Transmission Voie -maskin - Transmission Voie-Machine

TVM Block Marker. Detta skylt markerar slutet på varje blockavsnitt på höghastighetslinjer som signaleras med TVM-hyttsignalering.

Transmission Voie-Machine ( TVM , engelska: spår-till-tåg-överföring) är en form av hyttsignalering som ursprungligen distribuerades i Frankrike och används främst på höghastighetsjärnvägslinjer . TVM-300 var den första versionen, följt av TVM-430 .

TVM-300 utvecklades på 1970-talet som en del av TGV- projektet. Vid hastigheter som är snabbare än 220 kilometer i timmen kör TGV -tåg endast längs dedikerade spår som betecknas lignes à grande vitesse (LGV). När du reser med hög hastighet är det inte möjligt för föraren att exakt se färg-ljus järnvägssignaler vid sidan av spåret. Signalinformation överförs istället till tåget och visas på lokförarens instrumentbräda. Föraren visas den säkra hastigheten, mätt i kilometer i timmen .

Det 1980-talsutvecklade TVM-430-systemet ger mer information än vad traditionella signalsystem skulle tillåta, inklusive spårgradientprofiler och information om signalblockens tillstånd längre fram. Denna höga grad av automatisering tar inte bort tåget från förarkontrollen, även om det finns speciella säkerhetsmekanismer som säkert kan stoppa tåget vid förarfel.

Bakgrund

Historia

TVM -systemet utvecklades av den franska gruppen Compagnie de Signaux et d'Entreprises Electriques (CSEE), nu en del av Hitachi Rail STS .

Två versioner av TVM-signalering, TVM-430 och TVM-300, används på LGV. TVM-430, ett nyare system, installerades först på LGV Nord till kanaltunneln och Belgien och ger tåg mer information än TVM-300. Bland andra fördelar tillåter TVM-430 ett tåg omborddatorsystem att generera en kontinuerlig hastighetskontrollkurva vid en nödbromsaktivering, vilket effektivt tvingar föraren att minska hastigheten säkert utan att släppa bromsen.

TVM-430 presenterades från en avsedd "modulär och flexibel" serie av signalsystemnivåer från TVM-400 upp till TVM-440 (automatisk tågstyrning som tillval) och TVM-450 (full förarlös kontroll).

Genomförande

Linjen är uppdelad i signalblocksektioner på cirka 1500 meter (~ 1 mi), vars gränser indikeras med blå fyrkantiga tecken tryckta med en gul-på-vit triangel. En digital display på tågförarens instrumentbräda visar den högsta tillåtna hastigheten för ett tågs nuvarande block, samt en målhastighet baserat på statusen för linjen framåt. Den högsta tillåtna hastigheten är baserad på faktorer som tågens närhet framåt (med stadigt minskande högsta tillåtna hastigheter i block närmare nästa tågs baksida), korsningsplacering , hastighetsbegränsningar, topphastigheten på tåget och avstånd från slutet av LGV -rutten. Tåg i höghastighet tar flera kilometer att stanna. Eftersom tåg kommer att kräva mer än ett signalblock för att sakta ner, uppmärksammas förarna på att sänka hastigheten gradvis, flera kvarter innan nödvändigt stopp.

Signalsystemet är tillåtande; föraren av ett tåg får gå in i ett ockuperat block utan att först få tillstånd. Hastigheten i denna situation är begränsad till 30 kilometer i timmen (19 mph) och om hastigheten överstiger 35 km/h (22 mph) aktiveras nödbromsen och tåget stannar. Om brädan som markerar ingången till blockdelen åtföljs av en skylt markerad Nf, är blockdelen inte tillåten, och föraren måste skaffa tillstånd från signal- och kontrollcentralen ( Poste d'Aiguillage et de Régulation ) innan han går in i blocket . När en rutt har ställts in, eller signalcentralen har gett behörighet, tänds en vit lampa under markeringskortet för att informera föraren. Föraren bekräftar sedan auktoriseringen med en knapp på tågets kontrollpanel. Detta åsidosätter tillfälligt nödbromssystemet, som annars skulle stoppa tåget när det går förbi markören som inte tillåter markören.

När tåg går in i eller lämnar LGV från lignes -klassiker passerar de över en markslinga som automatiskt växlar förarens instrumentpanelindikatorer till lämpligt signalsystem. Till exempel skulle ett tåg som lämnar LGV på en fransk ligne classique få sitt TVM -signalsystem inaktiverat och dess traditionella KVB ( Contrôle Vitesse par Balise , engelska: beacon speed control) system aktiverat.

Elektronik

Det är ett av de mer avancerade järnvägssignalsystemen i världen, även om själva implementeringen fortfarande bygger på reläer snarare än elektronik i solid state.

Det finns två komponenter i TVM-430-systemet: en markbaserad, den andra ombord på tåget. Båda köras med Motorola 68020 klass processorer och programmeras i Ada , ett datorspråk som ofta används i säkerhetskritiska system . Systemet använder omfattande redundans ; Medeltiden mellan farliga misslyckanden beräknas vara över 1 miljon år.

Det markbaserade segmentet av TVM-430 ligger i spårlådor som styr spårsträckor som är cirka 15 km långa. Var och en är länkad till linjens centraliserade trafikkontrollcenter och styr direkt cirka tio spårblock, var och en med sin egen spårkrets . Signalinformation kodas i AC -signaler som matas in i skenorna i varje block. Det finns fyra olika bärfrekvenser tillgängliga i TVM-430 och de används omväxlande i par på båda spåren på TGV-linjen. På det ena spåret använder block alternerande 1700  Hz och 2300 Hz, medan det på det andra spåret använder alternerande 2000 Hz och 2600 Hz. På dessa bärfrekvenser kan moduleras 27 separata ljudfrekvenser, varvid vilken kombination som helst kan vara närvarande samtidigt; den tidigare TVM-300 använde arton separata frekvenser, varav endast en kan vara närvarande när som helst. Varje block har en mottagare i motsatt ände av sändaren, och förlusten av spårkretssignalen (på grund av kortslutning med tåghjul eller på grund av ett fel) tolkas som en indikation på att blocket är upptaget. Signalblockets gränser är utrustade med elektriska separationsfogar som förhindrar intilliggande block från att störa varandra, medan de fortfarande låter dragreturströmmen (vid 50 Hz) passera. Dessa spårkretsar kallas en UM71 C -spårkrets.

Signalerna som finns i skenan detekteras av antenner monterade under TGV -tågens främre airdam, cirka 1 meter (3 fot) framför framaxeln . Dessa antenner fungerar genom att induktivt kopplas till AC -signalen som shuntas mellan skenorna med den första axeln. Det finns fyra redundanta antenner per tåg, två i varje ände. Endast de två på "framsidan" av tåget (i färdriktningen) används. Signalen från spårkretsen filtreras, konditioneras och avkodas ombord på tåget av två redundanta digitala signalprocessorer.

Radiogränssnitt

Kontinuerlig signal

För den kontinuerliga signalen appliceras ett analogt bandpassfilter för att isolera TVM -frekvensområdet mellan 1 600–2 640 Hz. Inom detta testas var och en av de fyra 1700/2000/2300/2600 Hz bärfrekvenser för närvaron av en frekvensmodulerad 25,68 Hz signal. 25,68 Hz-signalen är nödvändig för spårkretsfunktionen och för aktivering av reläer i tåget TVM430-utrustning. Databitarna själva är frekvensmodulerade med 0,64 Hz intervall mellan 0,88 Hz och 17,52 Hz.

Intermittent signal

På fasta platser används slingor mellan spåren. En referenssignal på 62,5 kHz sänds, tillsammans med två 125 kHz bärfrekvenser, ur fas med varandra. Ett 4800 baud-meddelande överförs med hjälp av fashopp.

Nätverkskod

Nätverkskoden lagras i bitarna 25–27 och ger ett värde mellan 1–7.

LGV Nord

Nio bitar innehåller nätverkets identifikationskod och kontrollsumma. Den exakta betydelsen av de återstående 18-bitarna beror på den specifika nätverkskoden och är känd som "parametrisering". För den första distributionen på LGV Nord tilldelas 8-bitar för hastighetsinformationen, 6-bitar för den aktuella blocklängden och 4-bitar för nuvarande blockets gradient:

Kodning

Den avkodade signalen har formen av ett 27-bitars digitalt ord, där varje bit motsvarar en av de 27 frekvenser som moduleras på bärfrekvensen i spårkretsarna. Närvaron av en viss frekvens indikerar en "1" -bit och bristen på motsvarar en "0". Det resulterande ordet innehåller flera fält i följande ordning:

• Hastighetskoder som innehåller tre uppgifter: den nuvarande maximala säkra hastigheten i blocket, målhastigheten i slutet av blocket och målhastigheten i slutet av nästa block. Var och en av dessa kan anta sex olika värden; för en höghastighetslinje är dessa (i km/h) 320, 300, 270, 230, 170, 80 och 0, ungefär motsvarande en typisk broms- och retardationsprofil.
• Gradientinformation , i genomsnitt över blockets längd. Detta gör att tågets signaldatorer kan ta hänsyn till detta i hastighetsberäkningar.
• Blocklängd , som kan variera en hel del, och är också viktig vid hastighetsberäkningar. Till exempel, på en platt sträcka av höghastighetsspår kan ett block vara hela 1500 meter långt, medan blocken i kanaltunnelns terminalområden är en tiondel så långa.
• Nätverkskod , ett nummer som bestämmer tolkningen av de hastighetskoder som ska tas av tågets dator. Till exempel på höghastighetslinjer där den högsta tillåtna hastigheten är 300 km/h (186 mph) används en annan nätverkskod än den i kanaltunneln, där hastighetsgränsen är 160 km/h (100 mph). Eurostar -tåg behöver denna information eftersom de kör både på höghastighetsspår och i tunneln.
• Felkontrollkod , så att hela 27-bitarsordets integritet kan kontrolleras om informationen har lästs fel. Detta tillåter felkorrigering såväl som feldetektering i de flesta fall. Koden har formen av en 6-bitars cyklisk redundanskontroll (CRC).

Dessa 27 bitar av information används som en ingång till tågets signaldator, den inbyggda delen av TVM-430-systemet. I äldre versioner av TVM uppdaterades målhastigheten endast vid varje blockgräns, vilket resulterade i en "trappuppgång" -profil som inte är representativ för de kontinuerliga hastighetsändringar som föraren utförde. Men med ytterligare information om blocklängd och profil kan TVM-430 generera en kontinuerligt varierande målhastighet genom beräkningar som utförs i den inbyggda signaldatorn, vilket ger en mycket mer realistisk hastighetsprofil för kontinuerlig acceleration eller retardation för föraren att Följ.

Förutom den kontinuerliga hastighetskontrollen som TVM-430 erbjuder, kan enstaka instruktioner överföras till tåget med induktiva slingor placerade mellan rälsen, som kopplas till en motsvarande sensor under tåget. Med samma frekvenskodningsprincip kan 28 bitar information återvinnas från en fyr med hastigheter upp till 400 kilometer i timmen (250 mph). De kommer i två längder beroende på linjens hastighet, 7 meter och 4,5 meter. Dessa kallas BSP ( boucle à saut de phase ) Intermittent Transmission Loops (ITL). De består av två halvslingor, som tillsammans överför meddelandet via en 125 kHz frekvens, fasförskjuten med en 62,5 kHz bärfrekvens. Informationen som går vidare gäller en mängd olika händelser eller åtgärder som krävs:

• In- eller utresa från en höghastighetslinje
• Aktivera eller avaktivera TVM-430-systemet
• Stängning luftkonditioneringsventiler innan den kommer in i en tunnel
• Höja eller sänka strömavtagarna
• Växla till en annan elektrisk matningsspänning

Tillsyn

En "svart låda" som liknar en flygdatainspelare för flygplan , övervakar passivt hela processen, övervakar en mängd parametrar och registrerar händelserna. I TVM-430-utrustade tågsatser har äldre pappersremsor för inspelning ersatts av ATESS digitala inspelningssystem. Varje handling som föraren vidtar (gas, bromsar, strömavtagare) samt signalaspekter (för TVM-430, KVB och konventionella signaler) spelas in på magnetband för senare analyser med en stationär dator.

Ett annat system, känt som VACMA , övervakar förarens vakenhet. Den består av en fotpedalkontroll som föraren måste hålla nere för att TGV: n ska röra sig. Denna pedal måste släppas och sedan tryckas in igen var 60: e sekund om ingen annan aktivitet sker. Det finns en tid innan en summer hörs och en annan tid innan de automatiska nödbromsarna aktiveras. Kontrollen kan släppas under en mycket kort tid innan en summer hörs och ytterligare en mycket kort tid innan de automatiska nödbromsarna aktiveras.

Över hastigheten

En liten mängd överhastighet tas ut innan tågets nödbromsar aktiveras. Vid hastigheter under 80 km/h är ersättningen fem kilometer i timmen. Vid nominella hastigheter på 80–160 km/h är toleransen tio kilometer i timmen och vid hastigheter över 160 km/h är den femton kilometer i timmen.

Hyttvisning

I mitten av förarbordet i en TGV -hytt, strax under vindrutan, finns en dubbel eller trippel rad fyrkantiga indikatorer. Det är här målhastigheter för nuvarande och efterföljande block visas för föraren, i form av siffror (i kilometer i timmen) på en färgkodad bakgrund. Hel linjehastighet indikeras med svarta siffror på en grön bakgrund, medan långsammare aspekter indikeras med vita siffror på en svart bakgrund och ett punkt anges som "000" på en röd bakgrund. Under denna display visas hastighetsmätaren , där den kontinuerligt varierande målhastigheten anges såväl som den aktuella hastigheten. Hastigheten mäts med tågets redundanta varvräknare till en precision på ± 2%. Den tillåtna variationen mellan målhastighet och verklig hastighet beror på hastigheten.

Alla signalskärmar i förarhytten måste vara mycket tillförlitliga eftersom de är avgörande för säkerheten. De har reläbaserade positionssensorer som matar tillbaka till signaldatorn den aktuella aspekten som visas för föraren. Om det uppstår ett fel på displayenheten vidtas lämpliga åtgärder för att stoppa tåget.

För att minska belastningen på föraren visas hastigheter över flera kvarter framför tåget. När ett block följs av ett mer restriktivt (långsammare) block blinkar displayen för det blocket så att föraren bättre kan förutse hastighetsändringen utan att släppa bromsen. Begränsande indikationer kan endast uppdateras vid blockgränser, utom i nödsituationer. De åtföljs av en hörbar signal i hytten. Begränsningar kan dock hävas när som helst inom ett block.

TVM-430 har omfattande redundans inbyggt i det, och man kan undra varför det inte används för att styra tåget direkt. Med tanke på systemets bristande anpassningsförmåga till oväntade situationer anses det dock önskvärt att behålla en människa i ögonen. Att köra en TGV sker därför helt manuellt, men signalsystemet håller mycket noga för att säkerställa maximal säkerhet.

Hyttsignaler
namn	Signal	Hastighetsbegränsning
		Nuvarande	Straffbroms från	Förvänta
Rouge (Stopp, spåravsnittet är upptaget eller slutet av raden)		Nf -markör : 0 km/h		0 km/h eller 30 km/h ( Nf eller F markör)
		F -markör: 30 km/h	35 km/h
Noll (Avertissement 0; stopp vid nästa signal)		Tidigare signal = 160A : 160 km/h	170 km/h
		Tidigare signal = 80A : 80 km/h	90 km/h
080E (Utförande 80; överskrid inte 80 km/h)		80 km/h		80 km/h
080A (Avertissement 80, hastighetsändring till 80 km/h framåt)		160 km/h	170 km/h
160E (Utförande 160, överskrid inte 160 km/h)				160 km/h
160A (Avertissement 160; hastighetsändring till 160 km/h framåt)		220 km/h	235 km/h
220E (Utförande 220; överskrid inte 220 km/h)				220 km/h
220A (Avertissement 220; hastighetsändring till 220 km/h framåt)		270 km/h	285 km/h
270V				270 km/h
270VL (Voie Libre 270 km/h; fortsätt med 270 km/h)
270A (Avertissement 270; hastighetsändring till 270 km/h framåt)		300 km/h	315 km/h
300V				300 km/h
300VL (Voie Libre 300 km/h; fortsätt med 300 km/h)

Andra signalsystem

TVM-systemet används endast på höghastighetslinjer och i kanaltunneln . Utanför höghastighetslinjerna används andra signalsystem. Varje TGV -tåg är utrustat med KVB ( Contrôle Vitesse par Balise , "Beacon Speed ​​Control") som används i hela det franska ligne classique -nätverket. Förutom TVM används följande system i olika kombinationer:

• KVB , det franska signalsystemet (elektromekaniskt med radiofyrar)
• ATB , det nederländska signalsystemet (induktionsbaserat)
• ATB-NG en nyare version av ATB (fyrbaserad)
• ATC det japanska signalsystemet (induktionsbaserat)
• Blocco Automatico a Correnti Codificate , det italienska induktionsbaserade skyddssystemet som används på vissa linjer med hastighetsbegränsningar över 200 km/tim.
• MEMOR , det belgiska signalsystemet (elektromekaniskt)
• TBL , en nyare version av MEMOR (elektromekanisk med radiofyrar)
• InduSi/PZB det tyska signalsystemet (induktionsbaserat)
• LZB , det tyska systemet för höghastighetslinjer (även induktionsbaserat)
• AWS , det brittiska signalsystemet (induktionsbaserat)
• TPWS , varningssystemet som kompletterar AWS
• ETCS , European Train Control System är ett signal- och kontrollsystem utformat för att ersätta de 14 inkompatibla säkerhetssystem som för närvarande används av europeiska järnvägar, särskilt på höghastighetslinjer.
• Integra-Signum, det schweiziska induktionsbaserade signalsystemet.
• CAWS , en liknande form av signalsystem i förarhytten som används i Irland.

Se även

• Automatiskt tågskydd

Anteckningar och referenser

externa länkar

• LGV -signalering