חידושים ב Light Rail Vehicle Safety Features ו- Crashworthness

מערכות רכבת אור הן אבן הפינה של ניידות עירונית בת קיימא, המספקות תחבורה יעילה, גבוהה, אשר מפחיתה עומס ופליטות. כמו ערים ברחבי העולם להרחיב את רשתות הרכבת האור שלהם - מקווי התחלה חדשים ועד מערכות בנות עשרות שנים שעוברות מודרניזציה - הצורך להגן על נוסעים, מפעילים, והולכי רגל מעולם לא היה גדול יותר.

מאמר זה חוקר את פריצות הדרך ההנדסיות האחרונות בקרוספיטות, מערכות בטיחות פעילות, טכנולוגיות הגנת נוסעים, ואת מסלול עתידי של חדשנות בטיחות בתעשיית הרכבת הקלה. אנו נבחן כיצד מבנים אנרגיה-אבורות, מערכות סיוע אוטומטיות, מתקדמות נהיגה, ו ניטור בזמן אמת הם מתאימים לקבוע קריטריונים חדשים לבטיחות תעבורת רכבת.

יסודות של קריסת ערך ברכבי רכבת האור

ההתרסקות מתייחסת ליכולת של מבנה רכב להגן על הדיירים במהלך התנגשות על ידי קליטת אנרגיה הרחק ממתאים נוסעים.בניגוד לרכבות כבדות (בכביש או רכבות ראשיות), כלי רכב קלים פועלים לעתים קרובות בתנועה מעורבת, שיתוף כבישים עם מכוניות, אופניים והולכי רגל.סביבה מבצעית ייחודית זו דורשת פילוסופיה ראויה להתנגשות שמשנה משקל של בנייה עבור יעילות מבנית להתנגשות חזקה להתנגשות.

עיצוב ההתרסקות של רכבות אור מודרני עוקב אחר עקרונות שנקבעו על ידי סטנדרטים בינלאומיים כגון EN 15227 (הסטנדרט האירופי לתאונת דרכים רכבת) ודרישות מבניות של איגוד התחבורה הציבורית האמריקאי (APTA) התקנים אלה מחייבים יכולות ספיגת אנרגיה ספציפיות במהירויות התנגשות שונות, בדרך כלל הדורשות כי רכבת תהיה מסוגלת לעמוד בפני 36 ק"מ / שעה (22 קמ"ש) לחסימה נוקשה ללא כשל קטסטרופלי של אזורים כבושים.

אנרגיה-Absorbing Structures and Crumple Zones

החדשנות הגלויה ביותר בתאונת ערך היא שילוב של אזורי אנרגיה ייעודיים בחזית ומאחורי כל רכב. אזורי אטומים אלה נועדו לפענוח באופן מבוקר, מתקדם, המרת אנרגיה קינטית לעיוות פלסטיק של רכיבים מבניים.

  • (FLT:0Crash PillarssFLT:1) - מבנים אנכיים כפויים במונית קדימה כי התמוטטות בדפוס קונצרטוט, סופגת אנרגיה תוך שמירה על "מרחב הישרדות" מגן עבור המפעיל והנוסעים.
  • (FLT:0) מכשירים אנטייםלבאליים (Anticlimberillo) 1:1 - צלחות Horizontal שולבו על כלי הרכב מסתיים המונעים ממגרש במהלך התנגשות.בתאונה, צלחות אלה מתערבבות, מה שגורם לכלי רכב להישאר באותו גובה ולמנוע אחד לטפס על השני - גורם מוביל לפציעות חמורות.
  • (FLT:0) ; 000; 000 מצוידים עם קולטי הלם הידראוליים או מכניים אשר מתפזרים אנרגיה במהלך הפיכה או אפקטים מהירים נמוכים.
  • (ב) ⁇ ופסות מדמיע 1 (FLT:0) - נועדו להיכשל ברמות העומס שנקבעו מראש, להנחות את נתיב העיוות ולהבטיח כי אנרגיה נספגת באופן אחיד.

מבנים אלה בדרך כלל מופרשים מפלדה נמוכה גבוהה סטריבית או ציוני נירוסטה מתקדמים.עיצובים מודרניים משלבים גם צינורות אלומיניום דבשקומב או extrusions מלא קצף כדי להגדיל את ספיגת האנרגיה ללא תוספת משקל.לדוגמה, FLT:0Siemens AvenioFLT:1 פלטפורמה רכבת קלה משתמשת שילוב מכוון של אלומיניום ולהשיג את מה היצרן "מסלול" למהירויות תאים 50 ק"מ.

החלפת השוואות נוסעים

מעבר לאזורי הגולגולת, המבנה העיקרי של תא הנוסעים מתחזק כדי לעמוד בפני חדירה. מסגרות טבעת פלדה להציב במרווחים קבועים מהווים "כלוב משמר" המחזק מרחב ליושבים גם כאשר הקצוות של הרכב מוסקים.

  • (FLT:0) עמודי פלדה גבוהים יותר (High-tensile Steelעמודים 1) – שהותקן בפתחי דלתות וחלונות, עמודות אלה עבותות וחזקות יותר מסעיפים מסורתיים, שנועדו להעביר עומסי התנגשות למבנה התחתון והגג.
  • (ב) [ה] [ה] [ה]]] [ה]], [ה] [ה]] [ה'] [ה']], [ה'] [ה']]]] [ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה']']']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']']'[ה'[ה']'[ה']']']']']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[
  • (FLT:0) דבורים נוגדות חדירה 1 (FLT:0) מוסתרות בתוך מחסומים, דבורים אלה מונעות אובייקטים (כגון מכונית או משאית) מחדירה לתוך אזור הנוסע במהלך התנגשות צד.

בדיקות התרסקות שנערכו על ידי מרכז מערכות התחבורה הלאומי של וולפ הוכיחו כי עיצובי רכבת אור מודרניים יכולים לספק "נפח אמין" עבור נוסעים אפילו בתרחישים קיצוניים, כגון התנגשות T-עמוד עם משאית כבדה.המפתח הוא כי מבנה חיזוק נשאר גמיש מספיק כדי לספוג אנרגיה אבל קשה מספיק כדי לעמוד בפני קרע.

מערכות בטיחות אקטיבית: מניעת התנגשויות לפני שהן מתרחשות

בעוד שהתנגשות פסיבית מקלה על פציעה לאחר תאונה, מערכות בטיחות פעילות שואפות למנוע התנגשות להתרחש מלכתחילה.רכבי רכבת אור לשלב כעת מערך של טכנולוגיות על הסיפון ודרכים המספקות אזהרות, גינון אוטומטי, ומסייעים למפעילים בשמירה על פעולת בטיחות.

חירום מהיר (AEB)

התכוננות חירום אוטומטית הפכה לתכונה סטנדרטית על ציי רכבת אור מודרניים רבים.מערכות אלה משתמשות ב מכ"ם מצופה, לידר או מצלמות סטריאוסקופיות כדי לזהות מכשולים - כולל כלי רכב, הולכי רגל, רוכבי אופניים ובעלי חיים - על המסלול שלפנינו, כאשר התנגשות קרובה מזוהה והמפעיל אינו מגיב כראוי, המערכת חלה באופן אוטונומי על חטיפה מלאה של חירום.

מערכות AEB יכולות להבחין בין מכשולים יציבים ומרגשים, כמו גם להתעלם ממגדת מעקב בלתי מזיקה.לדוגמה, FLT:0Alstom's Citadisph 1:1 כלי רכבת קלים מצוידים במערכת גילוי שאינה מזיקה המשתמשת שני סורקי לייזר רכובים בחזית הרכב, ומספק שדה של 180 מעלות של ראייה ושחיטה אוטומטית בתוך 0.5 שניות מוצגות שדה זיהוי פעיל ב התנגשויות.

עם זאת, מערכות AEB חייבות להיות מכוונן בקפידה כדי להימנע מזינוק, אשר יכול לשבש לוחות זמנים וביטחון נוסעים ארגו.מהנדסים פיתחו אלגוריתמי סיווג מתוחכמות המשלבים מהירות רכב, מרחק וטרטרטורי אובייקטים כדי לקבוע אם התערבות באמת מוצדקת.

מערכות סיוע לנהג מתקדם (ADAS) עבור Light Rail

משועמם מ-HDAS, כלי רכב לרכבת הקלה מצוידים כעת בתכונות סיוע לנהג שמשפרות את המודעות למצבית ולהפחית את השגיאה האנושית:

  • (FLT:0) אזהרות התנגשות (FCW)FIRLT:1) - התראות ביקורתיות וויזואליות כאשר המערכת מזהה פער סגירה למכשול.
  • (FLT:0) אזהרת היציאה של פלאו (LDW)FIRLT:1) עבור כלי רכב רכבת קלים שפועלים על המסלול, LDW מזהיר את המפעיל אם הרכב מתפתל מדרכו המיועד, אשר יכול להצביע על הסחת דעת הנהג או על בעיית מתג מסלול.
  • (FLT:0) גילויי אפיפיור ואזהרות פעילות מושכות 1) - מצלמות ודימויים תרמיים יכולים לזהות הולכי רגל ליד המסלול ולהזהיר את המפעיל באמצעות תצוגה של ראשיים.חלק מהמערכות גם מפעילים אזהרות חיצוניות בלתי ניתנות לערעור על ההולכי הרגל.
  • (FLT:0) עייפות ניטורFLT:1 - חיישנים כי לעקוב אחר תנועת העין המפעילה, מיקום ראש, והובלת קלטות (אם רלוונטי) כדי לזהות סימנים של ריקנות או חוסר קשב, מעוררים אזעקה או להאט את הרכב.

כמה מפעילי רכבת קלה, כגון FLT:0) מחוז תחבורה regional (RTD) בדנבריילדל 1, החלו רטרופית ציים ישנים עם מודולי ADAS להאריך את חיי השירות הבטוחים ללא תחליף רכב מלא. גישה זו מציעה דרך יעילה עלות לשיפור הבטיחות בעוד צוותים מתרגלים לאזהרות נוספות.

בקרת רכבת חיובית (PTC) ושילוב אותות

בקרת רכבת חיובית היא מערכת מבוססת תקשורת המונעת התנגשות לרכבת, מכשולים מהירים ותנועות בלתי מורשיות לאזורי עבודה.בעוד שבמקור מיועדת להובלת משא ומסילות נוסעים, PTC מותאם יותר ויותר למסילות הקלה, במיוחד במערכות עם ימין ומהירויות גבוהות יותר.

יישום Light Rail PTC להשתמש GPS, על מהירות חיישנים, ו- Roadside balises (מעבורת משואות אלקטרונית) כדי לוודא כל הזמן כי הרכב פועל בתוך המעטפה המותרת שלה.אם המפעיל אינו עומד במגבלת מהירות או אות, PTC באופן אוטומטי חל הבלמים.אינטגרציה עם מערכות למניעת אות תנועה משפרת את הבטיחות במעברים על ידי הבטחת המעבר אורות הפעלת רצף בזמן.

בטיחות נוסעים וחדשנות

מעבר להתנגשות מבנית ומניעת התנגשות, כלי רכב מודרניים של רכבות אור משלבים חבילה של תכונות שנועדו להגן על נוסעים בכל השלבים של מסע - החל ממשלוח לאור, ובמקרי חירום כגון שריפות, פינויים או אירועים רפואיים.

מערכות חיזוי והתקדמות בלתי אפשרית

הבטחת פינוי מהיר וזמין היא קריטית.

  • (FLT:0 מדרגות מדרגות sFLT:1) - כלי רכב דל-קרקעיים של רכבת יש לעתים קרובות שלבים כי פריסה אוטומטית כאשר דלתות פתוחות, אבל עיצובים עמידים לתאונה עכשיו להבטיח את השלבים האלה להישאר פונקציונליים גם לאחר התנגשות.
  • (FLT:0) דלת הכדאיות משחררת את FLT:1 - מנגנוני שחרור רדונדנט (mechanical and חשמל) שניתן להפעיל מבפנים או מחוץ לרכב.
  • (FLT:0) רדופות של חליל 1 (FLT:0) עבור משתמשים בכיסא גלגלים או אלה עם ליקויי ניידות, רמפות כי פריסה מתחת לקומה של הרכב לספק מדרון עדין לפלטפורמה או מעקב אחר מצבי חירום, אלה יכולים להכפיל כמו שקופיות פינוי.
  • (FLT:0) ,Inmergency intercoms ו- מצלמות ריצוף 1) - שתי נקודות תקשורת ממוקמות בכל דלת המאפשרות לנוסעים לדבר ישירות עם המפעיל או מרכז בקרה.

סטנדרטים אירופיים (EN 45545) מחייבים בדיקות אש קפדניות של כל חומרי הפנים, כולל מושבים, הרצפה ותקרה.להבה נקייה halogen-free Flames ו חומרי פליטה נמוכים עשן להפחית באופן משמעותי את הרעילות ואת אובדן הנראות במהלך שריפה, נותן לנוסעים יותר זמן להתפנות.

מערכות התראה נוסעים ומודעות מצב

כלי רכב מודרניים של רכבות קלות משתמשים בשילוב של תצוגות חזותיות ומערכות כתובת ציבוריות כדי לשמור על הנוסעים מושכל ובטוח:

  • (FLT:0) בזמן הבא-stopאינדיקטוריםFLT:1 ; פילטר דינמי LED או LCD מסך המציג את התחנה הקרובה, נקודות העברה והוראות חירום.במקרה של הפרעה, תצוגות אלה יכולות להציף מיד עם פינוי.
  • (FLT:0) אזהרות גלויות לדלתות סוגרות את ה- 1:1) - שיעים נטולי טינה ואזהרות מילוליות ("ברור מהדלתות") אשר הוכחו כהפחתה של פציעות הקשורות לדלת, במיוחד בקרב רוכבי דעת.
  • (FLT:0) מערכות התראה ליציבות (FLT:103) במקרה של איום ביטחוני או חירום רפואי, המפעיל יכול לשלוח הודעה לכל הטלפונים החכמים ברכבת באמצעות משואות Bluetooth או WiFi, מתן הוראות ספציפיות.
  • (FLT:0) חיישנים ספירת חיישנים מיקום 1 (Afenger ספירה ומיקום 1) - נגד קרן אינפרא אדום בכל מחיר של דיקור בזמן אמת.

תפקיד מדעי החומרים בחדשנות בטיחות

ירידה במשקל ללא יכולת להתפשר היא אתגר קבוע בעיצוב רכבת קלה.חומרים חדשים מאפשרים למהנדסים לעמוד ביעילות האנרגיה ובמטרות ההתרסקות.

פלדה גבוהה-Strength (AHSS)

פלדות אלה מציעים כוחות Tenile מעל 1,000 MPa תוך שמירה על דוקטריות עבור ספיגה אנרגיה. כפול-phase ו-טרנספורמציה המושרה מפלסטיקה (TRIP) נפוצים כעת בחיזוקים מתחת למסגרת ורכיבי אח צד.הם מאפשרים למעצבים להפחית את עובי על ידי 20-30% בהשוואה לפלדה מבנית קונבנציונלית, חיסכון של מאות ק"ג לכלי רכב.

אלומיניום דבש ו- Foam Fillers

לוחות דבש אלומיניום יש יחס חיובי כוח למשקל והם משמשים כמו אלמנטים התרסקות הקרבה הקרבה. מבנה תא ה-hexagon שלהם קורס צפוי, סופג אנרגיה על שבץ ארוך יותר מאשר חומר מוצק. בדומה, קצף אלומיניום - מתכת ⁇ עם צפיפות נמוכה כמו 0.3 גרם / CM3 - יכול להיות ספוג או להתחבר לתוך חללים בתוך המבנה כדי לספוג כפול כמו גם התרסקות וגם לחיק.

פולימרים (FRP)

סיבים פחמן וסיבים זכוכית הם יותר ויותר מיושם מרכיבים שאינם נושאי עומס כגון ירידות מראש, קירות מחיצה פנים, ומסגרות מושבות. בעוד שמורכבים עדיין אינם מבנה ההתרסקות העיקרי בשל התנהגות השבירה שלהם, מחקר ב-FLT:0Railway חדשנות HubFLT:1 הוא חקר עיצובים היברידיים מתכת-פוביקור שבו האלמנטים לתרום אנרגיה מתקדמת דרך מפולגות פחמן-ק.

אתגר אחד עם מרוכבים במסילות הקלה הוא בטיחות אש.מערכות רזסין חדשות נפגשות בתקני EN 45545, וציפוי אינפואנט משמשים למניעת התפשטות הלהבה.המסחר נשאר עלות: מבנים מורכבים יכולים להיות פי 3-5 יותר יקר מאשר כפיפות פלדה שוות ערך.

גורמי אנוש ואימון

אין כמות טכנולוגיה שיכולה להחליף מפעילת התראה מיומנים, החידושים בממשק של מכונות אדם (HMI) להבטיח שהנהג יוכל לנהל ביעילות את מערכות הבטיחות של הרכב מבלי להיות מוצפת.

עיצוב Kagonomy

נהגי רכב מודרניים מתוכננים עם עומס קוגניטיבי מופחת:

  • (FLT:0) מסכים שליטה מרכזיים מסכי הבקרה של ה- 1 (מהירות, סטטוס דלת, מערכת גירוד, התראות מכשול) מוצגים על אחד גבוה יותר פיקוח על מסך מגע החליף עשרות מתגים פיזיים, צמצום הזמן הדרוש כדי לאתר פונקציה.
  • (FLT:0) תצוגות ה-HUD)EveFLT:1 (הרכבים שנבחרו משתמשים כעת בהקרנה אדירה על הרוחשיאלד, ומאפשר למפעיל לשמור את עיניהם על המסלול תוך כדי צפייה במהירות, אות אחר ואינדיקטורים אזהרה.
  • (FLT:0) התערבות תזונתית (FLT:1) - ניטור ביומטרי, כולל חיישני ציד ההגה (אם רלוונטי) ו המעקב אחר עיניים מבוסס מצלמה, יכול לזהות ריקנות ולגרום סדרה של התראות: קודם כל כיפה רך, אז אזהרה מילולית, ולבסוף להאטה אוטומטית אם אין תגובה.

אימון מבוסס סימולטור

אימון מטורף לעתים קרובות כרוך סימולטורים נאמנות גבוהה כי לשכפל תרחישים חירום - כגון מכונית תקועה על המסלולים, trespasser, או כשלון אות. סימולטורים אלה לעזור לנהגים לפתח זיכרון שרירים עבור החלת חירום בעת תקשורת בו זמנית עם מרכז הבקרה. מחקרים מצביעים על כך מפעילי סימולטור מאומנים להפחית את זמני התגובה על ידי 0.5 עד 1.0 תקריות אמיתיות, אשר ב 60 / שעה לתרגם מרחק כדי לעצור 8 מטרים.

בסביבה הקרובה של Light Rail Safety

העשור הבא יראה שילוב נוסף של קישוריות ואינטליגנציה מלאכותית במערכות בטיחות של רכבות קלות.

תקשורת לרכב (V2X)

כלי רכב קלים לרכב בקרוב יוכלו לתקשר עם אותות תנועה, לבישים הולכי רגל וכלי רכב אחרים באמצעות תקשורת לטווח קצר ייעודי (DSRC) או תאי V2X. זה מאפשר אזהרות חיזוי כגון "מעבר מהיר" גם כאשר האדם מוסתר על ידי בניין או ערפל ניסויים באירופה הוכיחו כי V2X יכול להפחית את התאונות במעברים ללא חתימה על ידי 80% בשילוב עם אזהרות.

מעקב בריאותי בזמן אמת (SHM)

חיישנים משובצים במסגרת של הרכב מודדים כל הזמן מתח, רטט וטמפרטורה. אלגוריתמי למידת מכונות מנתחים נתונים אלה כדי לזהות סימנים מוקדמים של עייפות או סדקים propagation - זמן רב לפני שנזק גלוי מופיע.SHM יכול לעורר התראות תחזוקה, צמצום הסיכון של כשל מבני במהלך השירות. חלק מהמערכות כבר לפקח על מנגנוני הדלת ורכיבי השעיה, אבל עיצובים עתידיים עשויים להרחיב את אזורי ספיגה אנרגיה בעצמם.

הימנעות מחשיפה

במקום להגיב למכשול מתקרב, מערכות הדור הבא ימזגו נתונים ממקורות מרובים (הגדלים, מכ"ם, מעקב אחר מעמד המעגל, GPS ואפילו הזנת מזל"טים) כדי לחזות היכן סיכונים צפויים להופיע.תוכנית מבוססת בינה מלאכותית יכולה להפחית באופן אוטומטי את המהירות כאשר מתקרבת לעקומה עיוורת או תחנה עם קהל הולכי רגל ידוע, גם אם לא ניתן לזהות מכשולים מיידיים.

מסקנה

בטיחות רכב רכבת אור התפתחה מתחומים פסיביים, כבדים למערכת אקולוגית אינטליגנטית של חומרים מפולגים, טכנולוגיות למניעת פעילות, ועיצוב ממוקד אנושי.אנרגיה-אזורים מתפתלים, מחזקים את תאי ההישרדות, ו ⁇ אוטומטי הם כעת סטנדרטים מוכחים שחוסנים חיים מדי יום.התבוננות בהתכנסות של תקשורת V2X, ניטור בריאות מבני, והבטחות AI חיזוי עתיד שבו סוגים רבים של התנגשויות הם פשוט לא מונעים רכיבים עירוניים, אלא לא בטוחים לחלוטין.

ככל שמערכות הרכבת הקלה ממשיכות להתרחב, במיוחד בכלכלות מתעוררות וכטרנספיטות לקווים הקיימים, המחויבות המתמשכת למחקר וליישום בטיחות תהיה המפתח לשמירה על שיא הבטיחות המרשים של מצב זה.