|
Železnice a zabezpečovací zařízení I. – pohled do historie
V dvoudílném seriálu se budou moci čtenáři seznámit s historií i současností zabezpečovacích zařízení používaných na železnici. Pozornost bude soustředěna především na ty jejich rysy, které jsou shodné se zabezpečovacími systémy pro průmyslovou výrobu. Železniční doprava se svými specifickými požadavky na bezpečnost je v oblasti zabezpečovacích systémů v čele vývoje a mnohé prostředky a postupy vyvinuté původně pro železnici se později rozšířily i do jiných oblastí zabezpečovací techniky. Moderní zabezpečovací systémy budou ilustrovány na příkladu komerčně úspěšného systému ESA 11 (AŽD Praha, s. r. o.).
1. Počátky železniční dopravy
Železniční doprava se začala rozvíjet v první polovině 19. století, kdy byla koňská hnací síla nahrazena silou parního stroje. Železniční doprava se stávala stále rychlejší a efektivnější a bylo možné přepravovat větší objemy nákladu. Rozvíjela se i přeprava cestujících. Průkopníkem v železniční dopravě byla Velká Británie, ale kontinentální Evropa a především Amerika nezůstaly pozadu.
S rozvojem železniční dopravy se však objevily mnohé problémy, které bylo nutné řešit. Docházelo k prvním železničním nehodám. Ve snaze jim předejít se začalo rozvíjet zabezpečení železniční dopravy.
2. Specifika železniční dopravy
Železniční doprava je specifická tím, že obvykle přepravuje velké hmotnosti po pevné dopravní cestě. Pevná dopravní cesta je tvořena kolejemi, ze kterých železniční vozidlo nemůže „uhnout„. Železniční vozidlo tedy na rozdíl od silničních vozidel není schopno vyhnout se překážce.
Pro reálné fungování železniční dopravy je třeba umožnit přechod železničních vozidel mezi kolejemi. K tomu jsou určeny výhybky. Jejich používání však přináší další rizika, která je třeba eliminovat.
3. Příprava a zabezpečení dopravní cesty
„Řidič“ železničního vozidla (strojvedoucí) obvykle není ten, kdo rozhoduje, zda smí nebo nesmí uvést vozidlo do pohybu a jakou rychlostí smí jet. Má tedy méně pravomocí než řidič silničního vozidla. Dopravní cestu pro železniční vozidlo připravují a zajišťují dopravní zaměstnanci (např. výpravčí), buď sami na svou odpovědnost, nebo ve spolupráci se zabezpečovacím zařízením, které větší či menší část odpovědnosti přebírá.
Celý proces zajištění dopravní cesty se skládá z těchto fází: je třeba rozhodnout, kudy vlak pojede, zkontrolovat, zda již není postavena dopravní cesta pro jiný vlak, která by byla s uvažovanou cestou v konfliktu, přestavit všechny pojížděné a odvratné výhybky do předepsaných poloh, zkontrolovat množství dalších podmínek, zejména volnost uvažované cesty, obsloužit přejezdová zabezpečovací zařízení (závory) a provést závěr dopravní cesty. Závěr dopravní cesty znamená, že prvky, které může obsluha ovlivnit (např. výhybky, které může přestavovat), se zapevní v předepsaném stavu a tím se znemožní jejich obsluha, a to proto, aby až do průjezdu vlaku zůstaly zachovány všechny předepsané podmínky. Když si je oprávněný dopravní zaměstnanec jist, že všechny podmínky jsou splněny a dopravní cesta uzavřena, smí dát strojvedoucímu pokyn k jízdě.
Strojvedoucí také musí vědět, jakou rychlostí má jet – maximální rychlost daná konstrukčními podmínkami vozidel, hmotností vlaku a parametry trati může být omezena návěstmi, např. při vjezdu vlaku do stanice odbočkou.
Potom už je jen třeba bezpečně zjistit, že vlak skutečně projel – to je podmínka pro uvolnění závěru dopravní cesty – a zamezit možnost, že by za tímto vlakem mohl projet na původní návěst další vlak.
V praxi se problematika zabezpečení jízdy železničních vozidel po železniční dopravní cestě dělí podle účelu na zabezpečení stanic (popř. jiných dopraven s kolejovým rozvětvením) prostřednictvím staničního zabezpečovacího zařízení, zabezpečení tratí mezi stanicemi prostřednictvím traťového zabezpečovacího zařízení a zabezpečení přejezdů – úrovňového křížení silniční komunikace se železnicí – prostřednictvím přejezdových zabezpečovacích zařízení.
Přejezdová zabezpečovací zařízení řeší vztah mezi železničními vozidly a účastníky silničního provozu. Tato záležitost je obecně nejkritičtější, legislativně je však řešena velmi jednoduše – přednost mají železniční vozidla. Problémy s nehodovostí na přejezdech jsou v drtivé většině způsobeny nekázní účastníků silničního provozu, popř. i určitým nepochopením zvláštností železniční dopravy a podceněním účinků pohybujících se železničních vozidel.
Ostatní zabezpečovací zařízení řeší vztahy mezi rovnocennými účastníky železničního provozu.
Vývoj zabezpečovacích zařízení se od počátku potýkal zejména se dvěma problémy:
v železničních stanicích se vztahem mezi polohami výhybek a návěstmi pro současně zakázané vlakové cesty a možností dát strojvedoucímu návěst povolující jízdu,
v mezistaničních úsecích (na širé trati) se zajištěním volnosti dopravní cesty.
V menších železničních stanicích je v možnostech výpravčího pohledem zkontrolovat, zda je zamýšlená vlaková cesta volná. Na trati, která je několik kilometrů dlouhá, tuto možnost nemá.
4. Zabezpečení jízdy vlaku v mezistaničních úsecích
Pro zabezpečení jízdy v mezistaničních úsecích je důležité zajistit za prvé střídání směru jízdy na jedné koleji (důsledkem protisměrné současné jízdy by byla čelní srážka) a za druhé následné jízdy ve stejném směru (důsledkem by mohlo být najetí následujícího vlaku na předchozí zezadu).
Pro zabezpečení následných jízd byla zpočátku používána časová soustava. Vlaky vyjížděly v jednom směru v časových intervalech, které odpovídaly předpokládané době, za niž předchozí vlak dojede do následující stanice. Tento způsob byl nespolehlivý a nedokázal zabránit nehodám. To vedlo ke vzniku a rozšíření prostorové soustavy. V prostorové soustavě je trať rozdělena do traťových oddílů a v každém oddílu smí být nejvýše jeden vlak. Vjezd do oddílu je možný jen na povolení, výjezd z oddílu je jednou z podmínek pro povolení vjezdu dalšího vlaku. Je ovšem třeba zkontrolovat, zda vlak opustil traťový oddíl celý.
K zajištění domluvy mezi odpovědnými dopravními zaměstnanci o správném směru jízdy a podmínkách souvisejících s prostorovými oddíly se používá sdělovací zařízení. Prvotní sdělovací zařízení byla na optickém principu, s využitím technických prostředků, které byly v 19. století dostupné, tj. praporků, světel a tvarových návěstí. (Je zajímavé, že dnes se technika k optické komunikaci vrací jako k velmi efektivnímu způsobu přenosu dat, tentokrát však prostřednictvím optických vláken.) Optické návěsti byly v průběhu času nahrazeny sdělovacími zařízeními pracujícími na elektrickém principu: nejprve to byl telegraf, potom telefon. Později se pro zabezpečení mezistaničních oddílů začala používat skutečná zabezpečovací zařízení.
5. Staniční zabezpečovací zařízení
5.1 Centrální mechanická stavědla
Staniční zabezpečovací zařízení v železničních stanicích se zpočátku používalo pro samotnou obsluhu příslušných prvků: přestavení výhybky, návěstidla apod. Původní způsob přestavování jednotlivých výhybek přímo na místě, kdy se příslušní dopravní zaměstnanci musejí fyzicky pohybovat po celé stanici, byl nahrazován tzv. centrálním stavěním, tj. stavěním výhybek a návěstidel z jednoho místa ve stanici. To jednak racionalizovalo práci dopravních zaměstnanců a jednak vytvářelo předpoklady pro možnost tvorby logických závislostí mezi jednotlivými ovládacími prvky, a tedy i mezi ovládanými prvky (výhybky a návěstidla).
Obr. 1. Centrální mechanické stavědlo (pohled dovnitř řídicího přístroje)
Vznikala tak nejprve centrální mechanická stavědla, kde byly logické závislosti zprostředkovány mechanickými registry. Síla k ovládání vnějších prvků byla přenášena mechanickými prostředky: táhly, drátovody, lanky nebo řetězy, povolení k jízdě se strojvedoucímu signalizovalo mechanickým návěstidlem, kde změna polohy jeho ramen (popř. jiná změna uspořádání či tvaru) byla rovněž ovládána mechanicky. V noci byly používány světelné návěsti; původním zdrojem světla byla petrolejová lampa a změny návěstí byly ovládány mechanicky barevnými clonkami.
5.2 Oddělená mechanická stavědla s elektrickým přenosem závislostí
Pro stanice většího rozsahu však bylo centrální ovládání s mechanickým přenosem obtížně použitelné. Ve druhé polovině 19. století zkonstruoval německý inženýr Karl Ludwig Frischen hradlovou vložku, jejíž použití umožnilo rozdělit mechanické stavědlo na několik částí (typicky na dvě části odpovídající dvěma zhlavím stanice) a mezi těmito fyzicky oddělenými mechanickými registry zprostředkovat požadované závislosti elektrickou cestou (obr. 1). Zařízení na tomto principu na Českých drahách i jinde v Evropě fungují dodnes. Přenos ovládací síly zůstává na mechanickém principu, logické závislosti jsou řešeny v mechanických registrech a elektrickým zapojením.
5.3 Elektrodynamická stavědla
Koncem 19. století se objevily elektrické pohony výhybek, tzv. elektromotorické přestavníky, a na začátku 20. století se začala používat světelná návěstidla. V roce 1872 si dal Američan William Robinson patentovat kolejový obvod určený k detekci železničních vozidel na trati. Kolejové obvody pracují jako prostředek ke zjišťování volnosti dopravní cesty. Tyto inovace vedly ke konstrukci dalšího druhu staničního zabezpečovacího zařízení: k elektrodynamickým stavědlům. Zde jsou opět logické závislosti řešeny částečně na mechanickém a částečně na elektrickém principu, ovládání venkovních prvků je ale ve větší míře řešeno elektricky.
5.4 Reléová stavědla
Před druhou světovou válkou se objevila první reléová stavědla. V těchto stavědlech jsou již závislosti i ovládání vnějších prvků řešeny elektricky a informace o povolení k jízdě se strojvedoucím přenáší výhradně elektricky prostřednictvím světelných návěstidel, později i prostřednictvím vlakových zabezpečovačů.
V Čechách bylo první reléové stavědlo instalováno v roce 1950 v železniční stanici Chrast u Chrudimi. Stavědlo bylo produktem firmy L. M. Ericsson. Vzhledem ke změně hospodářských a politických poměrů po roce 1948 byl ale vývoj i v tomto oboru směrován na techniku ze Sovětského svazu. Od roku 1950 byla ČSD dodávána reléová stavědla konstruovaná podle vzoru SSSR (žst. Velim, Pečky a další). V železniční stanici Praha Smíchov je toto zařízení v provozu dodnes.
Vladimír Novák, AŽD Praha, s. r. o.
(Pokračování v příštím čísle.)
AŽD Praha s. r. o.
Žirovnická 2/3146
106 17 Praha 10
tel.: 267 287 111
fax: 272 650 831
e-mail: info@azd.cz
http://www.azd.cz
|