Zugsicherungs- und Warnsystem - Train Protection & Warning System

Das Train Protection & Warning System ( TPWS ) ist ein Zugsicherungssystem, das in den beiden britischen Hauptbahnnetzen für den Personenverkehr und in Victoria , Australien, verwendet wird.

Die Definition des UK Rail Safety and Standards Board lautet:

Der Zweck von TPWS besteht darin, einen Zug durch automatisches Auslösen einer Bremsanforderung anzuhalten, wenn TPWS-Gleisausrüstung eingebaut ist, wenn der Zug über Folgendes verfügt:

TPWS soll nicht SPADs verhindern, sondern die Folgen eines SPAD mildern, indem verhindert wird, dass ein Zug mit SPAD einen Konfliktpunkt vor dem Signal erreicht.

Eine Standardinstallation besteht aus einem gleisgebundenen Sender neben einem Signal, der aktiviert wird, wenn das Signal gefährdet ist. Bei einem Zug, der das Signal passiert, wird die Notbremse aktiviert. Wenn der Zug mit hoher Geschwindigkeit fährt, kann dies zu spät sein, um ihn vor dem Kollisionspunkt anzuhalten, daher kann ein zweiter Sender in der Nähe des Signals platziert werden, der die Bremsen betätigt, wenn Züge zu schnell fahren, um am Signal zu halten. positioniert, um Züge anzuhalten, die sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 120 km/h nähern.

An rund 400 Hochrisikostandorten wird TPWS+ mit einem dritten Sender weiter hinter dem Signal installiert, wodurch die Wirksamkeit auf 100 mph (160 km/h) erhöht wird. In Verbindung mit Signalsteuerungen wie „Doppelblockierung“ (dh zwei rote Signalbilder hintereinander) kann TPWS bei jeder realistischen Geschwindigkeit voll wirksam sein.

TPWS ist nicht dasselbe wie Haltestellen, die eine ähnliche Aufgabe mit elektromechanischer Technologie erfüllen. Der Schutz von Pufferhaltestellen durch Zughaltestellen wird als „ Moorgate-Schutz “ oder „Moorgate-Steuerung“ bezeichnet.

Geschichte

TPWS wurde von British Rail und seinem Nachfolger Railtrack als Weiterentwicklung des automatischen Warnsystems entwickelt, nachdem 1994 entschieden wurde, dass die landesweite Installation eines vollständigen automatischen Zugsicherungssystems nicht praktikabel war. Im Jahr 1997 wurden Probeinstallationen von streckenseitiger und zugmontierter Ausrüstung durchgeführt, wobei die Versuche und die Entwicklung in den nächsten zwei Jahren fortgesetzt wurden.

Die Einführung von TPWS beschleunigte sich mit dem Inkrafttreten der Eisenbahnsicherheitsverordnung 1999 im Jahr 2003, die die Installation von Zughaltestellen an einer Reihe von Standorten vorschreibt. Im März 2001 stellte der Bericht „Gemeinsame Untersuchung von Zugsicherungssystemen“ jedoch fest, dass TPWS eine Reihe von Einschränkungen aufwies und dass es zwar eine relativ billige Überbrückung vor der flächendeckenden Einführung von ATP und ERTMS darstellte, der Installation jedoch nichts im Wege stehen sollte des wesentlich leistungsfähigeren europäischen Zugsicherungssystems .

Wie es funktioniert

Überblick

Ein Paar elektronischer Schleifen ist 50-450 Meter auf der Anflugseite des Signals angebracht und wird bei Gefahr mit Strom versorgt. Der Abstand zwischen den Schleifen bestimmt die Mindestgeschwindigkeit, bei der die Bordausrüstung die Notbremsung des Zuges einleitet . Wenn der TPWS-Empfänger des Zuges die erste Schleife überquert, beginnt ein Timer herunterzuzählen. Wenn die zweite Schleife durchlaufen wird, bevor der Timer Null erreicht hat, wird das TPWS aktiviert. Je höher die Liniengeschwindigkeit, desto weiter sind sie beabstandet.

Am Signal befindet sich ein weiteres Schleifenpaar, das ebenfalls erregt wird, wenn das Signal gefährdet ist. Diese sind End-to-End und lösen somit unabhängig von der Geschwindigkeit einen Bremsvorgang in einem Zug aus, der ein Signal bei Gefahr passieren will.

Ausrüstung auf der Strecke

Eine TPWS-Senderschleife, eine von einem Paar, die ein Overspeed-Sensorsystem (OSS) bilden

In einer Standardinstallation gibt es zwei Paar Schlaufen, umgangssprachlich als "Grids" oder "Toast Racks" bezeichnet. Beide Paare bestehen aus einer „Arming“- und einer „Trigger“-Schleife. Wenn das Signal gefährdet ist, werden die Schleifen mit Strom versorgt. Wenn das Signal klar ist, werden die Schleifen stromlos.

Das erste Paar, das Overspeed Sensor System (OSS), befindet sich an einer Position, die durch Liniengeschwindigkeit und Steigung bestimmt wird. Die Schleifen sind durch eine Strecke getrennt, die nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne von etwa einer Sekunde zurückgelegt werden sollte, wenn der Zug mit sicherer Geschwindigkeit fährt und sich dem gefährdeten Signal nähert. Die genauen Zeiten betragen 974 Millisekunden für Personenzüge und 1218 Millisekunden für Güterzüge, abhängig von der Ausstattung des Zuges. Güterzüge nutzen aufgrund ihrer unterschiedlichen Bremseigenschaften die 1,25-mal längere Taktung.

Die erste, „scharfschaltende“ Schleife sendet eine Frequenz von 64,25  kHz aus . Die zweite „Trigger“-Schleife hat eine Frequenz von 65,25 kHz.

Das andere Schleifenpaar liegt Rücken an Rücken am Signal und wird als Train Stop System (TSS) bezeichnet. Die Loops 'Arming' und 'Trigger' arbeiten mit 66,25 kHz bzw. 65,25 kHz. Die Bremsen werden aktiviert, wenn die Zugausrüstung beide Frequenzen zusammen erkennt, nachdem sie nur die Scharfschaltfrequenz erkannt hat. Somit ist ein energetisiertes TSS bei jeder Geschwindigkeit wirksam, aber nur, wenn ein Zug es in die richtige Richtung passiert. Da es erforderlich sein kann, dass ein Zug während eines Ausfalls usw. ein Signal bei Gefahr passieren muss, hat der Triebfahrzeugführer die Möglichkeit, ein TSS, aber kein OSS zu überschreiben.

Wenn ein Hilfssignal mit einem Hauptaspekt Signal zugeordnet ist für eine Rangierbewegungen gelöscht wird, werden die Schlaufen TSS entregt ist , aber die Schleifen OSS bleiben aktiv.

Wenn Züge auf einer einzelnen Linie in entgegengesetzte Richtungen signalisiert werden, kann es zu einem ungerechtfertigten TPWS-Eingriff kommen, wenn ein Zug zwischen einer OSS-Scharfschaltung und entweder Triggerschleifen fährt, die tatsächlich mit unterschiedlichen Signalen verbunden waren. Um dieser Situation gerecht zu werden, würde ein Signal in die 'Normalrichtung' benannt und mit 'ND'-Ausrüstung ausgestattet. Das andere Signal würde in die „Gegenrichtung“ benannt und mit „OD“-Geräten ausgestattet. TPWS-Übertragungsfrequenzen in entgegengesetzter Richtung sind geringfügig unterschiedlich und arbeiten bei 64,75 (OSS-Aktivierung), 66,75 (TSS-Aktivierung) und 65,75 kHz (gemeinsamer Trigger).

Standortausstattung

Auf der Streckenseite sind jedem Schleifensatz zwei Module zugeordnet: ein Signalschnittstellenmodul (SIM) und ein OSS- oder TSS-Modul. Diese erzeugen die Frequenzen für die Schleifen und beweisen, dass die Schleifen intakt sind. Sie sind mit dem Signalisierungssystem verbunden.

SIM-Module sind rot farbcodiert

ND TSS-Module sind grün farbcodiert

OD TSS Module sind braun farbcodiert

ND OSS Module sind gelb farbcodiert

OD OSS Module sind blau farbcodiert

Ausstattung im Zug

Jedes Triebfahrzeug ist ausgestattet mit:

  • TPWS-Empfänger.
  • TPWS-Bedienfeld (Standard- oder erweiterte Version).
  • AWS/TPWS-Bestätigungsschaltfläche.
  • Temporärer TPWS-Trennschalter.
  • Vollständiger AWS/TPWS-Isolationsschalter.

Werden die Schleifen bestromt, nimmt eine Antenne an der Unterseite des Zuges das Funksignal auf und leitet es an den Empfänger weiter. Ein Timer misst, wie lange es dauert, zwischen der Scharfschaltung und der Triggerschleife zu vergehen. Diese Zeit wird zur Überprüfung der Geschwindigkeit verwendet, und wenn sie höher als die „Sollgeschwindigkeit“ des Zuges ist, wird eine Notbremsung eingeleitet. Wenn der Zug langsamer als die eingestellte TPWS-Geschwindigkeit fährt, dann aber das Signal bei Gefahr passiert, empfängt die Antenne das Signal von den aktivierten Schleifen des Zughaltesystems und die Bremse wird betätigt, um den Zug innerhalb der Überlappung anzuhalten . Triebzüge haben an jedem Ende eine Antenne. Fahrzeuge, die einzeln betrieben werden können (Einzelwagen-DMUs und Lokomotiven) haben nur eine Antenne. Dies wäre entweder vorne oder hinten, je nachdem, in welche Richtung sich das Fahrzeug bewegte.

Kabinenausstattung

'Standard' TPWS-Panel im Führerhaus

Jedes Fahrerhaus verfügt über ein TPWS-Bedienfeld, das der Fahrer von seinem Schreibtisch aus sehen kann. Es gibt zwei Arten von Panels; der ursprüngliche 'Standard'-Typ und eine neuere 'erweiterte' Version, die separate Hinweise auf eine Bremsanforderung durch SPAD, Overspeed oder AWS gibt.

Die Standardausführung besteht aus zwei runden Leuchtmeldern und einem quadratischen Drucktaster.

Der Druckschalter mit der Aufschrift "Train Stop Override" wird verwendet, um ein Signal bei Gefahr mit Autorität weiterzugeben . Es ignoriert die TPWS TSS-Schleifen für ungefähr 20 Sekunden (im Allgemeinen für Personenzüge) oder 60 Sekunden (im Allgemeinen für langsamer beschleunigende Güterzüge) oder bis die Schlaufen passiert sind, je nachdem, was früher eintritt.

Das AWS- System und das TPWS-System sind miteinander verbunden und wenn einer von beiden eine Bremsung ausgelöst hat, blinkt die Kontrollleuchte „Brake Demand“.

Die Anzeigelampe „Temporary Isolation/Fault“ blinkt bei einem TPWS-Systemfehler oder leuchtet dauerhaft, wenn der „Temporary Isolation Switch“ aktiviert wurde.

Es gibt auch einen separaten temporären TPWS-Trennschalter, der sich außerhalb der Reichweite des Fahrerpults befindet. Dies wird vom Triebfahrzeugführer bedient, wenn der Zug unter erschwerten Bedingungen betrieben wird, wie z. Das vorübergehende Isolieren des TPWS hat keine Auswirkungen auf AWS. Der Fahrer muss das TPWS sofort wieder aktivieren, wenn der normale Betrieb wieder aufgenommen wird. Aus Sicherheitsgründen wird das TPWS beim nächsten Abschalten des Führerstandes wieder aktiviert und dann wieder geöffnet, falls dies vergessen wird.

TPWS-Einsatz in der Depotpersonalsicherheit

Eine Alternative zur Verwendung von Umwerfern in Depot-Personalschutzsystemen besteht darin, das System mit TPWS auszustatten. Diese Ausrüstung schützt das Personal vor unbefugten Bewegungen durch die Verwendung der TPWS-Ausrüstung. Jede ungeplante Bewegung führt dazu, dass der Zug automatisch zum Stehen kommt, wenn er den entsprechenden Signalsatz bei Gefahr passiert hat. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass Schäden an der Infrastruktur, der Traktion und dem Rollmaterial verhindert werden, die ein Entgleisungssystem verursacht. Die erste bekannte Installation eines solchen Systems ist bei Ilford Depot. TPWS-ausgerüstete Betriebshofschutzsysteme sind nur für Orte geeignet, an denen Fahrzeuge von einem führenden Führerhaus aus in das Wartungsgebäude ein- und ausgefahren werden - sie sind nicht geeignet für den Einsatz bei losem Wagenbestand oder Waggonwartung, wo die Fahrzeugbewegungen von einem fahrenden Rangierdienst durchgeführt werden Lok (in diesem Fall wären die Führungsfahrzeuge nicht mit der entsprechenden TPWS-Sicherheitsausrüstung ausgestattet) und verhindert auch nicht, dass ein auslaufendes Fahrzeug in einen geschützten Arbeitsbereich einfährt.

Variationen

Bestimmte Signale können mit mehreren OSSs ausgestattet sein. Alternativ kann, normalerweise aufgrund niedriger Liniengeschwindigkeiten, kein OSS eingebaut werden. Ein Beispiel hierfür ist ein Bahnsteigstartsignal am Kopfbahnhof . Ein OSS allein kann verwendet werden, um eine permanente Geschwindigkeitsbegrenzung oder einen Pufferstopp zu schützen . Obwohl Schleifen Standard sind, können aufgrund der sehr geringen Annäherungsgeschwindigkeit, normalerweise 16 km/h, Prellbänke mit „Minischleifen“ ausgestattet werden. Als die Prellbänke ursprünglich mit TPWS mit Standardschleifen ausgestattet waren, kam es häufig zu Fehlanwendungen, die zu Verzögerungen beim Zurücksetzen führten, Züge möglicherweise den Bahnhofshals blockieren und die Gefahr bestand, dass aussteigende Fahrgäste durch das plötzliche Bremsen umgeworfen wurden. Dieses Problem trat auf, wenn ein Zug die Scharfschaltschleife so langsam überfuhr, dass er noch nach Ablauf der Borduhr vom Empfänger des Zuges erkannt wurde. Der Zeitgeber würde zurückgesetzt und erneut mit der Zeitmessung beginnen, und die dann innerhalb dieses zweiten Zeitgebungszyklus erkannte Triggerschleife würde zu einem falschen Eingriff führen. Als vorübergehende Lösung wurden die Fahrer angewiesen, die Pufferstopp-OSSs mit 8 km / h zu passieren, was das Problem beseitigte, aber bedeutete, dass die Züge nicht mehr den Schwung hatten, zum normalen Haltepunkt zu rollen, und die Fahrer gezwungen waren, Strom über den OSS hinaus anzuwenden, nur a geringer Abstand zu den Puffern, was eine Kollision mit Pufferanschlag wahrscheinlicher macht als vor dem Einbau des TPWS. Die neu gestalteten „Mini-Loops“, die etwa ein Drittel der Länge der Standardschleifen aufweisen, beseitigen dieses Problem, obwohl aufgrund der geringen Geschwindigkeit und des geringen Spielraums Pufferstopp-OSSs immer noch eine Hauptursache für TPWS-Fahrten sind.

Jüngste Anwendungen in Großbritannien haben in Verbindung mit fortschrittlichen SPAD- Schutztechniken TPWS mit äußeren Haussignalen verwendet, die konvergierende Kreuzungen mit einem überdurchschnittlichen Risiko schützen, indem sie die Geschwindigkeit eines sich nähernden Zuges über einen zusätzlichen Signalabschnitt hinter der Kreuzung steuern. Wenn dies fehlschlägt, stoppt die resultierende TPWS-Bremsung den Zug, bevor der Konfliktpunkt erreicht ist. Dieses System wird als TPWS OS (Outer Signal) bezeichnet.

Einschränkungen

TPWS kann die Geschwindigkeit nicht regulieren, nachdem ein Zug ein gefährdetes Signal mit Autorität passiert hat . Bei diesen Gelegenheiten gibt es jedoch strenge Regeln, die das Verhalten der Fahrer, die Zuggeschwindigkeit und die Verwendung von TPWS regeln.

Es gibt viele Gründe, warum ein Fahrer möglicherweise ein Signal bei Gefahr mit Autorität passieren muss. Der Signalgeber weist den Fahrer an, das Signal bei Gefahr zu passieren, vorsichtig zu fahren, darauf vorbereitet zu sein, vor jedem Hindernis anzuhalten und dann allen anderen Signalen zu gehorchen. Unmittelbar vor der Fahrt drückt der Lokführer die Taste „Trainstop Override“ auf dem TPWS-Panel, damit der Zug das Signal passieren kann, ohne das TPWS zum Bremsen auszulösen.

Der Fahrer muss dann mit einer Geschwindigkeit fahren, die es ihm ermöglicht, innerhalb der für ihn klar erkennbaren Entfernung anzuhalten. Auch wenn es den Anschein hat, dass der Abschnitt bis zum nächsten Signal frei ist, müssen sie dennoch Vorsicht walten lassen.

Während Kritiker behaupten, TPWS sei eine billige Lösung und gefährdet im Vergleich zum Einbau von ATP Menschenleben, gab es seit dem Einbau von AWS nur sehr wenige Todesfälle, die verhindert worden wären, wenn stattdessen ATP eingebaut worden wäre. Der Absturz der Southall-Bahn wäre durch TPWS nicht verhindert worden, hätte aber durch ATP (ironischerweise eingebaut, aber nicht in Gebrauch) verhindert werden können, wäre jedoch mit ziemlicher Sicherheit verhindert worden, wenn die AWS funktioniert hätte. Eine Kombination von TPWS und AWS ist bei Unfällen wie dem in Purley am wenigsten effektiv , wo ein Fahrer die AWS-Warnung wiederholt aufhob, ohne zu bremsen, und das Gefahrensignal mit hoher Geschwindigkeit überholte. In diesem speziellen Fall hätten die niedrigere Geschwindigkeit des Zuges und die sehr effektiven Bremsen der WWU jedoch dazu geführt, dass TPWS wahrscheinlich ohnehin wirksam gewesen wäre. Befürworter von TPWS behaupten, dass, selbst wenn es Unfälle aufgrund von SPADs nicht verhindern könnte, es wahrscheinlich die Auswirkungen verringern und Todesfälle reduzieren oder eliminieren würde, indem es zumindest den Zug verlangsamt. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass der Fahrer in diesen Fällen die Notbremsung lange vor dem Geschwindigkeitssensor betätigt hätte.

Einsatzorte

Das TPWS-System wird verwendet in:

Seit 1996 wird eine ältere Variante des TPWS, das sogenannte Auxiliary Warning System, von der Mumbai Suburban Railway in Indien auf der Western Line und Central Line eingesetzt .

Verweise

Externe Links