كيف يعمل جهاز تسجيل القفل الآلي المسار القدرات

وكثيرا ما تستخدم النظم الحديثة مزيجا من التكنولوجيات لتوفير التكرار لأن نقطة الفشل الواحدة لا يمكن أن تسبب حالة غير آمنة، ويمكن أن تكون الإشارات نفسها إشارات تقليدية للضوء الملون على المسارات أو أن تنقل مباشرة إلى كوخ القطار عبر إشارة الكابينة، وفي كلتا الحالتين، تكفل الآلية أن يكون جانب الإشارة مستمدا من مواقع القطارات في الوقت الحقيقي، وليس من جدول زمني مسبق أو من السلطة التقديرية للإنسان.

الجوانب الإشارةية وسجلات التراكم

المنطق الأساسي هو:

• Red:] لا تدخل، إنّ المبنى يشغله قطار.
• Yellow or singleصفر:] Caution. The block ahead is clear, but the next block is occupied. Approach prepared to stop at the next signal.
• Green:] Proceed. The current block and at least the next block ahead are clear.

ويضمن هذا التعاقب أن يكون للقطار مسافة كافية للتوقف قبل دخوله إلى كتلة محتلة، حتى بالسرعة القصوى، ويمكن تعديل عدد القطع التي تظهر كحذر (الصفراء المزدوج، واللمح الصفراء، إلخ) بحيث تضاهي خصائص المكابح في القطارات، ويمكن للنظام، بتأهيل هذا المنطق، أن يحافظ على مسارات آمنة - الوقت أو المسافة بين قطارين متتاليين - أقصر من الإشارة اليدوية.

استحقاقات القفل الآلي

زيادة قدرة المسار

والاستحقاقات الأولية هي زيادة كبيرة في عدد القطارات التي يمكن أن تعمل على مسار معين لكل وحدة، وبخفض حاجز الأمان اللازم للرد على الإنسان، يمكن للمشغلين أن يحزموا المزيد من القطارات معا دون المساس بالسلامة، وهذا أمر بالغ الأهمية خلال ساعات الذروة على خطوط المسافرين أو على طرق ذات حركة ثقيلة حيث يترجم كل قطار إضافي إلى إيرادات أكبر، ويتيح الإرسال الآلي للإشارة القدرة على الزيادة بنسبة 30 في المائة إلى 50 في المائة.

Example:] The Coast Main Line in the UK upgraded from traditional signaling to an automated block system and saw a 40% increase in traffic throughput within a decade, without building a single additional track.

تعزيز السلامة

إن الخطأ البشري هو السبب الرئيسي في حوادث السكك الحديدية - الإشارات التي تُفقد، والوضع غير الصحيح للطرق، وسوء الاتصال - كما أن الحجب الآلي الذي يشير إلى إمكانية قيام رجل إشارة بنسيان وضع إشارة أو سائق يضفي على إشارة يد، ويفرض النظام فصلاً مطلقاً في القطار: لا يمكن للقطار أن يدخل في كتلة إذا احتُل، فترة، مما يزيل الاصطدامات الإيجابية في القطارات الخلفية.

وعلاوة على ذلك، فإن التشغيل الآلي يوفر الرصد المستمر، فإذا فشل جهاز الاستشعار، فإن النظام يقصر على دولة تقييدية (مثبتة على أنها محتلة) بدلا من نظام مسموح به، وهذا التصميم المأمون يكفل أن يؤدي أي خطأ إلى تخفيض في القدرات، وليس إلى تخفيض في السلامة.

تحسين الكفاءة التشغيلية

ومع وجود نظم آلية، فإن القطارات تحافظ على السرعة القصوى لأنها لا تضطر إلى الانتظار عند الإشارة إلى أن المشغل البشري يزيلها، ويتفاعل النظام في الألف ثانية، مما يسمح للقطارات بأن تستعيد سرعة العمل بعد انقطاع، مما يقلل من وقت الإقامة ويحسن كفاءة الطاقة )دون تأخيرات في التكرار والتعجيل(، ويؤدي إلى وضع جداول أكثر قابلية للتنبؤ بها، ويمكن أن تدير مراكز مراقبة الانقطاع شبكات أكبر مع عدد أقل من الموظفين لأن المنطق المؤثر في التدريبات الروتين.

الوفورات في التكاليف

وعلى الرغم من أن التركيب الأولي للإشارة بالقطع الآلية باهظ التكلفة (التي غالباً ما تبلغ ملايين الدولارات لكل ميل من الطرق)، فإن وفورات التكاليف الطويلة الأجل كبيرة، إذ لا بد من وجود أبراج ضئيلة لأن غرف المراقبة المركزية يمكن أن تغطي مئات الأميال، وتدني تكاليف الصيانة لأن نظم الدولة الصلبة تتطلب تفتيشاً يدوياً أقل مقارنة بالإشارة الميكانيكية، كما أن تكاليف العمل لأجهزة الإشارة قد انخفضت أو أعيد توزيعها، علاوة على ذلك، فإن زيادة القدرات تؤجل أو تلغي الحاجة إلى بناء هياكل أساسية جديدة.

A study by Railway Engineering Science] found that the benefit-cost ratio of automating block signaling on a busy commuter corridor exceed 4:1 over a 30-year life cycle, factoring in capacity gains and accident reduction.

الأثر على النقل بالسكك الحديدية

وقد كان تحديد خطوط الشحن الآلية بمثابة مغير لعب لكل من عمليات الركاب والشحن، وفي السكك الحديدية المتنقلة، يتيح الوصول إلى الطرقات دون دقيقتين، مما يجعل السكك الحديدية بديلاً صالحاً للنقل البري للمسافرين الحضريين، ويمكن للشركات المعنية بالشحن أن تدير قطارات أطول وأكثر كثافة على المسارات المشتركة، مما يقلل من تكاليف اللوجستيات وبصمات الكربون، وفي الاتحاد الأوروبي، تُلزم ممرات رئيسية لمراقبة السكك الحديدية بزيادة خط المراقبة الأوروبية.

وفي الولايات المتحدة، وبعد اصطدام شاتسورث في عام 2008، كلف الكونغرس بالمراقبة الإيجابية للمطارات على معظم طرق الشحن الرئيسية وطرق الركاب، حيث أن مركز النقل البحري في الولايات المتحدة هو أساساً حجرة آلية لإشارات تُفرض حدود السرعة والامتثال للإشارات، وفي حين كان التنفيذ صعباً، فقد كان نتيجة ذلك إجراء تخفيض قابل للقياس في الحوادث وزيادة في القدرة على الممرات الرئيسية مثل الممر الشمالي الشرقي.

وتعتمد نظم المرور العابر الحضرية، مثل مهبط لندن ومحطة نيويورك الفرعية، اعتمادا كبيرا على القطع الآلي التي تبث إشاراتها لمعالجة الحشود التي تبلغ ذروتها، وبدونها، ستتعثر هذه الشبكات بسرعة، كما تدعم التكنولوجيا التشغيل المختلط للقطارات ذات السرعة العالية والشحن المحلي على نفس المسارات، مما يؤدي إلى الاستخدام الأمثل عموما للعقارات السكك الحديدية الثمينة.

التطورات المقبلة

وفي حين أن الشعارات الآلية التقليدية تستخدم لبنات ثابتة، فإن الصناعة تتحرك نحو أشكال أكثر تقدما من التشغيل الآلي تزيد من قدرتها على الدفع، وتشمل الابتكارات الرئيسية ما يلي:

Moving Block and Virtual Coupling

أما القيد المتحرك فيستبدل بقطع ثابتة من مسافة متحركة آمنة مستمرة تتنقل مع القطار، ويحسب النظام باستمرار المسافة الآمنة الفاصلة على أساس السرعة، والأداء المزعج، وظروف الخط، بدلا من الاعتماد على حدود القطعة المحددة مسبقا، مما يسمح بزيادة عدد الطرق الرئيسية في بعض النظم إلى 60 ثانية، ويتيح الانقلاب الافتراضي، حيث يتصل قطاران بالسفر كما لو كانا مرتبطين جسديا، ويتقاسمان خطوط السك الحديدية.

المراقبة الإيجابية للتدريب والاتصالات المتكاملة

(ب) إن مراقبة التدريب الإيجابي ليست مجرد إضافة إلى السلامة؛ ويمكن أيضاً استخدامها لتحقيق أقصى قدر من تدفق حركة المرور، ومن خلال إدماج بيانات PTC مع نظم الإرسال والتحليلات القائمة على السحب، يمكن للسكك الحديدية أن تنفذ خوارزميات تنبؤية تضبط جوانب الإشارة والحدود السريعة لمنع الازدحام قبل أن يُشكّل، مثلاً، إذا كان القطار البطيء قد بدأ يمضي قدماً، فإن النظام يمكن أن يبطئ بعد التدريبات

الاستخبارات الفنية والصيانة الافتراضية

ويمكن أن تحلل الخوارزميات المحتوية على معلومات كثيرة عن الشذوذ، والتنبؤ بإخفاقات المعدات، والتوصية بأمثل طول لبضعة أنماط المرور في الوقت الحاضر، ويمكن لنماذج التعلم الماكين أن تعيد تشكيل الطول الحرفي (استخدام مفاهيم افتراضية أو متحركة) لتعظيم الناتج خلال ساعات الذروة وإنقاذ الطاقة خلال فترات زمنية غير محددة، وستصبح هذه النظم الذكية قريباً تحديثاً للهياكل الأساسية القائمة.

التوحيد العالمي: النظام المنسق للتجارة الإلكترونية وما بعده

نظام مراقبة القطارات الأوروبي هو المعيار الرئيسي في العالم للإشارة بالقطع الآلية القابلة للتشغيل المتبادل، ويجري نشرها في أنحاء أوروبا وآسيا، وحتى في أجزاء من الولايات المتحدة للسكك الحديدية ذات السرعة العالية، حيث أن المستوىين 2 و3 من نظام ETCS يوفران اللبنات الآلية التي تشير إلى التقاط الإشارات، ويقللان الاعتماد على إشارات المسارات، أما المستوى 3، فسيسمح بقطع عمليات النقل.

وفي الأجل الطويل، ستعتمد عمليات القطار المستقلة استقلالا تاما على هذه المؤسسات التي تشير إلى وجودها، حيث توجد عدة نظم رائدة تعمل بالفعل على تشغيل قطارات لا تعمل على القيادة باستخدام مراقبة القطارات القائمة على الاتصالات، وهي متغيرات تتمثل في نقل إشارات المرور، ومن المتوقع تحويل عمليات الشحن الرئيسية والمسافرين إلى معايير مماثلة في العقود المقبلة، مما يزيد من تعزيز القدرة على المسارات والسلامة.

خاتمة

إن الإشارة الآلية إلى أن أكثر من جهاز الأمان، فهي مضاعف استراتيجي للقدرات يتيح تلبية الطلب المتزايد على السكك الحديدية دون استثمارات كبيرة في الهياكل الأساسية، وباستبدالها يدوياً، وفترة زمنية ثابتة، مع التحكم الذكي، والتحكم في أجهزة الاستشعار، والنظام يقلل بشكل آمن من سرعة النضج، ويعزز من خلال الإنتاج، ويحسن من الموثوقية.