KREMLÍK: Problém jménem D3

Mimořádné události na lokálních tratích provozovaných podle předpisu SŽDC (SŽ) D3 a jejich následky v podobě řady mrtvých a zraněných jednoznačně ukazují, že je potřeba najít technické řešení snižující riziko dosud detekovaných nehodových událostí. 

Společnost AŽD, která je významným výrobcem a dodavatelem moderních zabezpečovacích technologií především pro železnici, proto přišla s koncepčním návrhem obsahujícím pět principiálních návrhů, jak problém do budoucna vyřešit.

Materiál obsahuje nejenom výhody jednotlivých řešení, ale také pojmenovává nevýhody tak, aby se správce infrastruktury zorientoval, která varianta by byla pro českou železnici nejlepší.

JUDr. Vladimír Kremlík, ředitel SIRDO, uvedená řešení AŽD níže popisuje. Je třeba odbornou veřejností pečlivě uvážit, kterým směrem se vydat a jaké technické řešení zvolit.

1.1 Zachování provozu podle předpisu SŽDC–D3 (dále jen D3) a doplnění trati o technické prostředky

Vybavení:

• Trať se doplní o traťový souhlas (dále TZZ).
• Stav traťového souhlasu (technickým zařízením kontrolované podmínky) bude zapracován do krycího návěstidla za poslední výhybkou ve směru odjezdu z dopravny D3.
• Traťový souhlas se doplní o prvky spolupráce s vlakem, které umožní detekci nedovolené jízdy a různé způsoby reakce na nedovolenou jízdu (viz. VNPN).
• Základní stav TZZ bude bezsouhlasový. TZZ se uvede do stavu dovolujícího jízdu, jakmile strojvedoucí potvrdí pohotovost k odjezdu (stiskem pageru se zpětnou indikací) po předchozím souhlasu k odjezdu uděleném dirigujícím dispečerem.

Princip:

Mezi jednotlivými dopravnami D3 (také mezi dopravnou D3 a přilehlou stanicí) se zřídí traťový souhlas (dále jen TZZ). Technickými prostředky traťového souhlasu bude kontrolována volnost traťového úseku, protisměrné výluky a vzájemné výluky vlakových cest a posunu v přední dopravně a podle místních podmínek lze zapracovat i stav PZS. Zajištění potřebných výluk pro odjezd z dopravny je TZZ indikováno rozsvícením návěsti „volno“, na krycím návěstidle ve směru jízdy. Posun v dopravně bude TZZ dovolovat rozsvícením návěsti „Posun dovolen“ na návěstidlech v obou směrech. Krycí návěstidla (platná pro vlaky i posun) se zřídí skupinová, po jednom na každém zhlaví dopravny D3, za poslední výhybkou. Návěstidla budou předvěstěna tabulkou s křížem v úrovni lichoběžníkové tabulky, případně doplněné o návěst nedostatečné zábrzdné vzdálenosti.

Technické prostředky detekce kolejových vozidel (kolové senzory počítačů náprav) tvořících prostorový oddíl se zřídí v úrovni krycích návěstidel a volnost bude zjišťována mezi krycími návěstidly sousedních dopraven. Pro účely detekce nedovoleného projetí se zřídí v úrovni odjezdových námezníků dopravních kolejí kolové senzory, plnící pouze funkci detekce nedovoleného projetí.

Doporučuje se zvážit také variantu, kdy bude za cenu doplnění (obvykle 1 až dvou) senzorů na zhlaví připraveno vše pro rozšíření KÚ zjišťování volnosti o dopravní koleje a zhlaví. Toto řešení může více využít automatickou činnost TZZ, zejména ve variantě 1.2, a tím také minimalizovat hlasové komunikace dirigujícího dispečera a strojvedoucího.

Potvrzení připravenosti k odjezdu strojvedoucím se provádí z kabiny hnacího vozidla pomocí pageru doplněného o indikaci převzetí povelu traťovým souhlasem. Pagery jsou součástí soupravy klíčů. Pro posun v dopravně musí být TZZ obslouženo strojvedoucím před zahájením posunu, poté co bude vydáno svolení k posunu dirigujícím dispečerem. Obsluha pro posun se provádí obslužným tlačítkem, případně klíčem ze soupravy, který se uzamkne do venkovního EMZ, v objektu PSt.

Obsazením trati přejde krycí návěstidlo na „Stůj“ (krytí pro následný vlak). TZZ přejde do základního stavu uvolněním prostorového oddílu a vyhodnocením vjezdu vlaku do dopravny. Po posunu přejde zařízení do základního stavu ukončením posunu (obslužný úkon opačný zahájení posunu).

Nedovolené projetí krycího návěstidla je detekováno a dle zvoleného způsobu poskytování výstrahy (viz kap. 4) může být proveden zásah směrem k zastavení vlaků, případně i více způsoby současně, tak aby byly pokryty všechny kombinace vybavenosti hnacích vozidel.

Jízdy vlaků jsou organizovány v prostorových oddílech jako u stávajícího provozu podle D3. Dopravny určené pro křižování se doporučuje doplnit výhybkami se samovratnými přestavníky a dovolit současné vjezdy. Návěstidla výhybek se samovratným přestavníkem budou doplněna o červené zábleskové světlo (ztráta koncové polohy).

Další prvky zabezpečení trati D3 (zámky, soupravy klíčů) a návěStění (lichoběžníkové tabulky, přejezdníky, rychlostníky apod.), zůstávají bez změny. 

U dispečera se zřídí nouzové povely (výluka VNPN a reset TZZ, včetně počítače náprav). Tyto povely musí být přenášeny do dopraven bezpečně.

Výhody:

• Nulové změny předpisu D3.
• Minimální náklady na zřízení technických prostředků.
• Technickou vazbu mezi dopravnami lze řešit i bez nutnosti pokládky nových kabelů mezi dopravnami, využitím dvou žil stávajícího kabelu nebo pomocí radiového přenosu RadioBox (viz. 3).
• Kabelizace jen v rámci dopraven (pozemky Správy železnic), případně dle zvoleného způsobu VNPN. Maximální rozsah kabelizace je přehledně uveden v kap. 2.
• Doplnění TZZ umožní zvýšení traťové rychlosti v trati až na 100 km/h.

Nevýhody:

• Dirigující dispečer nemá úplný přehled o řízené trati odvozený od technických prostředků.
• Zachování plného rozsahu hlasové komunikace jako u D3. Vedení dopravní dokumentace pomocí ručního vedení SGVD.
• Nouzové obsluhy zřízeny jen v nezbytném rozsahu (výluka VNPN, reset TZZ včetně poč. náprav).
• Nepodporuje, ale ani neodporuje možnosti budoucího doplnění interoperabilního ZZ (ETCS L2/L3).

1.2 Zachování provozu podle předpisu SŽDC-D3, a doplnění trati o technické prostředky centrálně ovládané dirigující dispečerem

Vybavení:

• Trať se doplní o traťový souhlas (dále TZZ).
• Stav traťového souhlasu (technickým zařízením kontrolované podmínky) bude zapracován do krycího návěstidla umístěného za poslední výhybkou ve směru odjezdu z dopravny D3.
• Traťový souhlas se doplní o prvky spolupráce s vlakem, které umožní detekci nedovolené jízdy a různé způsoby reakce na nedovolenou jízdu (viz. VNPN).
• Základní stav TZZ bude bezsouhlasový. 
• TZZ bude obsluhováno dirigujícím dispečerem. Obslužné pracoviště může být řeše diskrétními prvky nebo na principu JOP. Obslužné pracoviště lze řešit na různé úrovni bezpečnosti vydávaných povelů a poskytovaných indikací. Od jednoduchého ovládání TZZ mezi jednotlivými dopravnami, kdy bezpečnost spočívá jen na decentralizovaném TZZ až po pracoviště s centralizovanými bezpečnými indikacemi od všech prvků a všech KÚ, včetně nouzových povelů a automatického vedení dopravní dokumentace.

Princip:

Princip je totožný s předchozí variantou s rozdílem ve způsobu ovládání směru TZZ. Ovládaní TZZ provádí vždy jen dispečer svým obslužným úkonem, poté co vydal (hlasově) souhlas k odjezdu. Povely s výjimkou nouzových, mohou být jen spolehlivé (bezpečnost spočívá na decentralizovaném TZZ), poskytované indikace musí být bezpečné (dirigující dispečer je může využít k rozhodování).

Při tomto uspořádání, se výrazně doporučuje doplnit detekci volnosti, dopravních kolejí i zhlaví (minimální investice). Toto doplnění umožní další automatizaci činnosti TZZ, až k případnému úplnému zrušení „hlasové ohlašovací povinnosti“.

Výhody:

• Možnost předem („postavit“), rozsvítit návěsti dovolující jízdu pro jízdu vlaku přes všechny dopravny až do místa s ohlašovací povinností.
• Lepší „přehled“ dirigujícího dispečera o jízdě vlaku (závisí na objemu přenášených indikací).
• Možnost redukce soupravy klíčů (uzamčení klíčů od výhybek v EMZ ovládaných dispečerem).
• Při doplnění detekce volnosti na KÚ dopravních kolejích a zhlaví minimalizace hlasové komunikace strojvedoucí-dispečer.
• Doplnění TZZ umožní zvýšení traťové rychlosti na trati až na 100 km/h.

Nevýhody:

• Neodpovídá úplně předpisu D3 – (předpis nezná řídící centrálu).
• Nutnost zřízení vazby (kabelizace nebo jiného, dostatečně výkonného přenosového prostředku) mezi pracovištěm dispečera a jednotlivými dopravnami – investičně náročnější řešení oproti předchozí variantě. Obvykle kabelizace i mezi dopravnami. Použití RadioBox možné jen do určitého rozsahu přenášených informací.
• Zachování plného rozsahu hlasové komunikace podle D3, které se při rozsáhlé investici do vazebních kabelů jeví jako nadbytečné (viz další řešení přechod na D1).
• Jízda vlaku nadále zůstává řízení provozu v prostorových oddílech z dopravny D3 do dopravny D3, nelze dovolit jízdu jen k LT (důvodem jsou posuny).
• Nepodporuje, ale ani neodporuje možnosti budoucího doplnění interoperabilního ZZ (ETCS L2/L3).

1.3 Převod trati na řízení podle předpisu SŽDC-D1 a doplnění trati nezbytnými technickými prostředky

Vybavení:

Trať se vybaví technickými prostředky SZZ (návěstidla, přestavníky na rozhodujících výhybkách, souvislé pokrytí KÚ počítači náprav, EMZ s výslednými klíči od výhybek na manipulační koleje, …) a zabezpečovací zařízení bude řízeno centrálně nebo lokálně.

Princip:

Řešení je všeobecně známé, tento dokument se jím dále nezabývá.

Výhody:

• Provoz řízen podle předpisu SŽDC-D1.
• Možnost zvýšení traťové rychlosti i v dopravnách (dle způsobu a stupně zabezpečení a kontroly výhybek).
• Zrušení hlasové komunikace (dispečer-strojvedoucí resp. výpravčí – strojvedoucí).
• Kompletní indikace stavu zařízení u dispečera (výpravčího).
• Možnost zřízení nouzových obsluh (dálkových i lokálních).
• Podporuje možnosti budoucího doplnění interoperabilního ZZ (ETCS L2/L3).

Nevýhody:

• Vysoké investiční náklady.
• V případě decentralizovaného řízení zvýšení počtu výpravčích.
• Nutnost zřízení vazby (kabelizace nebo jiného dostatečně výkonného přenosového prostředku) mezi pracovištěm dispečera a jednotlivými dopravnami.
• V případě centralizovaného řízení nutnost zajistit plnění nebo revizi TS 2/2006 –Z.

1.4 Převedení provozu na trati podle předpisu SŽDC-D4 – doplnění trati o technické prostředky

Vybavení:

• Trať se doplní o centrálu dispečera D4 (ITSZ) zajištující potřebné výluky.
• Obslužné pracoviště centrály na principu JOP zajistí automatické vedení dopravní dokumentace.
• Trať se doplní o krycí návěstidla umístěná za poslední výhybkou s automatickým zhasínáním povolující návěsti při minutí návěstidla, která budou přímo ovládána dispečerem, pomocí bezpečných OC (object controller).
• Trať se doplní o prostředky detekce nedovoleného projetí (kolové senzory ve funkci bodových prvků) a prostředky poskytování výstrahy některým ze způsobů podle kap. 4 a současně se informace o nedovoleném projetí přenesou do centrály.

Princip:

Princip vychází ze zavedeného předpisu D4. Svolení k odjezdu se vydává rozsvícením návěsti dovolující jízdu na krycím návěstidle po předchozím povolení k jízdě předaným hlasově. Pro vlaky, jejichž vedoucí drážní vozidla jsou vybavena palubní části ITZZ odpadá povinnost hlasového povolení k jízdě a je nahrazena datově předávaným povolením. Obsluha krycího návěstidla zůstává.

Centrála zajištuje veškeré výluky. Rušení cest bude odvozeno u vozidel vybavených palubní části ITZZ od obsluhy RBV (datová odhláška) u vozidel nevybavených palubní částí ITZZ od hlasové odhlášky (strojvedoucí potvrdí polohu a celistvost vlaku) a dispečer zadá polohu hlasovou odhlášku do centrály.

Nedovolený odjezd vlaku z dopravny bude vyhodnocen jako VNPN u vlaku jejichž palubní vedoucí drážní vozidlo je vybaveno palubní částí ITZZ bude nedovolenému odjezdu vlaku bráněno touto palubní částí. 

Výhody:

• Bezpečné funkce centrálního pracoviště včetně algoritmů SZZ a TZZ.
• Minimalizace vybavení infrastruktury (kolové senzory jen jako detekce nedovoleného projetí, volnost/obsazení KÚ řeší centrála).
• Funkcionalita VNPN se uplatní jen u vozidel bez palubní části ITZZ. U vozidel vybavených palubní částí bude možnost nedovoleného odjezdu blokována.
• Podporuje implementaci interoperabilního zařízení ETCS (EFFECTIVE, L2/LS). Současně po přechodnou dobu umožní využití vozidel již vybavených palubní částí ITZZ.
• Zvýšení traťové rychlosti v trati.

Nevýhody:

• Nutnost zřízení vazby mezi pracovištěm dispečera a jednotlivými dopravnami (vzhledem k rozsahu se doporučuje paprskovitě RadioBox).
• Nutnost menších změn v předpise D4.

1.5 Převedení provozu na trati podle předpisu SŽDC-D4 -nasazení systému ETCS EFFECTIVE

Vybavení:

• Trať se doplní o centrálu dispečera D4 (ITSZ) zajištující potřebné výluky.
• Trať se doplní nebo bude využívat již vybudované GSM-R (datové služby musí být zajištěny jen v dopravnách).
• Obslužné pracoviště centrály na principu JOP zajistí automatické vedení dopravní dokumentace.
• Trať se doplní o nepřepínatelné balízy ETCS.
• Zřídí se obousměrné datové propojení RBS (centrály ITZZ) a RBC .

Princip řešení:

Trať je řízena a výluky jsou zajištovány centrálou ITZZ. Povolení k jízdě na vozidla vybavená OBU ETCS jsou zasílána jako v L2 přes RBC. Na základě „position report a celistvosti vlaku zasílané z vozidel s OBU ETCS přeposílá RBC do RBS „odhlášky“, které ruší projeté cesty v centrále ITZZ (RBS). Povolení k jízdě je na vozidle zobrazováno jako LS, tak aby byla zachována povinnost strojvedoucího sledovat návěsti na trati. Jízda vlaku je kontrolována na pozadí (statický rychlostní profil + cíl povolení).

Vedoucí drážní vozidla nevybavená palubní částí ETCS budou dostávat povolení k jízdě prostřednictvím palubní části ITZZ.

Vybavenost vozidel vylučuje nedovolené odjezdy z dopraven. Nemusí se budovat VNPN, není vyžadována kabelizace k přepínatelným balízám, návěstidlům, ani výstroj počítačů náprav. Doplní se pouze nepřepínatelné balízy, pro zpřesnění polohy.

Výhody:

• Plně interoperabilní systém pro vozidla vybavená standardní OBU ETCS od Base-line 3.
• Při minimální investici do infrastruktury, lze zajistit vysokou úroveň bezpečnosti provozu.
• Po přechodnou dobu (do výhradního provozu vozidel s OBU ETCS) lze garantovat bezpečný smíšený provoz (provoz vozidel vybavených ITZZ).

Nevýhody:

• Jistou nevýhodou mohou být investiční náklady potřebné pro vybudování radiového sítě GSM-R, a to alespoň v rozsahu pro zajištění datových komunikací systému ETCS L2, nicméně tento systém (GSM-R) je povinnou součástí zajištění interoperability na tratích zařazených do jednotné Evropské železniční sítě, proto by jeho budování nemělo být hodnoceno jako nevýhoda.

2 Kabelizace dopraven

Použití balíz před LT protahuje potřebnou kabelizaci až mimo dopravny, tedy obvykle mimo pozemky Správy železnic. Vazební kabel (2 Cu žíly nebo dvě vlákna optického kabelu) může být variantně nahrazen systémem RadioBox (dle 3), což umožní právě obejít složitá stavební řízení, a tím urychlit realizaci TZZ.

Řešení podle 0, umožňuje vazební kabel plně nahradit datovým komunikačním prostředkem mezi dispečerem a dopravnou. Toto řešení je vhodné pro systém RadioBox (dle 3).

3 RadioBox – bezdrátový komunikační prostředek

RadioBox je zařízení umožňující zabezpečený přenos Ethernet komunikací přes GSM veřejného operátora.

V rámci technických řešení navrhovaných v tomto dokumentu jej lze použít pro komunikaci dvou celků počítače náprav (FAdC využívajícího Ethernet) a tím i k přenášení informací potřebných pro TZZ.

Pomocí systému RadioBox lze nahradit vazební kabel mezi dopravnami, (doporučováno zejména pro variantu podle 1.1). Jeho použití je velmi výhodné tam, kde nelze využít existující vazební kabel mezi dopravnami nebo nelze položit nový, ať z důvodů ekonomických nebo administrativních (problémy stavebního řízení, vlastníci pozemků apod.). Lze jej také využít pro přenos bezpečných povelů a indikací mezi dopravnou D3 a dirigujícím dispečerem (varianta podle 1.2 a 0).

Spolehlivost systému je zajištěna paralelním dvoukanálovým přenosem a provozně ověřena. K zajištění vyšší dostupnosti lze využít i SIM různých operátorů.

4 Implementace VNPN

Implementaci funkcionality detekce nedovoleného projetí návěstidla (VNPN) se doporučuje využívat u všech koncepcí zabezpečení, která používají světelná návěstidla.

Koncepce VNPN je řešena technickými specifikacemi TS2/2014 S,Z a TS 3/2014-S. Vlastní technické řešení pak popisuje dokumentace AŽD T 80 430. Detekce nedovoleného projetí musí být zřízena na úrovni odjezdových námezníků (kolové senzory poskytující informaci o projetí) a následné vyhodnocení oprávněného/nedovoleného projetí v TZZ.

Informaci o nedovoleném projetí se doporučuje přenášet vždy k dispečerovi (postačí spolehlivý způsob přenosu).

S přihlédnutím k vybavenosti vozidel se dále doporučuje použít některý z následujících způsobů výstrahy při vzniku nedovoleného projetí, nebo i několik způsobů současně, tak aby byla minimalizována rizika při nejednotném vybavení hnacích vozidel zajištujících provoz na příslušné trati. Možné jsou následující způsoby:

Způsob 1 – siréna na záhlaví

Výstraha při nedovoleném projetí se poskytne prostřednictvím sirén se zvukovou návěstí „Stůj zastavte všemi prostředky“ (dále jen sirény). Sirény se umisťují do záhlaví. Při umísťování sirén se doporučuje přiměřeně aplikovat zásady výše uvedených technických specifikací. Zastavení je závislé na reakci strojvedoucího, ale poskytnutí výstrahy je účinné bez ohledu na úroveň vybavení vozidla. Nevýhodou je nutná kabelizace k sirénám.

Způsob 2 – STOP-TRS

Výstraha při nedovoleném projetí se poskytne prostřednictvím vysílače STOP-TRS. Připojení vysílače lze realizovat jako připojení do již existující sítě TRS nebo zřízením samostatného vysílače (antény) s pokrytím pouze příslušné dopravy, (případný přesah ven z dopravny je doporučený). Jedná se pouze o jednoúčelový vysílač s omezeným dosahem, který vysílá ve svém dosahu povel k zastavení. Nebuduje se nová radiová síť, což by bylo neinteroperabilní řešení. Na trať umístí radiovník nařizující strojvedoucímu přepnout TRS na určený kanál. Výhodu je, že většina provozovaných vozidel je vybavena radiostanicí TRS nebo radiostanicí, která umožní „poslouchat“ STOP-TRS na pozadí. Nezanedbatelné je i kritérium využití výzisků demontovaných TRS a možnost přechodu na vysílač STOP–GSM-R, při přechodu tratě na pokrytí GSM-R. Řešení s modulem STOP-TRS je z výše uvedených důvodů jednoznačně doporučováno.

Způsob 3 – Eurobalíza

Zřídí se přepínatelné ETCS balízy (balízové skupiny) v úrovni odjezdových námezníků a před LT. Tyto balízy budou na vozidla s OBU ETCS vysílat MA paket pro TRIP, pokud nebude na základě stavu TZZ prostřednictvím LEU toto ukončeno. Funkcionalita MA pro TRIP slouží k reakci zařízení pro vlaky s OBU – forma vlakového stopu. Toto řešení předpokládá vozidla s OBU v Base-line 3 a vyšší a jízdu v Limited supervision nebo by muselo docházet k přepínání mezi L0 a L1, na základě informací z pojížděných balíz. Variantou je doplnit již provozovaná vozidla o „zjednodušenou čtečku balíz“. Toto řešení je ovšem naprosto neinteroperabilní a obtížně na dopravcích vymahatelné. 

To řešení je investičně mnohem náročnější než předchozí (balízy + speciální kabelizace k nim) a bude účinné jen na vozidla vybavené palubní částí ETCS (OBU). Při plném vybavení vozidel OBU mohou být sneseny detekční prvky VNPN, funkcionalitu zajistí vlastní balíza.

Provozovatel dráhy musí posoudit případná zbývající rizika související s „poruchami balíz“, umístění balíz před danger-point, případně vynechání balíz před LT, jejichž účelem je zastavit vlak nacházející se již na trati ještě před hranicí dopravny pokud by v dopravně došlo k projetí (výrazná úspora kabelizace).

Celá koncepce použití balíz, by měla být posouzena NB případně ERA, z pohledu interoperability.