ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών ΕΜΠ Εργαστήριο Συγκοινωνιακής Τεχνικής Σιδηροδρομική Κωνσταντίνος Κεπαπτσόγλου Λέκτορας ΕΜΠ kkepap@central.ntua.gr ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ Ιωάννα Σπυροπούλου Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ iospyrop@central.ntua.gr
Άδεια χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς. 2
5. Κυκλοφορία 5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.2. Τηλεδιοίκηση 5.3. Κεντρικός Έλεγχος Κυκλοφορίας 5.4. Παράδειγμα Κεντρ. Ελέγχου Κυκλοφορίας ασκησεις 3
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1. Σηματοδότηση 5.1.1. 5.1.2. 5.1.3. 5.1.4. 5.1.5. 5.1.6. 5.1.7. Εισαγωγή Το Σύστημα Διαστήματος Χρόνου Μήκη Αποκλεισμού Μηχανικά Σήματα Τύποι Σηματοδότησης Αυτόματα Συστήματα Σηματοδότησης Αυτόματη Προστασία Συρμών 4
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.1. Εισαγωγή ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σιδηροδρομικά σήματα: μια μορφή επικοινωνίας, σχεδιασμένη να πληροφορεί το πλήρωμα της αμαξοστοιχίας, ιδιαίτερα τους μηχανοδηγούς, για τις συνθήκες της γραμμής μπροστά τους και να δίνει οδηγίες για τον τρόπο με τον οποίο θα κινήσουν το τρένο. 5
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.1. Εισαγωγή Στους πρώιμους σιδηροδρόμους των δεκαετιών του 1830 και του 1840 δεν υπήρχε σηματοδότηση. Δεν υπήρχε σύστημα πληροφόρησης του μηχανοδηγού για την κατάσταση της γραμμής. Τα τρένα οδηγούντο με βάση αυτό που έβλεπε ο μηχανοδηγός. Πολύ σύντομα η πράξη έδειξε, ότι έπρεπε να βρεθεί τρόπος που να αποτρέπει τα τρένα να βρίσκονται αντιμέτωπα. Διάφορα ατυχήματα έδειξαν, ότι ήταν πολύ δύσκολο να σταματήσει ένα τρένο αφ ότου ο μηχανοδηγός είχε θέα του κινδύνου. 6
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.2. Σύστημα Διαστήματος Χρόνου ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΟΣ ΧΡΟΝΟΥ Συνήθης μέθοδος τα πρώιμα χρόνια ήταν να κυκλοφορούν τα τρένα κατά σταθερά χρονικά διαστήματα. Για παράδειγμα, ένα τρένο επιτρεπόταν να ξεκινήσει από τον σταθμό συγκεκριμένο αριθμό λεπτών ύστερα από το προηγούμενο τρένο, που εκινείτο στην ίδια κατεύθυνση. Ακινητοποίηση τρένων μεταξύ σταθμών ή/και διαφορά ταχυτήτων μεταξύ διαδοχικών συρμών απέδειξε ότι το σύστημα δεν ήταν αποτελεσματικό 7
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.3. Μήκη Αποκλεισμού ΜΗΚΗ ΑΠΟΚΛΕΙΣΜΟΥ Η ανάπτυξη συστημάτων κυκλοφορίας βασισμένων σε διαστήματα μήκους απετέλεσε μεγάλη βελτίωση. Στα συστήματα αυτά, τα βασισμένα σε διαστήματα μήκους (μήκη αποκλεισμού, block systems), απαγορεύεται στο τρένο να εισέλθει σε ένα τμήμα γραμμής, μέχρις ότου το προηγούμενο τρένο, που βρίσκεται ήδη στο τμήμα αυτό, εξέλθει. 8
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.3. Μήκη Αποκλεισμού Αρχές σχεδιασμού και λειτουργίας των συστημάτων σηματοδότησης Κάθε τμήμα αποκλεισμού (block) προστατεύεται από σταθερό σήμα, Το σήμα είναι τοποθετημένο στην είσοδο του τμήματος και ευκρινώς ορατό από τον μηχανοδηγό κάθε τρένου που προσεγγίζει. Εάν το τμήμα είναι «καθαρό», δηλαδή δεν υπάρχει τρένο σε αυτό, το σήμα θα παράσχει ένδειξη «ελεύθερο». Αντίθετα, αν το τμήμα είναι κατειλημμένο από τρένο, το σήμα θα παράσχει την ένδειξη Stop. Το επόμενο τρένο θα περιμένει στην είσοδο του τμήματος, μέχρι να εξέλθει από αυτό το προπορευόμενο. 9
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.3. Μήκη Αποκλεισμού Σχήμα 1. Απλουστευμένο διάγραμμα περιγραφής βασικής αρχής λειτουργίας μήκους αποκλεισμού (block) Απλουστευμένο διάγραμμα περιγραφής βασικής αρχής λειτουργίας μήκους αποκλεισμού (block): Το μήκος αποκλεισμού που καταλαμβάνεται από το Τρένο 1 προστατεύεται από το κόκκινο σήμα στην είσοδο του μήκους. Το προηγούμενο μήκος είναι ελεύθερο από τρένα. Έτσι, το πράσινο σήμα επιτρέπει στο Τρένο 2 να εισέλθει στο μήκος αυτό. 10
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.4. Μηχανικά Σήματα ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΣΗΜΑΤΑ Τα μηχανικά σήματα πρωτοεμφανίστηκαν στη Βρετανία το 1841 και η θέση σηματοδότησης (signal box) με μοχλούς, που καθοδηγούσαν από απόσταση σήματα και αλλαγές τροχιάς, το 1860. Αρχικά, η διέλευση ενός τρένου από τμήμα γραμμής επισημαινόταν οπτικά από τον υπεύθυνο σηματοδότησης (signalman). Όταν το τρένο απελευθέρωνε το τμήμα, ο υπεύθυνος σηματοδότησης πληροφορούσε τη θέση σηματοδότησης (signal box) προς την πλευρά της προσέγγισης στο τμήμα του, ότι το τμήμα ήταν πλέον ελεύθερο και ότι μπορούσε, αν χρειαζόταν, να «δεχθεί» επόμενο τρένο. Τα μηνύματα μεταξύ του προσωπικού σηματοδότησης μετεδίδοντο με κώδικες και χρήση του ηλεκτρικού τηλέγραφου. 11
Σχήμα 2. Θέση σηματοδότησης 12 5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση Θέση Σηματοδότησης (Signal Box) στο Skellingthorpe, κοντά στο Lincoln της Αγγλίας. 5.1.4. Μηχανικά Σήματα
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.4. Μηχανικά Σήματα Θέση Σηματοδότησης (Signal Box) στο Skellingthorpe, κοντά στο Lincoln της Αγγλίας, του σιδηροδρόμου Lancashire, Derbyshire & East Coast Railway, που λειτούργησε μέχρι το 1907, πριν απορροφηθεί από τους σιδηροδρόμους Great Central. Εσωτερική όψη. Σχήμα 3. Θέση σηματοδότησης 13
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.5. Τύποι Σηματοδότησης ΤΥΠΟΙ ΣΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗΣ Η πρώτη μορφή σιδηροδρομικού σήματος ήταν απλά μια σημαία την ημέρα, ή μια λάμπα τη νύχτα. Το πρώτο κινητό σήμα ήταν ένας περιστρεφόμενος πίνακας της δεκαετίας του 1830, τον οποίον ακολούθησε ο σημαφόρος το 1841. Σχήμα 4. Σηματοδότηση 14
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.5. Τύποι Σηματοδότησης Σχήμα 5. Σημαφόρος 15
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.5. Τύποι Σηματοδότησης Σχήμα 6. Σημαφόρος 16
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.5. Τύποι Σηματοδότησης Σχήμα 7. Εγχρωμη φωτεινή σηματοδότηση 17 Ο σημαφόρος, μέχρι τις αρχές του 20ού αιώνα, αποτελούσε σήμα παγκόσμιας εφαρμογής. Από τότε άρχισε να υποκαθίσταται από την έγχρωμη φωτεινή σηματοδότηση, με την οποία οι ενδείξεις παρέχονται μέσω μεγάλης έντασης ηλεκτρικών φανών. Οι φωτεινές αυτές ενδείξεις είναι συνήθως κόκκινο, πράσινο και κίτρινο, είτε μόνα, είτε με ταυτόχρονη ένδειξη δύο χρωμάτων.
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.5. Τύποι Σηματοδότησης Σύνηθες Βρετανικό σήμα τριών ενδείξεων. Σχήμα 8. Βρετανικό σήμα τριών ενδείξεων 18
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.6. Αυτόματα Συστήματα Σηματοδότησης ΑΥΤΟΜΑΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗΣ Την βάση του μεγαλύτερου μέρους της σύγχρονης σιδηροδρομικής σηματοδότησης αποτελεί το σύστημα αυτόματου αποκλεισμού (automatic block system), που χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1872 και αποτελεί μια από τις πρώιμες εφαρμογές του αυτοματισμού στη βιομηχανία. Το σύστημα αυτό χρησιμοποιεί κυκλώματα γραμμής, που βραχυκυκλώνονται από τους τροχούς και άξονες ενός τρένου, ενεργοποιώντας την ένδειξη κινδύνου (κόκκινο) στον φανό σηματοδότησης πίσω από το τρένο (ή και στον φανό μπροστά από το τρένο, σε περιπτώσεις μονής γραμμής). 19
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.6. Αυτόματα Συστήματα 5.1.6.1. Κυκλώματα ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΓΡΑΜΜΗΣ Κυκλώματα γραμμής (track circuits) δοκιμάστηκαν για πρώτη φορά στις ΗΠΑ την δεκαετία του 1890. Ο πρώτος μεγάλης κλίμακας χρήστης των κυκλωμάτων γραμμής ήταν το μετρό του Λονδίνου (London Underground) την περίοδο 1904-6. 20
5. Κυκλοφορία 5.1. Σηματοδότηση 5.1.6. Αυτόματα Συστήματα 5.1.6.1. Κυκλώματα Σχήμα 9. Κυκλώματα Το κύκλωμα γραμμής αποτελείται από τις δύο σιδηροτροχιές ενός τμήματος γραμμής, μονωμένες στα άκρα τους. Το ηλεκτρικό ρεύμα χαμηλής τάσης με το οποίο τροφοδοτούνται οι σιδηροτροχιές στο ένα άκρο του τμήματος, ρέει μέσω ηλεκτρονόμου (relay) αρχικά ή ηλεκτρονικού κυκλώματος (πιο πρόσφατα) προς το αντίθετο άκρο, όπου και το σήμα, δίδοντας την ένδειξη «ελεύθερο» (πράσινο). 21
Κατάλογος αναφορών σχημάτων Σχήμα 1 Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος παρακαλώ επικοινωνήστε μαζί μας. Σχήμα 2 http://www.signalbox.org/gallery/ldec.htm Σχήμα 3 http://www.signalbox.org/gallery/e/skellingthorpe.php Σχήμα 4 http://www.sh1.org/fotos/ Σχήμα 5 Α. Καλτσούνης, Λέκτορας, Π. Βυθούλκας, Λέκτορας, Εργαστήριο Συγκοινωνιακής Τεχνικής - Σιδηροδρομική της Σχολής Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου http://portal.survey.ntua.gr/main/labs/roads/roads-g_files/edu-g_files/edu-72- g_files/3-shmatodothsh.pdf Σχήμα 6 http://www.alveyandtowers.com/ Σχήμα 7 Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος παρακαλώ επικοινωνήστε μαζί μας. Σχήμα 8 http://www.railway-technical.com/sig-uktypes.shtml Σχήμα 9 Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος παρακαλώ επικοινωνήστε μαζί μας. 22
Χρηματοδότηση Το παρόν υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 23