نظام التحكم الآلي بالقطارات

مؤشر إشارات كابينة التحكم الآلي على الطراز الياباني

نظام التحكم الآلي بالقطارات ( ATC ) هو نظام عام لحماية القطارات في السكك الحديدية ، يعتمد على آلية للتحكم في السرعة استجابةً للمدخلات الخارجية. على سبيل المثال، قد يقوم النظام بتفعيل فرامل الطوارئ إذا لم يستجب السائق لإشارة الخطر. تميل أنظمة ATC إلى دمج تقنيات إشارات مختلفة في كابينة القيادة ، وتستخدم أنماط تباطؤ أكثر دقة بدلاً من التوقفات المفاجئة التي كانت تُستخدم في تقنية إيقاف القطارات الآلية (ATS) القديمة. يمكن أيضًا استخدام نظام ATC مع نظام التشغيل الآلي للقطارات (ATO)، ويُعتبر عادةً جزءًا بالغ الأهمية من حيث السلامة في نظام السكك الحديدية.

ظهرت على مرّ الزمن أنظمة أمان عديدة تُعرف باسم "التحكم الآلي بالقطارات". وقد تم تركيب أول جهاز تجريبي على خط هينلي الفرعي في يناير 1906 من قِبل شركة غريت ويسترن للسكك الحديدية ، [ 1 ] [ 2 ] مع أنه يُشار إليه الآن بنظام الإنذار الآلي (AWS) لأن السائق كان يحتفظ بالتحكم الكامل في الكبح. ويشيع هذا المصطلح بشكل خاص في اليابان ، حيث يُستخدم نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) على جميع خطوط قطارات شينكانسن (القطارات فائقة السرعة)، وعلى بعض خطوط السكك الحديدية التقليدية ومترو الأنفاق، كبديل لنظام التحكم الآلي بالقطارات (ATS).

أفريقيا

جنوب أفريقيا

في عام 2017، تم التعاقد مع شركة هواوي لتثبيت شبكة GSM-R جزئياً لتوفير خدمات الاتصالات لأنظمة الحماية الآلية للقطارات. [ 3 ]

آسيا

اليابان

قطار تابع لشركة طوكيو مزود بمؤشر ATC-10 يعمل في ظل الظروف العادية
تم تفعيل مؤشر ATC-10 المذكور مع نظام الحماية من تجاوز السرعة ( ORP ) قرب نهاية منطقة تغطية مراقبة الحركة الجوية .

في اليابان، طُوّر نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) للقطارات فائقة السرعة مثل قطار شينكانسن ، التي تسير بسرعات عالية جدًا لدرجة أن السائق لا يملك تقريبًا أي وقت للاستجابة لإشارات السكة الحديدية. يرسل نظام ATC إشارات صوتية تحمل معلومات حول الحد الأقصى للسرعة في كل قسم من مسار السكة . عند استقبال هذه الإشارات على متن القطار، تُقارن سرعته الحالية بالحد الأقصى للسرعة، ويتم تفعيل المكابح تلقائيًا إذا تجاوزت السرعة الحد المسموح به. تُحرر المكابح بمجرد أن تنخفض سرعة القطار عن الحد الأقصى للسرعة. يوفر هذا النظام مستوى أعلى من الأمان، إذ يمنع التصادمات التي قد تنجم عن خطأ السائق، ولذلك تم تركيبه أيضًا في خطوط النقل المزدحمة، مثل خط يامانوتي في طوكيو وبعض خطوط مترو الأنفاق. [ 4 ]

على الرغم من أن نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) يُفعّل المكابح تلقائيًا عندما تتجاوز سرعة القطار الحد المسموح به، إلا أنه لا يستطيع التحكم في قوة المحرك أو موضع توقف القطار عند دخوله المحطات. مع ذلك، يستطيع نظام التشغيل الآلي للقطارات (ATO) التحكم تلقائيًا في مغادرة المحطات، والسرعة بين المحطات، وموضع التوقف داخلها. وقد تم تركيبه في بعض خطوط المترو. [ 4 ]

مع ذلك، ينطوي نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) على ثلاثة عيوب. أولًا، لا يمكن زيادة الفاصل الزمني بين القطارات بسبب فترة التوقف بين تحرير المكابح عند حد سرعة معين وتطبيقها عند حد السرعة الأقل التالي. ثانيًا، تُطبَّق المكابح عندما يصل القطار إلى أقصى سرعة، مما يقلل من راحة الركوب. ثالثًا، إذا أراد المشغل تشغيل قطارات أسرع على الخط، فيجب تغيير جميع المعدات ذات الصلة على جانب الطريق وعلى متن القطار أولًا. [ 4 ]

نظام مراقبة الحركة الجوية التناظري

عداد السرعة في كابينة سائق من سلسلة 0، يظهر أضواء نظام التحكم التلقائي في درجة الحرارة (ATC) أعلى مؤشرات السرعة

تم استخدام الأنظمة التناظرية التالية:

  • ATC-1 : يتم استخدام نظام ATC-1 على خطي توكايدو وسانيو شينكانسن منذ عام 1964. ويصنف النظام المستخدم على خط توكايدو شينكانسن على أنه ATC-1A، بينما يصنف النظام المستخدم على خط سانيو شينكانسن على أنه ATC-1B. كانت السرعة المحددة على جانبي السكة في الأصل 30، 70، 110، 160، و210 كم/ساعة (0، 19، 43، 68، 99، و130 ميل/ساعة) ، ثم جرى تحديثها لتشمل سرعات محددة تبلغ 30، 70 ، 120، 170، 220، 230، 255، 270، 275، 285، و300 كم/ساعة (0، 19، 43، 75، 106 ، 137، 143، 158، 168، 171، 177، و186 ميل/ساعة) مع إدخال عربات جديدة على كلا الخطين. وتشمل الطرازات ATC-1D وATC-1W، حيث يُستخدم الأخير حصريًا على خط سانيو شينكانسن. منذ عام 2006، تم استبدال نظام ATC-1A الخاص بقطار توكايدو شينكانسن بنظام ATC-NS.                                
  • نظام ATC-2 : استُخدم على خطوط قطارات شينكانسن في توهوكو وجويتسو وناغانو ، وكان يعتمد على حدود سرعة جانبية تبلغ 0، 30، 70، 110، 160 ، 210، و240 كم/ساعة (0، 19، 43، 68، 99، 130، و149 ميل/ساعة) . في السنوات الأخيرة، تم استبدال نظام ATC-2 بنظام DS-ATC الرقمي. يجب عدم الخلط بين نظام ATC-2 الياباني ونظام Ansaldo L10000 ATC (المعروف أيضًا باسم ATC-2) المستخدم في السويد والنرويج، والذي يُشبه أنظمة EBICAB 700 و900 ATC المستخدمة في بعض أنحاء أوروبا. ثبتت سلامة إشارة ATC التناظرية، ولكنها تُحدد فقط السرعة القصوى المسموح بها في كل قسم من أقسام القطار. تتكون إشارة السرعة من نطاق تردد أساسي يتراوح بين 750 و1000 هرتز، ونطاق تردد ثانوي حول 1200 هرتز. يوضح الجدول أدناه ترددات تعديل FSK والسرعات المسموح بها المقابلة لها.              
أساسي

المرحلة الثانوية

12.0  هرتز16.5  هرتز21.0  هرتز27.0  هرتز32.0  هرتز38.5  هرتز
10.0  هرتز240  كم/ساعةإشارة التحويل210  كم/ساعة0  كم/ساعة
15.0  هرتز160  كم/ساعة
22.0  هرتز110  كم/ساعة
29.0  هرتز70  كم/ساعة
36.0  هرتز30  كم/ساعة
41.5  هرتز0  كم/ساعة

من أبرز نقاط ضعف نظام التحكم الآلي بالقطارات ATC-2 عدم قدرته على توفير تعليمات مختلفة للقطارات ذات الأداء المتباين في المكابح، وذلك بسبب محدودية عرض النطاق الترددي وتقنية التعديل. فقد يُطلب من القطارات ذات الأداء الأفضل في المكابح التباطؤ مبكرًا جدًا، مما يُهدر كفاءة القطارات الجديدة وأداءها العالي، بينما لا تزال القطارات القديمة في الخدمة. [ 5 ]

نظام مراقبة الحركة الجوية الرقمي

مؤشر D-ATC المستخدم في قطارات سلسلة E233

يستخدم نظام التحكم الآلي الرقمي للقطارات دوائر السكة الحديدية للكشف عن وجود قطار في المقطع، ثم يرسل بيانات رقمية من معدات جانب السكة إلى القطار تتضمن أرقام دوائر السكة، وعدد المقاطع الخالية (دوائر السكة) المتبقية حتى وصول القطار التالي، والرصيف الذي سيصل إليه. تُقارن البيانات المستلمة ببيانات أرقام دوائر السكة المخزنة في ذاكرة القطار، ويتم حساب المسافة إلى القطار التالي. كما تخزن الذاكرة بيانات عن انحدارات السكة، وحدود السرعة على المنحنيات والتقاطعات. تشكل هذه البيانات مجتمعةً أساس قرارات نظام التحكم الآلي عند التحكم في مكابح الخدمة وإيقاف القطار. [ 4 ]

في نظام التحكم الآلي الرقمي للقطارات، يحدد مسار القطار منحنى الكبح اللازم لإيقافه قبل دخوله قسم المسار التالي الذي يشغله قطار آخر. يُطلق إنذار عند اقتراب القطار من مسار الكبح، وتُفعّل المكابح عند تجاوز هذا المسار. تُفعّل المكابح بشكل خفيف في البداية لضمان راحة أكبر للركاب، ثم تُفعّل بقوة أكبر حتى الوصول إلى التباطؤ الأمثل. تُفعّل المكابح بشكل أخف عندما تنخفض سرعة القطار إلى سرعة محددة أقل من الحد الأقصى للسرعة. يسمح تنظيم قوة الكبح بهذه الطريقة للقطار بالتباطؤ وفقًا لمسار الكبح، مع ضمان راحة الركاب. [ 4 ]

يوجد أيضًا نمط فرملة طارئة خارج نمط الفرملة العادي، ويقوم نظام التحكم الآلي في القطارات بتطبيق فرامل الطوارئ إذا تجاوزت سرعة القطار هذا النمط. [ 4 ]

يتمتع نظام مراقبة الحركة الجوية الرقمي بعدد من المزايا:

  • يسمح استخدام نظام التحكم في الفرامل بخطوة واحدة بعمليات عالية الكثافة لأنه لا يوجد وقت تشغيل خامل بسبب تأخير التشغيل بين تحرير الفرامل عند مرحلة حد السرعة المتوسطة.
  • يمكن للقطارات أن تسير بالسرعة المثلى دون الحاجة إلى بدء التباطؤ المبكر، إذ يُمكن إنشاء أنماط كبح لأي نوع من عربات السكك الحديدية بناءً على بيانات من أجهزة مراقبة السكة تشير إلى المسافة إلى القطار التالي. وهذا يُتيح تشغيل القطارات السريعة والمحلية وقطارات الشحن على نفس المسار بالسرعة المثلى.
  • لا حاجة لتغيير معدات التحكم الآلي على جانب السكة عند تشغيل قطارات أسرع في المستقبل. [ 4 ]
  • يمكن نقل بيانات متعددة إلى أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة الرئيسية نظرًا لارتفاع معدل نقل البيانات فيها، والذي يستفيد من تقنية برامج وأجهزة معالجة الإشارات الرقمية الحديثة.

من خلال مخطط توضيحي لنظام إزالة التضمين المستخدم في نظام الإشارات القياسي TVM430 لسكك الحديد الوطنية الصينية، نلاحظ أن نظام معالجة الإشارات الرقمية (DSP) يتكون من مرشح تمرير النطاق، وتحويل فورييه السريع (FFT)، والبحث عن القمم والتوافقيات في الطيف. تبدأ العملية بأخذ عينات من البيانات، وإضافة نافذة هامينغ، ثم تحويل فورييه السريع (FFT)، وحساب طيف القدرة، والبحث في جميع أنحاء الطيف لتوليد تسلسل الإشارة المرسلة. [ 6 ]

حتى الآن، تُستخدم أنظمة مراقبة الحركة الجوية الرقمية التالية:

  • نظام التحكم الآلي الرقمي (D-ATC) : يُستخدم على خطوط السكك الحديدية غير فائقة السرعة في بعض خطوط شركة سكك حديد شرق اليابان (JR East). وهو اختصار لـ Digital ATC (التحكم الآلي الرقمي). ويكمن الفرق الرئيسي بينه وبين تقنية التحكم الآلي التناظرية القديمة في التحول من التحكم الأرضي إلى التحكم الآلي للقطارات، مما يسمح بضبط الكبح بما يتناسب مع قدرة كل قطار، وبالتالي تحسين الراحة والسلامة. كما أن قدرته على زيادة السرعات وتوفير جداول زمنية أكثر كثافة يُعد أمرًا بالغ الأهمية لشبكة السكك الحديدية اليابانية المزدحمة. تم تفعيل نظام D-ATC لأول مرة على جزء من خط كيهين-توهوكو، الممتد من محطة تسورومي إلى محطة مينامي-أوراوا، في 21 ديسمبر 2003، بعد تحويل قطارات سلسلة 209 هناك لدعم نظام D-ATC. كما تم تفعيل نظام D-ATC على خط يامانوتي في أبريل 2005، بعد استبدال جميع عربات سلسلة 205 القديمة بقطارات سلسلة E231 الجديدة المزودة بنظام D-ATC . توجد خطط لتفعيل نظام التحكم الآلي الرقمي (D-ATC) على باقي خط كيهين-توهوكو وخط نيغيشي، رهناً بتحويل الأنظمة الموجودة على متن القطارات والأنظمة الأرضية. نظام التحكم الآلي المستخدم على خط توي شينجوكو منذ 14 مايو 2005 مشابه جداً لنظام D-ATC. ومنذ 18 مارس 2006، تم تفعيل نظام التحكم الآلي الرقمي أيضاً على قطار توكايدو شينكانسن ، وهو قطار شينكانسن الأصلي المملوك لشركة سكك حديد وسط اليابان ، ليحل محل نظام التحكم الآلي التناظري القديم. يُستخدم نظام D-ATC مع قطار THSR 700T المصمم لخط سكة حديد تايوان فائق السرعة ، والذي افتُتح في أوائل يناير 2007.
  • نظام DS-ATC : يُطبّق على خطوط شينكانسن التي تُشغّلها شركة JR East . وهو اختصار لـ "الاتصالات والتحكم الرقمي لشينكانسن - نظام التحكم الآلي". يُستخدم هذا النظام على خطوط توهوكو شينكانسن ، وهوكايدو شينكانسن ، وجويتسو شينكانسن ، وهوكوريكو شينكانسن . يهدف نظام DS-ATC إلى تحسين نقاط ضعف نظام ATC-2، وذلك عن طريق إرسال رسائل إلى القطار تتضمن المسافة إلى القطار السابق، أو نقطة بدء حد السرعة، ورقم تعريف القطاع، عبر دوائر المسار. يُطلق على النظام الجديد لخطوط توهوكو، وهوكايدو، وجويتسو، وهوكوريكو شينكانسن اسم DS-ATC. مقارنةً بنظام ATC القديم، لا يُظهر نظام DS-ATC أمر السرعة مباشرةً لسائقي القطارات، بل تقوم أجهزة الكمبيوتر الموجودة على متن القطار بتقييم المسافة من القطار السابق، وأداء الكبح، والانحدار، والموقع، والأوامر الصادرة من مركز التحكم.

تم اختيار ترددين حاملين بتردد 575  هرتز و625  هرتز، مع تعديل MSK، لنقل إشارات نظام التحكم الآلي في القطارات (DS-ATC). يُركّب جهاز إرسال إشارات كشف القطارات والتحكم الآلي (TDAT) لكل قسم من أقسام السكة الحديدية، للكشف عن وجود قطار في القسم وإرسال إشارات مُعدّلة إليه. تُوضع أجهزة الإرسال في نهاية القسم باتجاه القطار، بينما تُوضع مجموعة من أجهزة الاستقبال في الطرف الآخر. تُعدّل الإشارات المرسلة بتقنية MSK نظرًا لمقاومتها للتداخل واستهلاكها القليل لعرض النطاق الترددي. في الوقت نفسه، يكشف جهاز TDAT موقع القطارات بمقارنة الإشارات المُرسلة والمُستقبلة بعد فك تعديلها في الطرف الآخر من القسم.

بما أن الترددات المُعدَّلة هي 575±8  هرتز و625±8  هرتز، فإن عرض النطاق الترددي المُستخدم لكلٍّ من قناتي التردد الأساسية والثانوية هو 16  هرتز، ويتم تحقيق معدل نقل بيانات أقصى يبلغ 64 بت/ثانية. يقوم جهاز TDAT بتغذية الإشارة في دوائر السكة الحديدية، وتستقبل القطارات الإشارات بواسطة زوج من ملفات الالتقاط التي تولد تيارًا حثيًا من المجال المغناطيسي للسكك الحديدية. هناك خمسة أنواع من البرقيات تُرسَل إلى القطارات. عناصر كل نوع وطول كل تسلسل مُدرج في الجدول أدناه.

يكتبأغراضالطول (بت)
1تسلسل بتات لتحديد حافة أقسام الكتلة24
2رقم تعريف قسم الطريق، وحدود السرعة، وعدد الأقسام غير المسدودة، وما إلى ذلك.64
3زيادة عدد الأقسام غير المحجوبة34
4انخفاض عدد الأقسام غير المحجوبة34
5السرعة المسموح بها، والطول، ومتوسط ​​الانحدار في الكتلة44

بمجرد دخول القطار 5060B، على سبيل المثال، إلى منطقة محددة، يتم استقبال برقية من النوع 1، ويحدد القطار تلك اللحظة كحافة لتلك المنطقة. يتبع التأخير الزمني بين دخول القطار إلى المنطقة وفك تشفير برقية النوع 1 بواسطة الحاسوب الموجود على متنه توزيعًا طبيعيًا (غاوسيًا) استنادًا إلى تجارب أجريت بالقرب من نيغاتا في أواخر التسعينيات. يبلغ متوسط ​​التأخير 514 مللي ثانية، والانحراف المعياري 29.2 مللي ثانية، مما يعني أن متوسط ​​خطأ اكتشاف الحافة هو 39.26 مترًا عند سرعة تشغيل قصوى تبلغ 275  كم/ساعة. عندما يستشعر نظام TDAT دخول القطار 5060B، يبدأ بإرسال برقية من النوع 2. قبل مغادرة القطار 5060B للمنطقة، يستمر نظام TDAT في إرسال برقية النوع 2، ما لم يتغير عدد المقاطع غير المحجوزة.

من التحديات التي تواجه أنظمة التحكم الآلي بالقطارات (ATC) مقارنةً بإشارات المرور التقليدية، تيار الجر والعواصف الرعدية. يُغذى تيار الجر القطارات من الكابلات العلوية، ويعود إلى محطات التحويل الكهربائية عبر المسارات. بعبارة أخرى، يوجد تيار متردد كبير يصل إلى حوالي 1000 أمبير يتدفق في المسارات. بالنسبة للمسارات المرتفعة، تُعدّ الصواعق القريبة منها مصدرًا للتداخل الكهرومغناطيسي أيضًا. قد يتسبب هذان العاملان في تشوه كبير في دوائر المسارات.

يسهل فحص نظام مراقبة الحركة الجوية المشفر رقميًا باستخدام سيارة فحص الإشارات. فبفضل رقائق معالجة الإشارات الرقمية، يمكن لسيارة الفحص جمع إشارات نظام مراقبة الحركة الجوية، ثم تُخزن الإشارات المُعدّلة في المجال الزمني وتُحلل داخل السيارة بمقارنة الرسائل المثالية في قاعدة البيانات مع الرسائل المُستلمة. [ 7 ]

  • نظام التحكم الآلي بالسرعة RS-ATC : يُستخدم في قطارات شينكانسن في مناطق توهوكو، وهوكايدو، وهوكوريكو، وجويتسو كخيار احتياطي لنظام التحكم الآلي بالسرعة DS-ATC. يشبه نظام RS-ATC نظام GSM-R من حيث المبدأ ، حيث تُستخدم إشارات الراديو للتحكم في حدود السرعة على القطارات، مقارنةً بمنارات جانب السكة و/أو أجهزة الإرسال والاستقبال المستخدمة في أنواع أنظمة التحكم الآلي الأخرى.
  • نظام التحكم الآلي بالقطارات ATC-NS : يُستخدم هذا النظام، الذي يرمز إلى نظام التحكم الآلي بالقطارات الجديد (ATC-New System)، لأول مرة على خط توكايدو شينكانسن منذ عام 2006، وهو نظام تحكم آلي بالقطارات رقمي يعتمد على نظام DS-ATC. كما يُستخدم أيضًا على خط سكة حديد تايوان فائق السرعة وخط سانيو شينكانسن .
  • KS-ATC : يستخدم على خط كيوشو شينكانسن منذ عام 2004. يرمز إلى كيوشو شينكانسن-ATC.

ATACS

نظام ATACS هو نظام تحكم آلي بالقطارات يعتمد على الكتل المتحركة ، وهو مشابه لنظام CBTC ، وقد طورته شركة RTRI ونفذته شركة JR East لأول مرة على خط سينسيكي في عام 2011، ثم على خط سايكيو في عام 2017، [ 8 ] وخط كومي في عام 2020. [ 9 ] ويعتبر النظام مكافئًا لنظام ETCS من المستوى 3 في اليابان . [ 10 ]

كوريا الجنوبية

تستخدم العديد من خطوط مترو الأنفاق في كوريا الجنوبية نظام التحكم الآلي في القطارات (ATC)، وفي بعض الحالات يتم تعزيزها بنظام التشغيل الآلي للقطارات (ATO).

بوسان

جميع الخطوط تستخدم نظام مراقبة الحركة الجوية (ATC). جميع الخطوط مزودة بنظام تشغيل آلي (ATO).

سيول

باستثناء الخطين 1 و2 (عربات MELCO فقط)، تستخدم جميع الخطوط نظام التحكم الآلي في القطارات (ATC). أما الخط 2 (عربات VVVF)، والخط 5، والخط 6، والخط 7، والخط 8، فقد تم تحسين أنظمة التحكم الآلي في القطارات (ATC) فيها بنظام التشغيل الآلي للقطارات (ATO).

أوروبا

الدنمارك

يختلف نظام التحكم الآلي بالقطارات في الدنمارك (المُسمى رسميًا ZUB 123 ) عن أنظمة الدول المجاورة. [ 11 ] ففي الفترة من عام 1978 إلى عام 1987، جُرِّب نظام التحكم الآلي السويدي في الدنمارك، ثم طُبِّق نظام جديد من تصميم شركة سيمنز بين عامي 1986 و1988. وعقب حادثة قطار سوروه التي وقعت في أبريل 1988، جرى تركيب النظام الجديد تدريجيًا على جميع الخطوط الرئيسية الدنماركية بدءًا من أوائل التسعينيات. بعض القطارات (مثل تلك المستخدمة في خدمة أوريسندستاغ وبعض قطارات X 2000 ) مزودة بالنظامين الدنماركي والسويدي، [ 11 ] بينما قطارات أخرى (مثل عشرة من قطارات ICE-TD ) مزودة بالنظامين الدنماركي والألماني. تعتبر شركة Banedanmark ، وهي شركة البنية التحتية للسكك الحديدية الدنماركية، نظام ZUB 123 الآن نظامًا قديمًا، ومن المتوقع تحويل شبكة السكك الحديدية الدنماركية بأكملها إلى المستوى 2 من نظام ETCS بحلول عام 2030.

مع ذلك، لا يُستخدم نظام ZUB 123 في شبكة قطارات الضواحي في كوبنهاغن ، حيث كان يُستخدم نظام أمان آخر غير متوافق يُسمى HKT ( da:Hastighedskontrol og togstop ) من عام 1975 إلى عام 2022، وكذلك في خط هورنباك ، الذي يستخدم نظام ATP أبسط بكثير تم تقديمه في عام 2000. ويجري استبدال جميع الأنظمة المذكورة أعلاه تدريجياً بمعيار إشارات CBTC الحديث والعالمي اعتباراً من عام 2026. [ 12 ]

النرويج

تستخدم وكالة Bane NOR ، وهي الهيئة الحكومية النرويجية المسؤولة عن البنية التحتية للسكك الحديدية، نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) السويدي. ولذلك، يمكن للقطارات عمومًا عبور الحدود دون الحاجة إلى تعديلات خاصة. [ 13 ] مع ذلك، وعلى عكس السويد، يُميّز نظام التحكم الآلي بالقطارات المُستخدم في النرويج بين نظام جزئي ( delvis ATC ، DATC)، الذي يضمن توقف القطار عند تجاوز الإشارة الحمراء، ونظام كامل (FATC)، الذي يضمن، بالإضافة إلى منع تجاوز الإشارات الحمراء، عدم تجاوز القطار الحد الأقصى للسرعة المسموح بها. يُمكن تركيب نظام DATC أو FATC على خط سكة حديد في النرويج، ولكن ليس كليهما في الوقت نفسه.

تم تجربة نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) لأول مرة في النرويج عام 1979، بعد كارثة قطار تريتن التي نجمت عن تجاوز إشارة الخطر (SPAD) قبل أربع سنوات. وطُبّق نظام التحكم الديناميكي بالقطارات (DATC) لأول مرة على خط أوسلو إس - دومباس - تروندهايم - غرونغ بين عامي 1983 و1994، بينما طُبّق نظام التحكم الآلي بالقطارات (FATC) لأول مرة على خط أوفوتن عام 1993. ويُستخدم نظام FATC على خط غاردرموين فائق السرعة منذ افتتاحه عام 1998. وبعد حادثة أوستا عام 2000، تسارع تطبيق نظام DATC على خط روروس، ودخل حيز التشغيل عام 2001.

السويد

بدأ تطوير نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) في السويد خلال ستينيات القرن الماضي (ATC-1)، وتم إدخاله رسميًا في أوائل ثمانينيات القرن نفسه بالتزامن مع القطارات فائقة السرعة (ATC-2/Ansaldo L10000). [ 14 ] وبحلول عام 2008، كان 9831  كيلومترًا من أصل 11904  كيلومترًا من خطوط السكك الحديدية التي تتولى صيانتها إدارة النقل السويدية -الجهة السويدية المسؤولة عن البنية التحتية للسكك الحديدية- مزودة بنظام ATC-2. [ 15 ] ومع ذلك، ونظرًا لعدم توافق نظام ATC-2 عمومًا مع نظامي ERTMS / ETCS (كما هو الحال في خط بوثنيا ، أول خط سكة حديد في السويد يستخدم نظامي ERTMS/ETCS حصريًا)، وسعيًا من إدارة النقل السويدية (Trafikverket) لاستبدال نظام ATC-2 بنظام ERTMS/ETCS خلال العقود القليلة القادمة، فقد تم تطوير وحدة نقل خاصة (STM) للتبديل تلقائيًا بين نظامي ATC-2 وERTMS/ETCS.

المملكة المتحدة

في عام ١٩٠٦، طورت شركة السكك الحديدية الغربية العظمى في المملكة المتحدة نظامًا يُعرف باسم "التحكم الآلي بالقطارات". يُصنف هذا النظام ، وفقًا للمصطلحات الحديثة، ضمن أنظمة الإنذار الآلي. كان هذا النظام نظامًا متقطعًا لحماية القطارات، يعتمد على سكة حديدية موصولة بالكهرباء (أو غير موصولة) تقع بين قضبان السكة الرئيسية وأعلى منها. كانت هذه السكة مائلة عند طرفيها، وتُعرف باسم منحدر التحكم الآلي، وتتلامس مع نتوء أسفل قاطرة القطار المارة.

تم توفير المنحدرات عند الإشارات البعيدة . أما تطوير التصميم، الذي كان من المفترض استخدامه عند إشارات التوقف، فلم يتم تنفيذه مطلقاً.

إذا كانت إشارة التحذير المرتبطة بالمنحدر مُفعّلة، فلن يتم تنشيط المنحدر. سيرفع المنحدر دواسة الفرامل في القاطرة المارة ويبدأ تسلسلًا زمنيًا مع إطلاق بوق من منصة القيادة. إذا لم يستجب السائق لهذا التحذير خلال فترة زمنية محددة مسبقًا، فسيتم تفعيل فرامل القطار. في الاختبارات، أثبتت شركة السكك الحديدية الغربية العظمى (GWR) فعالية هذا النظام من خلال إرسال قطار سريع بأقصى سرعة متجاوزًا إشارة تحذير بعيدة. تم إيقاف القطار بأمان قبل الوصول إلى إشارة التوقف الرئيسية.

إذا كانت الإشارة المرتبطة بالمنحدر واضحة، يتم تنشيط المنحدر. عند تنشيط المنحدر، يرتفع الحذاء الموجود على القاطرة المارة ويصدر جرسًا على منصة القيادة.

في حال تعطل النظام، سيبقى الحذاء غير موصول بالكهرباء، وهي حالة التحذير؛ وبالتالي، فإن العطل يكون آمناً ، وهو شرط أساسي لجميع معدات السلامة. [ 16 ]

تم تطبيق النظام على جميع الخطوط الرئيسية لشركة GWR، بما في ذلك خط بادينغتون إلى ريدينغ، بحلول عام 1908. [ 16 ] وظل النظام قيد الاستخدام حتى سبعينيات القرن العشرين، عندما تم استبداله بنظام الإنذار التلقائي للسكك الحديدية البريطانية (AWS).

أمريكا الشمالية

كندا

بدأت هيئة النقل في تورنتو ، في عام 2017، بتطبيق نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) على الخط 1 (يونغ-يونيفرسيتي ) بتكلفة 562.3  مليون دولار. وبعد منح العقد لشركة ألستوم في عام 2009، ستتمكن الهيئة من تقليل الفاصل الزمني بين القطارات على الخط 1 خلال ساعات الذروة، وزيادة عدد القطارات العاملة عليه. [ 17 ] إلا أن العمل لم يبدأ إلا بعد استلام قطارات جديدة كليًا متوافقة مع نظام التحكم الآلي بالقطارات وإخراج القطارات القديمة غير المتوافقة مع النظام الجديد من الخدمة. تم تطبيق نظام التحكم الآلي بالقطارات على مراحل، بدءًا باختبار في 4 نوفمبر 2017 خلال الخدمة العادية بين محطتي دوبونت ويوركدايل . ثم تم تطبيقه بشكل دائم مع افتتاح امتداد مترو أنفاق تورنتو-يورك سبادينا في 17 ديسمبر 2017، بين محطتي فوغان وشيبارد ويست . [ 18 ] [ 19 ] تم تنفيذ النظام على باقي الخط خلال إغلاقات نهاية الأسبوع وأعمال الليل التي كان من المقرر أن يُغلق فيها المترو. وقد شهد المشروع تأخيرات، حيث تم تأجيل المواعيد النهائية للتحويل الكامل للخط 1 عدة مرات حتى عام 2022. [ 20 ] اكتمل تحويل نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) إلى محطة فينش في 24 سبتمبر 2022. [ 19 ] تطلب تحويل الخط 1 بالكامل إلى نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) تركيب 2000 منارة، و256 إشارة، وأكثر من مليون قدم من الكابلات. [ 19 ] من المخطط أيضًا استخدام نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) على خط إيجلينتون 5 الذي سيتم افتتاحه قريبًا ، ولكن على عكس الخط 1، سيتم توفير النظام على الخط 5 بواسطة شركة بومباردييه للنقل باستخدام تقنية Cityflo 650 الخاصة بها. [ 21 ] تخطط هيئة النقل في تورنتو (TTC) لتحويل الخط 2 بلور-دانفورث والخط 4 شيبارد إلى نظام التحكم الآلي في القطارات (ATC) في المستقبل، رهناً بتوافر التمويل والقدرة على استبدال الأسطول الحالي غير المتوافق مع نظام التحكم الآلي في القطارات على الخط 2 بقطارات متوافقة معه، مع تاريخ إنجاز متوقع بحلول عام 2030. [ 22 ]

الولايات المتحدة

تُدمج أنظمة التحكم الآلي بالقطارات (ATC) في الولايات المتحدة الأمريكية عادةً مع أنظمة الإشارات المستمرة الموجودة في كابينة القيادة . ويعتمد نظام ATC على إلكترونيات في القاطرة تُفعّل نوعًا من التحكم في السرعة بناءً على مدخلات نظام الإشارات في الكابينة. [ 23 ] إذا تجاوزت سرعة القطار الحد الأقصى المسموح به لذلك الجزء من المسار، يُطلق إنذار السرعة الزائدة في الكابينة. وإذا لم يُخفّض السائق السرعة أو لم يستخدم المكابح لخفضها، يُفعّل نظام المكابح الجزائية تلقائيًا. [ 23 ] نظرًا لحساسية مسائل المناولة والتحكم في قطارات الشحن في أمريكا الشمالية، يُطبّق نظام ATC بشكل شبه حصري على قاطرات الركاب في كلٍ من خدمات النقل بين المدن وخدمات النقل المحلي، بينما تستخدم قطارات الشحن إشارات الكابينة دون التحكم في السرعة. وتشترط بعض خطوط السكك الحديدية ذات الحركة الكثيفة للركاب، مثل أمتراك ومترو نورث وسكك حديد لونغ آيلاند، استخدام التحكم في السرعة في قطارات الشحن التي تعمل على جميع أو جزء من أنظمتها. [ 23 ]

على الرغم من وجود تقنيات إشارات الكابينة والتحكم في السرعة منذ عشرينيات القرن الماضي، إلا أن اعتماد نظام التحكم الآلي في السرعة (ATC) لم يصبح مطروحًا إلا بعد وقوع عدد من الحوادث الخطيرة بعد عدة عقود. وقد طبّقت شركة لونغ آيلاند للسكك الحديدية نظام التحكم الآلي في السرعة ضمن نطاق إشارات الكابينة في خمسينيات القرن الماضي، وذلك بعد حادثين مميتين ناجمين عن تجاهل الإشارات. وبعد كارثة جسر نيوارك باي المتحرك، سنّت ولاية نيوجيرسي قانونًا يُلزم جميع شركات تشغيل قطارات الركاب الرئيسية في الولاية باستخدام نظام التحكم في السرعة. وبينما يُستخدم نظام التحكم في السرعة في العديد من خطوط قطارات الركاب في الولايات المتحدة، إلا أنه في معظم الحالات تم اعتماده طواعيةً من قِبل شركات السكك الحديدية المالكة لهذه الخطوط.

ثلاث شركات سكك حديدية فقط لنقل البضائع، هي يونيون باسيفيك ، وفلوريدا إيست كوست ، وسي إس إكس ترانسبورتيشن ، اعتمدت أي شكل من أشكال نظام التحكم الآلي في القطارات (ATC) على شبكاتها. تعمل أنظمة كل من فلوريدا إيست كوست وسي إس إكس بالتزامن مع إشارات الكابينة النبضية ، والتي ورثتها سي إس إكس من خط سكة حديد ريتشموند، فريدريكسبيرغ، وبوتوماك على خطها الرئيسي الوحيد. أما نظام يونيون باسيفيك، فقد ورثته في أجزاء من خط شيكاغو ونورث وسترن الرئيسي الممتد من الشرق إلى الغرب، ويعمل بالتزامن مع نظام إشارات كابينة ثنائي الجوانب مصمم للاستخدام مع نظام التحكم الآلي في القطارات. في سي إس إكس وفلوريدا إيست كوست، تتطلب تغييرات إشارات الكابينة الأكثر تقييدًا من السائق تطبيقًا أدنى للفرامل، وإلا سيواجه عقوبة أشد تؤدي إلى توقف القطار. لا يتطلب أي من النظامين تحكمًا صريحًا في السرعة أو الالتزام بمنحنى الكبح . [ 24 ] يتطلب نظام يونيون باسيفيك تطبيقًا فوريًا للفرامل لا يمكن رفعه إلا بعد خفض سرعة القطار إلى 64 كم/ساعة (40 ميلًا في الساعة) (لأي قطار يسير بسرعة أعلى من ذلك). بعد ذلك، يجب تخفيض سرعة القطار إلى ما لا يزيد عن 32 كم/ ساعة (20 ميلاً في الساعة) خلال 70 ثانية من إشارة التوقف الأولى في كابينة القيادة. سيؤدي عدم استخدام المكابح لتخفيض السرعة إلى فرض غرامة. [ 25 ]    

تُتيح أنظمة التحكم الآلي الثلاثة لقطارات الشحن للمهندس هامشًا من المرونة في استخدام المكابح بطريقة آمنة وسليمة، إذ قد يؤدي استخدام المكابح بشكل غير صحيح إلى خروج القطار عن القضبان أو هروبه. ولا تعمل أي من هذه الأنظمة في المناطق الوعرة أو الجبلية.

طُبّق نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) لقطارات الركاب فائقة السرعة لأول مرة عام 1972 في منطقة خليج سان فرانسيسكو من قِبل هيئة النقل السريع لمنطقة الخليج (BARTD). وكان نظامهم الأول من نوعه الذي يستخدم دوائر إلكترونية معقدة وتحكمًا حاسوبيًا للتشغيل اليومي للقطارات. صُمم نظام التحكم الأساسي بحيث يتم تسارع وتباطؤ المركبات بشكل آلي بالكامل من خلال إرسال أوامر سرعة مشفرة ثنائيًا من أجهزة إرسال على جانب السكة إلى أجهزة استقبال على متن القطار. وبافتراض درجة عالية من موثوقية الأجهزة الإلكترونية، فإن المشكلة التقنية الأكثر أهمية هي تحديد مسافات التوقف المناسبة بين القطارات. ويجب أن يأخذ حساب هوامش التوقف هذه في الاعتبار قياسات أداء كبح القطار في ظل ظروف سكك حديدية متنوعة. [ 26 ]

أوقيانوسيا

أستراليا

يُستخدم نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) في كوينزلاند بين كابولتشر وبوندابيرج ، بالإضافة إلى نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATP ). [ 27 ] : 19 يُستخدم هذا الخط بواسطة قطار تيلت ، بالإضافة إلى خدمات الشحن والركاب الأخرى.

استُخدم نظام التحكم الآلي بالقطارات (ATC) أيضًا في خط سكة حديد سيدني الداخلي الغربي الخفيف [ 28 ] حتى عام 2015، عندما تم سحب قطارات فاريوترام من الخدمة. ولم يعد الخط مزودًا بأي وسائل حماية لمنع الخطأ البشري.

انظر أيضاً

مراجع

  1. هول، ستانلي (1987). إشارات الخطر: تحقيق في حوادث السكك الحديدية الحديثة . لندن: إيان آلان. الصفحات 10-11 . ISBN  0711017042.
  2. كالفيرت، جيه بي (2004). "نظام التحكم الآلي في قطارات شركة غريت ويسترن للسكك الحديدية" . جامعة دنفر . مؤرشف من الأصل في 3 أكتوبر 2007. تم الاطلاع عليه في 14 نوفمبر 2022 .
  3. "هواوي وهيئة السكك الحديدية بالسكك الحديدية في جنوب إفريقيا تطلقان أول عملية تشغيل لشبكة GSM-R للسكك الحديدية في جنوب إفريقيا - هواوي جنوب إفريقيا " .
  4. 1 2 3 4 5 6 7 تاكاشيغي، تيتسو (سبتمبر 1999). "تكنولوجيا السكك الحديدية اليوم 8: أنظمة الإشارات من أجل نقل آمن بالسكك الحديدية" (ملف PDF) . مجلة السكك الحديدية والنقل اليابانية.
  5. مياشي، م. (أبريل 1998). "نظام التحكم الآلي الجديد باستخدام الإرسال الرقمي للتشغيل فائق السرعة على خطوط شينكانسن" . المؤتمر الدولي حول التطورات في أنظمة النقل الجماعي . ص 68-73 . doi : 10.1049/cp:19980099 . ISBN  0-85296-703-9.
  6. كونغ، يونغ؛ دو، بو-شوان؛ تان، تشن-هوي (سبتمبر 2009). "نظام محاكاة إرسال إشارات السكك الحديدية واستقبال الإشارات داخل كابينة القيادة". مؤتمر IEEE السبعون لتكنولوجيا المركبات ، خريف 2009. الصفحات 1-5 . doi : 10.1109/VETECF.2009.5378779 . ISBN  978-1-4244-2514-3.
  7. مياشي، م.؛ ماتسوموتو، ك.؛ ماتسوكي، ت. (أبريل 1996). "الجيل الجديد من نظام التحكم الآلي في القطارات للتشغيل فائق السرعة على خطوط شينكانسن". وقائع مؤتمر تكنولوجيا المركبات - VTC . المجلد 3. الصفحات 1613-1617 . doi : 10.1109/VETEC.1996.504030 . ISBN   0-7803-3157-5.
  8. ^ “埼京線への無線式列車制御システム(ATACS)の使用開始について” (PDF) (خبر صحفى) (باللغة اليابانية). شركة شرق اليابان للسكك الحديدية. 3 أكتوبر 2017 . تم الاسترجاع في 10 يوليو 2021 .
  9. شيمبون، المحدودة، نيكان كوجيو. "JR東、無線で列車制御−地上設備を大幅スリム化" .日刊工業新聞電子版.
  10. ستايسي، مونغو. "نظام ATACS - المستوى الثالث الياباني؟" . مجلة RailEngineer . تاريخ الاسترجاع: 12 ديسمبر 2020 .
  11. 1 2 "ATC - نظام التحكم الآلي بالقطارات" . Siemens.dk . سيمنز . مؤرشف من الأصل في 3 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 15 يناير 2015 .
  12. "تشغيل نظام التحكم الآلي بالقطارات على خط إس-بان في كوبنهاغن الداخلية" . المجلة الدولية للسكك الحديدية . 24 يناير 2022. تاريخ الاطلاع: 20 مارس 2022 .
  13. لوسون، هارولد "باد" (2007). تاريخ الحوسبة الإسكندنافية 2: المؤتمر الثاني لمجموعة العمل 9.7 التابعة للاتحاد الدولي لمعالجة المعلومات، HiNC 2، توركو . سبرينغر. الصفحات 13-29 . ISBN  9783642037566 عبر كتب جوجل.
  14. ^ لوسون ، هارولد دبليو. والين، سيفيرت؛ برينتس، بيريت؛ فريمان، برتيل (2002). "عشرون عامًا من التحكم الآمن في القطارات في السويد" . Belisa.se . بيريت همسيدا . تم الاسترجاع 15 يناير 2015 .
  15. "بيانات النطاق" [ التقويم الفلكي ] . Banverket.se (باللغة السويدية). إدارة السكك الحديدية السويدية . 15 فبراير 2010. مؤرشف من الأصل في 21 يونيو 2010. تم الاطلاع عليه في 15 يناير 2015 .
  16. 1 2 فيث، نيكولاس (2000). الخروج عن القضبان: لماذا تصطدم القطارات . لندن: القناة الرابعة . ص 53. ISBN  9780752271651.
  17. "شركة ألستوم تفوز بعقد نظام التحكم الآلي بالقطارات في تورنتو" . مجلة ريلواي إيدج . 5 مايو 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أكتوبر 2022 .
  18. كالينوفسكي، تيس (20 نوفمبر 2014). "حلول إشارات هيئة النقل في تورنتو تعد بتخفيف الازدحام في مترو الأنفاق يوماً ما، ولكن في الوقت الحالي، لا ينتج عنها سوى المزيد من التأخيرات" . صحيفة تورنتو ستار . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 نوفمبر 2015 .
  19. ١ ٢ ٣ "الخط ١ التابع لهيئة النقل في تورنتو يعمل الآن بنظام إشارات التحكم الآلي" . هيئة النقل في تورنتو . ٢٩ سبتمبر ٢٠٢٢. مؤرشف من الأصل في ٢٩ سبتمبر ٢٠٢٢.
  20. فوكس، كريس (5 أبريل 2019). "نظام الإشارات الجديد متأخر عن الجدول الزمني بثلاث سنوات ويتجاوز الميزانية بمقدار 98 مليون دولار: تقرير" . CP24 . تم الاطلاع عليه في 10 أبريل 2019 .
  21. "قسم التحكم بالسكك الحديدية في شركة بومباردييه يوسع نطاق تواجده في أمريكا الشمالية" . بومباردييه للنقل . 8 أكتوبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يناير 2019 .
  22. "اختبار هيئة النقل في تورنتو لنظام الإشارات الجديد 'تجاوز التوقعات'"" . thestar.com . 6 نوفمبر 2017 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أكتوبر 2022 .
  23. 1 2 3 جدول مواعيد موظفي أمتراك رقم 3، المنطقة الشمالية الشرقية، 18 يناير 2010، القسم 550
  24. جدول مواعيد قسم بالتيمور التابع لشركة CSX - القسم الفرعي RF&P
  25. "المدونة العامة لقواعد التشغيل (GCOR)" (ملف PDF) . 1405.UTU.org ( الطبعة السادسة). لجنة المدونة العامة لقواعد التشغيل. 7 أبريل 2010. مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) في 9 يناير 2015. تم الاطلاع عليها في 6 يناير 2015 . 
  26. ب، ليون ج.؛ أ، برومبرجر ن. (1979). "استراتيجية تقصير فترات تشغيل BART" . ورقة الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (باللغة اليابانية) (79-RT-6): 13.
  27. نظام خط الساحل الشمالي - الجنوب - حزمة معلومات (PDF) (الطبعة الرابعة ). سكك حديد كوينزلاند. 2024. تم الاطلاع عليه في 19 أبريل 2026 . 
  28. جير، ماثيو (2002). "قطار سيدني الخفيف" .