VASÚTI SZÁLLÍTMÁNYOZÁS FEJLESZTÉSI LEHETŐSÉGEINEK VIZSGÁLATA A VONATBEFOLYÁSOLÁSI RENDSZER FEJLESZTÉSE RÉVÉN SZAKDOLGOZAT

Átírás

1 - 1 - MISKOLCI EGYETEM Gépészmérnöki és Informatikai Kar Logisztikai Intézet VASÚTI SZÁLLÍTMÁNYOZÁS FEJLESZTÉSI LEHETŐSÉGEINEK VIZSGÁLATA A VONATBEFOLYÁSOLÁSI RENDSZER FEJLESZTÉSE RÉVÉN SZAKDOLGOZAT Logisztikai Mérnöki BSc. Készítette: Erdei László Neptun kód: H4YH2P Konzulens: Dr. Bányai Tamás egyetemi docens Miskolc Egyetemváros 2018

2 - 2 - Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Logisztikai mérnöki alapszak szak Szám: 2018-GE-BS-LF Lean folyamatmérnök szakirány Logisztikai Intézet 3515 Miskolc-Egyetemváros SZAKDOLGOZAT KIÍRÁS Erdei László H4YH2P Logisztikai mérnöki alapszak jelölt részére A tervezés tárgyköre: A feladat címe: Logisztika Vasúti szállítmányozás fejlesztési lehetőségeinek vizsgálata a vonatbefolyásolási rendszer fejlesztése révén A feladat részletezése: 1. Röviden foglalja össze a szállítási módokat! 2. Mutassa be a vonatbefolyásolás jelenleg kifejlesztett három szintjét, majd térjen ki az éberségfigyelő rendszerek működésének bemutatására! 3. Tegyen javaslatot az ETCS negyedik szintjének kifejlesztésére! 4. Vizsgálja a GPS általi adatszolgáltatás lehetőségét vasúti közlekedés esetében! A feladat kidolgozásánál alkalmazzon lehetőség szerint ábrákat, táblázatokat! Tervezésvezető: Dr. Bányai Tamás, egyetemi docens Konzulens: Dr. Kota László, egyetemi docens Instruktor: A szakdolgozat kiadásának időpontja: szeptember 8. A szakdolgozat beadásának határideje: november 27. tanszékvezető

3 A szakdolgozat módosítása: szükséges (a módosítást külön lap tartalmazza) nem szükséges (a megfelelő rész aláhúzandó) Miskolc, A tervezést ellenőriztem: (1) (2) (3) (4) tervezésvezető aláírása tervezésvezető aláírása 3. A szakdolgozat beadható nem adható be Miskolc,... konzulens aláírása tervezésvezető aláírása 4. A szakdolgozat szövegoldalt, db rajzot, egyéb mellékletet tartalmaz. 5. A szakdolgozat bírálatra bocsátható A bíráló neve:... Miskolc,... nem bocsátható tanszékvezető aláírása 6. Osztályzat: a bíráló javaslata:.... a tanszék javaslata:.... a Záróvizsga Bizottság döntése:... Miskolc,... a Záróvizsga Bizottság elnökének aláírása

4 Tartalom 1. TARTALOM BEVEZETÉS A SZÁLLÍTÁSI MÓDOK A SZÁLLÍTMÁNYOZÁSI ÁGAK ÉS AZOK JELLEMZŐI EU-N BELÜLI SZÁLLÍTMÁNYOZÁSI FORMÁK ÉS MEGOSZLÁSUK VONATBEFOLYÁSOLÁS ETCS VONATBEFOLYÁSOLÁS ISMERTETÉSE, SZÜKSÉGESSÉGE SZINTJEI Level STM modul Level Level Level FELSZERELT VONALAK MAGYARORSZÁGON ÉBERSÉGFIGYELŐ RENDSZEREK SZÜKSÉGESSÉGE BEVÁLT MÓDSZER ETCS LEVEL 4 KIDOLGOZÁSA LEVEL 4 TERV Elképzelés Előnyök és hátrányok Lehetőségek a gyakorlatban Összekötés az éberségfigyelő rendszerrel GPS ÁLTALI ADATSZOLGÁLTATÁS LEHETŐSÉGE Története és kialakulása Sebességmérési módszerek TELOC hitelesített sebességmérő berendezés MÁV-Start által telepített GPS rendszer Az előző két sebességmérő berendezések összehasonlítása GPS rendszerek összehasonlítása FEJEZET LEZÁRÁS ÉS KÖVETKEZTETÉS ÖSSZEFOGLALÁS FELHASZNÁLT IRODALOM... 60

5 Bevezetés Társadalmunkban nehezen találni olyan embert, aki ne rendelt volna még bármilyen árucikket nagy globális webáruházból az interneten keresztül. Ezeknek a termékeknek nagyrésze Kínában készül. Ezért is van lehetőségük arra a nemzetközi online áruházaknak, hogy nagyon kedvező árakkal tudják kecsegtetni a vásárlókat. Az ár versenyképes az európai piaccal szemben, viszont az ingyenes szállítási díjak is ösztönzik az embereket arra, hogy onnan rendeljenek. Hátránya az ilyesfajta kereskedésnek a magas szállítási idők és esetlegesen a csomagok elvesztése. Ezek a termékek víziúton nagy konténerszállító hajókon kerülik meg a Földet. Majd ezután érkeznek meg Rotterdamba, Hamburgba vagy egyéb nagy nyugat-európai kikötőkbe, hogy további elosztókon keresztül végül megérkezzenek a címzetthez. Viszont az átlagos szállítási ideje ezeknek körülbelül 1-1,5 hónaphoz közelít. Ezért is kezdtek el gondolkodni azon, hogy hogyan lehetne a szállítási időt rövidíteni és így a vasúti szállítás lehetőségére esett a választás. 1. ábra A német vasutak teher és konténer pályaudvara [1] Magyarország helyzete ezért is kedvező, hiszen Európában központi helyen helyezkedik el. Mivel számos európai főközlekedési útvonal keresztezi hazánkat. Ezen hálózat szerves részét képezik a vasútvonalak. Vagyis, ha hazánkban vagy valamelyik szomszédos országban lenne az európai elosztóközpontja a Kínából érkező áruknak, akkor a térségünknek rengeteg előnyt jelenthetne. Visszatérve a kötött pályás közlekedésre tudjuk azt, hogy az egyre korszerűbb biztosítóberendezések, illetve vonatbefolyásoló rendszerek útján vált a legbiztonságosabb közlekedési formává. Viszont ennek egységesítése és egyszerűsítése még várat magára. Szakdolgozatom célja tehát, hogy egy európai szabványú vonatbefolyásoló rendszer alapján egy olyan fejlettebb, egyszerűbb és biztonságosabb vonatbefolyásoló rendszer elméletét fektessem le, amely a vasúti áru- és személyszállítás tekintetében előnyöket jelenthet és amely szabadabb és gyorsabb kereskedelemmel is tud majd szolgálni.

6 A szállítási módok 3.1. A szállítmányozási ágak és azok jellemzői Közúti áruszállítás (road transport): rövid távú helyi és regionális forgalomban gazdaságos választás, viszont hosszabb távon is szívesen alkalmazzák számos előnye miatt; előnyei: mindenhol elérhető, legsűrűbb vonalhálózattal rendelkezik és Európa szerte igen fejlett az infrastruktúrája, a szállítási idő rövid és szinte bármilyen áru szállítása lehetséges; hátrányai: a legtöbb ágnál környezetszennyezőbb és energiaigényesebb, nagy a baleseti kockázat és nagy mértékben befolyásolják az időjárási viszonyok. Vasúti áruszállítás (rail transport): elsősorban nagytömegű áruk nagy távolságú szállításánál használják; előnyei: szinte független a környezeti hatásoktól, bármilyen áru szállítása lehetséges és ennek van a legkevésbé környezetkárosító hatása; hátrányai: hosszú az áruk átfutási ideje az alacsony hálózatsűrűség miatt. Belvízi fuvarozás (inland waterway transport): Duna-Majna-Rajna csatorna a világ leghosszabb belvízi közlekedési útvonala és egyben Európában a legfontosabb és a legforgalmasabb is; a költségek 1/3-ada a vasúthoz és 1/8-ada a közúti szállításhoz képest; előnyei: alacsony a környezetkárosító hatása és az üzemanyag szükséglete; hátrányai: alacsony a haladási sebesség ezért hosszú az áruk eljutási ideje és nagy mértékben befolyásolják az időjárási viszonyok; előnyei és hátrányai nagyjából megegyeznek a tengeri áruszállítással (maritime transport) csak méreteiben azok nagyobbak. Légi szállítás (air transport): gyors és drága megoldás; előnye: az egyik leggyorsabb áruszállítási mód nagy távolságok esetén; hátrányai: a nagy zaj- és környezetszennyezés, a szállítandó áruk fajtája korlátozott, bizonyos mértékben befolyásolja az időjárás. Érdemes még megemlíteni a kombinált szállítást is.

7 - 7 - Kombinált szállítás (combined transport): amikor egy szerződés keretében 2 vagy több szállítási ágazat vesz részt egy adott szállítási feladat megoldásában; előnyei: csökkentik a zaj- és a környezetszennyezést, továbbá a közutak zsúfoltságát szinte mindenhol lehet alkalmazni; hátránya: speciális szállítási eszközöket igényel; lehetőségek: közút-vasút: 2. ábra Teher pótkocsi átrakodása vasúti vagonra, ez az eljárás sokkal eredményesebb, mint mikor a teherautó áll rá a vagonokra [2] közút-vízi: 3. ábra Teherautók sorakoznak egy teherszállító komp (ferry) fedélzetén [3]

8 - 8 - vasúti-vízi: 4. ábra Tehervagonok egy vonatszállítószállítókomp (train-ferry) fedélzetén [4] Lehetőség van ezen szállítmányozási módozatok olyan mértékű kombinálásra is, amely a legoptimálisabb lehetőséget nyújtja a szállítandó áru minősége, mennyisége és szállítási határideje szempontjából. A csővezetékes szállítást nem soroljuk az általános szállítási módok közé. Külön vállalatok tulajdonát képezik, amelyeken csak a kőolaj-, földgáz- és egyéb szénhidrogén-vezetékeken továbbított anyagok szállítása tartozik ide. [1] 3.2. EU-n belüli szállítmányozási formák és megoszlásuk Az Európai Unió 28 tagállama közötti kereskedelmekben a szállítás módokat tekintve mind az 5 félét van lehetőségünk alkalmazni. 5. ábra 2015-ben az EU országaiban a fuvarozás megoszlása 1 [5] 1 A légifuvarozás és a nemzetközi hajózás csak az EU országok közötti szállítást tartalmazzák

9 - 9 - Láthatjuk, hogy az EU-n belüli szállítmányozásnak a 12,3%-át a vasút teszi ki, ami a es adatokhoz képest 0,5%-kal növekedett. A diagram nem tartalmazza az unión kívülre történő import és export szállításokat, de a vasút szerepe az elmúlt két évben is növekedett. A 2000-res évek elején az Európai Parlament célul tűzte ki az európai főközlekedési folyosók (TEN-T hálózat, Helsinki folyosók) felújítását és fejlesztését. A teljes kivitelezés 2020 környékére várható a mostani EU területén. Tehát az unión belüli vasúti szállítmányozás lassú mértékben, de növekszik. Igaz, hogy a 2008-ban kirobbant gazdasági világválság után nagy számban csökkent a nagymennyiségű építőanyag és személyautók vasúti szállítása, de miután sikerült stabilizálódnia a gazdaságnak ez az arány továbbra is növekszik és fog is az elkövetkezendő évtizedben. Az előbb említett, Magyarországon elvégzett vasúti infrastrukturális fejlesztéseket az 5.3. Felszerelt vonalak című alfejezetben fogom ismertetni. Érdemes megemlíteni a Fehér könyvet, amelynek mottója Útiterv az egységes európai közlekedési térség megvalósításához. A 2001-ben meghozott döntések, különösen a multimodális közlekedési központoknak a kialakítását próbálják kezdeményezni. Ezek az egy helyen több féle közlekedési ágat összekötő lehetőségek a jövőre nézve elengedhetetlennek tűnnek. Debrecen pár éve nyert támogatást egy trimodális központ kiépítésére, amely a közutat, vasutat és a légi közlekedést kapcsolja össze. Ez és az egyre környezettudatosabb közlekedési eszközök fejlesztése még a továbbiakban is kitűzött cél marad. [6] A továbbiakban rátérünk a három belföldi 2 fuvarozási ágakra, amelyek arányát, megoszlását a következő diagram ábrázolja. 2 Az EU határain belüli, azaz közvetlenül a szárazföldhöz kapcsolódó ágak

10 Rail Inland waterways Road EU-28 18,3 6,4 75,3 Belgium Bulgaria Czech Republic Denmark Germany Estonia Ireland Greece Spain France Croatia Italy Cyprus Latvia Lithuania Luxembourg Hungary Malta Netherlands Austria Poland Portugal Romania Slovenia Slovakia Finland Sweden United Kingdom 11,1 15,9 17,9 27,4 26,5 0,1 10,6 19,3 9,2 52,4 1,0 1,6 5,9 11,7 2,9 19,4 7,8 13,4 0,0 79,8 65,9 6,7 7,6 29,5 5,4 6,1 45,5 32,4 2,9 25,5 0,0 14,1 31,6 35,0 36,7 3,2 27,0 0,4 29,4 11,7 0,1 72,9 54,7 73,4 89,4 71,5 47,6 99,0 98,4 94,1 85,4 72,8 86,5 100,0 0,0 34,1 85,7 65,1 100,0 48,3 64,8 74,4 85,9 30,4 38,0 65,0 60,1 72,6 70,6 88,2 20,2 Norway Switzerland 12,9 37,4 87,1 62,6 6. ábra A három fő szállítási ágazat arányai az EU 28 országában 3 plusz Norvégiában és Svájcban [5] 3 Málta esetében csak kerekítve 100% a közúti szállítás, de az ezen kívüli más szállítmányozási ágak mértéke elhanyagolható

11 A diagram első sorában láthatjuk, hogy a teljes fuvarozási tevékenység háromnegyed részét a közúti szállítmányozás birtokolja. A második helyet a 18,3 %-os aránnyal a vasút majd végül a belvízi hajózás zárja a sort 6,4 %-kal. A közúti szállítás aránya rendkívül magas. A gyárak és a multinacionális vállalatok próbálnak olyan módon költséghatékonyan gyártani, hogy az alapanyagokból és az alkatrészekből nem halmoznak fel hatalmas mennyiségeket. A felhalmozott alapanyag tőkét köt le valamint a tárolási helyet vagyis a raktárat fel kell építeni. Ennek vannak bizonyos fenntarttatási és még egyéb költségei, ezért sok jelentős érv szól a nagy raktárak üzemeltetése ellen. Viszont a teherautókkal megvalósítható az a szállítási mód, ami pontosan az előírt időben érkezik meg a gyárakba szinte közvetlenül a gyártósoron történő beszerelés, felhasználás előtt. Ilyenkor a raktározás szerepét a teherautó látja el vagyis egy úgynevezett mozgó raktárakban van az áru. Ez egy hatalmas előnyt jelent a többi szállítási ágazathoz képest, mivel a közúti szállítás költsége nem drágább annyival, mint egy raktár fenntartása. Fontos megemlíteni, hogy nem csak a nagy 40 tonnás kamionok tartoznak ebbe a fuvarozási módba. A furgonok (3,5 tonna összsúly alatt) és a 7,5 tonna összsúly alatti teherautók is. Tudjuk, hogy a nagy baleseti kockázat miatt szigorú szabályok korlátozzák a vezetésiés pihenőidőket 3,5 tonna összsúly felett. Tehát furgonnal gyorsan el lehet szállítani szoros határidő esetén is bizonyos termékeket, alkatrészeket. Ezek a termékek, amelyek kicsik, sérülékenyek annál drágábbak, ezért elegendő egy kisebb méretű teherautóval szállítani őket. Ilyen furgonok esetén a gyors szállítási idők betartásakor úgy lehet csökkenteni az esetleges baleset kockázatát, hogy két sofőr felváltva vezet. Továbbá, ha egy baleset miatt megsérül és nem ér időben a gyártásba az áru akkor mindegyik félnek súlyos következmények elé kell néznie. A belvízi hajózás EU szinten, mint látjuk 6,4 %-os részt birtokol. A 28 tagállamból 17 rendelkezik belvízi közeledési útvonallal. Tehát ezekben az országokban, amelyek rendelkeznek jól hajózható folyószakaszokkal, csatornákkal ott természetesen élénk ez a fuvarozási forma. Hollandia, Németország, Ausztria, Szlovákia, Magyarország, Románia és Bulgária is kihasználja a természet adta lehetőségeket, mivel a Duna Majna Rajna csatorna ezen országok mentén halad végig, ami egyben Európa legforgalmasabb és legjelentősebb belvízi folyami útvonala. Ezen kívül további olyan országokban is jelen van a folyami hajózás, amelyek rendelkeznek tengerparttal. Vagyis ezek az országok, amelyek rendelkeznek tengerparti kapcsolattal, ezáltal széles folyótorkolatokkal, ezért lehetőségük van a hajók

12 által szállítható áruk szárazföldi kiszállítására is. Ilyen ország például Franciaország, Belgium, Horvátország, Hollandia és Németország. Az egykori szocialista blokkba tartozó országoknál még napjainkban is magasabb jelentőség jut a vasúti áruszállításra, mint nyugaton. Érdemes itt megemlíteni, hogy a balti államok (Észtország, Lettország és Litvánia) eseténben meghaladja az 50%-ot a vasúti áruszállítás a teljes fuvarozási tevékenységből. Mivel szovjet utódállamok közé tartozik ez a három ország, ezért a vasúti nyomtáv szélesebb ott, mint Nyugat- és Közép-Európában (1435 mm 1520 mm). A Szovjetunióban sugaras irányban építették a vasutat, amelynek a központja Moszkva volt. Ez a kiépítettség a mai napig fennáll. Tallinn, Riga és Vilnius vagyis a három balti ország fővárosai között még mindig nincsen európai színvonalú vasúti összeköttetés. Mellékesen említem meg, hogy idén adtak ki információkat arról, hogy megépül egy transbalti vasútvonal, amely Berlinből indulva Varsót és a három balti államot felfűzve Tallinnig fog elérni. A kivitelezés és a munkálatok befejezése sok időt fog felemészteni, ezért térjünk is vissza a jelenre. A vasút ilyen nagy mértékű kihasználtsága a nyomtáv egyezés miatt lehetséges a szomszéd államokkal és az erős áruforgalom miatt Oroszországgal. Tulajdonképpen ez a nagy arányú vasúti szállítás az orosz energiatermékek balti kikötőkbe történő eljuttatásáról szól. Oroszország ugyan rendelkezik tengeri kapcsolattal, de a tengeri szállítás időigénye miatt jobban megéri nekik a kereskedelem, ha Szentpétervár kikerülésével egyenesen például Rigába szállítanak, majd onnan tengeri úton továbbítják az árut. Fehéroroszország tengeri kapcsolatok hiányában rá van kényszerülve a balti államokon keresztül történő kereskedelemre, ami egyszerű a nyomtávolság egyezés miatt. [5] Az utóbbi bekezdés, illetve a szakdolgozat bevezetője is sugallja a vasút, azaz a gyors, színvonalas és biztonságos közlekedési forma olyan megvalósítását, ami minden elvárásokat kielégít. Mindenhol alkalmazható. A nyomtáv szélességből adódó nehézségeket átrakodással lehet legegyszerűbben orvosolni, de ezt általában egyszer kell megtenni. Viszont egy Európát keresztező szerelvény esetén olyan egyéb problémákba is ütközhetünk, ami gátolja az EU tagállamok közötti akadálymentes interoperábilitást 4. Ezért szükséges egy közös nyelv a vasúti járművek számára, amelyet mindegyik jármű ismer. Ez a nyelv az ERTMS rendszer, aminek az egyik legfontosabb eleme az ETCS alapú vonatbefolyásolás. A következő fejezetben bemutatásra kerülnek ezek a rendszerek. 4 interoperábilitás átjárhatóság, együttműködés

13 Vonatbefolyásolás Az 1870-es évektől beszélhetünk tényleges vonatbefolyásolásról, mivel az Axel Voge által kifejlesztett mechanikus rendszert elkezdték alkalmazni a pennsylvaniai Railroad-nál. A szerelvény megállítása egy mechanikus kontaktuson keresztül valósult meg. Ha a szerelvény egy Megállj! jelzésű pálya menti jelző mellett haladt el, akkor a rendszer mechanikusan a mozdony főfékvezetékébe iktatott üvegcsövet eltörte. Így nyomáscsökkenés következtében a szerelvény hirtelen fékezni kezdett. A rendszer megállította a járművet, de a vasút rohamos térnyerésével együtt és a vasúti közlekedés sebességével és biztonságával szemben támasztott elvárások is idővel egyre nagyobbak lettek, ezért újabb megoldásokat kellett kidolgozni. Be kell látnunk, hogy többfogalmú jelfeladás tisztán mechanikus kontaktusok által nem kivitelezhető. Elektromechanikus kapcsolatot valósít meg az úgynevezett krokodil rendszer, amelyet az 1870-es évektől napjainkig használnak Franciaországban, Belgiumban és Luxemburgban. Anglia is kifejlesztette a saját vonatbefolyásoló rendszerét és Amerikában is nagy erővel dolgoztak rajta. Németország pedig létrehozta az Indusi vonatbefolyásoló rendszerét, amelyet törökökön keresztül a lengyelek és még a jugoszlávok is kiépítettek maguknak. [7] 7. ábra Európai országainak különböző vonatbefolyásoló rendszerei [8] Az előző két bekezdésben láthattuk, hogy rengeteg féle módszer létezik a vonatbefolyásolásra, és ezt különböző rendszerekkel és egységekkel valósítják meg. Európában mondhatjuk, hogy ahány ország annyi féle vonatbefolyásoló rendszer működik. Előfordul, hogy egy országon belül többet is használnak, általában ott, ahol nem egy egységes állami társaság irányítja a vasúti közlekedést. Magyarországon a hazai fejlesztésű EVM (Elektronikus Vonatmegállító) vonatbefolyásoló berendezések terjedtek el, amelyet lassan az ETCS fog felváltani a főbb vonalakon, az egységes európai zavartalan közlekedés érdekében.

14 ETCS vonatbefolyásolás 5.1. Ismertetése, szükségessége Az ETCS (European Train Control System) magyarul Egységes Európai Vonatbefolyásoló Rendszer. Nevéből eredően vonatbefolyásoló rendszer, ám funkcióiban túlmutat ezen. Elsősorban, ha a mozdonyvezető a rendszer figyelmeztetése után nem csökkenti a mozdony sebességét, akkor a rendszer automatikusan bekapcsolja az üzemi féket, majd ha szükséges, akkor vészfékezést hajt végre, ezzel megelőzve egy esetleges ráfutásos balesetet egy másik szerelvénnyel. Az ETCS a vasúti közlekedés biztonságát szinte minden téren próbálja biztosítani. Például a rendszer kiterjed a követési távolság betartásán kívül arra, hogy a személyszállító vagonokba az ajtónyitás-zárás is biztonságosan történjen. Ez azt jelenti, hogy a szerelvény tudjon elindulni nyitott ajtóval, illetve, ha valaki menet közben a vésznyitó segítségével kinyitja az ajtót, akkor azonnal kezdjen a szerelvény vészfékezésbe. Továbbá különböző külső rendszerek által szolgáltatott riasztási információk feldolgozására is képes. Ezért mondhatjuk, hogy szerteágazó szolgáltatásai révén túlmutat az általános értelemben vett vonatbefolyásoló rendszereken. Az ETCS-t úgy találták ki, hogy a kiépítése fokozatosan történhessen meg. Ha egy vasúttársaság úgy dönt, hogy kiépítik a rendszert egy saját kezelésükben lévő pályán, akkor nem kell a munkálatok ideje alatt teljes mértékben leállítani a vonatközlekedést. Tehát lehet kezdeni a balízok kihelyezésével, egyes állomásokon lévő GSM-R tornyok telepítésével, valamint a jeladó és jeltovábbító dobozok kiépítésével a beruházást. Szépen fokozatosan lehet építeni az új biztosító berendezéseket, amíg a régebbieket használják a vonatok. Ha az úgynevezett pályamenti rendszerelemekkel végeztek a vállalkozók, akkor utána következik a mozdonyokban a fedélzeti rendszerelemek beépítése. Különösen fontos, hogy a pályamenti renszerelemekkel tudja tartani a kapcsolatot a mozdonyvezető, ezért a mozdony olyan érzékelőkkel, adatrögzítővel és még további modulokkal lesz felszerelve, hogy a jelfogadás-továbbítás zavartalanul tudjon folyni a későbbi üzemelés során. Más módon is előírás a biztonság az ETCS fejlesztőinél, mivel minimum 160 km/h-s közlekedés esetén a vasutat nem keresztezheti szintbeni útátjáró (sorompó), így ezek helyén alul-felüljáró műtárgy építésére kötelezik a vasúti vállalatot. Ha mégse kerülnek ezek a műtárgyak megépítésre, akkor egy útátjáró előtt és után egy lassító jelet helyeznek el, amelynek hatására 160 km/h-nál alacsonyabb sebességgel haladhat át a szerelvény a kereszteződésen.

15 Szintjei Az adott pályaszakaszon betöltött funkciók, illetve a szolgáltatott információk szerint különböző szinteket különböztetünk meg. Ezek technológiai fejlettség szerint is elkülönülnek egymástól. Lehet, hogy egy vasútvonalat új biztosítóberendezésekkel akarnak felszerelni, de nincs szükség a költségesebb, akár ETCS Level 3-as szint kiépítésére, mivel elég lenne egy kisebb szintű vonatbefolyásolás is. Így a kiépítési szintek abban különböznek egymástól, hogy eltérő a megvalósítandó funkciók köre, a funkciók megvalósításának helye, illetve az adatátvitel módja és nem utolsó sorban a kiépítési költség is fontos szempont. Tudni illik még azt is, hogy a szintek között kompatibilitás elengedhetetlen. Konkrétan megkülönböztetünk 5 szintet: ebből a kiegészítő szintek a Level 0 és az STM modul, majd a három alapszint pedig a Level 1, a Level 2 és a Level 3. A továbbiakban részletesebben kitérek a különböző szintek részletesebb ismertetésére, melyek előnyeiből és hátrányaiból felvázolom az ETCS Level 4 lehetséges tervezetét Level 0 A három alapszint mellett a 0-ás szintről akkor beszélünk, mikor egy ETCS fedélzeti berendezéssel ellátott mozdony egy olyan vonalon halad, ahol az ETCS pályamenti rendszerelemei nincsenek telepítve vagy a meg lévő rendszer nincs illesztve (például sínáramkör, stb.). Ebben az esetben a rendszer csak a maximális sebesség túllépése esetén avatkozik be a mozdony irányításába (vészfékezés), amelyet az előre megadott vonatadatokból szűr ki a rendszer. Ez a maximális sebesség lehet: mozdonymenetben a mozdony maximális sebessége, illetve a pályasebesség felsőhatára; szerelvénymenetbe az a besorozott teher- vagy személyvagon(ok) sebessége, amelyik a legalacsonyabb megengedhető legnagyobb sebességgel rendelkezik (szűkkeresztmetszet); tehervagonokba szállított olyan különleges áru vagy termék esetén egy biztonságos utazási sebesség, amelyet előre megállapítanak.

16 Az ETCS Level 0 szintű, azaz a nem kiépített módban való közlekedésre akkor is van lehetőség, hogyha a pályaoldalon magasabb szintű vonatbefolyásolás is ki van építve. A mozdonyvezető lehetősége, hogy az indulás előtt vagy akár a menet közben is átváltson erre a szintre, de ezzel a vonatközlekedés biztonsági szintjének csökkenése lenne a tetteinek a következménye. Viszont előfordulhat, hogy pályamenti utasítás során vált erre a szintre bizonyos technikai problémákból fakadóan. Összességében a 0-s szint nem teljes, hanem csak egy kiegészítő szint, amellyel főleg a plafonsebesség túllépésből származó baleseteket lehet megelőzni STM modul Fontos megemlíteni a szintek között az STM (Specific Transmission Modul) modult, amely az ETCS-en kívüli vonatbefolyásoló rendszerekkel képes kommunikálni. Fontossága abból ered, hogy a személy- és áruszállítást úgy próbálták forradalmasítani, hogy a határokon mozdonycsere nélkül tudjon továbbhaladni a szerelvény. Ezzel két-három határátkelőhelyen legalább 1-1,5 óra időt is meg lehet spórolni, de annak az egy mozdonynak tudnia kell kommunikálni a többi országban használatos vonatbefolyásoló rendszerekkel, illetve biztosítóberendezésekkel. Ebből eredően a több országon átívelő járatok esetében a mozdonyt több, akár 7 vonatbefolyásoló rendszerrel is fel kellene szerelni. Ez az eljárási mód szinte lehetetlen és rendkívül költséges megoldás lenne. Viszont azt se lehet kérni, hogy az ETCS érdekében néhány ország megszüntesse és leszerelje az eddig használt befolyásoló rendszerét a fejleszteni kívánt vonalon. Ez plusz terhet jelentene, mivel minden más járműnek meg kellene tanulni az ETCS nyelvét még annak is, amelyik legalább egyszer önerőből akar közlekedni az adott vasútvonalon és nem biztos, hogy szolgáltatási céllal. E két felvetett probléma orvoslására fejlesztették ki az STM modult (Speciális Átviteli Modul), amely a kompatibilitási problémát oldja meg a különböző vasúttársaságoknál használt befolyásoló rendszerek között. A moduláris felépítés miatt csak azokat a modulokat kell beilleszteni, amely befolyásoló rendszerek felett elhalad a vonat. A nem ETCS rendszertől kapott információkat az STM fogadja a bemenetén, és azokat ETCS formátumnak megfelelően feldolgozva adja tovább a központi számítógépnek, illetve azon keresztül a többi egységnek. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy azokra a mozdonyokra, amelyek különböző befolyásolású vonalakon fognak majd közlekedni így is fel kell szerelni rájuk a vevőegységekből egy-egy fajtát. A felszerelhető vevőegységek száma pedig véges.

17 Tehát ez a modul csak a fedélzeti adatfeldolgozást könnyebbíti meg, ezzel pedig az alap problémát 50%-ban sikerült megoldani. Viszont a működésének jelentős hatásai lesznek a magasabb szintekre Level 1 Ez a szint már megfelel az olyan szintű befolyásolásnak, ahol nem csak a sebességtúllépés esetén avatkozik be a rendszer. Elsősorban meg kell ismerkednünk a balízzal, melynek jelentése egy francia szóból eredően útirányjelzőt jelent. Ez a két sínpár közé erősített elektromágneses elven működő berendezés, ami a legalapvetőbb pályamenti rendszerelem lesz a következő szintnél is. A balíz a pálya meghatározott részén kerül elhelyezésre, például jelző mellett, illetve szintbeli vasúti útátjáró előtt. Ezek használatával úgynevezett pontszerű vonatbefolyásolás alakítható ki, azaz a balíz fölötti elhaladáskor információkat tudunk a mozdonyra juttatni, amelyet fölhasználhatunk például, kényszerfékezés kiváltására vagy egyéb mozgások befolyásolására. A balíz egy nem aktív tekercset tartalmazó, igazán egyszerű szerkezet, amit a felette elhaladó mozdony vevőantennája gerjeszt fel és így juttatja át a bele táplált információt a fedélzetre. A balízt az 8. ábra szemlélteti. 8. ábra Balíz a sínpárok között [7] A pálya-jármű közötti információátvitel a vasúti pálya adott pontjain elhelyezett balízoknál illetve balízcsoportoknál (2 vagy több balíznál) történik, vagyis a balízokkal pontszerű jelfeladás valósítható meg. Ilyenkor megmaradnak úgynevezett országspecifikus jelzési rendszerek és az ETCS csak az azok által közvetített információk eljuttatását végzi el, vagyis ekkor egy kiegészítő rendszerként üzemel. A telepítéskor nincsen szükség rádiós

18 lefedettségre, mivel a kommunikáció megvalósítható a balízok segítségével. A jelzési adatot a pálya mellett elhelyezett LEU-k szolgáltatják a balízoknak. A LEU (Lineside Electronic Unit) magyarul pályaoldali elektronikus egységek, amelyet a 9. ábra szemléltet. 9. ábra LEU egység Ezek az egységek a biztosítóberendezésből vett információkat használják fel ahhoz, hogy a balízokon vagy a hurkokon keresztül a járműre feladandó, megfelelő táviratot kiválassza. Tulajdonképpen ez a balízt és a hurkot működtető nyomtatott áramkör, amely elhelyezkedhet fizikailag a biztosítóberendezés mellett (centralizált elhelyezés) vagy a pályán kívül, jellemzően egy közeli jelzőnél (decentralizált elhelyezés). 10. ábra MÁV-szabványú bejárati jelzőnél elhelyezett LEU szekrény [7] Ezen a szinten két féle balízt különböztetünk meg. Van az egyik fajta, amelyik elektronikus kilométerkőként szolgál a másik fajta balíz amelyik pedig az információt adja fel a fedélzetnek. Ez a kapcsolat csak egyirányú (LEU mozdony) információátvitelt képes megvalósítani.

19 Fontos kicsit részletesebben említést tenni még a hurkokról, amelyek a balízok hasznos kiegészítőjeként szolgálhatnak. A hurkok valójában arra lettek kitalálva, hogy a mozdony ne csak a balíz felett értesüljön a következő jelző által szolgáltatott információkról, hanem még hamarabb. Például ha két, egymástól távol lévő jelző előtt Megállj! jelzést kap a vonat, akkor a későbbi továbbhaladáskor csak alacsony, biztonsági sebességgel tudná megtenni a következő szakaszt, amelynek a végén lévő jelző, már a balízon keresztül feloldja az előbbi korlátozást. Ezt a problémát oldja meg a hurok, mivel a balízt megelőzően a sínek mellett egy Euroloop (sugárzó) kábelt fektetnek, amely egy olyan áteresztő koaxális kábel, amely folyamatos jelfeladást képes megvalósítani a balízok előtt meghatározott hosszúságú szakaszon. Ezzel ki lehet küszöbölni az előbb felvázolt problémát. 11. ábra Euroloop kábel és felfogatása a sínen [7] Azért, hogy megfelelően lehessen alkalmazni a hurkot, fel kell szerelni a mozdonyt egy hurokjelző eszközzel. A hurokvég jelző egy a hurok elejére vagy végére utaló eszköz. Mikor megkapja a berendezés, hogy egy hurokkal ellátott pályára ér, akkor tudni fogja, hogy milyen távolság után kell fogadnia a huroküzeneteket. Hurkokat általában méter közötti szakaszokon alkalmaznak, de maximálisan 1000 méteres is lehet. Használata lehetőséget ad az üzemi feltételekhez való rugalmasabb alkalmazkodáshoz. Viszont Magyarországon azért nem telepítettek a kiépített szakaszokra hurkot, mivel a pálya karbantartási munkákat jelentősen megnehezítik ezek a sínekre felszerelt eltérő hosszúságú kábelek. A vasúti szerelvény hosszának meghatározása a pálya mentén telepített tengelyszámlálókkal valósul meg. Ezzel a tengelyszámlálás infravörös fény segítségével történik. A berendezést az 12. ábra szemlélteti.

20 ábra Tengelyszámláló berendezés Most, hogy megismerkedtünk a LEU és a hurok fogalmával, illetve egyéb berendezések hasznosságával, térjünk vissza az 1-es szint működéséhez. Ezen a szinten az információátvitel jellemzően csak egyirányú lehet, vagyis csak a pályamenti alrendszer küldhet információt a fedélzeti berendezés részére, viszont itt még a pályamenti berendezések nem azonosítják, hogy melyik vonatnak küldenek adatot. A Level 1-es kiépítettségi szintje esetén, a vonatok forgalmának szabályozása normál üzemi körülmények között alapvetően, a helyhez kötött jelzők által adott parancsokra épül. Ezeket a mozdonyvezető megfigyeli, és annak megfelelően kell, hogy szabályozza a haladási sebességet. Ebből eredően az ETCS-nek üzemszerűen nem kell beavatkoznia, hanem elég a fedélzeti berendezésen keresztül adott információkkal támogatnia a mozdonyvezetőt. Beavatkozás akkor szükséges, mikor a mozdonyvezető nem a jelzők által adott utasításoknak megfelelően vezeti a vonatot. Fontos, hogy megfelelő ideje legyen a mozdonyvezetőnek arra, hogy végrehajtsa az adott utasítást. Ebből következik, hogy a helyhez kötött jelzők előtt kell elhelyezni a balízokat. A balízok további helymeghatározására összetett előírások alkalmazását kell alkalmazni. E kiépítési szinten fontos szerep jut az STM modulnak, hiszen az alapot még mindig a nemzeti vonatbefolyásoló rendszer berendezéseik nyújtják, amelyek között az információáramlást az STM modul teremti meg. [7] Az 1-es szint kiépítésével növekedhet a biztonsági szint mellyel a vasútvonal is modernebbé válik. Kiépítése lehetőséget ad a technikai probléma nélkül tovább lehessen fejleszteni a hálózatot az ETCS magasabb szintjére.

21 Level 2 Mivel egyszerűen tudunk továbbfejleszteni ETCS magasabb szintjeire az alacsonyabbról, így az előzőekben megszerzett ismeretekre építkezünk. A Level 2 is a hagyományos biztosítóberendezéseken alapul, ahol a vonatérzékelés sínáramkörökkel vagy tengelyszámlálókkal történhet. Viszont itt már a mozgásadatokat és az információkat nem a pályán elhelyezett balízokon keresztül küldik, hanem egy rádiós irányítóközpont kezeli, és a GSM-R kommunikációs rendszer juttatja el a vonatokhoz. Ez a rádiós irányítóközpont, röviden RBC (Radio Block Center) egy igazén összetett feladatkörrel rendelkező központ. Az irányítóközpont különböző interfészekkel rendelkezik, amelyekkel a szintbeni útátjárók, a váltók felügyeletét látja el. Ezeken túl felügyeli az összes körzetében közlekedő vonat mozgását és helyzetét, továbbá a fix berendezéseket. Tehát az információ általában az egyik nagyobb állomáson telepített RBC-be jut, majd azok feldolgozása után a GSM-R hálózaton keresztül továbbítja az utasításokat a járműre. Két RBC központ már nem a GSM-R rendszereken keresztül kommunikálnak egymással, hanem azok optikán keresztül továbbítják az információkat. 13. ábra GSM-R antenna [7] Olyan vasúti pályán, ahol nincs útválasztási lehetőség, vagyis a nyílt pályákon az adat továbbítás funkciója balízokkal is megoldható. Ezen a szinten, már a balízok szerepe annyira korlátozódik, hogy a vonat be tudja határolni a pozícióját a pályaadatokhoz és a mozgási

22 viszonyokhoz képest. Balízok, mint elektronikus kilométerkövekként funkcionálnak. A fedélzeti berendezés mindig egy meghatározott balízcsoporthoz viszonyítja helyzetét és ahhoz képest számolja a távolságokat, illetve a többi adatokat. Itt a berendezés az utolsó meghatározó balízcsoportot veszi minden indulásnál referenciapontként. Angolul ezt Last Relevant Balise Group-nak nevezzük, vagyis röviden LRBG-nek. Tehát az LRBG egy fontos vonatkoztatási pont a pálya és a vonat között. Ha a vasút üzemeltetője eltekint a pálya melletti jelzőberendezésektől, akkor az infrastruktúra kiépítési költségei csökkenthetők. Viszont megtartásuk mellett szól az, hogy a hagyományos rendszerű vonatok továbbra is tovább közlekedhetnek a vonalon. [7] Előrelépés az 1-es szinthez képest az, hogy az információtovábbítás folyamatos, kétirányú, rádió átvitellel történik. Így a térközök jóval hosszabbak is lehetnek, mint adott esetben. Továbbá a folyamatos átvitelnek köszönhetően jobb szolgáltatási minőséget nyújt. Illetve a fenntartási költsége kevesebb magában ennek a szintnek, viszont a kiépítési költségek magasak. A fejlesztés után a hagyományos és az ETCS berendezéseinek drága a közös fenntartási költsége Level 3 A Level 3 az eddigi legmagasabb szintje az ETCS vonatbefolyásolásoló családnak. Három fontos jellemzője a folyamatos sebességfelügyelet, a rádiós vonatbefolyásolás és a mozgó blokkrendszer. Itt már kiemelkedő fontosságú szerepet tölt be maga a jármű, amelynek eredményeként a költséges pályamenti berendezések egyszerűsíthetők, nélkülözhetők. Mivel a vonatok azonosítása is megtörténik, ez további problémákat vet fel. Például a pályákon jobban biztosítható az interoperábilitás (átjárhatóság) a zárt motorvonatok esetén, mint a változó vagonszámú személy- és tehervonatoknál. A már megismert GSM-R rendszeren keresztül történik a pálya és a jármű közötti kommunikáció, amíg a balízok pontszerű jelfeladása már csak a helymeghatározás célját szolgálja. A Radio Block Center információkkal látja el a szerelvényeket, és folyamatosan tartja velük a kapcsolatot. A 3-as szint a mozgóblokkos irányítás elvén működik. Mozgó blokkal kiépített pályán a vonalat általában régiókra osztják, ahol minden körzet egy számítógép irányítása alatt áll, ezért mindegyiknek megvan a maga rádiós átviteli rendszere. Minden vonat továbbítja azonosítóját, helyét, irányát és sebességét a körzeti számítógépnek, amely elvégzi a szükséges számításokat a biztonságos közlekedtetés fenntartásához, és közli a menetengedélyeket a vonatokkal. Az

23 átvitel a számítógép és a vonatok között folyamatos, így a számítógép mindig ismeri a vonatok helyzetét az adott körzetekben, ezáltal számítja ki és felügyeli a biztonságos pályasebességeket. A mozgóblokkos rendszert eltekintve megegyezik minden a 2-es szint kiépítettségével. A fix blokkok megmaradhatnak a teljes féktávolságok biztosításához, illetve ha a rádiókapcsolat megszűnik valami hiba miatt, akkor a közlekedés lebonyolítását el tudják végezni egy alacsonyabb szintnek megfelelő kezeléssel. Költséghatékonyság miatt érdemes lenne felszámolni a fix blokkokat, de valami hiba esetén nem fog hátrány származni abból, ha meghagyjuk őket. Hogy mit is jelent a mozgóblokkos teória? Ez a biztonságos féktávolságok betartásából ered. Mikor autóval az autópályán haladunk a megengedhető legmagasabb sebességgel, akkor sem tartjuk be mindig biztonságos féktávolságokat, mert ha látjuk, hogy az előttünk haladó lassít, akkor mi is lassítunk (féklámpa). Persze ez nem követendő példa, mert ha egy autó hirtelen fékez alacsony sebességre, akkor egy kisebb figyelmetlenségből hamar baleset történhet. Vonatoknál is hasonlóan működik ez a jelenség, de könnyebben tudjuk a számítógépek által biztosítani a távolságokat a szerelvények között. Tehát ha két vonat egymás után halad ugyanakkora sebességgel és kisebb távolság van közöttük, mint a legkisebb megengedhető féktávolság, akkor az első vonat sebességcsökkentésére a számítógép a második vonat sebességét is ugyanolyan mértékben fogja csökkenti és a közöttük lévő távolság nem fog változni. Sajnos csak elméletben hangzik ilyen egyszerűen. Bizonyos okok miatt bekövetkezett vasúti balesetek elkezdték cáfolni a mozgóblokkok megbízhatóságát. Ezért sajnos az ETCS 3 szintjét nem is sikerült a világon sehol elterjeszteni. Ez az a projekt, ami elméletben megállja a helyét, de a megvalósítás és üzemeltetés már sokkal bonyolultabb. [7] 5.3. Felszerelt vonalak Magyarországon Magyarország kivételes helyzetéből adódóan Európában, több köz- és vasútvonallal is rendelkezik, amelyek részei Páneurópai-folyosóknak (más néven: Helsinki-folyosónak). Az Európai Unió ezek felújítása és korszerűsítése során adott pénzt hazánkban a korridorokba tartozó vasútvonalak felújítására. A nagy munkálatok a 2000-res évek elején kezdődtek meg. A 2016-os évre be is fejeztek sok vasútvonal teljes- vagy részfelújítási munkálatait. A kivitelezés során felújítottak mindent, ami a vasúti infrastruktúrát érinti (pl. vasúti pálya, villamoshálózat stb.). A vasútállomásokon felújították a felvételi épületeket, új magas peronok épültek. A peronok megközelítése aluljárókon keresztül valósul meg, amely az aka-

24 dálymentesített megközelítés leküzdésére liftekkel és rámpákkal lettek kiegészítve a lépcsők mellett. A felújítás egyik feltétele az volt, hogy a felújított szakaszokon az ETCS 2 szintjének megfelelő biztosítóberendezések legyenek kiépítve. De ez csak a pályamenti berendezésekre vonatkozik! Hazánkban a következő vasúti vonalszakaszok érintettek a kiépítésben: ETCS Level 1: Kelenföld Hegyeshalom Zalalövő Bajánsenye Békéscsaba Lőkösháza ETCS Level 2 kiépítés alatt: Ferencváros Székesfehérvár Ferencváros Monor Monor Szajol Szajol Gyoma Gyoma Békéscsaba Boba Zalaegerszeg Zalalövő ETCS Level 2 előkészített szakasz: Szajol Püspökladány ETCS Level 2 kiépítése 2020-ig: Püspökladány Debrecen Budapest Hatvan Kelenföld Hegyeshalom Székesfehérvár Veszprém Boda ETCS Level 2 kiépítése 2020 után: Boba Szombathely Zalaszentiván Nagykanizsa Pusztaszabolcs Dombóvár Dombóvár Kaposvár Gyékényes Murakeresztúr Dombóvár Pécs Magyarbóly Békéscsaba Lőkösháza Debrecen Nyíregyháza Záhony Nyíregyháza Miskolc Hatvan Miskolc Hidasnémeti Rákosrendező Vác Szob [9]

25 ábra Az ETCS kiépítettsége és a tervek a MÁV-Start hálózatán [9] Magyarországon a 160 km/h sebességgel való közlekedést tűzte ki célul a közlekedtetést végző vállalat, de ez leghamarabb 2 év múlva valósulhat meg azokon a vasútvonalakon, ahol már a kivitelezés 80%-ban megtörtént. A hálózat kiépítése nem csak a csak a pályán való berendezések telepítésén múlik, mert a fedélzeti berendezésére sajnos nem áll rendelkezésre a megfelelő technológia. Ha ez rendelkezésre fog állni, akkor a mozdonyok és a vagonok, vagyis a járműpark nem lesz képes a kitűzött sebesség elérésére. Magyarország egyetlen olyan szakasszal rendelkezik, ahol tudnak 160 km/h-s sebességgel közlekedni az arra alkalmas szerelvények. Ez a vonal Tata és Hegyeshalom között húzódik 104 kilométer hosszan. De ez nem uniós szabványú rendszer berendezésekkel, hanem egy régi magyar (nemzeti) szabványú EVM vonatbefolyásoló rendszerrel valósul meg. Ezen a vonalon a Budapest és Bécs között közlekedő Railjet vonatok tudják kihasználni ezt a sebességet. 5 EVM Elektronikus Vonatmegállító: MÁV saját szabványú vonatbefolyásoló berendezése (EÉVB elődje)

26 Éberségfigyelő rendszerek Az éberségfigyelő rendszerek szüksége a vasútban igen hamar napvilágra került. Sok helyen, így Magyarországon is összevonták ezeket a vonatbefolyásoló rendszerrel Szükségessége Miért is van erre szükség? Tudjuk, hogy egy vonat vezetése sokkal monotonabb üzemű, mint egy autóé. Viszont manapság már egyre több autóba alapfelszereltség valamilyen fajta éberségfigyelő rendszer is. Sokszor mondjuk, hogy az automataváltós autót vezetve, hogy a manuális váltóval felszerelt autóhoz képest elveszti a vezetési feelingjét. Egyszerűbb vezetni, mert kevesebb emberi vezérléssel jár az irányítása. De pontosan ezért lankadhat az ember figyelme egy hosszú egybefüggő útszakaszon, főleg mikor tempomat segítségével vezet az ember még 1000 kilométert. A vasút esetén sincs másképpen. Elsőnek mámorító hatással van az emberre, hogy pár kar segítségével egy hatalmas tömegű szerelvényt tud megmozdítani, de a kötött pálya jellege és annak monotonitása miatt az ember figyelme nagyon könnyen lankadhat annyira, hogy a reakció idő egy hirtelen esemény hatására már ne legyen biztonságos. Előfordulhat, hogy egy mozdonyvezetőnek azonos sebességgel kell levezetni több száz kilométert megállás nélkül. Ez 160 km/h-s sebességgel is több óra megfeszített odafigyelést követel. Nem véletlenül képzik ki élethű szimulációs berendezésekkel ezeket a szakembereket. Ameddig nem voltak éberségi rendszerek, addig elég sok baleset fordult elő figyelmetlenségekből és fáradtságból eredendően. Természetesen addig vonatbefolyásoló rendszerek se segítették a vasutasok munkáját. Ekkor kezdték alkalmazni azokat a berendezéseket, amelyek idő vagy távolság alapján jelzést küldenek a mozdonyvezetőknek. Ha bizonyos időintervallumon belül nem reagál rá (például egy gomb megnyomásával), akkor a főfékvezetékbe iktatott megszakítóval vészfékezést hajt végre a szerelvény és megáll vagy csak egy lassítási folyamat kerül végrehajtásra Bevált módszer Magyarországon egy jól bevált rendszert alkalmaznak a legnagyobb vasúti vállalatnál. Ez is egy vonatbefolyásoló rendszerrel összekötött éberségfigyelő rendszer. Rövid nevén EÉVB (Egységes Éberségi és Vonatbefolyásoló Berendezés), amely egy olyan a pályaol-

27 dali biztosítóberendezéssel együttműködő vasúti biztosítóberendezés, mely a mozdonyvezetők figyelmét, ébrenlétét, éberségét ellenőrzi és a reagálás elmaradása esetén megállítja az adott vonatot, járművet, továbbá a pályába táplált ütemezett jelek kiértékelésével néhány beavatkozási lehetőséget valósít meg a pálya menti jelzők által közölt sebességparancsok betartásának kikényszerítésére (például Megállj! állású jelző mellett elhaladás esetén kényszerfékezés 15 km/h felett). [12] 15. ábra Hagyományos vezető állás jelző, sátorjelző (elavult) [10] Nyolc fajta vezetőállás jelzést különböztetünk meg. Ezek az adott szakasz sebességjelzéseit mutatják a mozdonyvezetőnek, a műszerfalon elhelyezett kijelzőn keresztül. A régebbi mozdonyokon mechanikus, a modernebbeken pedig digitális kijelző mutatja az alábbi jelzéseket. Vezetőállás jelző jelzései: [11] Jelzéskép: Jelentése: A következő jelzőn sebességcsökkentés nélkül továbbhaladást engedélyező jelzés van. A következő jelzőn csökkentett (120 km/h) sebességgel továbbhaladást engedélyező jelzés van. A következő jelzőn csökkentett (80 km/h) sebességgel továbbhaladást engedélyező jelzés van. A következő jelzőn csökkentett (40 km/h) sebességgel továbbhaladást engedélyező jelzés van.

28 A következő jelzőn Megállj! jelzés van. Felkészülni a megállásra. A vonat Megállj-jelzést adó főjelző mellett haladt el. Ha a sebesség 15 km/h-nál nagyobb volt, akkor kényszerfékezés következik be. A vezetőállásjelző nem működik. A berendezés használhatatlan, vagy olyan pályaszakaszra érkezett, amely nincsen vonatbefolyásolásra berendezve vagy a vonat vonatbefolyásolásra ki nem épített pályaszakaszról vonatbefolyásolásra alkalmas, de foglalt pályaszakaszra ért. A berendezés tolatásüzemnek megfelelően működik. Az alkalmazható legnagyobb sebesség 40 km/h. Az EÉVB berendezés feladatai: Jelfeladásra kiépített pályaszakaszokon: Érzékeli a pályán keresztül a helyhez kötött jelzők jelzési képe alapján az információkat, amit biztosítóberendezés betáplálta a pályába. Kiértékeli a jelzést és ezek alapján a vezetőállás jelzőn megjeleníti (sátorjelző) Összehasonlítja a jármű tényleges sebességét a jelző által adott jelzéssel. Ennek megfelelően éberségi felhívást ad, vagy kényszerfékez, nyomáskapcsolóval kiegészített változatnál kikényszeríti a csökkentett sebességre utaló jelzési kép esetén a jármű légfékezésének megkezdését. Jelfeladásra kiépített és ki nem épített pályaszakaszokon egyaránt: Éberséget és jelenlétet ellenőriz jelfeladásra ki nem alakított pályaszakaszon, illetve állomási tolatási mozgásoknál 40 km/h-s sebességkorlátozással Az éberségi kürt által adott hangjelzésekre elmaradó pedál vagy nyomógomb kezelés esetén kényszerfékez. [11]

29 Az éberségi rendszerek működhetnek idő- vagy útarányos alapon is. Időarányos ellenőrzés alacsony sebességű pályákon közlekedő és tolatómozdonyoknál használatos. A távolság alapú ellenőrzés pedig minden 80 km/h sebesség feletti vasúti közlekedésnél. Az EÉVB éberség ellenőrző rendszere útarányosan működik. Vagyis egy megtett úthossz után szólalhat meg az éberségi kürt jelzése. Sebességcsökkentés nélküli jelzés esetén méter út megtétele után a berendezés hangjelzést ad. Ezt a mozdonyvezető egy folyamatosan nyomott lábpedál vagy egy speciális nyomógomb felengedésével tudja nyugtázni. A nyugtázásra 150 méter távolság megtételéig van lehetőség, ha ezt időben nem végzi el a mozdonyvezető, akkor a berendezés kényszerfékezést kezdeményez, ha a fékezés közben reagál a mozdonyvezető, akkor a fékezés abba marad. Egyes esetekben fékezés után akkor lehet elkezdeni újra a gyorsítást, hogyha a sebesség lecsökkent 15 km/h alá, és ha ekkor a jelzés is nyugtázva lett. A nyomógombot vagy a lábpedált hamarabb is fel lehet engedni, ilyenkor 50 méter út megtétele után, ha a pedált vagy a gombot nem nyomja le megint, akkor abban az esetben is hangjelzés érkezik. Majd az éberségi kürt jelzései egy adott távolság után ismétlődnek. Az éberségi berendezés csak 15 km/h sebesség felett működik. Az éberségfigyelő berendezés három esetet különböztet meg: a) nincs sebességtúllépés: Az éberségi felhívások 1550 méter útnak megfelelő időközönként érkeznek lenyomott pedál esetén. Az éberségi felhívásokat nyugtázni tudni kell. Esetleges nem nyugtázás esetén a kürtjelzés kezdetétől számítva további 150 méter útnak megfelelő idő után beindul a kényszerfékezés a főmegszakító, ha be van kapcsolva, akkor kikapcsolódik, és a kürtjelzés elhallgat. A fékezést nyomógomb vagy pedál segítségével fel kell tudni oldani. Előkezeléssel ebben az üzemmódban az éberségi felhívások megelőzhetők. A pedálfelengedésétől számított 50 méter útnak megfelelő idő után éberségi felhívás jelentkezik, mely nyugtázható, nem nyugtázás esetén 150 méter út után beindul a fékezés, mely szintén feloldható pedál- vagy gombkezeléssel. Olyan műszerrel vizsgálják az éberségi berendezéseket, amelyben található egy 12 Hz-es generátor. Az ez által szolgáltatott feszültség információ megfelel a mozdony elektromos sebességmérő (TELOC) berendezésének a 135 km/h-s sebességével. 3,55 Hz pedig 40 km/h-nak felel meg.

30 Az egyes útszakaszokhoz tartozó időadatok: km/s sebességtartománynak (10-12 Hz) megfelelő időadatok: 50 méter megtett út ideje 1,3 1,6 s 150 méter megtett út ideje 4,0 4,8 s 1550 méter megtett út ideje s 2. 37,2 40 km/h sebességtartománynak (3,3-3,55 Hz) megfelelő időadatok: 50 méter megtett út ideje 4,5 4,9 s 150 méter megtett út ideje 13,5 14,5 s 1550 méter megtett út ideje s b) sebességtúllépés: ilyen esetben a mozdony sebessége nem a vezetőállás jelzőn mutatott fényjelzés szerint van megválasztva, hanem attól magasabb. 400 méter útnak megfelelő időközönként érkeznek az éberségi felhívások lenyomott pedál esetén. Az éberségi felhívásokat nyugtázni tudni kell. Esetleges nem nyugtázás esetén a kürtjelzés kezdetétől számítva további 150 méter útnak megfelelő idő után beindul a kényszerfékezés a főmegszakító, ha be van, kapcsolva kikapcsolódik, és a kürtjelzés elhallgat. A fékezést gomb vagy pedálkezeléssel nem lehet feloldani mindaddig, amíg az adott sebességtúllépés meg nem szűnik. A sebességtúllépés kétféleképpen szűnhet meg: vagy a sebesség csökken le a sátorjelzőn lévő sebességérték alá, vagy a sátorjelző színképe úgy változik meg, hogy a pillanatnyi sebesség már ne számítson sebességtúllépésnek. A sebességtúllépés időtartama alatt az éberségi felhívások mindig 400 méter útnak megfelelő időközönként érkeznek, nem lehet előkezeléssel megelőzni. Az egyes útszakaszokhoz tartozó időadatok: km/s sebességtartománynak (10-12 Hz) megfelelő időadatok: 150 méter megtett út ideje 4,0 4,8 s 400 méter megtett út ideje 10,5 12,8 s 2. 37,2 40 km/h sebességtartománynak (3,3-3,55 Hz) megfelelő időadatok: 150 méter megtett út ideje 13,5 14,5 s 400 méter megtett út ideje 35,5 39,0 s

31 A sebességtúllépés megszűnte után még egyszer megjelenik a 400 méteres útnak megfelelő a 400 méteres útnak megfelelő időre az éberségi felhívás, de az ezt követő nyugtázás után már az a) pontban leírtak az érvényesek. c) vörös fény esete: amikor a sátorjelzőn sárga fény után vörös jelenik meg ( Megállj! ). Azonnali jelzésnélküli kényszerfékezés következik be a berendezés éles üzeme esetén, ha a vörös fény jelenik meg. Ezt a kényszerfékezést feloldani csak akkor lehet, ha megszűnik a sebességtúllépés, tehát: vagy a sebesség csökken 15 km/h alá, vagy a vörös fény változik meg a pillanatnyi sebességhez alkalmazkodva, hogy már ne számítson aggályosnak. Viszont a vonatbefolyásoló és éberségi berendezés egy úgynevezett nem éles üzem rendszerben dolgozik. Ez pedig azt jelenti, hogy vörös fény esetén a kényszerfékezés csak abban az esetben következik be, ha az éberségi felhívásra nem történik nyugtázás. Egyébként vörös fény esetén úgy működik a berendezés, mint sárga fény esetén. 15 km/h sebesség felett 400 méter útnak megfelelő időközönként éberségi felhívás van, ami nyugtázható. Mind az EÉVB-ről, mind az EVM-ről elmondhatók a következők, a fékberendezések működésével összefüggésében: a berendezésekhez egy ezzel összefüggésben álló légkibocsájtó szelep, valamint egy fordított működésű ep-szelep tartozik és ezek felelnek a szabad levegő felé történő ürítésért; 15km/h sebesség alatt útarányos éberségi ellenőrzés nem történik, magasabb sebességnél lenyomott pedál mellett 1550 méterenként, felengedett pedál mellett 50 méterenként történik az ellenőrzés, a felhívás elkezelésére 150 méter úton van lehetőség, ellenkező esetben a vonóerő megszűnik, a kényszerfékezés pedig megindul; a fordított működésű ep-szelep feszültségének kimaradása felelős a kényszerfékezésért; sebességcsökkentésre előjelzést követő sűrített éberségi felhívást a berendezés 200 méterenként ad, a harmadik és minden további felhívás elkezelése csak 4,7 4,5 bar fővezetéknyomás alatt lehetséges, 40 km/h sebesség alatt a berendezés éberségi további fékezést nem kényszerít ki;

32 Megállj! állású jelző melletti elhaladás esetén 15 km/h sebesség felett a berendezés éberségi felhívás nélkül leold (kényszerfékez); Tolatás üzemmódban a berendezés km/h sebesség között útarányos éberségellenőrzést végez, 40 km/h sebesség felett pedig éberségi felhívás nélkül leold; a megfelelő mértékű fővezeték-nyomáscsökkenés ellenőrzése nyomáskapcsolók útján történik (a vezetőálláson vizuális visszajelzéssel a mozdonyvezető felé), ha a fővezeték-nyomás nem a megfelelő ütemben vagy mértékben csökken, a berendezés kényszerfékezést vált ki; 160 km/h üzemmódban a sűrített felhívások 180 méterenként történnek meg, a második és minden további felhívás elkezelése csak akkor hatásos, ha a fővezeték nyomása nem nagyobb, mint 3,5 bar, ha a járművön beépített lassulásérzékelő van, akkor ez a lassulásérzékelőn jelölt, előírt lassulást érzékeli; az átkapcsolás gyorsulásnál 125 km/h sebességnél, lassulás esetében pedig a viszszakapcsolás 80 km/h sebességnél történik az emelt sebességű üzemmódra. Előfordul, hogy a mozdonyvezető figyelmét egyéb fontos dolgok vonják el és emiatt nem tudja időben nyugtázni a jelzést. Ha többször fordul elő ez a figyelmetlenségből eredő lassítási folyamat, akkor a vonatot meg kell állítani. A megállás után a mozdony rendszerét az EÉVB rendszerével együtt újra kell indítani, hogy az előző hibakódok eltűnjenek. Ez a resetelési folyamat nem csak egy gomb megnyomásából áll. Ilyenkor a mozdony teljes rendszerét áramtalanítani és újra áram alá kell helyezni emellett az alvázon elhelyezett kapcsolóval is hasonló módon kell eljárni. Az utóbbi kapcsoló megközelítése veszélyes lehet, mivel ez a mozdonyon kívül található, ezért a megközelítése kétvágányú közlekedésnél vagy szélsőséges időjárási körülmények között további veszélyeket rejthet magában. [12] 16. ábra Lábpedál a jelzés visszaigazolásához [13]

33 Több mint 40 évvel ezelőtt helyezték üzembe EÉVB rendszert. Abban az időben tényleg nagyon hasznos biztonsági megoldásnak számított ez a mechanikus rendszer. Viszont az országban a fő vasúti vonalakon használatos mozdonyokban is ez a rendszer működik még most is. A meghibásodott rendszer ellenére is tud közlekedni a vonat, de ilyenkor semmi nem szavatolhatja a biztonságos közlekedtetést. Például nyílt pályán meghibásodik a mozdonyban a főmegszakító készülék, akkor csak egy másik mozdony vontatásával tud továbbhaladni a szerelvény. Ennek pedig legalább 2 órás átfutási ideje lehet a hiba bekövetkeztéből a szerelvény eltávolításáig. Két óra pedig a kétvágányú közlekedésben is perces késéseket tud okozni a félpályás közlekedés miatt. Nagyobb probléma viszont, hogyha ez egy egyvágányú vasúti vonalon történik meg. Igaz, hogy a főmegszakító meghibásodása a legszélsőségesebb eset. Ha csak a vezetőállás jelző megy tönkre, akkor a mozdonyvezető a meghibásodott mozdonnyal a következő állomásig fokozott figyelemmel továbbíthatja a szerelvényt, de arról az állomásról továbbközlekedtetnie már nem szabad. Ilyen esetben a mozdonyt egy műhelybe kell majd továbbítani, ahol megjavítják, illetve karbantartási feladatokat végeznek el rajta. És ha már szó esett róla, akkor hátrányként jelenik meg ebben az egyesített rendszerben is a karbantartás és azok költségei. A karbantartást és a javítási munkálatokat csak a mozdony körzetében lévő műhelyben tudják elvégezni. A kicserélendő műszerekből nagyobb készleteket kell felhalmozni a műhelyek raktárjaiban, hogy probléma esetén azonnal tudják beszerelni. Tudjuk, hogy a felhalmozott raktárkészletek legnagyobb hátránya a nagymennyiségű pénzlekötés. Ez egy tipikus logisztikai probléma. Viszont, ha ezeket az alkatrészeket előbb-utóbb mindenképpen fel fogják használni, mivel minden mozdonnyal kompatibilisek és még évek múlva is lesz olyan vasúti vonal, ahol olyan mozdonyok/motorvonatok fognak közlekedni, amelyek az EÉVB rendszert használják, akkor megéri a nagy mennyiségű pénz lekötöttségét.

34 ETCS Level 4 kidolgozása 7.1. Level 4 terv Mivel már megismerkedtünk a vonatbefolyásolással, a vonatbefolyásoló rendszerekkel, valamint az éberségfigyelés fogalmával akkor kezdődhet a diplomamunkám érdemi része, a kutatás-fejlesztés. Mint már említésre került, létezik több féle vonatbefolyásoló rendszer. Különböző országokban általában egy vagy több vasúttársaság működik, és ezek külön használhatnak különböző rendszereket. Megkezdem az általam tervezett ETCS Level 4 szint elméleti kidolgozását Elképzelés Az alapkoncepció az, hogy felszámoljunk minden pályamenti berendezést a vasúti közlekedésben. Ebből eredendően a mozdonyvezetők közvetlenül a műszerfalon lévő irányítási képernyőn keresztül kapnak meg minden utasítást és információt. Például ezért sem lesz szükség a továbbiakban a balízok alkalmazására. A balízok eddigi funkcióinak szerepét a GSM-R kommunikációs rendszer fogja betölteni. Ez a vonatban elhelyezett GPS jeladó segítségével fogja szolgáltatni a helyadatokat az erre kifejlesztett rendszerbe, amely az adatfeldolgozással és elemzéssel fogja tovább segíteni és egyszerűsíteni a szektorban dolgozók munkáját. Ehhez fel kell szerelni a mozdonyt egy legalább 1 méteres mérési pontosságú GPS nyomkövetővel. Ez lenne a legköltségesebb beruházási alap, mivel minden forgalomban lévő mozdonyban lennie kellene egynek. Ha csak a személyszállítást végző vonatokat tekintjük, azokból is napi mozdony közlekedik a pályákon. Ezekhez még hozzáadódik a tehervontatást végző mozdonyok száma, illetve szervizelésen vagy felújításon résztvevő mozdonyok. A beépített nyomkövetők a globális GPS rendszeren keresztül mérnék be a szerelvény aktuális pozícióját, és ez nagyjából tized másodpercenként küldene jelet. Ez azt jelenti, hogy 160 km/h-s sebesség esetén nagyjából 4-5 méterenként lehetne visszakövetni a vonat útját (elméletben). A folyamatos pozícióadatokat alaján amelyeket egy számítógép feldolgoz kinyerhetők a szállítás legfontosabb információi. Két GPS koordináta között tudjuk mérni az eltelt időt és a köztük lévő távolságot. A két adat hányadosából máris kinyerhető a két pont közötti sebesség. Ha egyes útvonalpontok előre vannak definiálva a térképen, mint célpontok, akkor az eddigi vagy megengedhető sebességi adatok (sebességkorlátozások) alapján ki tudja számítani a rendszer az egyes pontokra való

35 érkezési időket. Lényegében itt az állomásokra az érkezési és indulási időadatokat fogja szolgáltatni, melyből kiszámolható a pillanatnyi késés is. Az RBC központokat ezen a szinten is a nagyobb állomásokon helyezzük el vagy túl nagy állomásközök esetén egy elkerített területre a pálya mellett. Ide a GSM-R egységes kommunikációs rendszer küldi az információkat. Tehát idefutnak be az adatok a mozdonyokból, amelyek további feldolgozáson esnek át. Ezek a kinyert adatok lesznek megosztva az internetes vonatkövető alkalmazásokba, illetve kerülnek az archívumba. Ilyen például egy adott járatnak a valós érkezési ideje, és a pillanatnyi késése. Ezek az előbb leírt feldolgozások pár másodperc leforgása alatt mennek végbe és meg is lesznek tekinthetők az internetes vagy telefonos alkalmazásokban. Mivel ezeknek az applikációknak az az egyik a célja, hogy az utazóközönséget tájékoztassák a forgalom pillanatnyi állapotáról. Manapság nagyon elterjedt, hogy az okostelefonunkon követjük azt a vonatot, amellyel utazni fogunk. Jól tudjuk, hogy jobb a fennmaradó időt még otthon tölteni, mint hidegbe a peronon várni a 40 percet késő vonatra. Ezek az alkalmazások mutatják térképen a vonat aktuális pozícióját, sebességét és egyéb közérdekű információkat. Viszont nem csak a mozdonyból az RBC irányába történik az információáramlás, hanem visszafelé is. Ha egyes pályaszakaszon ideiglenes sebességkorlátozást hoznak érvénybe, remélhetőleg pályakorrekció vagy karbantartás miatt, akkor ezen keresztül küldik az információt a fedélzetnek. Ezt az utasítást a kijelzőn látja a mozdonyvezető is, de a rendszer automatikusan csökkenti a sebességet a megadott útvonalpont elérésekor, ha nem reagál a személyzet. Intelligens közúti közlekedési rendszerek esetén a kommunikáció megvalósulhat két jármű között is. Ezt nevezzük V2V-nek (Vehicle to Vehicle). Ez a technológia átültethető a vasút világába is. Ezzel a specifikációval a szerelvények egymással való ütközése teljes mértékben kizárható, illetve bármilyen más észlelt közlekedést veszélyeztető jelenség megosztható vele. Így ez a figyelmeztetés is megjelenik a rendszerben, ezért nem fogja a többi mozdonyvezetőt esetleges meglepetés érni, továbbá tudnak kommunikálni egymással ezen keresztül. [14] Elsősorban indulás előtt a mozdonyvezetőnek meg kell adni kötelező jelleggel, hogy a mozdony után hány darab és milyen hosszúságú vagon lett felcsatolva. Ezzel megkapjuk az adott szerelvény hosszát, ami egy nagyon fontos tényező, mivel hiába lenne két vonat között biztonságos 400 méter féktávolság, hogyha a mozdony 15 darab olyan vagont von-

36 tat, amelynek a legnagyobb hossza 24 méter. A GPS a mozdonyban helyezkedik el, de a legutolsó vagon és a vontató közötti távolság esetenként elérheti az 500 méteres távolságot is. Így a programnak a bruttó távolsággal kell számolnia minden esetben mikor a mögötte lévő vonat egy nagyobb sebességgel halad. A vonatban lévő rendszer egy pillanat alatt kiszámítja, hogy az aktuális sebességénél mennyi a legkisebb féktávolság, majd rászámol plusz 50%-ot a biztonság és a mérési pontatlanságok miatt. A V2V kommunikáció eközben jelez, hogyha a biztonsági távolságon belül közeledik egy másik szerelvény. Az ellenkező irányból érkező vonatot is jelzi a rendszer, de kétvágányú üzemben csak egy tájékoztatás jelenik meg a panelen, mert szemből közeledő másik vágányon haladó vonattól is érkezhet fontos információ a pályát illetően. Egy vágányú közlekedés esetén már kizárt, hogy egy vonat belépjen abba az állomásközbe ellentétes irányból, amíg egy másik vonat abban az állomásközben halad, mert ebben az esetben frontális ütközés történne meg. Ha ez mégis megtörténne, akkor azonnali vészfékezést hajt végre a rendszer az induló vonaton. Ha a szemből közeledő szerelvény mégis belépett az állomásközbe az csak azt jelentheti, hogy ki van iktatva a rendszer és nem tud az is vészfékezni, akkor az elsőnek megállt vonat visszafelé indul el tolatással. Hogyha az mögött is közlekedik vonat, akkor már sokkal nagyobb biztonsági távolságokkal akadályozható meg egy esetleges ütközés. De az előbb vázolt történések csak nagyon szélsőséges esetben következnének be, viszont jobb minden eshetőségre felkészülni. Olyankor is megtörténhet ráfutásos baleset, hogyha két vonat azonos sebességgel halad egymás mögött és a személyvagonba valaki meghúzza a vészféket. Mivel ez az esemény nem a mozdonyvezető döntése alapján következik be, így a V2V-vel a járművek között lévő kommunikációnak köszönhetően a követő vonatban is kényszerfékezést kell végrehajtani a rendszernek. Ilyenkor semmilyen módon nem tudja felül írni a mozdonyvezető a gép által végrehajtott műveleteket. De nem is baj, mivel elsődleges tényező, hogy mind a két vonat megálljon, és majd utána kaphatnak engedélyt a mozdonyvezetők az indulásra. Elsősorban meg kell győződnie a vagonokba a felelős személynek azaz a jegyvizsgálónak, hogy mi történt. Szükség esetén kiszabhatja büntetést a vészfék meghúzásáért, de előbb arról kell meggyőződnie, hogy biztonságosan tovább haladhat a szerelvény. Igény esetén a hibákat meg kell szűntetni, amelyek gátolják a továbbhaladást. A féktávolságra ezért is kell rászámolni plusz 50%-ot, ha ezt nem tennénk meg, akkor hasonló helyzet alakulna ki, mint a Level 3-as szinten. A vagonokba működik egy elektronikus jeladó, amely a mozdonnyal összeköttetésben van és jelzi, hogy hány darab és milyen vagonok lettek a mozdony után kapcsolva. Ezért ezek tulajdonságait meg lehet tekinteni a mozdonyban lévő kijelzőn. Ha ez megegyezik azzal,

37 amit a mozdonyvezető megadott, akkor a mozdony felszereltsége zöld utat kap az induláshoz. Ez az elektronikus jelző fogja a hibát jelezni a mozdonyban lévő rendszernek például, ha egy ajtó nem tud megfelelően záródni vagy a vész ajtónyitót próbálják üzembe helyezni menet közben. Ezek az információk a mozdonyban gyűlnek össze, igény esetén a számítógépes rendszer be tud avatkozni. és esetleges beleseteket megelőzni egy vészfékezéssel Előnyök és hátrányok Az új kifejlesztés ismertetése után először az előnyöket próbálom meg ismertetni. Először is tekintsük arról az oldaláról, hogy a pályamenti berendezések terén teljes letisztultság jellemezné ezt a szintet. Nem lesz szükség balízokra, jelzőkre, az ezeket irányító elosztó LEU szekrényekre, ha csak az erre a szintre fejlesztett mozdonyok fognak közlekedni az adott vonalon. Nem is beszélve arról, hogy a pálya melletti eszközök kiépítése is költséges beruházás. Fenntartásukhoz pedig karbantartó személyzetet kell alkalmazni, akik elvégzik a szükséges javításokat és elhárítják esetleges meghibásodásokat. Mivel a vasúti pálya nem fedett, ezért ezek a berendezések folyamatosan ki vannak téve az időjárás szélsőséges körülményeinek. Hazánkban az évi hő ingás meghaladhatja az 50 C-ot is. Télen nagy hó és kemény fagy, nyáron akár 40 C feletti tikkasztó hőség. Ilyen körülmények között kell az eszközöknek teljesíteni a folyamatos szolgálatot, amelyeknek darabszáma országonként meghaladhatja a 7500-at is, mivel a magyarországi vasútvonalak hossza közel 8000 km. Sajnálatos módon sokszor előfordul, hogy vandálok rongálják meg ezeket a berendezéseket vagy ellopják az értékes színesfém tartalmuk miatt. A rablók a lefektetett kábelek eltulajdonításával, sokkal nagyobb kárt tudnak okozni a közlekedési vállalatnak és a nagyszámú utazóközönségnek, mint amennyi értékű pénzt kapnak a méhtelepen a megszerzett rézdrótokért. Az általam bemutatott vonatbefolyásolási szint ezeket a problémákat elvi szinten kiküszöböli. Az időjárásnak és a vandáloknak egyedül a GSM-R tornyok vannak kitéve. A második problémára kisebb az esély, mivel a tornyok manapság is szögesdróttal ellátott kerítéssel vannak elkerítve. Másik előnynek számít az is, hogy az ETCS Level 2 szinthez is szükséges a GSM-R európai szabványú kommunikációs rendszer. Így a Level 2-es szint könnyen továbbfejleszthető lenne a 4-es szintre. Ugyanis az információátvitelnek szinte teljes egésze ezen a rendszeren keresztül kerül továbbításra, illetve fogadásra. Ha a tornyok fel vannak állítva, és a mozdonyokon megtalálható a GSM-R vevője, akkor már csak a GPS nyomkövetést kell kiépíteni

38 és szükség van egy olyan sokoldalú programra, rendszerre, ami például továbbítja az adatokat a mozdonyvezetőnek, az állomásokon történő adatfeldolgozásnak és a többi körzetben haladó vonatoknak. Ki kell fejleszteni egy olyan szoftvert, ami tudja: kezelni a főfékvezetékbe iktatott fékező szenzort, feldolgozni a GPS-ből fogadott helyadatokat, fogadni és feldolgozni a vagonokból érkező jelet, az éberségfigyelő rendszertől fogadni és számára küldeni adatokat, kezelni a GSM-R jeladót, amivel tartja a kapcsolatot az RBC-vel és a körzetben lévő vonatokkal. Az, hogy milyenek a vagonok és hogy hány darab van belőlük besorolva egy adott szerelvénybe, csak a személyszállítás terén hordoz fontos információkat a nyilvánosság felé. Szó volt arról, hogy a vagonokban elhelyezett jelzők segítségével látható a mozdonyvezető információs kijelzőjén a szerelvény összeállítása. Ez nem csak az ott dolgozóknak tud még hasznos információval szolgálni, hanem az utazni szándékozóknak is. Péntekenként és vasárnaponként a távolsági vonatok esetén sokan választják azt a vonatot az utazásukra, amelyekbe több vagon lett besorozva, tehát több az ülőhely. Egy héten ezen a két napon a legnagyobb a kihasználtsága a távolsági szerelvényeknek. A magyar vasúti vállalat nem mindig tud teljes kapacitással kiszolgálni egy adott járatot, ezért az utasoknak nagy segítséget jelenthet, hogy utána tudnak nézni, hogy egy adott járat esetén például 450 fő elszállítására 3 vagon, vagy 6 vagon fog rendelkezésre állni. Hasonlóan hasznos információt szolgáltathat ez a rendszer, hogy például alkalmas-e kerékpárszállításra valamelyik vagon a szerelvénybe vagy nem. Ezért, ha a kommunikáció a vonatkövető alkalmazás felé továbbítani tudja az összeállítási adatokat, akkor az utasok számára egy olyan lehetőség nyílik, amellyel átvitt értelemben növelni lehetne az utazók komfortérzetét. Valamilyen szinten hátrány, hogyha a túlzott automatizálással munkahelyeket szűnnének meg. Viszont ebben a szférában történt meg az egyik legnagyobb arányú elbocsájtás az elmúlt 60 évben. Mint tudjuk régen a bakterok kezelték a sorompókat, de ma már mindenhol automata sorompók zárják le az utakat amikor egy vonat áthalad egy kereszteződésen. Tehát ennek a szintnek a bevezetésével sok karbantartói munkakör szűnne meg. De a világ ebbe az irányba halad! Egyre jobban fejlődik a technológia, amelynek általában az a célja, hogy az emberi munkát kiváltsa egy olcsóbb és hatékonyabb eljárási alternatívával.

39 Mint már említésre került, a GPS rendszer kiépítése egy nagyon költséges beruházás. Annál drágább egy GPS nyomkövető, minél pontosabb pozíciókat szeretnénk vele mérni. Továbbá a meglévő mozdonyállomány számával megegyező darabszámú felszerelést kellene vásárolni. Ezeket csak nagyon pontos kalibrálási folyamatok révén lehet majd megfelelően használni és alkalmazni. Már említésre került, hogy ki kell hozzá fejleszteni egy szoftvert, ami feldolgozza a fedélzeten az adatokat, amelyek majd továbbítva lesznek a központ felé. Ennek a szoftvernek feladata az is, hogy elektronikusan tudja kezelni a fékberendezést, a fent említett problémák megelőzése érdekében. Hátrányként megemlíthetjük ezeknek az újonnan megjelenő műszereknek a karbantartási költségeit is, de nem elhanyagolható az a tény sem, hogy a pályamenti berendezéseknél ez a költség sokkal magasabb. Továbbá a karbantartási költségekkel megelőzhető egy meghibásodás, amivel elejét vehetjük egy nem várt leállásnak, amely nyilvánvalóan több költséget és kellemetlenséget vonna maga után Lehetőségek a gyakorlatban Személy szerint egy olyan vonatbefolyásoló rendszer megalkotását terveztem meg, amelyben sok a közös az alsóbb szintekkel. Ha több a közös az alapokban, akkor továbbfejlesztés se fog hatalmas költségekkel járni. Továbbá, ha bevált már valahol egy rendszer, úgy szívesebben döntenek ismét egy hasonló rendszert kiépítése mellett. Mivel a Level 3-as szint egy zsákutcának minősült, ezért alapokban a Level 2-es szintből lehetne a legkönnyebben továbbfejleszteni ezt az elképzelést. Ott félig balízok, és félig GSM-R hálózaton keresztül történik a kommunikáció. De a 4-es szinten már csak GSM-R rendszeren keresztül kommunikálnának a mozdonyok az RBC központtal és a körzetben közlekedő más szerelvényekkel. Ha ETCS Level 2-ről 4-re fejlesztenének fel egy vasútvonalat, akkor szinte csak a mozdonyokat kellene felszerelni új műszerekkel és az ezeket irányító számítógépekkel. Az RBC központokba lévő számítógépek hardverügyileg biztosan, hogy meg tudják majd ugrani az új szint elvárásait, viszont oda is kell egy új szoftvert kifejleszteni, amely a mozdonyból kapott információkat tárolja és megosztja az alkalmazásokon keresztül. Említettem fentebb már, hogy egy új szoftvert igényel a mozdonyban lévő számítógép is, amelyek olyan platformmal kell rendelkeznie, ami kijelez minden szükséges információt (vezetőállás jelzései, éberségfigyelő rendszer vizuális jelzései, információ, idő, stb.) és, hogy a körzetben közlekedő mozdonyvezetők tudjanak ezen keresztül egymással kommunikálni. Ezekhez kelleni fog egy megfelelő informatikai háttér és az ehhez nélkü-

40 lözhetetlen fejlesztő-, kezelő- és karbantartó személyzet is. Dióhéjban a fejlesztési kötelezettségek mozdonyba telepítendő műszerek, berendezések és szoftverek. Mivel hasonló a működése az új szintnek a Level 2-höz képest, ezért a kezelő személyzetnek sem kell egy teljesen új működésű rendszert meg tanulnia kezelni és az új ismeretekből levizsgáznia (előnyök közé sorolható). Költségesebb projekt lenne, hogyha olyan vasúti pályára telepítik az ETCS Level 4 vonatbefolyásoló rendszert, ahol eddig nem ETCS befolyásolás volt, vagy egyáltalán nem volt jelfeladás a pályán. Ilyenkor az alapoktól kell elkezdeni az kiépítést, viszont még így is kevesebb beruházási költségekkel járna ennek a kiépítése, mint hasonló pályamenti berendezéssel rendelkező vonatbefolyásoló rendszerek esetén Összekötés az éberségfigyelő rendszerrel A 6. Éberségfigyelő rendszerek című fejezetben bemutatott éberségfigyelő rendszerre nyugodt szívvel mondhatjuk azt, hogy elavult. Viszont, ha tervbe van egy újabb kifejlesztése, akkor ajánlatos összekapcsolni ezt is egy vonatbefolyásoló rendszerrel (lásd EÉVB). Ebben az esetben az ETCS Level 4-es szintet fogjuk összekapcsolni az új éberséget biztosító rendszerrel. A két rendszer két önállóan működő folyamatként látja el a feladatait, viszont egymásnak fontos adatokat szolgáltatva úgynevezett szimbiózis kapcsolatban vannak egymással. Ez a szimbiózis azt jelenti, hogy az egyik rendszer olyan információt kap a másiktól, amellyel hatékonyabban tudja végezni a feladatát és ez igaz fordítva is. Ha szeretnénk az új ETCS Level 4 által szolgáltatott információkat felhasználva, egy új éberség figyelő rendszert kifejleszteni, akkor legelsőnek végig kell tekinteni azokon az adatokon, hogy mit kaphatunk az új vonatbefolyásoló rendszertől. Az ETCS Level 4 által szolgáltatott információk: sebesség korlátozások egyes szakaszokon (ez folyamatosan frissül), állomásközök távolsága (fix), két szerelvény közötti biztonságos fékút hossza, két egymás után közlekedő szerelvény sebesség adatai, pálya ívek, hosszú egyenes szakaszok, stb. Ebben a részben ismertetem azokat az éberségvizsgálathoz szükséges új eljárásokat, amelyekkel a régebbi rendszerek hibái kiválthatók. Az új éberségi figyelő rendszer kifejleszté-

41 séhez a régi rendszert vesszük alapul. A nyugtázó pedál megmarad, de ezen kívül lesz még egy nyugtázó gomb a műszerfalon és ezt a mozdonyvezető 30 percenként átállíthatja, hogy gomb segítségével szeretné nyugtázni a jelzést vagy éppen a pedállal. Ez a megoldás a hosszú monoton szakaszokba egy kis változatosságot fog belevinni. A 30 perc számlálása akkor kezdődik, amikor a vonat eléri a 15 km/h feletti sebességet. Ha ez az idő letelik, akkor külön hangjelzés szólal meg, illetve a kijelzőn a következő írás lesz olvasható: Nyugtázási módváltás!. Ilyenkor 20 másodperc áll rendelkezésére a mozdonyvezetőnek a váltásra, ha ezt elmulasztja, marad az eddig nyugtázási mód és újraindul a 30 perc számlálása. Ezzel még lehetőséget kapnak az alkalmazottak, hogy válasszanak maguknak nyugtázási módot. Mivel nem vagyunk egyformák így lehet, hogy valaki például a gombos nyugtázást jobban preferálja. A lényeg az éberség figyelése, ami egy igen összetett szisztémán fog alapulni. Alapkoncepció az, hogy ne azonos távolságonként szólaljon meg a jelzőkürt a vezetőállásban. Az EÉVB rendszer esetén fix 1550 méterenként szólal meg a jelzőkürt. Ezt egy idő után megszokja a mozdonyvezető, ezért az új rendszerbe 180 és 1550 méter között egy algoritmus segítségével megválasztott távolság után fog megszólalni a jelzőkürt. v - sebesség 120 km h 160 km h s - út 180 m 6 s 4 s 1550 m 46, 5 s 35 s 17. ábra Jelzések közötti idők a sebesség és az út függvényében Ez tényleg azt jelenti, hogy nem azonos intervallumonként fog ellenőrizni a rendszer. Viszont a nyugtázási távolság 200 méter lesz. Erre a legnagyobb engedélyezett sebességnél is 4,5 másodperc fog majd rendelkezésre állni. Ebből leszámítva az ember 1 másodperces reakciósebességét nem tűnik úgy, hogy túl sok idő marad a nyugtázásra. Pedig ez az időtartam az ideális egy ekkora tömegű és sebességű jármű haladása esetén. Ha a mozdonyvezető nyugtázási ideje az intervallum első felébe esik, az azt jelenti, hogy a reakcióképessége jónak (gyorsnak) számít. Ha egy n számú jelzésig meg tudja tartani az éberségi állapotot, akkor a jelzőkürt később egy hosszabb távolság után fog jelezni. Ha a reakcióidők teteme-

42 sen növekednek, akkor pedig a rövidebb távolságok után lesz várható az ébresztés. Tekintsük át a jelzések közötti időket! A 160 km/h-s sebességnél 4 és 35 másodperc között mozognak a jelzésadások. Nevetségesnek tűnik, hogy 31 másodperces eltérés van a kettő érték között, de ha belegondolunk nagyjából fél perc alatt megtesz a szerelvény közel 1,5 kilométert. Így már megláthatjuk a kis időintervallumok közötti hatalmas különbségeket. Muszáj idő mertekében is értelmezni ezeket az adatokat, mert a távolságon kívül az a másik alap mértékegység a vasúti közlekedésben (másodlagos pedig a tömeg és a nyomás). Tehát lényeges változás, hogy nem fix intervallumok után érkezik a jelzés, de ezt még meg csavarjuk egy kicsit. Ezeket a változó távolságú jelzésintervallumokat az éberségi rendszer központi számítógépe fogja kiosztani. Ez a számítógép egy algoritmus segítségével fogja vizsgálni a reakcióidőket és ezt egy véletlen szám generátor által adott számmal fogja öszszekombinálni, hogy meg tudja adni a következő jelzésnek a távolságát. Ez a központi számítógép elektronikusan van összekötve egy szenzorral, ami a fékvezetékbe iktatott megszakítót vezérli. Ez ugyanaz a megszakító, amelyet az ETCS is használ. Összességében, ha adott távolság után nem érkezik meg a nyugtázás, akkor 15 km/h-s sebesség alá csökkenti a sebességet a rendszer vagy igény esetén meg is állítja szerelvényt. A lényege nem változik az éberségi rendszernek, hanem csak a megvalósítási háttér és a technológia. A központi számítógép elektronikusan tárolja a nyugtázási adatokat, a reakcióidőket és a jelzések közötti távolságokat. Fontos, hogy ezek az adatok feljegyzésre kerüljenek az esetleges későbbi átvizsgálás céljából vagy csak éppen statisztika készítéséhez, amelyet a mozdonyvezető kézhez kap a munkaidő végén. Az ETCS vonatbefolyásolás tervezett szintjén a járművek közötti kommunikációnak köszönhetően a központi számítógép a jelzési intervallumokat a következő tényezők alapján tudja még növelni vagy csökkenteni. Jelzések közötti távolság csökkentése sűrűbb jelzések: ráfutásos balesetek elkerülés érdekében való jelzés a szerelvény előtt haladó vonat miatt, ha vészfékezne valami oknál fogva; lakott területekhez közeli helyeken; szintbeli útátjárón való áthaladáskor; közös kommunikációs platformon közölt információ miatt (pl.: vadátjárás vagy egy szakaszon a szél csapkodja a felsővezetékeket stb.); vonatbefolyásolás nélküli pályán való közlekedés esetén;

43 olyan vasútállomáson áthaladva, ahol utasok várakoznak szerelvény mögött közlekedő vonatra, sebességkorlátozás-csökkentés előtt, melynek okai lehetnek: vágányváltás; hegyi terepen, ahol kis ívsugarú kanyarok következnek; a pálya állapota miatt; pályán való munkavégzés esetén; szélsőséges időjárás (pl.: ónos eső). Jelzések közötti távolság növelése ritkább jelzések: egyenes nyílt pályán, ahol nincsenek kis ívsugarú kanyarok, ezáltal sebességkorlátozás se; hosszú hidakon (pl.: hosszú mocsaras területek felett átívelő hidakon); olyan szakaszokon, amely mentén biztonsági kerítés húzódik a vasúti pálya mentén (a sínekre való bejutás elkerülés érdekében); városi szakaszokon, ahol zajvédő fal választja el a veszélyt okozó tényezőket. Ezek a jelzés intervallumokat befolyásoló tényezők nagyjából lefedik az általános vasúti üzemből származó veszélyforrásokat illetve a biztonságosnak számító szakaszokat.

44 GPS általi adatszolgáltatás lehetősége Az ETCS Level 4 ismertetésénél nem is egyszer lett megemlítve a GPS kifejezés. Nem véletlen mert az ETCS Level 4 vonatbefolyásolórendszer lehetséges működéséhez a GPS rendszer sokrétű működése elengedhetetlen a hibamentes működéshez. A következő fejezetben ismertetésre kerül egy lehetséges megvalósíthatósági tervezet, néhány felmerülhető hiba és azok kiküszöbölése az optimális működés érdekében Története és kialakulása A mai világban a technika hatalmas mértékű fejlődésével a helymeghatározás is hatalmas változásokon ment keresztül. Az ókorban a Nap és a csillagok segítségével tájékozódtak az emberek. Néhány száz évvel az informatika térnyerése előtt úgynevezett háromszögelési pontokkal, geometriai és trigonometriai mérésekkel már nagyon pontos meghatározásokat tudtak elvégezni. Ezért is volt szükség jól látható helyeken, magaslatokon a geodéziai tornyok építésére. Ezeket kiszögelési vagy háromszögelési pontoknak nevezzük. II. József idején készítették el Magyarország első háromszöghálózatát. A hálózat különböző pontokból áll, amelyeknek feltétele az, hogy a szomszédos pont látható legyen normális időjárási viszonyok között. Ezek a pontok lehettek például templomtornyok, hegycsúcsokon a lombkorona felett kibújó geodéziai tornyok, egyedi tereptárgyak, létesítmények stb. A szomszédos láthatóság feltételére azért van elengedhetetlenül szükség, mivel két pont helyének ismeretével meg tudjuk határozni egy harmadik pont helyét. Ennek a folyamatnak a neve a háromszögelés. Amikor egy háromszög két csúcsának koordinátáit, továbbá a belső szögeket ismerve meg lehet határozni trigonometriai és geometriai számításokkal egy harmadik csúcs koordinátái. Jelentősége ezeknek az úgynevezett referenciapontoknak a mai világban se változott meg, csak kevesebbre van szükség belőlük, mivel a műholdak látják el a feladatok nagy részét. A GPS mozaikszó a Global Positioning System elnevezésből ered, magyarra fordítva globális helymeghatározó rendszer a jelentése. GPS segítségével 3 dimenziós helyzetmeghatározást tudunk végezni földön, vízen és levegőben is. Pontossága jellemzően méteres nagyságrendű, viszont differenciális mérési módszerekkel milliméteres nagyságrendű méréseket is el lehet érni valós időben. Kezdetben ez is mint az internet, katonai célokra lett kifejlesztve, de manapság a civil élet elengedhetetlen részévé vált. Nincs olyan okostelefon,

45 laptop amelybe ne lenne beépítve helymeghatározásra alkalmas egység, aminek az alkalmazása számos területen megkönnyíti az életünket. [15] Sebességmérési módszerek Nyári szakmai gyakorlatomat a MÁV-Start Zrt. Békéscsabai Járműjavító Telephelyén töltöttem 2017-ben. Különféle méréseket végeztünk el a sebességmérő eszközökkel és a rögzítési módokkal kapcsolatban. Amelynek célja az volt, hogy megvizsgáljuk azt, hogy milyen szinten áll a mostani felszereltsége a járműveknek az ETCS Level 4-hez szükséges elvárásaihoz képest. A MÁV-Start Zrt. (régebben MÁV-Trakció) mozdonyain és motorvonatjain már évek óta két féle sebességmérési módszert alkalmaznak. Az egyik egy hitelesített TELOC elektromos sebességmérő berendezés. A másik pedig egy többnyire tájékoztatójellegű sebességet mérő fedélzeti GPS rendszer. Ez a két féle sebességinformáció bizonyos időközönként rögzítésre kerül, majd eltárolják őket a későbbi statisztikák, vizsgálatok céljából. Mindenképpen pozitívum, hogy nem csak egy sebességmérővel van felszerelve egy mozdony, így ha az egyik mérő valamilyen okból hirtelen meghibásodik, akkor a mozdonyvezető nem marad információ nélkül. Habár ez a kijelentés nem ilyen egyszerű, de az előző gondolatmenet arra enged következtetni, hogy a kettő berendezés egymás ellenőrzésére is alkalmas továbbá egyéb mozdony állapotát befolyásoló tényezők meghatározására is. Következő fejezetben bemutatom ezeket, ismertetek néhány problémát és megfogalmazom, hogy milyen szint kellene az ETCS Level 4-hez TELOC hitelesített sebességmérő berendezés A mozdonyokhoz egy úgynevezett TELOC regisztráló sebességmérő tartozik. Működésük lényege, hogy egy meghatározott idő alatt bizonyos értékekkel elmozdított mérődarab elmozdulását mutató mutatja, vagy regisztráló szerkezet szalagra rajzolja, illetve manapság digitális formában is tárolásra kerülnek a sebességadatok. A mérődarab a sebességgel arányos mértékben mozdul el. A mutató kitérése egy idő alatt és egy mozgás összetevő kombinációja alapján jön létre. Az idő összetevőt egy óraszerkezet, az elmozdulás összetevőt pedig a jármű mozgása szolgáltatja. A két összetevő kombinációját egy úgynevezett mérő-

46 szerkezet valósítja meg és viszi át kombináció útján a meghatározott sebességet a mutatóra és regisztráló szerkezetre. 18. ábra Regisztráló és egy nem regisztráló sebességmérő ábrája [16] A sebesség a futóműből érkezik. A mérőberendezés egyik vége az adóberendezés kommutátora a mozdony forgóvázán található, amely a kerékhez van erősítve. Az adóberendezés kommutátora a hozzávezetett egyenfeszültséget háromfázisú váltakozófeszültséggé alakítja, melynek periódusszáma arányos az adó forgórészének fordulatszámával, azaz a jármű sebességével. Az adó forgómozgása a vevőmotorok felé szinkronban kerül továbbításra, amelyek sebességmérőkkel vagy fordulatszám mérőkkel közvetlen kapcsolatban vannak. 19. ábra Sebességmérő berendezés hitelesítése Erre a sebességmérő műszerre nagy hatással van a futóművek állapota. Mivel a kerékátmérő függvényében változhat a TELOC mérőberendezés által mért sebesség a ténylegestől. Már kisebb kopások esetén is km/h-ban mérhető különbség jelentkezik. A tényleges sebességet a kerék középátmérőjéből lehet kiszámítani. A kerék felületén jelentkező nagyobb

47 kopásnak köszönhetően lehetséges, hogy a TELOC sebességmérő a ténylegestől eltérő sebesség értéket mutat. Másik eset is létezik, amikor a kerékátmérő nagyobb a beállított középátmérőtől. Ez általában a beállítás vagy a pozícionálás következtében alakulhat ki. Mikor a kerékpár vagy a forgóváz karbantartáson esik át a műhelyben vagy éppen kicserélik, akkor a középátmérőt úgy állítják be, hogy kisebb legyen a futófelület méreténél. [16] Viszont az átmérő változás a következők alapján fogja a sebesség mértéket befolyásolni: ω d min d k d max 20. ábra A kerék sematikus ábrája Ahol: d max d k d min ω a maximális átmérő [mm] a középátmérő [mm] a minimális átmérő [mm] a kerék szögsebessége [ rad s ] A mérések és megfigyelések során megfigyelhető, hogy a pályasebesség függ az átmérőtől, tehát a kopás befolyásolhatja a mérési eredményt. Nézzük az alábbi tájékoztató jellegű adatokat: 120 km/h-s állandó sebességgel való közlekedés esetén így változnak a TELOC által mért adatok az átmérő függvényében (érési eredmények).

48 Átmérő fajtája Átmérő Tényleges sebesség TELOC sebesség Fordulatszám 1000 méteren d max 1180 mm 116 km h km h d k 1140 mm 120 km h d min 1100 mm 124 km h Az eltérések hasonló arányban változnak pozitív és negatív irányba is! Tulajdonképpen megfigyelhetjük azt, hogy a javítás után közvetlenül a TELOC által mért sebesség lesz a legalacsonyabb érték ( legnagyobb átmérőhöz viszonyítva) amit kiír a műszer. Majd a folyamatos futások, fékezések hatására a kerékfelület megkopik, tehát csökken a távolság a középátmérőhöz viszonyítva és ebben az intervallumban közel a tényleges sebességet fogja mutatni a műszer. Ha már a középátmérőt is jóval meghaladja a kopás mértéke, akkor ugyanakkora teljesítmény hatására a TELOC magasabb haladási sebességet fog megjeleníteni, mint a tényleges sebesség. Ettől a mozdony tud még biztonságosan közlekedni viszont, ha az eltérés a TELOC és a tényleges sebesség között elér egy bizonyos szintet, akkor a műhelyben ezt a sebességmérőt újra kell kalibrálni. A műhelyben emellett futómű karbantartási feladatok elvégzésére is sor kerül egyes esetekben. A következő oldalon lévő 21. ábra egy sebességmérő vizsgálatáról szóló jegyzőkönyv. A jelen mérésen résztvevő V43-as villamos mozdony megfelelt a vizsgálaton. Ilyen méréseket bizonyos időközönként vagy alkalmazottak gyanújára alapozva végeznek el a szakemberek. Amikor már a kerékátmérő olyan mértékben kopik meg, hogy a sebességmérő óra által mért és a tényleges sebesség között nagy eltérés jelentkezik a vizsgálat eredménye nem fog megfelelni. Ekkor a mozdony bekerül a javítócsarnokba. Ilyenkor a kerekeket egy teljes kivizsgálásnak vetik alá. Lehetséges, hogy olyan mértékben elkopott a kerékpár futófelülete, hogy az egészet cserélni kell. Ha ez történt akkor cserélik és majd egy új középátmérőre hitelesítik a sebességmérő szerkezetet. Ha a kerékpár kopása még nem kritikus, akkor csak egy új középátmérőre kalibrálják a sebességmérőt.

49 ábra TELOC sebességmérő vizsgálati jegyzőkönyv

50 MÁV-Start által telepített GPS rendszer A MÁV-Start Zrt. összes mozdonyán és motorvonatján van egy GPS helyzetmegosztó rendszer, ami a mozdonyban az általa számolt pillanatnyi sebességet is kiírja, viszont ez az esetek többségében nem egyezik meg a TELOC által mért sebességgel. A telepítő cég nem tudott, vagy nem akart információkat megosztani a beszerelt GPS készülékek adatairól. Nem kizárt, hogy azért, mert ez a GPS nem képes egy nagyobb számú és pontosságú nyomvonal rögzítésére. Az alábbi ábrán lévő kijelzőn lehet nyomon követni a GPS által mért sebességet. Ilyen kijelző minden mozdonyban és motorvonaton található. 22. ábra Prolan fedélzeti egység, minden mozdonyon és motorvonaton [17] A következő fejezetekben több mérés eredményeképpen tudunk majd következtetéseket levonni a mostani mozdonyban lévő GPS rendszerekről Az előző két sebességmérő berendezések összehasonlítása Az 23. ábrán lévő grafikon a TELOC elektromos sebességmérő berendezés által mért sebesség adatokat hivatott összehasonlítani a mozdonyokban lévő GPS jeladó által mért sebességgel.

51 Sebesség [km/h] ábra TELOC általi sebességmérés és a mozdonyban lévő GPS összehasonlítás :19:38 14:22:01 14:24:35 14:31:54 14:42:00 Időpont [hh:mm:ss] Mozdonyban lévő GPS TELOC

52 A mozdonyban lévő GPS általi sebesség adatokat minden járatról vissza lehet keresni és letölteni egy excel fájlt, ami tartalmazza az adott időpillanatokban regisztrált sebességértékeket. A TELOC sebességadatok pedig egy baleseti jegyzőkönyvből lettek kimásolva majd ábrázolva a sebesség-idő grafikonon. Megfigyelhető az utóbbinak a grafikon pontossága, amely a szinte másodpercekénti sebesség adatok rögzítéséből adódik. Kék színű ábrázolással lettek feltüntetve a fedélzeti GPS beren dezés által mért sebességadatok. Ez a rendszer folyamatosan, de különböző időközönként vagy távolságonként rögzíti a sebességadatokat. A mérések közben sikerült megállapítani, hogy ez a GPS rendszer a közel állandó, konstans haladási sebesség esetén tér át a ritkább adatrögzítésre és ezáltal képes torzulni a grafikon. A menetleírás: a mozdony 14:19-kor elindulva 80 km/h sebességre gyorsít fel, majd km/h-ra csökkenti vissza. Ezt tartja egy ideig, ezután viszont 75 km/h sebességre gyorsít, majd egy intenzív fékezéssel megáll. Néhány perc állás után elindul 40 km/h sebességre gyorsítva, majd egy fékezéssel megáll, mivel megérkezett a beleset helyszínére. Az összehasonlításból az alábbi következtetések vonhatók le: a kerékkopásra messzemenő következtetéseket nem lehet levonni belőle, mivel kevés állandó sebességű szakasz szerepel a diagramon; erős gyorsításkor és fékezéskor lassú reakció a fedélzeti GPS részéről; TELOC sebességadatok közel azonos időközönként vagy távolságonként lettek rögzítve, ezért lett szép-részletes a grafikonja; fedélzeti GPS által mért sebességek különböző intervallumokonként lettek rögzítve, ezáltal aránytalan és pontatlan adatokat is tartalmaz; az előző két pontban említettek miatt lettek ekkora eltérések a két grafikon között; a 14:31 14:42 időintervallumban jól látszik a GPS általi sebességmérésnek a fáziskésése, mivel tudjuk, hogy egy GPS nem mindig az adott időpillanat sebességét mutatja. Ebből a mérésből is megállapítható, hogy a tervezett ETCS Level 4 vonatbefolyásolási szint igényeit nem tudja kielégíteni ez, a már rendelkezésre álló GPS rendszer. Előfordulhat az is, hogy nem ez a legnagyobb pontosság és rögzítési sűrűség amire képes a műszer. Hogyha képes jobb mérési eredmények mérésére akkor szükség van egy újra konfigurálásra és egy tesztelésre, amiből kiderül, hogy a rendszer hogyan tudja kezelni a nagyobb mennyiségű adatokat.

53 GPS rendszerek összehasonlítása Most a már sokadjára említett mozdonyba telepített GPS rendszer és egy egyszerű turista GPS által rögzített sebességek alapján végzek el egy összehasonlítást. Az ember azt gondolná, hogy egy ilyen polgári felhasználásra szánt, hobbi célra készített műszer nem tud olyan pontossággal és megbízhatósággal mérni, mint egy ipari GPS vevőkészülék. 24. ábra Garmin GPSmap 62s [18] Mérés: június 27-én 14:19-kor Békéscsabáról Budapest Keleti-pályaudvarra közlekedő gyorsvonat által megtett útról lett nyomvonal rögzítve Békéscsaba és Gyoma között. Menetrendi adatok: 7403 gyorsvonat (Békéscsaba Budapest-Keleti, ) km Állomás Érkezés Indulás 0 Békéscsaba 14:19 11 Murony 14:26 14:27 17 Mezőberény 14:32 14:33 26 Csárdaszállás 14:39 14:40 37 Gyoma 14:47 14:48 55 Mezőtúr 15:00 15:01 96 Szolnok 15:25 15: Budapest, Keleti-pu. 16:50 A mérés közvetlenül a mozdony mögötti személyvagon legelejében történt és a GPS készüléken teljes nyugalomban való tartása során. A készülék mérései alapján 3 méteres mérési pontosságot tudott tartani a teljes idő alatt. Zavaró tényezők nem voltak jelen.

54 Sebesség [km/h] ábra Garmin GPSmap 62s készülés és a mozdonyban lévő GPS összehasonlítása :18 14:22 14:24 14:26 14:28 14:30 14:34 14:36 14:38 14:41 14:43 14:45 14:47 Mozdonyban lévő GPS Idő [hh:mm:ss] GARMIN GPSmap 62s