Zagadnienie nawisu taboru w kontekście systemów sterowania

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
z. 102
Transport
2014
Juliusz Kublik, Juliusz Karolak
Politechnika Warszawska, WydziaI Transportu
ZAGADNIENIE NAWISU TABORU W KONTEK*CIE
SYSTEMÓW STEROWANIA RUCHEM
KOLEJOWYM
RKkopis dostarczono: styczeM 2014
Streszczenie: W artykule opisano zagadnienia zwiOzane z konstrukcjO taboru kolejowego i jej
wpIywem na moSliwoTU wykrywania zajKtoTci w ukIadzie torowym. Wskazano moSliwe
konsekwencje braku kompatybilnoTci taboru z liniO w tym zakresie. Podano przykIadowe wielkoTci
nawisów oraz przepisy projektowania urzOdzeM sterowania ruchem kolejowym odnoszOce siK do tego
zagadnienia.
S0owa kluczowe: sterowanie ruchem kolejowym, tabor kolejowy, kontrola zajKtoTci
1. WPROWADZENIE – KONTROLA NIEZAJ5TO*CI
UK6ADU TOROWEGO
Prowadzenie ruchu w sposób bezpieczny jest jednym z najwaSniejszych celów, które
przyTwiecajO sterowaniu ruchem kolejowym (srk). Do celu tego dOSy siK, formuIujOc
odpowiednie zaleSnoTci, warunkujOce wydanie zezwolenia na jazdK dla danego pojazdu
miKdzy innymi od miejsca znajdowania siK innych pojazdów, których obecnoTU stanowi
zagroSenie wzajemnO kolizjO. KolizjK takO stanowiU moSe najechanie dwóch pojazdów na
siebie, znajdujOcych siK na jednym torze – mowa wówczas o dogonieniu lub zderzeniu
czoIowym, bOd\ teS zderzenie boczne w obrKbie rozjazdu lub skrzySowania torów. StOd teS
projektujOc urzOdzenia sterowania ruchem kolejowym, dla kaSdego przebiegu okreTla siK
takie miejsca w ukIadzie torowym, które nie mogO byU zajKte przez tabor, aby dany
przebieg mógI byU realizowany. Oznacza to równieS, Se w procesie, jakim jest sterowanie
ruchem kolejowym, informacja o zajKciu rzeczonych fragmentów ukIadu torowego (tzw.
odcinków kontroli zajKtoTci) przez tabor jest niezbKdna.
Starsze, choU jeszcze eksploatowane, urzOdzenia srk nie byIy zautomatyzowane pod
kOtem okreTlania zajKtoTci elementów ukIadu torowego i w ich przypadku uprawniony
pracownik kolejowy jest zobowiOzany do stwierdzania zajKtoTci wzrokowo. Rozwój
techniki kolejowej spowodowaI powstanie rozmaitych systemów, stwierdzajOcych zajKtoTU
automatycznie, przy wspóIpracy z taborem kolejowym.
60
Juliusz Kublik, Juliusz Karolak
DuSa grupa ich ma w swojej strukturze fizyczne elementy o punktowym charakterze
(zIOcze izolowane, licznik osi), które precyzyjnie dzielO ukIad torowy na fragmenty
(nazwane dale sekcjami), których niezajKtoTU jest kontrolowana.
W nowoczesnych rozwiOzaniach, takich jak system ETCS, lokalizacja pojazdów
szynowych jest okreTlana w systemie srk na podstawie wiadomoTci przesyIanych droga
radiowO z komputerów pokIadowych do centrum sterowania drogO radiowO. WiadomoTci
takie uwzglKdniajO wiele czynników, takich jak prKdkoTU jazdy czy dIugoTU skIadu.
Pozwala to na precyzyjne okreTlenie odcinka toru zajmowanego aktualnie przez pojazd.
2. WP6YW NAWISU NA KONTROL5 ZAJ5TO*CI
Przy zastosowaniu urzOdzeM kontroli zajKtoTci opartych o zwieranie toków szynowych
przez zestawy koIowe albo zliczanie osi, zajKtoTU sekcji jest wykazywana wówczas, gdy w
jej obrKbie znajdzie siK choU jeden zestaw koIowy. Fakt detekcji taboru wyIOcznie przez
wykrywanie jego zestawów koIowych ma kolosalne znaczenie. Wynika z niego bowiem,
Se choU w rzeczywistoTci najdalej wysuniKtymi elementami pojazdu szynowego sO
zazwyczaj jego urzOdzenia ciKgIowo-zderzne, to z punktu widzenia pracy urzOdzenia
wykrywajOcego zajKtoTU toru, bKdO nimi miejsca styku z szynO jego skrajnych zestawów
koIowych.
Oznacza to, Se ustawienie pojazdu szynowego przy granicy dwóch sekcji w ten sposób,
Se jego wszystkie zestawy koIowe bKdO znajdowaIy siK w obrKbie jednej z sekcji, ale on
sam bKdzie znajdowaI siK takSe ponad torem stanowiOcym drugO sekcjK, spowoduje
wykazanie zajKtoTci tylko pierwszej sekcji (rys. 1).
Rys. 1. Nawis taboru i konsekwencje jego wystKpowania. `ródIo: opracowanie wIasne
Zagadnienie nawisu taboru w kontekTcie systemów sterowania ruchem kolejowym
61
Z konstrukcji taboru wynika, Se moSna w nim zawsze wyodrKbniU bryIK, którO bKdzie
on w stanie wystawaU nad kolejnO sekcjK bez wykazania jej zajKtoTci. BryIK tK,
ograniczonO od wewnKtrznej strony pojazdu szynowego pionowO pIaszczyznO
przechodzOcO przez oT skrajnego zestawu koIowego, okreTla siK jako nawis (albo zwis). W
praktyce, aby rozwaSania uproTciU, nie tracOc przy tym na ich dokIadnoTci, moSna nawis
przybliSyU przez figurK geometrycznO, powstaIO jako rzut tejSe bryIy na pIaszczyznK toru.
DIugoTU tak powstaIej figury jest dalej zwana dIugoTciO nawisu.
W praktyce nie wystKpuje tabor o nawisie zerowym. Przyczyny sO nastKpujOce:
! posadowienie pojazdów szynowych na koIach, które to koIa wystajO poza punkt
styku koIa z szynO o dIugoTU zewnKtrznego promienia obrzeSa,
! umieszczenie skrajnych zestawów koIowych wewnOtrz ostoi,
! mocowanie urzOdzeM ciKgIowo-zderznych na ostojnicach (poprzecznych belkach,
wieMczOcych ostojK), co w konsekwencji powoduje ich wystawanie poza obrys
ostoi.
DIugoTci nawisu dla pojazdów powszechnie spotykanych na sieci PKP przedstawiono
w tablicy 1.
Tablica 1
D0ugo8ci nawisu dla pojazdów eksploatowanych na sieci PKP. Opracowanie w0asne na
podstawie [3][6][5][13][2][9][4][14][10]
Lp.
Rodzaj pojazdu
Oznaczenie taboru
DIugoTU
nawisu
przedniego [m]
DIugoTU nawisu
tylnego [m]
1
Lokomotywa elektryczna
4E (PKP EU07/EP07)
2,158
2,158
2
Lokomotywa spalinowa
6D (PKP SM42)
2,070
2,070
3
Lokomotywa spalinowa
301D (PKP SU45)
2,470
2,470
4
Lokomotywa spalinowa
M62(PKP ST44)
2,375
2,375
Elektryczny zespóI
trakcyjny
Wagon pasaSerski
standardu Y
Wagon piKtrowy prod.
Bombardier (sterowniczy)
Wagon piKtrowy prod.
Bombardier (Trodkowy)
Wagon wKglarka
dwuosiowy
Wagon wKglarka
czeroosiowy
Wagon platforma
czeroosiowy
Wagon cysterna
czeroosiowy
5B+6B+5B
(PKP EN57)
Typ 111A, 112A,
113A i podtypy
0,800
0,800
2,400
2,400
Seria ABpbdzf
2,385
2,385
Seria Bmnopuxz
2,150
2,150
3W/L
2,000
2,000
408W
1,770
1,770
412Za
1,650
1,650
452R
1,770
1,770
5
6
7
8
9
10
11
12
!
62
Juliusz Kublik, Juliusz Karolak
!
3. KONSEKWENCJE P6YNGCE Z ISTNIENIA NAWISU
Istnienie nawisu taboru pozwala zauwaSyU nastKpujOce, nieoczywiste na pierwszy rzut
oka fakty.
Po pierwsze, o ile znajdowanie siK zestawu koIowego taboru wewnOtrz danej sekcji
oznacza z caIO pewnoTciO, Se pewien fragment tej sekcji jest zajKty, o tyle brak
wykazywanej przez poprawnie dziaIajOce urzOdzenia zajKtoTci dla kaSdej z sekcji
przylegIych do sekcji zajKtej nie oznacza wcale, Se nad Sadnym ze skrajnych fragmentów
Sadnego z tych odcinków sOsiadujOcych z zajKtO sekcjO nie znajduje siK tabor.
Po drugie, wyznaczywszy w ukIadzie torowym pewne granice, których
nieprzekroczenie przez tabor warunkuje zezwolenie na odbywanie siK okreTlonych jazd
taboru, trzeba uwzglKdniU nawis przy rozmieszczaniu urzOdzeM dzielOcych tor na sekcje.
UrzOdzenie oddziaIywania pojazdu na tor wskazujOce koniec odcinka kontroli zajKtoTci
(zIOcze izolowane, gIowica licznika osi itp.) naleSy odsunOU o pewnO odlegIoTU od miejsca
niebezpiecznego. Przemieszczenie skIadu w kierunku miejsca niebezpiecznego powinno
powodowaU w pierwszej kolejnoTci wskazanie zajKtoTci drugiej sekcji a dopiero pó\niej
fizyczne zajKcie przez nawis miejsca niebezpiecznego.
NaleSaIoby uwzglKdniaU przy tym równieS maksymalnO prKdkoTU, jakO moSe rozwinOU
przemieszczajOcy siK tabor, oraz czas, jaki jest potrzebny na zadziaIanie urzOdzeM
oddziaIywania, które majO wskazaU zajKtoTU i tO informacjO skutecznie uniemoSliwiU jazdK
innego pojazdu. Jest to sIuszne dla pojazdów poruszajOcych siK.
PrzykIadowO, powszechnie spotykanO sytuacjO, w której uwzglKdnienie nawisu przy
projektowaniu rozmieszczenia zIOcz izolowanych i czujników licznika osi jest wymagane
w celu zachowania bezpieczeMstwa, jest strefa zbiegu dwóch torów przy rozje\dzie albo
skrzySowaniu torów w jednym poziomie. W takim obszarze wyznacza siK ukres, który ma
znaczenie dla taboru stojOcego.
Ukres jest miejscem, do którego najdalej moSna doprowadziU tabor na jednym z torów
zbiegajOcych siK w rozje\dzie, pozostawiajOc jeszcze moSliwoTU przejazdu po drugim torze
[1]. OdlegIoTU pomiKdzy osiami torów prostych powinna w takim miejscu byU TciTle
okreTlona i uwzglKdniaU poszerzenie skrajni budowli, jeSeli któryT ze zbiegajOcych siK
torów jest poIoSony w Iuku. W dotychczasowych projektach polskich stacji odlegIoTU ta
wynosiIa 3,75 m [1] (bez poszerzeM). Na miKdzytorzu w miejscu ukresu ustawia siK
wska\nik W17 (tzw. „wska\nik ukresu”), oznaczajOcy miejsce, do którego tor wolno zajOU
taborem [7], tak zwanO granicK przetaczania.
Przy tak okreTlonym pojKciu ukresu i jego wyznaczeniu w torze naleSy zIOcze lub
gIowicK licznika odsunOU od rozjazdu w kaSdym z torów co najmniej o dIugoTU nawisu.
Znajduje to zresztO potwierdzenie w przepisach dotyczOcych projektowania.
Zagadnienie nawisu taboru w kontekTcie systemów sterowania ruchem kolejowym
63
4. NAWIS TABORU A PRZEPISY PROJEKTOWANIA
Przy projektowaniu urzOdzeM sterowania ruchem kolejowym w Polsce obowiOzujOcym
dokumentem krajowym sO Wytyczne techniczne budowy urz#dze$ sterowania ruchem
kolejowym Ie-4 (WTB-E10) [11] z 2013 roku. Dokument ten zastOpiI Wytyczne WTB-E10
[8] z 1996 roku. Jeszcze wczeTniej obowiOzywaIy Przepisy projektowania urz#dze$
bezpiecze$stwa ruchu kolejowego Nr E10 z 28 marca 1951 roku [12]. Brak w wytycznych
Ie-4 wzmianki na temat nawisu taboru, choU konsekwencje jego wystKpowania da siK
odnale\U w pewnych regulacjach. I tak § 31 Izolowane obwody torowe ustKp 6 gIosi [11]:
„Przy rozmieszczaniu zIOczy izolowanych naleSy uwzglKdniaU nastKpujOce zasady:
(...)
2) wIaTciwe usytuowanie w stosunku do sygnalizatorów przytorowych, ukresów,
wykolejnic tj.: (...) d) umieszczanie zIOcza izolowanego w odlegIoTci min. 4,20 m za
ukresem, z uwzglKdnieniem poszerzenia skrajni z uwagi na Iuki torów (...)”
W poprzednio obowiOzujOcych wytycznych [8] odlegIoTU wymieniona w lit. d wynosiIa
3,5 m i byIa kompatybilna z dIugoTciami nawisu kursujOcego w Polsce taboru (por. tab. 1).
Zgodnie z tym zIOcza izolowane oraz gIowice liczników montowano wIaTnie min. 3,5 m
od ukresu. Dopóki po linii z tak rozmieszczonymi urzOdzeniami kursuje tabor o dIugoTci
nawisu nieprzekraczajOcej 3,5 m, dopóty zachowany jest warunek, okreTlony w definicji
ukresu (moSliwoTU przejazdu po drugim torze w przypadku pozostawienia taboru na
pierwszym ze zbiegajOcych siK w rozje\dzie).
Problem pojawi siK jednak wówczas, gdy tabor z dIugoTciO nawisu przekraczajOcO
odlegIoTU ujKtO w [8] zacznie kursowaU po linii, na której zIOcza bOd\ gIowice liczników
oddalono od ukresu o odlegIoTU mniejszO niS dIugoTU nawisu. MoSe wówczas dojTU do
starcia bocznego przy sprawnych i wczeTniej prawidIowo zaprojektowanych
i zainstalowanych urzOdzeniach srk.
UkIady kontroli niezajKtoTci projektowane i budowane wedIug poprzednich przepisów
sO zamontowane w odlegIoTci minimalnej 3,5 m a nie 4,2 m, jak wymagajO nowe przepisy.
5. PODSUMOWANIE
Z przeprowadzonych rozwaSaM wynika, Se przy projektowaniu urzOdzeM sterowania
ruchem kolejowym dla danej linii bOd\ fragmentu sieci kolejowej, uwzglKdnienie nawisu
taboru jest kwestiO nieodzownO. FormuIujOc koncepcjK inwestycji, koniecznym staje siK
okreTlenie maksymalnej dIugoTci nawisu taboru, który bKdzie w przyszIoTci po danej linii
(fragmencie sieci) kursowaI, gdyS tylko tabor o dIugoTci nawisu nieprzekraczajOcej
przyjKtej wartoTci maksymalnej nie spowoduje wystOpienia opisanych w punkcie 2.
niebezpiecznych sytuacji. Z drugiej strony przyjKta maksymalna wartoTU dIugoTci nawisu,
obowiOzujOca na danej linii (która ma wpIyw na wartoTU odsuniKcia granic odcinków
kontroli niezajKtoTci od ukresu), powinna byU speIniana przez kaSdy pojazd szynowy,
poruszajOcy siK po tej linii na zasadach ogólnych. Oznacza to, Se niespeIniajOcy tego
64
Juliusz Kublik, Juliusz Karolak
wymogu tabor nie powinien dostaU dopuszczenia do kursowania po rzeczonej linii, a przy
zakupie taboru zasadnym byIoby analizowanie dIugoTci jego nawisu w odniesieniu do
miejsca planowanej eksploatacji.
Naturalnym jest, Se podanO w instrukcji Ir-4 odlegIoTU 4,20 m naleSy traktowaU jako
minimalnO, i o ile jej zwiKkszenie nie poskutkowaIoby zmniejszeniem dIugoTci uSytecznej
toru, a warunki terenowe na to pozwalajO, to moSna tK odlegIoTU jeszcze zwiKkszyU. Jest to
o tyle rozsOdne, Se zauwaSalna jest w taborze pasaSerskim (zwIaszcza w EZT
projektowanych z myTlO o wySszych szybkoTciach) tendencja do zwiKkszania siK nawisu.
Warto byIoby umieszczaU w podrKcznikach wiedzy o sterowaniu ruchem kolejowym
komentarze i przykIady dotyczOce przepisów i wyjaTniajOce m.in. opisywane zagadnienie.
W przepisach dotyczOcych projektowania naleSaIoby zawrzeU wymaganie komentowania
rozwiOzaM przyjKtych w danym projekcie, co nie dotyczy jedynie zagadnienia nawisu.
Na sam koniec warto dostrzec, Se dla sieci wydzielonych (np. systemy metra, kolei
miejskiej), gdzie kursujOcy tabor (z uwagi na jednolity charakter ruchu) ma zbliSone nie
tylko charakterystyki, lecz i gabaryty, moSna przyjOU odrKbnO (mniejszO od obowiOzujOcej
w Ir-4) maksymalnO dIugoTU nawisu, dostosowujOc jO do eksploatowanego taboru.
Warunkuje to jednak w przyszIoTci zamawianie taboru o nawisie kompatybilnym
z zabudowanymi urzOdzeniami srk.
Bibliografia
1. CieTlakowski S.: Stacje kolejowe. WKiq, Warszawa 1992, s. 390.
2. rwikIa M., TerczyMski P.: Lokomotywy spalinowe produkcji HCP serii SP45, SU46, SP47, Kolpress,
PoznaM 2004, s.33.
3. DomaMski E., OSóg Z.: Lokomotywy spalinowe serii ST44. WKiq, Warszawa 1984.
4. Katalog wagonów osobowych, Ministerstwo Komunikacji. Centralny zarzOd wagonów, Wydanie 1974.
5. Kroma R., SosiMski J., Zintek K.: Normalnotorowe wagony silnikowe PKP 1945-1990, Kolpress, PoznaM
2012.
6. Marciszewski H., Pawlus J., SumiMski S.: Lokomotywy elektryczne serii EU06 i EU07, WKiq,
Warszawa 1974, s. 14.
7. PKP Polskie Linie Kolejowe S.A.: Instrukcja sygnalizacji Ie-1. PKP Polskie Linie Kolejowe S.A.
Centrala Biuro Automatyki i Telekomunikacji, Warszawa 2007, s. 137.
8. PKP Polskie Linie Kolejowe S.A.: Wytyczne techniczne budowy urzOdzeM sterowania ruchem
kolejowym Ie-4 (WTB-E10). PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. Centrala Biuro Automatyki i
Telekomunikacji, Warszawa 2013.
9. PokropiMski B.: Lokomotywy spalinowe produkcji polskiej, WKiq, Warszawa 2009, s. 97.
10. PokropiMski B.: Parowozy normalnotorowe produkcji polskiej, WKiq, Warszawa 2007, s.145, 153, 159.
11. Polskie Koleje PaMstwowe Dyrekcja Generalna: Wytyczne techniczne budowy urzOdzeM sterowania
ruchem kolejowym w przedsiKbiorstwie Polskie Koleje PaMstwowe (WTB-E10). Polskie Koleje
PaMstwowe Dyrekcja Generalna. Warszawa 1996. (z pó\n. zm.).
12. Przepisy projektowania urzOdzeM bezpieczeMstwa ruchu kolejowego Nr E10 z 28 marca 1951 roku.
(http://covalus.ovh.org/e101951/spise101951.html dostKp 29.01.2014r.)
13. Rusak R.: Rozwój konstrukcji wagonów piKtrowych Bombardiera w: Technika Transportu Szynowego nr
3/2003,s. 58.
14. TerczyMski P.: Atlas wagonów towarowych, Kolpress, PoznaM 2011, s.16, 62, 74, 195, 237.
!
Zagadnienie nawisu taboru w kontekTcie systemów sterowania ruchem kolejowym
65
VEHICLE NOSE ISSUE IN THE CONTEXT OF RAILWAY INTERLOCKING SYSTEMS
Summary: In the article issues connected with railway vehicles structures and their possible impact on track
occupancy detection are described. Possible consequences of lack of compatibility between track and
vehicles are pointed in this context. Examples of lengths of vehicles noses and design rules relating to this
issue are presented.
Keywords: railway traffic control, railway vehicles, track occupancy detection
!
!