Zabezpečovací zařízení pro trať V.A pražského metra

• Foto

PROVOZNÍ CELKY NA TRATI V.A.
Stejně jako na všech ostatních úsecích a stanicích metra je i na trati V.A zabezpečovací zařízení PC 92 úzce propojeno nebo využívá části systémů provozních celků (PC) jiných technologických systémů:

• PC 91 Energetická zařízení, zajišťuje mj. kompletní napájení zabezpečovacího zařízení ze dvou nezávislých zdrojů. Pro dynamické zkoušky pomocí vlakových souprav je rovněž důležité funkční trakční napájení a vedení.
• PC 93 Sdělovací zařízení. Zabezpečovací zařízení využívá speciální část páteřního systému optických kabelů pro přenos dat mezi zabezpečovacími zařízeními jednotlivých stanic a dále na Centrální dispečink MHD a další pracoviště metra.
• PC 96 Automatizovaný systém dispečerského řízení pro kontrolu dopravní situace (jízdy vlaků) a ovládání dopravy prostřednictvím dálkového stavění vlakových cest z vlakového dispečinku metra ap. nebo zadávání automatizovaných činností při obratech vlaků.
• PC 97 Vozy metra, v daném oboru působnosti se jedná o mobilní zařízení vlakového zabezpečovacího zařízení a automatického vedení vlaků metra (ATC‑LZA). Vlakové soupravy včetně vyhovujícího mobilního zařízení ATC‑LZA určené k pokrytí provozu na prodloužené trati metra A byly dodány v předstihu v letech 2010 a 2011.

Do celkového přehledu patří i tzv. stavební objekty kolejového svršku, důležité pro funkci kolejových obvodů a přestavníků ve výhybkách s čelisťovými závěry. Je použit svršek typu S49 s bezpražcovým upevněním kolejnic, místně byla uplatněna antivibrační tlumící opatření.

Předmětem zakázky pro trať V.A. jsou tyto hlavní stacionární systémy zabezpečovacího zařízení:

• Elektronické zabezpečovací zařízení – elektronické stavědlo typu ESA11M – Electronic Interlocking Equipment (EIE),
• Automatické řízení vlaků včetně vlakového zabezpečovacího zařízení typu LZA – Automatic Train Control (ATC),
• Diagnostický systém zabezpečovacích zařízení (DSZZ).

Jelikož celý projekt je v podstatě prodloužením stávající provozované trati A, která byla v úseku Dejvická – Náměstí Míru uvedena do provozu v srpnu 1978, zadavatel předepsal pro dodávku zabezpečovacích zařízení některá omezení. Především stacionární zařízení vlakového zabezpečovače a automatického vedení vlaků ATC LZA musí být kompatibilní s mobilním systémem ATC LZA již provozovaných vlakových souprav, tj. kompatibilní se stacionárním systémem ATC LZA ve zbytku trati A. Dále požadoval pro další jednotlivé systémy reference o výsledku ověřovacích provozů nebo provozů s cestujícími na speciálních drahách charakteru metra nebo na drahách celostátních. Cílem bylo instalovat na trať V.A metra zabezpečovací zařízení s dostatečným stupněm bezpečnosti, výkonnosti a odpovídající spolehlivostí.. Připomeňme, že v zadání je formulován požadavek ohledně výkonnosti tratí metra na 40 párů vlaků za hodinu, což představuje požadavek na teoretický interval následného mezidobí 85 s a prakticky dosažitelný interval 90 s. Při maximální traťové rychlosti 80 km/h je požadovaná cestovní rychlost vlaků (nazývaná někdy jako rychlost obchodní) min. 36 km/h. Jedná se o průměrnou rychlost s uvažováním předepsané doby pobytu vlaků ve stanicích 20 s nebo 30 s a s technologickými časy na obrat vlaků. Zajistit požadovanou výkonnost trati, nesrovnatelně větší ve srovnání např. s celostátní dráhou, znamená koncentrovat na jednotku délky trati značné množství jednotlivých zabezpečovacích subsystémů (kolejových obvodů, zařízení ATC LZA ap.).

Teoretickým rozborem simulací jízd vlaků bylo prokázáno splnění požadavků na výkonnost trati: interval následného mezidobí je 82 s a cestovní rychlost s uvažováním obratu ve stanici Nemocnice Motol je 39,2 km/h.

Technické řešení společnosti AŽD Praha obsahuje tři nové významné modernizační kroky, které oproti stávajícímu stavu představují generační posun v provedení některých subsystémů a systémů zabezpečovacích zařízení pro metro. Tyto modernizační kroky uvádíme při popisu jednotlivých hlavních systémů dále.

ESA11M
Tento typ elektronického stavědla je v síti pražského metra provozován již v několika stanicích; na trati A je instalován zatím pouze v depu Hostivař. Architektura stavědla se mění v závislosti na typu stanice a jejím uspořádání kolejiště. U stanic s kolejovým rozvětvením, tj. stanic s výhybkami, plní stavědlo funkci staničního elektronického zabezpečovacího zařízení s plnou výstavbou jeho úrovní. U stanic nácestných bez kolejového rozvětvení plní stavědlo funkci traťového elektronického zabezpečovacího zařízení s omezenou výstavbou.

Při plném vybavení se sestává stavědlo pro trať V.A z těchto úrovní a podsystémů:

• rozhraní k externímu systému automatizovaného dispečerského řízení (0. úroveň),
• ovládacích a komunikačních počítačů (1. úroveň),
• technologických počítačů (2. úroveň),
• reléových obvodů včetně návaznosti na ATC LZA (3. úroveň),
• lokálního diagnostického počítače pro údržbu.

Úrovně 0 až 3 stavědla včetně diagnostického počítače se umísťují do místností zabezpečovacích zařízení, zvlášť k tomuto účelu budovaných v každé stanici metra. Součástí nového diagnostického systému ZZ metra (DSZZ) je i lokální diagnostický počítač pro údržbu.

• Venkovních zařízení v kolejišti, tj. kabelizace, návěstidla, kolejové obvody, počítače náprav a elektromotorické přestavníky (4. úroveň).

Zde je nutné se zmínit o prvním podstatném modernizačním kroku. Tím je nasazení kolejových obvodů KOA1M s elektronickými kolejovými přijímači TCR oproti dříve používaným obvodům KO43M s kolejovými relé DSŠ‑12S. Jedná se o výsledek úkolu technického rozvoje, ve kterém byl původní typ kolejových obvodů KOA1, určený pro celostátní dráhu, upraven k použití pro dráhu speciální – metro. Nejednalo se pouze o úpravu přijímače TCR, ale také o upřesnění parametrů a nový návrh stykových transformátorů STM0,93C a o zcela nový návrh napájecích a reléových jednotek NRJ4M. Funkce kolejových obvodů byla ověřena v provozu metra při jejich nasazení do přímého a rozvětveného (jednoduchá výhybka) izolovaného úseku ve stanici Nádraží Holešovice. Funkce KOA1M byla v obou případech bez závad. Nutno upozornit, že dle požadavku zadavatele budou stávající kolejové obvody KO43M ve stanici Dejvická zachovány a typem KOA1M budou osazeny pouze nové úseky, vybudované prodloužené trati.

• Ovládacího terminálu a panelu nouzové obsluhy.

Tato zařízení se umísťují do místností dopravní obsluhy stanic, do tzv. místností stavědla. Ovládací terminál slouží k místnímu řízení jízd vlaků pomocí stavědla. Panel nouzové obsluhy umožňuje místní nouzové ovládání výhybek a návěstidel.

• Vzdáleného pracoviště lokální obsluhy a operátorské konzoly pro diagnostiku.

Vzdálená pracoviště lokální obsluhy včetně nově instalovaných komunikačních počítačů do stavědel představují druhý významný modernizační prvek. Umožňují totiž bezpečný přenos povelů a informací mezi stavědlem a vlakovým dispečinkem. Bezpečný přenos povelů využije vlakový dispečer k nouzovému ovládání stavědel (v rozsahu místního ovládání z panelu nouzové obsluhy) a k zadávání a rušení lokálně omezených povolených rychlostí v systému ATC‑LZA přímo vlakovým dispečerem – to vše při dodržení ustanovení předpisů. Operátorská konzola pro diagnostiku je součástí již zmíněného DSZZ.

ATC LZA
Architektura stacionárního systému a funkce ATC LZA, sestávajícího se z vlakového zabezpečovacího zařízení (ATP SOP2P) a automatického vedení vlaků (ATO ACBM3) je totožná se systémem ATC LZA, instalovaným na provozované trati A. Tím je zajištěna základní podmínka zadavatele na zajištění kompatibility s mobilními zařízeními ATC LZA na vlakových soupravách, provozovanými na trati A. Tyto soupravy budou obsluhovat i trať V.A. Přípustný je upgrade systému, zajišťující ovšem výše uvedený požadavek na kompatibilitu.

Stacionární část ATC LZA tvoří konstrukční celek, který se skládá z vysílacího zařízení a přenosového kanálu, tj. smyček z vodičů uložených mezi kolejnicemi. Využívá informací přijímaných ze stavědla (stav kolejových obvodů, návěstidel, výhybek ap.) a z automatizovaného systému dispečerského řízení od vlakového dispečera (např. zastavení vlaku při bezobslužném provozu). Mobilnímu zařízení ATC LZA na vlacích se předávají informace a povely v podobě numericky zakódovaných, cyklicky se opakujících telegramů.

Základní informací předávanou do vlaku je tzv. povolená rychlost ve stanoveném izolovaném úseku tratě, ve kterém se vlak nachází a dále v úseku následujícím ve směru jízdy. Úsek trati se v tomto smyslu shoduje s přenosovou smyčkou, která obvykle kopíruje kolejový obvod. Informace o povolené rychlosti je základem pro funkci mobilního zařízení. Hodnota povolené rychlosti je určována na základě brzdné dráhy vlaku s přihlédnutím ke sklonu trati v daném úseku. ATC LZA předává do vlaku hodnotu povolené rychlosti v následujících stupních: 0 „absolutní“, 0 „permisivní“, 20, 30 až 80 km/h postupně po 5 km/h a dále kód P. Kód P znamená, že daný úsek je volný, vjíždějící vlak je prvním vlakem v tomto úseku trati a předávaní informace o povolené rychlosti se týkají pouze tohoto vlaku. Pokud do daného úseku vjede druhý vlak, pak nepřijme kód P, tím nedekóduje informaci o povolené rychlosti a mobilní zařízení ATC LZA vlak zabrzdí. Rychlostní stupně nejsou pevně dané, lze je s příslušným oprávněním libovolně programovat (např. při zavádění a rušení lokálně omezených rychlostí z důvodů prací na kolejovém svršku).

Dodatečně se pro subsystém ATO ACBM3 předávají informace o označení daného úseku (v podstatě označení kolejového obvodu) a počet volných úseků před vlakem.

Ve stanici Dejvická zůstává za provozu možnost volby bezobslužného obratu, kdy vlaky zajíždí na obratovou kolej a vrací se k nástupišti na odjezdovou kolej směrem do trati bez nutnosti zásahu strojvedoucího. Režim bezobslužného obratu bude možno navolit i ve stanici Nemocnice Motol.

Součástí systému ATC LZA je také vlastní lokální diagnostický subsystém pro údržbu.

Stejně jako u stavědel jsou principy zajištění bezpečné funkce stacionárních zařízení ATC LZA standardní a jsou potvrzeny hodnotitelem bezpečnosti. Spolu s výsledky provozu zařízení na trati A pražského metra je tak dán předpoklad spolehlivého provozu i na trati V.A. 

DSZZ
Diagnostický systém zabezpečovacích zařízení metra představuje třetí významný modernizační krok zabezpečovacích zařízení v metru. Systém je řešen v rámci probíhajícího úkolu technického rozvoje s cílem vytvořit komplexní celek pro diagnostiku všech podsystémů zabezpečovacích zařízení včetně zdrojů, sběrnic, venkovních zařízení ap. V tomto rozsahu nebyl ještě nikdy v pražském metru realizován. Částečně je DSZZ využit pro diagnostiku v rámci ověřovacího provozu KOA1M ve stanici metra Nádraží Holešovice.

Lokální architektura DSZZ ve stanicích obsahuje:

• Měřící ústřednu typu DISTA
• Lokální diagnostický počítač stavědla pro údržbu
• Lokální diagnostický systém ATC LZA pro údržbu
• Lokální diagnostický systém LDS‑3M
• Diagnostický měřící systém DMS‑M

DSZZ slouží pro sběr dat z diagnostikovaných systémů, pro porovnávání naměřených hodnot s hodnotami předepsanými a pro provádění základních vyhodnocení a indikací. Dále DSZZ vytváří archivy dat, umožňuje stahování a prohlížení archivních souborů ze stanic. Cílem je dále vytvořit jednu centrální uzavřenou datovou diagnostickou síť pro přenos dat z DSZZ jednotlivých stanic do zadavatelem zvolených míst (určených míst Služby sdělovací a zabezpečovací ap.). Do sítě bude možné zapojovat i další stanice metra, které budou postupně vybaveny systémy DSZZ.

S ohledem na charakter práce DSZZ podléhají hodnocení bezpečnosti pouze ty jeho části (jednotky), které jsou pro získávání dat přímo připojeny k diagnostikovanému zabezpečovacímu zařízení. Jinak je systém koncipován jako otevřený, s možností postupného doplňování jeho diagnostických funkcí dle provozních zkušeností. Této možnosti se jistě využije i při rozvoji dalších funkcí DSZZ jako např. funkcí expertního systému. Expertní systém má dle požadavku zadavatele lokalizovat místo a prvek závady diagnostikovaných systémů a generovat pokyny pro pracovníky údržby k odstranění poruchových stavů.

Funkce DSZZ je usnadněna skutečností, že některé podsystémy zabezpečovacího zařízení již vlastní vnitřní diagnostiku na různé úrovni mají a v rámci DSZZ je možné jimi poskytovaná diagnostická data využít (jako např. ESA11M, ATC LZA, KOA1M, zdroj UPS POWERWARE). U zbývajících podsystémů získává potřebná data nepřímo vně těchto podsystémů měřící ústředna DISTA a předává je k dalšímu zpracování DSZZ.

SCHVALOVÁNÍ ZAŘÍZENÍ A SYSTÉMŮ U PROVOZOVATELE
Provozovatel v roce 2011 zrušil všechny doposud dříve udělená schválení relevantních výrobků a systémů k použití v pražském metru a zavedl nový systém, spočívající v časově omezené lhůtě platnosti schválení. Pro AŽD Praha to v podstatě znamená zajistit ještě před uvedením do provozu schválení pro většinu výrobků a systémů zabezpečovací techniky, navržené pro trať V.A.

Od roku 2012 tedy probíhá v AŽD důležitá akce zpracování nových dokumentů, technických podmínek, protokolů z typových zkoušek ap., aby do doby přejímek zabezpečovacích zařízení na trati V.A byly všechny určené výrobky a systémy provozovatelem schváleny. 

PŘEPOJOVÁNÍ STANICE DEJVICKÁ
Analýza návrhu zajištění přechodného stavu ve stanici Dejvická ukazuje na celkem unikátní kombinaci vstupních podmínek, která se zatím nikdy dříve při prodlužování tratí pražského metra nevyskytla:

• zachování a další využití stávající venkovní kabeláže; kabely (kromě kabelů ATC LZA) jsou v provozu 36 let.
• přenos stávajících zařízení včetně kabelových stojanů, ukončení stávajících kabelů a části stávajícího vnitřního vybavení reléového zabezpečovacího zařízení do nových prostor.
• to vše za provozu stanice Dejvická s nejvyšším počtem nastupujících cestujících ze všech stanic metra.

To vede k nutnosti instalovat ke zvládnutí dokončovacích prací ve stanici Dejvická provizorní zabezpečovací zařízení. Úplná výluka provozu metra ve stanici Dejvická a v přilehlém mezistaničním úseku Dejvická – Hradčanská pak bude omezena na nejmenší možnou míru, např. na víkend. Rozsah funkce provizorního zabezpečovacího zařízení se ještě upřesňuje se zadavatelem.

Projekční práce na zakázce Dopravního podniku hl. m. Prahy – Výstavba metra V.A (Dejvická – Motol) – PC 92 Zabezpečovací zařízení byly zahájení v září 2013. Ukončení montážních prací, zkoušky a předání díla je plánováno na přelom listopadu a prosince 2014. Poté budou následovat komplexní zkoušky a zkušební provoz celé trati V.A.

Foto: Ing. Jiří Junek, CSc., Metrostav, a. s.

Safety Device for the Line V.A of the Prague Metro
Currently, there are full scale works with the purpose of equipping the new line V.A of the Prague Metro with a complex stationary safety device. This order is being implemented by AŽD Praha with its subcontractors. The Line V.A from the Dejvická Station extends the existing line A. A length of the line V.A from Dejvická Station to the new terminal station Nemocnice Motol is 6,134 m, and there are stations Bořislavka, Nádraží Veleslavín, and Petřiny located between them. They are to be completely equipped with a new safety device. Lengths of interstation sections vary from the shortest section of 1,090 m (Bořislavka – Nádraží Veleslavín) to the longest section of 2,184 m (Dejvická – Bořislavka).

Autor

• Ing. Jakl Jaroslav