si pentru implementare si pentru operare

Specificații ale rețelei radio

Banda de frecvență GSM-R – uplink:876-880MHz, downlink: 921-925MHz

Abilități la viteze mari (testat la viteze de până la 500km/h)

Specificații GSM faza 2+ (GSM-R):

VGCS (Voice Group Call Service – Serviciu de apelare în grup)

VBS (Voice Broadcast Service – Serviciu de broadcast voce)

eMLPP (enhanced Multi-Level Precedence and Preemption)