1. Opis systemu TMC – EOW/RaStW:

Opis ogólny systemu:

System TMC-EOW/RaStW przeznaczony jest do sterowania urządzeniami automatyki kolejowej na bocznicach kolejowych, stacjach i górkach rozrządowych, stacjach zakładowych. System umożliwia sterowanie na trzech poziomach obsługi realizowanych poprzez:

• lokalne nastawianie zwrotnic przez drużynę manewrową przy pomocy przycisków nastawczych,
• przebiegowe nastawianie zwrotnic przez drużynę manewrową przy pomocy torowych pulpitów nastawczych,
• nastawianie zwrotnic z komputerowego pulpitu nastawczego.

Modułowa budowa systemu TMC – EOW/RaStW daje projektantowi systemu dla danej aplikacji dużą elastyczność i  pozwala na zaprojektowanie:

• każdego poziomu sterowania z osobna – np. tylko sterowanie lokalne z poziomu przycisków nastawczych i/lub    przytorowych pulpitów przebiegowych (decentralizacja sterowania),
• centralnego komputerowego pulpitu sterowania bez opcji sterowania lokalnego (centralizacja sterowania),
• centralnego komputerowego pulpitu sterowania z opcją przekazywania sterowania „na grunt”  do wybranych rejonów manewrowych.

Szczególnie ostatnia opcja wyróżnia system TMC – EOW/RaStW na tle rozwiązań konkurencyjnych  umożliwiając np. zdjęcie obsługi z centralnej nastawni na okres zmniejszonego ruchu w wybranych rejonach manewrowych bocznicy kolejowej i przekazanie sterowania „na grunt”. Wszystkie zwrotnice w drogach przebiegu prowadzące do obszaru EOW (sterowanie lokalne), przed przełączeniem na obsługę lokalną, zostaną ustawione ochronnie i zamknięte tak, że wjazdy i wyjazdy z lokalnego rejonu nastawczego zostaną podczas pracy w trybie EOW wykluczone. System TMC-EOW/RaStW posiada budowę modułową co znacznie ułatwia jego ewentualną rozbudowę.

Sterowanie jest realizowne z wykorzystaniem sterowników COMPEX, które komunikują się ze sterownikami obiektowymi (karty elektroniczne) celem pobrania komunikatów np. o położeniu zwrotnicy, czy niezajętości toru z urządzeń licznika osi oraz przekazywaniem sygnałów sterowania do obiektów sterowalnych jak np. napędy elektryczne zwrotnic kolejowych, czy tarcz manewrowych. Sterowniki COMPEX są rozwiązaniem opracowanym i rozwijanym przez firmę Tiefenbach od 1989 roku i zostały zaprojektowane do pracy w trudnych warunkach panujących pod ziemią (kopalnie węgla kamiennego) oraz w obszarach zagrożonych wybuchem (zakłady chemiczne). Dzięki wieloletnim doświadczeniom zebranym podczas pracy sterowników w ekstremalnych warunkach firma Tiefnbach zaadoptowała sprawdzone rozwiązania na potrzeby automatyki kolejowej na stacjach przemysłowych. Sterowniki COMPEX charakteryzują się kompaktową i solidną budową odporną na uszkodzenia mechaniczne umożliwiającą montaż kart sterowników w kasetach EURO 19”.  Szeroki zakres pracy sterowników od -40ºC do +80ºC powoduje, że miejsce lokalizacji szaf ze sterownikami nie stanowi ograniczenia w rozbudowie systemu i sterowniki mogą pracować np. w kontenerach bez urządzeń klimatyzacji.  Sterownik centralny COMPEX z centralnym rejestrem „dróg przebiegu” i tablic zależności komunikuje się  ze sterownikami odpowiedzialnymi za poszczególne rejony sterowania. Transmisja pomiędzy centralnym komputerem COMPEX a sterownikami rejonów odbywa się z wykorzystaniem różnych rodzajów transmisji danych ( RS485, Ethernet, poprzez linie światłowodowe).

Sterownik COMPEX – WIZU może komunikować się z komputerem centralnym za pośrednictwem transmisji RS232 lub Ethernet. Kilka wariantów dla sposobu realizacji transmisji pomiędzy sterownikami COMPEX umożliwia np. bezproblemowe przenoszenie pulpitu obsługi z miejsca tymczasowego w miejsce docelowe co ma szczególne znaczenie podczas fazowania przebudowy stacji. Konfiguracja systemu oparta na transmisji danych powoduje, że system umożliwia sterowania zdalne grupami obiektów lub pojedynczymi obiektami  oddalonymi od sterownika centralnego.

2. Konfiguracje sprzętowe systemu TMC – EOW/RaStW

2a. Lokalne nastawianie zwrotnic przez drużynę manewrową przy pomocy przycisków nastawczych (POZIOM 1):

• TEOW – układ podstawowy z lokalnym nastawianiem zwrotnicy,

Wariant bazowy EOW składa się z napędu zwrotnicowego zasilanego prądem trójfazowym, sterownika zabudowanego w szafie sterowniczej (WST), wskaźnika stanu i położenia zwrotnicy (WLM) jak również z wysuniętego punktu sterującego (BT) z przyciskiem uderzeniowym do elektrycznego przestawiania zwrotnicy przez maszynistę lub drużynę manewrową. We wskaźnikach zwrotnicowych firma Tiefenbach zastosowała matryce diodowe ze światłem białym. Matryce diodowe zapewniają doskonałą widoczność również podczas dużego, bezpośredniego nasłonecznienia, nie oślepiają i posiadają szczególnie wysoką sprawność.

• TEOW – z automatycznym przestawianiem zwrotnicy od strony ukresu,

W momencie gdy tabor zbliża się do zwrotnicy od strony ukresu zwrotnica może zostać przestawiona we właściwe położenie automatycznie. Taką automatyzację procesu przestawiania można łatwo osiągnąć za pomocą dwóch podwójnych czujników szynowych (DSS) umieszczonych przed ukresem rozjazdu, które w zależności od kierunku z którego zostają najechane wysyłają polecenia przestawienia zwrotnicy. Wysłanie impulsów przez jeden z czujników szynowych  zamyka jednocześnie możliwość przestawiania zwrotnicy przez inne punkty sterujące.

• TEOW – układ z licznikami osi jako ochroną przed przestawieniem,

Przy zwiększonym natężeniu ruchu manewrowego powstaje niebezpieczeństwo, że zwrotnica zostanie przestawiona pod jadącym taborem. Może to nastąpić przez uruchomienie w niewłaściwym czasie układu sterującego przez inną drużynę manewrową lub najechania DSS umieszczonego od strony ukresu.  Prawdopodobieństwo ludzkiej nieuwagi  prowadzące do wypadku wzrasta wraz z nasileniem się ruchu. Wynika z tego zwiększone ryzyko wystąpienia wykolejenia a nawet kolizji. Oprócz tego wypadkom ulec może również personel zatrudniony przy manewrach co w poważny sposób utrudnia pracę.  Obydwu tych problemów uniknąć można wykorzystując funkcję ochrony przed przestawieniem uruchamianej dzięki sygnalizacji zajętości w oparciu o licznikowy obwód kontroli zajętości.

Wariant z automatycznym przestawianiem od strony ukresu uzupełniony zostaje przez trzeci podwójny czujnik szynowy umieszczony  przed iglicami zwrotnicy, zintegrowany jednocześnie z licznikowym systemem  kontroli zajętości. Najechanie któregokolwiek z czujników DSS 1, DSS 2 lub DSS 3 odcina (wyłącza) sterowanie z pozostałych punktów nastawczych BT i pozostałych DSS.

Ta konfiguracja przedstawia wariant podstawowy  TEOW i tworzy moduł podstawowy dla dalszych funkcji automatyzacji.

• TMC – EOW – układ z zaprogramowanym położeniem zasadniczym zwrotnicy,

W celu ciągłego rozwoju pracy manewrowej konieczne jest, zminimalizowanie operacji nastawczych przez drużyny manewrowe. Aby zrealizować lokalne i centralne funkcje automatyzacji i ich wzajemne zależności  moduły podstawowe wyposaża się dodatkowo w moduł mikrokomputerowy (MC) dzięki temu z TEOW ® otrzymujemy TMC-EOW. Do wejść modułu kierowane są, z układu podstawowego, wszystkie znaczące informacje ( położenie zwrotnicy, stan obwodu kontroli zajętości, stan sterownika zwrotnicowego, żądanie przestawienia). Poprzez wyjścia modułu wysyłane są polecenia  przestawienia zwrotnicy i jednorazowego jej zamknięcia.

Oprócz tego moduł MC wyposażony jest w szeregowy port magistrali danych, dzięki czemu większa ilość modułów podstawowych TMC-EOW może być ze sobą połączona 2 przewodową linią transmisyjną. Połączenie sieciowe umożliwia również łączenie modułów podstawowych TEOW w bardziej złożone systemy, służące do automatyzacji prac manewrowych jak np. układy rozrządowe,  sterowniki lokomotywowni lub innych grup torowych. Umożliwia to również podłączenie wizualizacji dla  kierownictwa i dyspozytorów. Aby funkcje zabezpieczające i chroniące przed przestawieniem jak również elektryczne zamykanie zwrotnicy w określonym położeniu w systemie TMC-EOW mogły być realizowane w sposób zdecentralizowany, w sterowniku z modułem MC zastosowano ekonomiczną jednokanałową technikę transmisji danych.  W technice TMC-EOW istnieje możliwość, wyposażenia zwrotnicy, która zostanie najechana „z ostrza” w konkretnym kierunku w automatycznie zaprogramowane położenie zasadnicze. Wysunięty punkt sterujący należy uruchamiać tylko dla rzadziej przejeżdżanego kierunku, co ułatwia w znacznym stopniu proces obsługi. Redukuje to potrzebę częstego hamowania względnie zatrzymań taboru przyspieszając pracę. Po wykonaniu jazdy manewrowej tj. takiej w trakcie której następuje przestawienie, najechanie, przejechanie zwrotnicy i zwolnienie licznikowego obwodu kontroli zajętości zwrotnica ustawia się samoczynnie w zaprogramowane wcześniej położenie podstawowe. Na wskaźniku położenie podstawowe będzie oznakowane za pomocą białego (żółtego) paska światła odblaskowego umieszczonego pomiędzy lampką WO sygnalizującą stan zwrotnicy a lampką WL wskazującą kierunek ustawienia.

• TMC – EOW – układ w powiązaniu z ochroną boczną (rozjazdy sprzężone),

Powiązanie poprzez magistralę danych umożliwia swobodne łączenie modułów podstawowych umieszczonych w oddzielnych lub wspólnej szafie sterującej. Jeden z tych modułów podstawowych (MASTER) zostaje dodatkowo wyposażony w „układ sztucznej inteligencji” i współpracuje z pozostałymi modułami podstawowymi według zasady Master-Slave. Sterownik Master koordynuje impulsy poleceń nastawczych zwrotnic z wszystkich podłączonych do magistrali danych modułów podstawowych i steruje pracą całego zespołu sterowników wg zaprojektowanych zależności.

Standardowym zastosowaniom takiego powiązania jest sprzężenie zwrotnic w układ z ochroną boczną, w którym dwa sąsiadujące ze sobą TMC-EOW, przejścia zwrotnicowego dwóch równoległych torów, zostają od siebie uzależnione.  Żądania przestawienia zwrotnicy kierowane z wysuniętego punktu sterującego lub z podwójnego czujnika szynowego powodują równoczesne przestawienie zwrotnic. W tym przypadku możliwe jest również zaprojektowanie położenia podstawowego.

• TMC – EODKW – elektrycznie sterowany rozjazd krzyżowy podwójny,

Innym typowym zastosowaniem połączeń modułów podstawowych TMC-EOW jest sprzężone sterowanie obydwoma głowicami rozjazdu krzyżowego (DKW).

Automatyczne ustawianie w pozycji zasadniczej możliwe jest dla każdej z głowic. Dla kontroli zajętości obydwu głowic rozjazdu krzyżowego potrzebny jest jeden obwód licznika osi wyposażony w cztery podwójne czujniki szynowe. Układ sterowany jest w oparciu o dwa impulsy zgłoszeń: jednego płynącego z przycisku uderzeniowego, który steruje jedną stroną rozjazdu i drugiego z czujnika szynowego rozpoznającego automatycznie kierunek najazdu na rozjazd, który steruje druga stroną rozjazdu.

2b. Przebiegowe nastawianie zwrotnic przez drużynę manewrową przy pomocy torowych pulpitów nastawczych  (POZIOM 2)

Aby uczynić pracę manewrową jeszcze bardziej efektywną należy zredukować operacje nastawcze przed każdą iglicą zwrotnicy, które związane są z hamowaniem lub zatrzymywaniem trakcji manewrowej. W wielu przypadkach sensownym jest ustawianie wszystkich zwrotnic, które leżą na przewidzianej drodze przebiegu przy pomocy pulpitu nastawczego, rozpoczynając od centralnego punktu startu w kierunku właściwego toru docelowego. Funkcja lokalnego automatycznego przestawiania zwrotnicy od strony ukresu pomaga również w zminimalizowaniu operacji nastawczych.

Moduły podstawowe TMC-EOW przedstawionego w uproszczeniu rejonu manewrowego zostają oprócz tego połączone przez  przyłącza magistrali danych z lokalnym sterownikiem dróg przebiegu. Jako magistralę danych wykorzystano kabel dwużyłowy. Możliwe jest również połączenie światłowodowe (LWL) z odpowiednimi grupami przyłączającymi. Do tego sterownika można według potrzeb przyłączyć jeden lub więcej pulpitów nastawczych (przebiegowych), na których maszynista za pomocą przycisku toru docelowego może ustawić drogę przebiegu na odpowiedni tor docelowy. Aby obsługę uczynić możliwie jak najłatwiejszą i nie pozostawiającą wątpliwości monitor  wizualizacji odwzorowuje topologię torów w postaci  schematycznej. W oprogramowaniu sterownika dróg przebiegu wszystkie zaprogramowane drogi i ich powiązania zapisane są w tablicy zależności. Wszystkie zwrotnice znajdujące się na drodze jazdy jak również wszystkie zwrotnice ochronne otrzymują po rozpoczęciu jazdy dodatkową własną blokadę. Dopiero po zajęciu i zwolnieniu kolejnego obwodu licznika osi znajdującego się na drodze jazdy blokady te zostaną kolejno zniesione i w ten sposób droga zostaje kolejno zwalniana. Aby zwiększyć komfort obsługi na pulpicie nastawczym oprócz sygnalizacji toru docelowego mogą być opcjonalnie sygnalizowane również położenia poszczególnych zwrotnic.

W wielu przypadkach wprowadzając połączenia sieciowe TMC-EOW z lokalnym pulpitem przytorowym, licznik osi kontrolujący zajętość można zaprojektować tak aby jednym obwodem licznikowym objęta była większa liczba zwrotnic. Jest to rozwiązanie opłacalne dzięki ograniczeniu liczby podwójnych czujników szynowych  (DSS) i grup liczników osi. Ponadto sterowniki zwrotnicowe można zabudować we wspólnej szafie aparaturowej wraz z obwodami kontroli tak, że powiązania grup liczników osi i układów automatycznego przestawiania zwrotnic od strony ukresu mogą być realizowane bez dodatkowego okablowania.

Projektowanie grupowych obwodów liczenia osi musi następować zawsze według kryteriów eksploatacyjnych. Na przykład krótkie jazdy manewrowe w obszarze zgrupowanej większej liczby leżących kolejno zwrotnic nie są możliwe. Dla przestawienia zwrotnic obwód licznikowy musi zostać najpierw całkowicie opróżniony. Tak samo stanowiska nastawcze zwrotnic, takich obszarów, mogą znajdować się tylko tam gdzie maszynista i trakcja manewrowa stoją lub poruszają się poza obwodem kontroli zajętości np. przed ostrzem pierwszej zwrotnicy takiego obszaru.

Zastosowanie w tym przypadku lokalnego pulpitu nastawczego podnosi komfort obsługi i redukuje koszty okablowania.

2c. Nastawianie zwrotnic z komputerowego pulpitu nastawczego (POZIOM 3)

W nowoczesnych stacjach rozrządowych i okręgach manewrowych dyspozytor (dyżurny ruchu) koordynuje samodzielną pracę zespołów manewrowych na torach (manewrowy, maszynista, operator manewrów z radiowym sterownikiem lokomotywy). Dyspozytor (dyżurny ruchu) porozumiewa się z drużynami manewrowymi za pomocą radia i rozdziela zadania względnie otrzymuje meldunki.

Połączenie w sieć lokalnych sterowników EOW umożliwia przesyłanie do dyspozytora, przez magistralę danych, wszystkich zebranych informacji. Informacje te są przekazane dyspozytorowi w formie graficznej na ekranie monitora komputerowego. Do tego rodzaju wizualizacji może być użyty powszechnie stosowany PC. Za pomocą systemu wizualizacji, można poprzez stanowisko komputerowe PC również centralnie sterować zdecentralizowanymi urządzeniami nastawczymi, to znaczy ustawiać drogi przebiegu i jazd manewrowych. Wszystkie zwrotnice i urządzenia ochronne na drodze przebiegu zostają zamknięte.  Do zamknięcia zwrotnicy (np. w przebiegu) służy specjalny przekaźnik blokujący, wbudowany w sterownik zwrotnicowy. Zamknięcie może być uchylone dopiero po zajęciu i zwolnieniu obwodu licznikowego. Uchylenie zamknięcia dróg przebiegu za pomocą jednokanałowego komputerowego pulpitu nastawczego jest również możliwe, wymaga to jednak dodatkowych środków sprzętowych i programowych. Wykonywanie pomocniczych operacji nastawczych za pomocą komputerowego pulpitu nastawczego następuje ze szczególnym zabezpieczeniem procesów.

Komputerowy pulpit nastawczy jest urządzeniem umożliwiającym dyspozytorowi (dyżurnemu ruchu) sterowanie ruchem z jednego (centralnego) miejsca. Gdy zachodzi taka potrzeba zastosowanie komputerowego pulpitu nastawczego daje możliwość, odciążenia drużyn manewrowych wykonujących czynności nastawcze przy pomocy urządzeń lokalnego sterowania. Nastawianie dróg przebiegu pociągowych lub manewrowych może następować,  w zależności od przyjętej metody i położenia urządzenia zewnętrznego przez:

• wybranie dostępnego okna pulpitu torowego na monitorze (okno odwzorowuje torowy pulpit nastawczy) i naciśnięcie przycisku myszą (analogicznie jak naciśniecie przycisku palcem na pulpicie w terenie);
• poprzez dwupunktowe (przebiegowe – przycisk start / cel) nastawianie przebiegu, analogicznie jak w przypadku przebiegowego nastawiania na pulpicie przekaźnikowym względnie ESTW z myszą (obsługa pól start / cel musi nastąpić w określonej kolejności i czasie).

System wizualizacji daje wysoki komfort obsługi oraz umożliwia zróżnicowanie stopnia automatyzacji. Dzięki stopniowanym poziomom bezpieczeństwa i elastycznym możliwościom obsługi użytkownik otrzymuje ekonomiczne rozwiązanie. W rejonach o dużym natężeniu ruchu centralne stanowisko nastawcze daje jeszcze inne możliwości:

• umożliwia wydawanie poleceń manewrowych poprzez sygnały na tarczach manewrowych
• umożliwia podział rejonów manewrowych na większą ilość podrejonów, w zależności od aktualnych sytuacji ruchowej i potrzeb personelu nastawczego i manewrowego
• umożliwia współpracę z sąsiadującymi nastawniami (Interfejsy – odpowiedniki funkcji blokady stacyjnej i liniowej)

3. Funkcje realizowane przez system TMC-EOW/RaStW:

• ręczne polecenie przestawienia zwrotnicy dla jazd „na ostrze” lub „z ostrza” poprzez przycisk(i) nastawcze,
• automatyczne polecenie przestawienia zwrotnicy od strony ukresu przez podwójny czujnik szynowy (DSS1, DSS2),
• ochrona przed przestawieniem w oparciu o sygnały z licznikowego obwodu kontroli zajętości,
• sygnalizacja położenia i stanu zwrotnicy z wskaźnika zwrotnicowego (WLM),
• sygnalizacja pracy napędu i jego zakłóceń przez światło migające na wskaźniku zwrotnicowym       (sygnalizacja optyczna stanu),
• pomocniczy przycisk zwrotnicowy, (włącznik kluczykowy) umieszczony na wskaźniku zwrotnicowym, umożliwiający przestawienie zwrotnicy z obejściem ochrony przed przestawieniem (WHT),
• przycisk zerowania licznika osi na szafie sterowniczej (RESET)
• przełącznik zmierzchowy wskaźnika zwrotnicowego WLM (jaśniejsze świecenie w nocy),
• sterowanie przebiegowe z poziomu pulpitów nastawczych przytorowych,
• wydawanie poleceń manewrowych poprzez sygnały na tarczach manewrowych,
• podział rejonów manewrowych na większą ilość podrejonów w zależności od aktualnej sytuacji ruchowej i potrzeb personelu nastawczego i manewrowego,
• współpraca z sąsiadującymi nastawniami (blokada stacyjna i liniowa),
• centralne nastawianie dróg przebiegu (dróg manerwowych),
• sekwencyjne zwalnianie dróg przebiegu,
• funkcja rejestaracji zdarzeń,
• funkcje diagnostyczne,
• wizualizacja stopnia napełnienia torów (przekazanie informacji na pulpit o liczbie osi na danym torze),
• system identyfikacji pojazdów za pomocą identyfikatorów w celu automatyzacji pracy np. w lokomotywowniach, wagonowniach …..
• powiązanie urządzeń sterujących z urządzeniami sygnalizacji przejazdowej,
• kombinacja z techniką zdalnego sterowania firmy Tiefenbach do zdlanego sterowania istniejących nastawni przekaźnikowych (obsługa z rejetracją zdarzeń),
• wybiórcze włączanie/wyłączanie urządzeń ogrzewania rozjazdów i oświetlenia rejonów torowych przez przekazywanie danych ze sterowników dróg przebiegu,
• integracja z urządzenimi przeciągarek wagonowych firmy Tiefenbach,
• integracja z urządzeniami wag kolejowych,
• sterowanie hamulcami grzybkowymi,