Řízení železniční dopravy 1. část

• Foto

Na železniční síti v České republice se v současné době uplatňuje několik způsobů řízení dopravy. Vývojově nejstarším je klasický přístup k řízení provozu probíhající prostřednictvím výpravčích v jednotlivých dopravnách rozložených v železniční síti spolu s dispečerským aparátem, který zajišťuje vyšší úroveň řízení v rámci dané oblasti. Na vybraných tratích je zaveden zjednodušený způsob řízení dopravy. V posledních letech výrazně přibývá tratí s dálkovým řízením železničního provozu, které je dáno propojením funkcí provozního dispečera, výpravčích v dopravnách a zavedením vhodného způsobu obsluhy zabezpečovacího zařízení, v současné době zejména na bázi elektronických systémů. Nasazení moderních technických prostředků však neznamená snižování nároků na zaměstnance řídící dopravu, naopak vyžaduje vysoce kvalifikovaný přístup a klade jisté předpoklady k výkonu profese. Způsob řízení rozsáhlejšího traťového úseku musí rovněž důsledně respektovat místní podmínky. Důležitým předpokladem pro správné řízení provozu je stanovení technologických postupů řízení dopravy při mimořádných situacích, nebo zohlednění specifických provozních podmínek na dané trati.

V první části článku je stručně pojednáno o historickém vývoji oboru ve světě a jsou uvedeny některé principy uplatňované v zahraničí, druhá část je zaměřena na české prostředí a jsou zde probírány základní charakteristiky konkrétních způsobů řízení železniční dopravy používaných v ČR.

ÚVOD DO PROBLEMATIKY
Dopravní soustava tvoří nedílnou součást státní infrastruktury, pomocí níž stát vytváří nutné podmínky pro veškeré aktivity a rozvoj společnosti. Železniční dopravu lze označit jako jednotný dopravní systém, jehož cílem je přemísťování osob a zboží prostřednictvím dopravních prostředků – kolejových vozidel v prostoru a čase. Specifikem železniční dopravy je jeden stupeň volnosti při pohybu kolejových vozidel daný pevně stanovenou dopravní cestou - kolejí. Přeprava osob a zboží má dosahovat pokud možno co nejvyšší kvality s nízkými provozními náklady. Kvalita přepravy zahrnuje mnoho faktorů. Kromě rychlosti přemístění objektu z výchozího do cílového místa se jedná o komfort přepravy, spolehlivost, z hlediska přepravy osob je velmi významným prvkem dostupnost přestupních vazeb.

Železniční provoz zahrnuje velké množství procesů, které na sebe navazují, případně se vzájemně podmiňují. Vzniká tak souvislý tok informací mezi řídicí a řízenou složkou. Úlohou zaměstnance řídícího průběh těchto procesů je analýza dostupných informací o všech složkách, které se v jakékoliv podobě účastní železničního provozu, a následně provedení rozhodnutí, jak optimalizovat provozní technologii. Způsob rozhodování lidského činitele závisí na dostupnosti a kvalitě uvedených informací. Schopnost zpracování informací zaměstnancem závisí na jejich množství, přesnosti a včasnosti přenosu. Množství informací bezprostředně souvisí s velikostí řízené oblasti a provozním zatížením daného úseku železniční sítě (dopravny s kolejovým rozvětvením, traťové úseky). Rozsah informací, jejich přesnost a dostupnost mohou ve značné míře ovlivnit použitá technická zařízení, zejména zabezpečovací zařízení. Konečné rozhodnutí však provádí dopravní zaměstnanec, který následně vydá povel bezprostředně ovlivňující další vývoj dopravní situace. Povel lze vydat přímo pomocí technického zařízení nebo prostřednictvím jiného zaměstnance, jemuž je předán osobně nebo sdělovacím zařízením. Lze konstatovat, že s rostoucím provozním zatížením a s růstem rychlosti pojíždění tratí je vyžadována vyšší kvalita řízení dopravy (obr. 1).

Úroveň plánování provozu je v koncentrované podobě reprezentována předem sestaveným časovým plánem, který je zachytitelný například v podobě nákresného jízdního řádu a souvisejících pomůcek s platností odpovídající obvykle období jednoho roku. Operativní řízení provozu představuje soubor činností, jimiž se bezprostředně ovlivňuje průběh jízdy vlaků v rámci železniční stanice, uzlu, úseku trati nebo definované oblasti železniční sítě. Vlivy drobného zásahu do průběhu provozu v rámci lokality však mohou mít vzhledem k síťové povaze odvětví železniční dopravy zcela zásadní význam, jehož charakter zdaleka přesahuje danou dílčí oblast. Obsluha zabezpečovacího zařízení představuje ovládání nástroje pro působení řídícího subjektu na dopravní cestu. Ovládání zabezpečovacího zařízení je třeba důsledně odlišovat od řízení vlakové dopravy, které znamená aplikaci rozhodovacích procesů a činností souvisejících s organizací pohybu vozidel po dopravní cestě.

Nenajdeme mnoho technických oborů, které se natolik vzájemně odlišují v jednotlivých zemích, jako je oblast technologie, řízení a zabezpečení železniční dopravy. Přestože základní technický princip železniční dopravy jako takové je v zásadě všude stejný, o fungování souvisejících technických zařízení a zejména provozních a technologických principech se již takto vyjádřit nelze. Rozdíly nejsou pouze v dílčích prvcích a detailech, nýbrž v základních principech celého systému provozování železnice. Dokonce ani lidé, kteří se v praxi pohybují v provozním prostředí železnice a věnují se dané problematice, často neznají principy a postupy používané za hranicemi jejich země, kde pracují (k bezprostřednímu výkonu své profese je ani nepotřebují znát). Také výuka daného oboru, včetně výuky na univerzitách, se zpravidla zabývá provozem železnice v dané zemi a zahraniční aspekty bývají zmíněny jen okrajově. Tato skutečnost je způsobena nejen obtížností získání podrobných informací o zahraničních skutečnostech provozu železnice, ale také absencí praktických zkušeností, které jsou naprosto nezbytným podkladem pro pochopení principů a provozních zvyklostí dané železniční správy. Tyto zkušenosti lze získat pouze tehdy, je-li člověk alespoň po jistou dobu součástí systému provozování železnice, nelze je úplně vyčíst z legislativních podkladů a předpisů ani zachytit školením nebo studiem či samostudiem. Tato skutečnost představuje do jisté míry konkurenční nevýhodu pro daný inženýrský obor, obzvláště v současné době, kdy panují snahy o sjednocování v odvětví železniční dopravy, v našem případě především na evropské úrovni. Otázka možnosti a výhodnosti sjed

nocení přístupů k technologii a řízení železniční dopravy je proto otevřená. Přesto však je znalost fungování procesů na železnici v ostatních zemích přínosná, nikoliv proto, aby vedla k nahrazování vlastních principů a postupů ve snaze jejich unifikace, ale naopak, aby přinesla poučení a přispěla tak k jejich zdokonalení a zvýšení efektivity.

SOUČASNÝ STAV V OBORU V KONTEXTU SVĚTOVÉHO VÝVOJE
Současný stav oboru je výsledkem půl druhého století trvajícího vývoje. Pro pochopení stávajícího stavu dané problematiky je třeba uvést malý přehled historického vývoje oboru se zdůrazněním vlivů, které se více nebo méně uplatnily. Přestože starší systémy v současné době dožívají napříč evropskými i mimoevropskými státy a mohlo by se tak zdát, že nové, nastupující přístupy již nebudou odrážet zavedené zvyklosti a principy, opak je pravdou. Je zřejmé, že zavedené a po celé generace tradované přístupy a především způsob uvažování jednotlivých železničních správ i s nástupem nových technologií stále velmi významným způsobem ovlivňují a nadále budou ovlivňovat vývoj železnice jak z hlediska zabezpečování dopravy, tak i z hlediska řízení provozu a dopravní technologie. Lze konstatovat, že v mnoha případech se důvod zcela běžného používání prvků u některé ze zahraničních železničních správ jen velmi obtížně vnímá člověku znalému našich poměrů a pochopitelně platí i opačný postup. Proto je nezbytné uvést alespoň základní vývojové aspekty probíraného oboru.

SVĚTOVÝ VÝVOJ LET MINULÝCH
V rámci oboru řízení provozu a ruku v ruce s tím i zabezpečení železniční dopravy vznikly přibližně v polovině 19. století tři základní přístupy, které vyplynuly z historických, zejména společensko-politických souvislostí:

• anglosaský,
• pruský,
• severoamerický.

Anglosaský princip byl dominantní v oblasti britských ostrovů a zemí spadajících do vlivu britského království (kromě Kanady), pruský se uplatnil v oblasti německy mluvících zemí, ve Skandinávii a Lucembursku a ovlivnil vývoj v oblasti středoevropské, východoevropské a na Balkáně. Severoamerické principy našly uplatnění ve Spojených Státech, Kanadě a Mexiku. „Čistou“ podobu některého z uvedených tří přístupů lze kromě zemí jejich vzniku nalézt jen výjimečně, typické jsou různé smíšené podoby technických zařízení i technologických postupů. Pruským a severoamerickým přístupem byl ovlivněn vývoj v zemích oblasti bývalého Sovětského Svazu, kombinací pruského a anglosaského přístupu naopak vývoj v zemích západoevropských, s výjimkou Lucemburska. Principy používané v SSSR a v anglosaském
světě ovlivnily vývoj v Austrálii, Novém Zélandu a Japonsku, kombinace severoamerického a anglosaského přístupu převzala Čína. Různé kombinace uvedených přístupů se uplatňovaly v afrických zemích. Tento stav byl historicky ovlivněn příslušností dané oblasti ke koloniální mocnosti, změny této příslušnosti vyvolaly mnohdy další kombinace přístupů. Schematicky situaci zachycuje obr. 2. Nejrozmanitější však zůstala situace v evropských zemích. Zde se ještě na vývoji podepsalo období poválečného vývoje a politické rozdělení světa za období studené války. V zemích Evropy patřících do bývalého východního bloku se tak setkáme nejen s přístupy, které se zde projevily důsledkem přirozeného vývoje železnice, ale i různými principy přenesenými právě vlivem příslušnosti k východnímu bloku. V našich podmínkách se uplatňoval zejména pruský vliv a rakousko-uherské principy původně z pruského přístupu vycházející, ale paradoxně také prvky severoamerického proudu, které sem doputovaly z východních oblastí (především vliv SSSR), kde se již dříve vyskytly. Princip automatického bloku s permisivním významem návěsti „Stůj“ rozhodně v 60. letech 20. století nepatřil a dodnes nepatří mezi známé a běžně používané systémy západoevropských železnic.

Z hlediska vývojových rysů železniční zabezpečovací techniky se anglosaské principy podobají severoamerickým, naopak technologie a řízení dopravy mají blíže k pruským. Počátky železniční dopravy respektovaly časový princip při řízení vlaků, tedy vlaky se vypravovaly v definovaných časových odstupech. Zatímco v severoamerických oblastech byl časový princip řízení dopravy dominantní ještě v 80. letech 20. století, i současné platné dopravní předpisy z roku 2010 jej znají, v Evropě byl nahrazen prostorovým principem řízení nejpozději koncem 19. století.

Přístup k centralizaci nebo naopak k distribuovanému způsobu řízení dopravy se v průběhu vývoje rovněž zásadně odlišoval. U evropských přístupů – anglosaského a pruského lze vypozorovat, na rozdíl od severoamerického, společné prvky. Ve Spojených Státech se od prvopočátku uplatňoval centralizovaný způsob řízení, tedy řízení prostřednictvím dispečera, který vykonává z hlediska našich zvyklostí funkci výpravčího i vlakového dispečera. Přestože v Evropě byl znám statut dispečera a v provozu železnice se běžně dispečeři vyskytují, jejich význam se výrazně liší od amerického pojetí. Úkolem dispečerů v evropském pojetí je řízení dopravy a optimalizace pohybu vlaků z hlediska celosíťového nebo ve vztahu k určité oblasti železniční sítě. Dispečeři v pojetí severoamerických železnic od počátku částečně přebírali funkci a odpovědnost výpravčích, tedy přímo odpovídali za zajištění bezpečnosti dopravy. Pouze ve větších stanicích nebo uzlech byly povinnosti dispečera přenechány místnímu obsluhujícímu zaměstnanci, který se již v mnoha ohledech podobal výpravčímu evropských železnic.

V Evropě byla od počátku uplatňována koncepce budování stanovišť rozmístěných podle technických a dopravně-technologických potřeb na železniční infrastruktuře a jejich obsazování dopravními zaměstnanci. Uvedený přístup přetrval po celé 20. století a vytrácí se postupně s nasazováním dálkového ovládání zabezpečovacího zařízení. V Americe byl podobný přístup nevídaný.

AKTUÁLNÍ VÝVOJOVÉ TENDENCE V EVROPĚ
Současné evropské tendence ve většině odvětví včetně dopravy směřují k centralizaci a sjednocování. Vyplývá to ze společenské a politické situace, zejména existencí Evropské Unie a jejími snahami o harmonizaci, standardizaci a odstraňování hranic. Tyto snahy představují zavádění mnoha pravidel, legislativních podkladů, standardů a technik. Ze strany EU jsou takto na železnici prosazovány Technické specifikace pro interoperabilitu (TSI). Z hlediska oboru řízení a zabezpečení dopravy je významná jejich část nazývaná Control-Command Subsystem (CCS), tedy Subsystém Řízení a zabezpečení, který je reprezentován systémem ERTMS (European Railway Traffic Management System). Subsystém Řízení a zabezpečení je dle [12] definován jako soubor funkcí a jejich provádění, který umožňuje bezpečnou jízdu vlaků. Tvorba dokumentů TSI a od nich se odvíjejících systémů je snahou o dosažení technické interoperability, která by posléze měla vést k interoperabilitě provozní. Předmětem tohoto článku však není hodnocení technického ani technologického významu interoperability. Zabezpečovací zařízení a řízení provozu je pouze jedním z mnoha faktorů, které mohou představovat překážku při provozu v přeshraniční úrovni. Počínaje jazykovou bariérou přes různá technická specifika trakčních napájecích soustav, pohonů vozidel, různý rozchod, až po technologické postupy a pravidla. Označení ERTMS je zastřešujícím pro tři subsystémy:

• ETCS (European Train Control System),
• GSM-R (Global System for Mobile Communication – Railways),
• ETML (European Train Traffic Management Layer).

Z uvedených tří subsystémů ERTMS se nadále vyvíjí zejména dva – GSM-R a ETCS. Subsystém ETML byl původně zařazen v rámci ERTMS ve snaze zavést interoperabilitu do problematiky řízení provozu. Již v průběhu 90. let 20. století se ukázalo, že železničním správám se nedaří dohodnout na základních funkcích, které by měly být do systému zařazeny. Na úrovni výboru zabývajícím se ERTMS bylo rozhodnuto vytvořit aplikaci, která umožní výměnu informací mezi národními prostředky a prostředky standardizovanými v rámci ERTMS. Takový postup však přináší potřebu vyladění jednotlivých rozhraní, pro umožnění hladkého průběhu vybraných procesů, v tomto případě například výměna informací nezbytných pro řízení mezistátní dopravy. Následně se dospělo ke stanovisku, že každá správa bude nadále provozovat a vyvíjet svoje zavedené způsoby a postupy, neboť úplné sjednocení a standardizaci v evropském měřítku nelze v dohledné době v tomto ohledu očekávat. Uvedené pojednání dokládá, že interoperabilita je v současné době směřována do oblasti železničního sdělovacího systému a vlakového zabezpečovacího zařízení a s tím související oblasti poskytování informací pro řízení jízdy vozidla včetně technického zajištění komunikace členů doprovodu vlaku se zaměstnanci infrastruktury. Základní oblasti pokryté TSI CCS jsou dle [12] bezpečnostní vlastnosti, palubní a traťové rozhraní subsystému Řízení a zabezpečení, funkce palubní části systému ETCS, funkce infrastrukturní části systému ETCS, funkce systému EIRENE, rozhraní systémů ETCS a EIRENE, rozhraní člověk – stroj (DMI) systému ETCS a systému EIRENE, správa šifrovacích klíčů, správa systému ETCS-ID, detektory horké skříně ložiska nápravy, elektromagnetická kompatibilita, kompatibilita s traťovými systémy detekce vlaků, rozhraní k záznamu dat pro legislativní účely a viditelnost traťových objektů subsystému Řízení a zabezpečení. Oblast operativního řízení provozu tak, jak je probírána v tomto článku, není TSI bezprostředně pokryta. V současné době jedinou životaschopnou aplikací ETML je RNE TIS (dříve označována jako EUROPTIRAILS). Jedná se o webovou aplikaci zobrazující průběh jízdy mezinárodních osobních a nákladních vlaků na koridorech RNE. Není určena pro vnitrostátní vlaky. Poskytuje informace o vlacích prostřednictvím internetu informace o poloze vlaku, jeho jízdním řádu a případném zpoždění.

AKTUÁLNÍ VÝVOJOVÉ TENDENCE V SEVERNÍ AMERICE
Srovnáme-li novodobý přístup k železnici v Evropské Unii a v zámoří, lze konstatovat, že severoamerické železnice charakterizuje odklon od původních způsobů řízení dopravy (označované jako CTC, TWC) a přechod k centralizovanému řízení. Přesto se v současné době ještě na významné části železniční sítě uvedené principy využívají. Způsob Timetable & Train Order je již v podstatě zanedbatelný. Obsluha staničních zabezpečovacích zařízení se rovněž převádí do ústředních obslužných pracovišť, stavědel obsluhovaných místně je v současnosti jen několik desítek, většinou se jedná o styčná místa různých železničních správ.

Zásadní význam mají automatizovaná traťová zabezpečovací zařízení pracující na principu APB (Absolute Permissive Block). Význam předpisů „Superiority Rules“ tak poklesl.

S poklesem železniční dopravy v USA však některé železniční správy ruší zabezpečovací zařízení a navrací se k původním principům, které zabezpečovací a návěstní prostředky nevyužívají. Obsluhující zaměstnanec (dispečer) má často ve svém obvodu tratě vybavené zabezpečovacím zařízením i tratě bez zabezpečovacího zařízení. Z hlediska provedení obslužného pracoviště je však přístup k oběma variantám shodný a zobrazení na obrazovce je obdobné. Vzhledem ke skutečnosti, že provoz na americké železnici je ve značné míře operativní, neboť se zde pohybuje jen málo předem naplánovaných vlaků, byl opuštěn původní princip číslování vlaků. Nyní jsou vlaky označovány alfanumerickým identifikátorem, v němž jsou zakódované z hlediska řízení provozu důležité informace – priorita vlaku, výchozí a cílová stanice a podobně.

Železnice v USA prošla procesem sjednocování železničních správ, takže v současné době zde existují čtyři velké podniky (Union Pacific, BNSF, Norfolk Southern a CSX). To následně vyvolalo také tendenci sjednocení pracovišť pro řízení dopravy. Tento postup však není snadný. Pokus železniční správy Union Pacific řídit po sjednocení se Southern Pacific přibližně 60 000 km tratí z jednoho jediného obslužného pracoviště vedl v roce 1997 téměř ke zhroucení provozu na síti Union Pacific [11]. Důsledkem přehnaných snah o centralizaci tak byl návrat ke koncepci regionálních dispečerských pracovišť a jejich znovuobnovení. Snaha o centralizaci byla vedena racionalizačními tendencemi vzhledem k poklesu provozu na mnoha tratích. Doby, kdy byl provoz srovnatelný s hlavními evropskými tahy (například oblast Chicaga v 60. letech 20. století), jsou dávno minulé. Nutno podotknout, že v provozu v té době bez problémů sloužila ve stanicích klasická, místně obsluhovaná stavědla. Pokles celkového počtu vlaků je z hlediska množství přepravovaného substrátu do jisté míry vyvažován prodlužováním nákladních vlaků.

Obsluha nových zařízení probíhá prostřednictvím počítačových rozhraní, která však mohou být založena i na běžně dostupném komerčním HW a SW (například OS Windows NT), často nerespektujícím nám známé principy bezpečného ovládání ani zaznamenávání nouzových obsluh a podobná opatření. Nemusí být tedy ani použito například dvou nezávislých přenosových cest pro transport téhož povelu obsluhujícího zaměstnance a porovnání shody jednotlivých variant přijatých z obou cest na straně příjemce. Využívá se pouze decentralizované zálohování stěžejních částí systému. Náhradní opatření, jako nám známé přivolávací návěsti se nepoužívají, je-li nějaké alternativní opatření použito, přenáší se povel dálkově nezabezpečeně, pouze se časově zpozdí [11]. Z hlediska našeho vnímání problematiky se mohou zdát některé principy jako velmi neobvyklé, což dokazuje právě rozdílnost přístupů a myšlení železničářů v různých zemích.

Tolik nyní k problematice oboru v zahraničí, v příštím vydání se vrátíme domů a probereme si situaci v České republice.

LITERATURA:
[1] Petrov, A. P.: Organisace vlakové dopravy na železnicích, Svazek I, Dopravní nakladatelství, Praha, 1958
[2] Prohlášení o dráze celostátní a regionální platné pro přípravu jízdního řádu 2013 a pro jízdní řád 2013, Správa železniční dopravní cesty, státní organizace, Praha, účinnost od 8. 12. 2011
[3] SŽDC (ČD) D2 Předpis pro organizování a provozování drážní dopravy ve znění schválených změn a výnosů č. 1 až 4 (účinnost od 1. 7. 2011), Správa železniční dopravní cesty, státní organizace, Praha, účinnost od 28. 12. 1997
[4] SŽDC (ČD) D3 Předpis pro zjednodušené řízení drážní dopravy ve znění schválených změn a výnosů č. 1 až 4 (účinnost od 1. 7. 2011), Správa železniční dopravní cesty, státní organizace, Praha, účinnost od 28. 12. 1997
[5] SŽDC (ČD) D5 Směrnice pro tvorbu a zpracování základní dopravní dokumentace ve znění změny č. 1 (účinnost od 11. dubna 2012), Správa železniční dopravní cesty, státní organizace, Praha, účinnost od 1. 9. 2011
[6] SŽDC (ČD) D7 Směrnice pro řízení provozu na tratích SŽDC, s. o., Správa železniční dopravní cesty, státní organizace, Praha, účinnost od 1. 12. 2007
[7] SŽDC (ČD) D7/2 Předpis pro organizování výlukové činnosti na tratích provozovaných Správou železniční dopravní cesty, státní organizace, Správa železniční dopravní cesty, státní organizace, Praha, účinnost od 1. 12. 2011
[8] SŽDC Dp17 (prozatímní) Předpis pro hlášení a šetření mimořádných událostí, Správa železniční dopravní cesty, státní organizace, Praha, účinnost od 1. 7. 2008
[9] Vyhláška MD č. 173/1995 Sb., kterou se vydává dopravní řád drah, ve znění pozdějších předpisů
[10] Zákon č. 266/1994 Sb., o dráhách, ve znění pozdějších předpisů
[11] Pachl, J.: Übertragbarkeit US-amerikanischer Betriebsverfahren auf europäische Verhältnisse. Eisenbahntechnische Rundschau 50(2001)7/8, S. 452–462
[12] CCS-TSI. Příloha Technické Specifikaci pro Interoperabilitu subsystému pro řízení a zabezpečení transevropského konvenčního železničního systému. Bruxelles : European Comission, 2001. 236 s. Dostupné z WWW: <http://ec.europa.eu/transport/rail/interoperability/doc/ccs-tsi-cs-annex.pdf> 

Railway Traffic Management, Part 1
The article is concerned, in two parts, with the management of railway traffic. The issue of railway traffic management is very different among various countries. Even though industry unification trends and efforts are being promoted nowadays, almost one hundred and fifty years of the industry development and different principles and approaches, more or less applied over its course and affecting the situation in the indus try up until now in every country, cannot be overlooked.

Autor

• Ing. Konopáč Tomáš