◄ شرحی بر سیستم های کنترل اتوماتیک قطار

زیاد شدن سرعت حرکت قطارها، افزایش ظرفیت شبکه های حمل ونقل ریلی، بالا رفتن حجم ترافیک، توسعه ایستگاه ها، اهمیت بیش از پیش تدابیر امنیتی در شبکه های پرظرفیت و سریع و عدم توانایی انسان در کنترل مطمئن حرکت قطارها باعث شد تا راه آهن های پیشرفته دنیا به منظور افزایش ایمنی حرکت از تجهیزات مکانیزه تحت عنوان «سیستم های کنترل اتوماتیک قطار» استفاده نمایند. 

یکی از مهمترین فاکتورها در خطوط راه آهن و مترو دستیابی به ایمنی بالا همراه با توان جابه جایی بالای مسافر و با سرعت مناسب است. به منظور حصول به این هدف و با توجه به این که در دنیای امروزی زمان ارزش خود را بیشتر از قبل نمایان می کند لزوم کاهش تاخیرها و افزایش سرعت قطارها امری کاملاً محسوس بوده و به همین دلیل استفاده از قطارهای سرعت بالا در کشورهای مختلف گسترش یافته است.

طبق توصیه های UIC،  قطارها مجاز هستند با علایم الکتریکی و سنتی کنار خط حداکثر تا سرعت 160Km/hحرکت ایمن داشته باشند و برای سرعت های بین  160 و 200 نیز این علایم باید با ایجاد تغییراتی به طور سازگار با سرعت های فوق مورد استفاده قرار گیرند لیکن در سرعت های بالای 200 کیلومتر بر ساعت  چراغ های علایم هرگز نمی تواند ایمنی کافی برای حرکت قطارها را تضمین کند، بنابراین باید سیستم خاصی به کار گرفته شود تا علایم مورد نیاز را از کنار خط دریافت کرده و در داخل کابین راننده نمایش دهد. به این ترتیب راه آهن های پیشرفته دنیا از تجهیزات مختلفی جهت کنترل اتوماتیک قطار در شبکه های حمل ونقل ریلی خود استفاده کرده اند.

- سطوح مختلف سیستم های کنترل اتوماتیک قطار

زیاد شدن سرعت حرکت قطارها، افزایش ظرفیت شبکه های حمل ونقل ریلی، بالا رفتن حجم ترافیک، توسعه ایستگاه ها، اهمیت بیش از پیش تدابیر امنیتی در شبکه های پرظرفیت و سریع و عدم توانایی انسان در کنترل مطمئن حرکت قطارها باعث شد تا راه آهن های پیشرفته دنیا به منظور افزایش ایمنی حرکت از تجهیزات مکانیزه تحت عنوان «سیستم های کنترل اتوماتیک قطار» استفاده نمایند. این عنوان کلی از سیستم های هشدار دهنده به راننده در مواقع خطر تا کنترل کامل لکوموتیو در یک قطار بدون راننده را شامل می شود.

سیستم های کنترل اتوماتیک قطار به صورت تدریجی در راه آهن های دنیا تکامل یافته اند. به همین دلیل این سیستم ها دارای مراحل و سطوح مختلفی هستند که عبارتند از:

1- AWD (APPROACH WARNING DEVICE)

ATS (AUTOMATIC TRAIN STOP) -2

ATP (AUTOMATIC TRAIN PROTECTION) -3

ATC (AUTOMATIC TRAIN CONTROL) -4

ATO (AUTOMATIC TRAIN OPERATION) -5

ATS (AUTOMATIC TRAIN SUPERVISION) -6

در ادامه به طور خلاصه به بررسی مراحل فوق پرداخته شده است:

AWD-1

این سیستم هشدار دهنده ساده ترین سیستم کنترلی است که در یک مسیر علایمی استفاده می شود و به نام APPROACH WARNING DEVICE شناخته شده است. این سیستم در فاصله مناسبی قبل از محل خطر نصب شده و توسط آلارم مخصوصی نزدیک شدن قطار به محل خطر را به اطلاع راننده می رساند.

به عنوان مثال فرض کنید که قطار در یک محدوده مسیر علایمی به محل خطر مانند ایستگاه سوزن و یاشکستگی ریل نزدیک گردد و به علت عدم وجود علایم نحوه عملکرد لکوموتیوران مشخص نباشد. در این صورت تجهیزات زمینی سیستم کنترل اتوماتیک قطار قبل از محدوده خطر نصب شده که پس از عبور قطار از روی آنها بخش داخل قطار سیستم مذکور هشدار لازم جهت آگاهی لکوموتیوران از وجود خطر را اعلام می کند.

پس از آن سیستم داخل قطار منتظر یک پاسخ از طرف لکوموتیوران به منظور اطمینان یافتن از هوشیاری وی می ماند (این پاسخ می تواند به صورت فشار دکمه ای توسط لکوموتیوران پس از اعلام هشدار توسط سیستم داخل قطار تعریف گردد) چنانچه پس از مدت معینی سیستم پاسخی را دریافت نکند لکوموتیوران غیر هوشیار تشخیص داده شده و با اعمال ترمز اضطراری قطار متوقف می شود.

این روش در صورت بروز حوادث غیرمترقبه نیز قابل استفاده است. بدین ترتیب که در صورت تشخیص عیب در مسیر حرکت قطار فرد بازرسی کننده با نصب تجهیزات زمینی سیستم کنترل قطار در 2 طرف محل خرابی مانع وقوع حادثه گردد.

ATS-2

اولین قدم در سیگنالینگ کردن داخل کابین(AUTOMATIC TRAIN STOP) ATS است. این سیستم بر عملکرد راننده در هنگام عبور از چراغ قرمز نظارت داشته و در صورت عملکرد اشتباه وی با به کارگیری ترمز اضطراری قطار را متوقف می نماید.

ATP-3

سیستم پیشرفته تر بعدی به نام (AUTOMATIC TRAIN PROTECTION)ATP است. سیستم حفاظت اتوماتیک قطارها یا همان سیستم ATP یک سیستم ایمن یا Fail safe است که با توجه به اطلاعات ارسالی از سیستم اینترلاکینگ مبادرت به نظارت دائمی و پیوسته بر حرکت قطار می کند. تجهیزات این سیستم بر روی قطار نصب است و به همین دلیل در سیستم سیگنالینگ گاهی به آن ATPOnboard نیز گفته می شود. سیستم حفاظت اتوماتیک قطارها بر روی بسیاری از پارامترهای حرکت نظارت دائمی دارد که می توان به عوامل ذیل اشاره نمود:

الف: نظارت دایمی بر سرعت حرکت قطار: با توجه به شرایط مسیر حرکت قطار و وجود عواملی نظیر شیب و قوس و ... و جهت افزایش ایمنی حرکت، برای هر مدارراهی ماکزیمم سرعتی تعریف می شود که به آن سقف سرعت(Ceiling Speed) می گویند. این سرعت توسط سیستم اینترلاکینگ و از طریق واسطی به نام مدارات راه به سیستم حفاطت اتوماتیک قطار ATP منتقل می گردد. لذا راهبر قطار می تواند با سرعتی متناسب با این سرعت به حرکت خود ادامه دهد.

سیستم حفاظت اتوماتیک قطار همواره بر روی سرعت جاری (سرعت لحظه ای) قطار و منطبق بر شرایط ایمن نظارت دارد و در صورت تخطی راهبر از سرعت مطمئن ، عکس العمل مناسب از طرف سیستم ATP قطار اعمال خواهد شد.

ب: وضعیت درها: در سیستم راه آهن و مترو و جهت افزایش ایمنی، امکان باز کردن در قطار در نقاط خاصی از مسیر تعریف می شود که می توان به سکوهای ایستگاه ها و یا مناطقی مانند منطقه گذر Transit Areaاشاره کرد. سیستم حفاظت اتوماتیک قطارها بر روی بازشدن و بسته بودن درها به طور کامل نظارت می کند و از باز نمودن در قطار در هر نقطه از مسیر و یا حرکت با در باز جلوگیری می کند.

ج: اطلاعات نقطه هدف  Target Point Data

نقطه خاصی از مسیر حرکت قطار که با توجه به شرایط خط از لحاظ ایمنی و نیز تعداد قطار و یا مدارات راه اشغال و یا عوامل دیگر، نیازمند کنترل سرعت است که سیستم اینترلاکینگ اطلاعات این نقطه را در فاصله معینی از آن به سیستم ATP قطار منتقل می کند. این نقطه را نقطه هدف یا Target Pointمی گویند. لازم به ذکر است با توجه به تغییر مکان قطار و یا مدارات راه اشغال و عوامل جانبی نظیر فعال گردیدن دگمه توقف اضطراری، سرعت محدود موقتی و... نقطه هدف یک نقطه متغیر است اطلاعاتی که در خصوص مشخصات نقطه هدف به قطار منتقل می شود.

ATC-4

(ATC (AUTOMATIC TRAIN CONTROL: پیش از رسیدن قطار به محدوده خطر، سرعت قطار بر اساس منحنی سرعت برحسب فاصله از محدوده خطر به گونه ای نظارت می شود که سرعت در هنگام رسیدن به محدوده خطر به حد مجاز رسیده باشد. اطلاعات محدوده خطر مانند فاصله تا محدوده سرعت مجاز در محدوده و نوع محدوده (نقطه ای یا منطقه ای) از طریق سیستم ارتباطی به تجهیزات داخل قطار منتقل شده و به لکوموتیوران اعلام می شود. به این ترتیب بر اساس مشخصات قطار (شتاب ترمز وزن و طول) و اطلاعات دریافتی منحنی کاهش سرعت بر حسب فاصله توسط سیستم داخل قطار محاسبه می شود. درصورتی که لکوموتیوران عملیات کاهش سرعت را به طور صحیح انجام داده و زیر منحنی سرعت برحسب فاصله حرکت نماید سیستم نقشی در عملیات ندارد. ولی در صورت عدم عملکرد صحیح لکوموتیوران سیستم وارد عمل شده و سرعت را با اعمال ترمز تقلیل می دهد.

ATO-5

با توجه به مطالب فوق ملاحظه می شود که در سیستم های ATP ،ATS ،AWD و ATC کلیه فرامین و محدودیت های سیر و حرکت قطارها به محدودیت های سرعت تبدیل شده اند. بنابراین در این سیستم ها بخش کنترل ترمز اضطراری و سرویس جزو ضروریات سیستم بوده و کنترل سرعت قطار نیاز به تجهیزات اندازه گیری موقعیت و سرعت در خود قطار است. بدیهی است که فرامین کنترلی تنها محدودیت سرعت نیست و افزایش سرعت نیز می واند جزو فرامین کنترلی باشد. بنابراین بهره برداری بهتر و عملکرد بهینه تر سیستم باید گاز هم در اختیار سیستم کنترل اتوماتیک قطار قرار گیرد که این قابلیت در سیستم های عملیات اتوماتیک قطار  (ATO) AUTOMATIC TRAIN OPERATION اضافه شده و بدین ترتیب کنترل حرکت قطار بدون راننده نیز میسر می گردد.

ATS-6

در سیستم های پیچیده تری که AUTOMATIC TRAIN SUPERVISION(ATS) نامیده می شود تمامی اطلاعات مسیر و تمامی اطلاعات وضیعتی قطارها در یک مرکز کنترل جمع آوری شده و علاوه بر کنترل اتوماتیک ترمز و گاز قطارها اعمالی چون مسیرگیری نیز در آنها صورت می گیرد. این سیستم هدایت اتوماتیک ناوگان را میسر می سازد.

* کارشناس مرکز کنترل و فرمان متروی تهران