Rangerbangårdar

Godstog med rangerbanegård i baggrunden

I takt med att godstrafiken på järnvägen ökar, ökar också kraven på rangerbangårdar, depåer, hamnar och stickspår när det gäller effektivitet och säkerhet. Den elektroniska vägskyddsanläggningen AlisterCargo har utvecklats utifrån dessa krav, i förhållande till standarderna EN50126 och CENELEC, baserat på ett PLC-system. Systemet är baserat på erfarenheter från Skandinavien, Europa och andra världsdelar.

AlisterCargo

AlisterCargo har utvecklats för att tillmötesgå de krav som en modern, effektiv och säker rangerbangård eller depå har på en elektronisk vägskyddsanläggning. Huvudfunktionen är att övervaka och styra alla banobjekt (signaler, spårväxlar, bromsar och tågdetektering). Styrningen kan antingen försiggås från ett centralt kontrollrum, och/eller lokalt genom speciella paneler nära järnvägen. Systemet tillvaratar också diagnos och underhåll. Ytterligare egenskaper, som exempelvis tågidentifieringssystem eller status på tågförråd, kan lätt tillfogas.

Lång livstid säkras genom en modern systemarkitektur som är uppbyggd av pålitliga välkända och genomtestade standardkomponenter, samt utvecklingsverktyg från övriga industrier med höga säkerhetskrav. Fördelarna med ett sådant system är låga utvecklingskostnader, systemflexibilitet och utomordentliga framtida uppgraderingsmöjligheter. Standardiserad industriell software är basen för alla systemprocesser, liksom behandling och visualisering av meddelanden eller systemalarm. Den enkla och användarvänliga softwaren reducerar också markant kraven och kostnaderna vid operatörsutbildningen.

Designkonceptet gör systemet lätt att anpassa till olika funktionella krav, som gränsytor med andra system, olika säkerhetssystem, användargränssnitt, etc. Den öppna systemstrukturen med sina möjligheter till smidig systemutveckling är också en av de primära fördelarna med AlisterCargo. Resultatet är ett system som är lämpligt för små, mellanstora och stora rangerbangårdar och depåer. AlisterCargo samlar alla de funktioner som en modern elektronisk vägskyddsanläggning förväntas styra i ett system.

Systemöversikt

AlisterCargo är en elektronisk vägskyddsanläggning för lokal eller centraliserad kontroll av rangering på rangerbangårdar och depåområden. Central kontroll upprätthålls genom en modern operatörsterminal, medan lokal kontroll upprätthålls genom förarpaneler, där rutor väljs direkt av lokföraren. Säkerhetsnivån på detta signalsystem uppfyller SIL 2 med avseende till CENELEC. Oberoende av styrningsformen blir de angivna uppgifterna sänt vidare med digitala ingångs- och outputmoduler (I/O). I/O-systemet förbinder de fysiska spårobjekten, spårväxlar, signaler, axelräknare osv. till det centrala säkerhetssystem genom standard fieldbus-teknik. Det centrala säkerhetssystemet är beräkningsenheten, som hanterar säkerhetskommandon och kontrollfunktioner genom implementering av gällande signalregler. Det består av en felsäker PLC- och I/O-modul.

Fördelar vid användning av central PLC

  • Enkel styrning när det gäller uppdatering av kod och hardwarekonfiguration. Bara en fysisk placering att installera uppdateringen på.
  • Få nödvändiga reservdelar.
  • Förenklad testning innan godkännande.
  • Skalbarhet tack vare valet av en controller, som uppfyller framtida krav till ett större program med resterande krav på reaktionstider. Därmed undgås att resursgränsen i en liten decentraliserad styrenhet överskrids, om depån ska förstoras.
  • Kort avstånd mellan kontrollsystem och loggningssystem, samt bara en fysisk placering för loggning

Samma kontrollsystem styr funktionen av spårväxlar och banobjekt när turer ställs in eller andra vägskyddsanläggningsuppgifter utförs. Kontrollsystemet är ansluten till operatörsterminalen via industriella Ethernet. Statusupplysningar från kontrollsystemet och banobjekten visualiseras och loggas kontinuerligt på operatörsterminalen. Det säkerhetskritiska programmet utförs med en PLC. Säkerhetskritisk input och output kommuniceras via en ProfiSafe fieldbus till felsäkra I/O-moduler. Den icke-säkerhetskritiska delen av programmet kommunicerar med standard I/O-moduler via Profibus DP fieldbus.

Samtliga banobjekt på en rangerbangård, eller en depå, är förenat med I/O-moduler, som är placerade i skåp eller tekniska hus. En del av säkerhetsutrustningen kan placeras i anläggningen som innehåller operatörsterminalen, om detta är att föredra och omständigheterna tillåter detta. En eller flera felsäkra DP-slavmoduler används till att förbinda de säkerhetskritiska I/O-moduler till system fieldbus. System fieldbus är format som en optisk fiberring för att säkra att hela systemet inte tas ur drift i tillfälle av komponent- eller skåpfel.

Det decentraliserade I/O-system bidrar också till det öppna systemkoncept, då flera I/O-moduler lätt kan kopplas till systemet. Om nödvändigt kan helt nya slavmoduler anslutas i nya skåp till system fieldbus. Detta ger en enorm frihet för framtida utvidgningar av säkerhetssystemet. Om systemet är designat för lokal kontroll, kommer varje ingång och utgång i varje underområde (från vilken som helst riktning) ha en förarpanel, som lokföraren kan välja en ruta ifrån. Dessa förarpaneler är även anslutna till I/O-moduler i skåpen.

Oversigt over AlisterCargo systemet der viser kontrolrummet, operatørterminaler, og teknik til styring af spor og signaler

Följande undersystem kan ses:

  • Centralkontrollsystemet (SIL 2-sammanlåsning)
  • I/O-system
  • Utrustning i kontrollrum / CTC (operatörsterminal)
  • Server
  • Strömförsörjning
  • Banobjekt (spårväxlar, signaler, bankretslopp, hjulsensorer)
  • Förarpaneler

Ovannämnda undersystem beskrivs i nedanstående avsnitt.

Centralkontrollsystemet

Det centrala kontrollsystemet är en felsäker PLC, certifierat till SIL 2 i överensstämmelse med IEC61508. PLC:n kommunicerar med de icke-felsäkra I/O-modulerna via standard industri-fieldbus PROFIBUS DP. Kommunikationen baseras på fiberoptiska kablar, vilket är fördelaktigt tack vare hastighet, gränssnittsmotstånd och överspänningsskydd genom elektrisk separation. Därutöver är systemet utrustat med en fiberoptisk kopparkonverter.

Hardware til central kontrolsystem, en grå kasse der kan monteres som modul i det samlede rangersystem

Industristandarden för felsäker kommunikation, PROFISafe, använder samma par fiberoptiska kablar som det vanliga PROFIBUS DP fieldbus. Gränssnittet för felsäkra funktioner, spårväxelstyrning, detektering av besatta bansegment via strömbrytare eller hjulsensorer osv. hanteras av felsäkra I/O-moduler. Dessa är också certifierade till SIL 2 i överensstämmelse med IEC61508.

I/O System

I/O-systemet består af industristandard I/O-moduler. Analog og digital samt fejlsikker og ikke-fejlsikker afhængig af hvilken funktion de tjener. Alle I/O-moduler tilsluttes det centrale kontrolsystem via fiberoptik. Ved at bruge en fiberoptisk forbindelse sikrer vi, at mulig overspænding ikke kan beskadige det centrale styresystem.

SCADA System

I/O-systemet består av industristandard I/O-moduler. Analog och digital samt felsäker och ikke-felsäker, beroende på vilken funktion de har. Alle I/O-moduler ansluts det centrala kontrollsystemet via fiberoptik. Genom att använda en fiberoptisk förbindelse säkras att eventuell överspänning inte skadar det centrala styrsystemet.

Utrustning i kontrollrum/CTC

En operatörsterminal är installerad i ett kontrollrum / CTC, mest idealiskt på rangerbangården/depån eller möjligtvis på ett passande avsides ställe. I det tillfälle, där lokal kontroll via förarpaneler är valt till systemet, kommer operatörsterminalen bara att användas till underhållsarbete, eventuellt åsidosättande av de lokala förarpanelerna eller i tillfälle av nollställning av systemet. En sådan redundant operatörsterminal ger användaren möjlighet att centralt betjäna en depå eller en rangerbangård på tidpunkter med mycket trafik, om nödvändigt. Likaså, om användaren i framtiden väljer central drift av depån eller rangerbangården, är operatörsterminalen redan installerad.

Operatørstation i styrerum, med server rack og tastatur og mus

Operatörsterminalen består av en arbetsstation utrustad med två till fyra (beroende på spårlayouten) 22 tums TFT-skärmar, tangentbord, mus och annan utrustning i överensstämmelse med nationella regler och kundspecifikationer. Den är utrustad med industri-SCADA och HMI-system. HMI ger operatören en användarvänlig och alltid uppdaterad visuell överblick över hela depån eller spårväxelsituationen. Operatörsterminalen är dessutom utrustad med en felsäker strömförsyning för att säkra ström till datorer och skärmar. 

I tillfällen av att det krävs central kontroll över rangerbangården eller depån är en underhållsterminal idealiskt för att övervaka kontrollsystemets status, inklusive alla felmeddelanden och anmärkningar. Denna underhållsterminal har två TFT-skärmar och är installerad i eller i närheten av kontrollrummet/CTC. För att minimera störningar i depån vid normal centraliserad drift, är det idealiskt om underhållsterminalen är installerad i ett separat rum. Underhållsterminalen har samma basfunktioner som operatörsterminalen, och har därigenom en samlad överblick över trafiksituationen på rangerbangården. Detta säkrar att underhållsterminalen kan användas som en överflödig operatörsterminal i tillfälle av att det skulle uppstå problem eller störningar i huvudoperatörsterminalen.

brugerflade der viser forskellige områder af en rangerbanegård
sort brugerflade, der viser spor, til styring af rangerbanegård.

Dessutom finns där funktioner som:

  • Alarmindikation
  • Statusindikation (aktiv/standby)
  • Presentation av loggad data (kan också tillgås från underhållsterminalen)
  • Tåg-ID och positionsdatabas

Som valfri funktion kan operatörsterminalen övervakas från ett centralt operationscenter.

Server

En server används till loggning av data och datalagring. Data, som är sparat i servern, kan ses och behandlas via underhållsterminalen, som är installerad i förbindelse med servern. Data, som är sparad på servern, är tillgängliga i mer än sex månader för visning.

Banobjekt

AlisterCargo-systemet kontrollerar alla banobjekt, som exempelvis:

  • Spårväxlar
  • Signaler
  • Hjulsensorer/strömbrytare
  • Förarpaneler
  • Bromsar
  • Plankorsningar

Kontrollen av banobjekt försiggår via felsäkra I/O-moduler, för att säkra felsäker positionering.

Hjulsensorer/strömbrytare

För att ha en pålitlig tågdetektion används strömbrytare eller ett axelräknarsystem beroende efter kundernas behov eller redan existerande installationer. Detta ger systemet realtid, detaljinformation om rullande materiel och kan användas till ytterligare funktioner som tog-ID-spårning, fordonssortering, osv.

Förarpaneler

Togfører læner sig ud af vindue og vælger indstilling på førerpanel.

Vid ingången till deponeringsområdet stoppar tågföraren tåget vid en stoppskylt. Vid stoppskylten är en förarpanel placerad i en praktisk position som kan opereras genom den öppna förardörren. Bilden nedan visar ett exempel på DSB-projektet, där chauffören kan styra panelen från det öppna förarfönstret.

Föraren väljer önskad ruta genom det kontrollerade underområde, genom att trycka på knappen för det önskade destinationsspåret. AlisterCargo-systemet kontrollerar rutten för konflikt, och rutter, som är i konflikt med detta val, anges som “besatt” på alla andra paneler i det kontrollarede underområdet.