Perspektywa dla nowych produktów i usług z zakresu automatyki kolejowej

Jednym z najprężniej rozwijających się obszarów są urządzenia elektroniczne bazujące na mikrokontrolerach i komunikacji z wykorzystaniem przemysłowego internetu rzeczy (ang. industrial internet of things, IIoT). Idea zakłada, że urządzenia realizujące różne funkcje w obrębie pojazdu szynowego, pociągu oraz infrastruktury kolejowej będą mogły wymieniać między sobą informacje przy pomocy interfejsów radiowych.

Podejście to zasadniczo różni się od sprawdzonego modelu, w którym poszczególne podzespoły pojazdu są wyposażone w czujniki i elementy wykonawcze nadzorowane przez przemysłowej klasy komputer PC albo sterownik zbudowany na mikrokontrolerze. Komunikacja systemu ze światem zewnętrznym w takim modelu odbywała się poprzez jeden punkt wspólny: interfejs radiowy współpracujący z radiotelefonem albo modemem 4G/5G.

IIoT zakłada pewną autonomię, np. system pozycjonowania wagonów niezależny dla każdego pojazdu może komunikować się z innymi wagonami zestawianymi w pociąg i z urządzeniami sterowania ruchem kolejowym. W ten sposób można zapewnić nie tylko kontrolę, ale i precyzyjne sterowanie w czasie rzeczywistym urządzeniami pracującymi na stacjach i górkach rozrządowych. Łatwe jest także wykrywanie przypadków rozerwania pociągu albo zbiegnięcia pojedynczego, źle zabezpieczonego wagonu itp.

O potencjale IIoT najlepiej świadczy zainteresowanie producentów patentowaniem wynalezionych rozwiązań. W ciągu ostatnich trzech lat złożono ponad 46 tys. wniosków patentowych dotyczących aplikacji IIoT w przemyśle kolejowym. Największym wnioskodawcą jest niemieckie przedsiębiorstwo Siemens, ale w tej grupie znajdują są także tacy potentaci jak: Knorr-Bremse, Alstom, Mitsubishi Electric oraz Westinghouse Air Brake Technologies Corporation.

Jest to jednak bardzo „demokratyczna” branża, w której dobry pomysł i odnalezienie niszy może zrekompensować niewielki rozmiar przedsiębiorstwa – również dlatego, że producenci mikrokontrolerów i innych podzespołów starają się ułatwić walidację pomysłów, dostarczając proste i skuteczne rozwiązania dla deweloperów. Można zatem oczekiwać wzrostu liczby start-upów zainteresowanych eksploracją tej przestrzeni.

Krakowskie Zakłady Automatyki S.A. nieustannie wzbogacają swoją ofertę o produkty poprawiające bezpieczeństwo na kolei. Rozwiązania produkowane przez KZA S.A. można zaimplementować niemal wszędzie, bez względu na to, jaki rodzaj urządzeń SRK jest wykorzystywany w danym rejonie. To ważne, ponieważ specyfika polskich kolei polega między innymi na tym, że stanowią one konglomerat rozwiązań bardzo leciwych, przejściowych i w pełni nowoczesnych.

Według danych opublikowanych przez Biuro Bezpieczeństwa PKP Polskich Linii Kolejowych S.A. w 2022 roku na przejazdach kolejowych odnotowano 172 zdarzenia. W ich wyniku 43 osoby zginęły, a kolejnych 20 zostało ciężko rannych. W roku 2023 (stan na koniec listopada) doszło do 172 wypadków na przejściach lub przejazdach kolejowo-drogowych.

Charakter ruchu kolejowego, prędkości i masy pociągów oraz przewidywane drogi hamowania sprawiają, że maszyniści w zdecydowanej większości przypadków nie mają wpływu na przebieg zdarzeń na przejeździe. Nadanie sygnału S1 oraz wdrożenie nagłego hamowania mogą ocalić ludzi tylko wtedy, gdy zachowają zimną krew, nie zostaną zablokowani w pojazdach albo pomiędzy nimi i zdążą opuścić przejazd.

Nadzór wizyjny przejść i przejazdów kolejowo-drogowych zdecydowanie poprawia poziom bezpieczeństwa. Krakowskie Zakłady Automatyki S.A. zaprojektowały i wyprodukowały system telewizji przemysłowej SIM-B przeznaczony do nadzorowania przejazdów kolejowo-drogowych kategorii B. Jest to system telewizji przemysłowej składający się z kamer oraz czujników umieszczanych w pobliżu przejazdów, systemu transmisji obrazu oraz oprogramowania i monitorów. Spełnia on wymagania opisane w instrukcji Ie-111 „Wymagania dla systemu telewizji przemysłowej stosowane na przejazdach kolejowo-drogowych kategorii B”.

Oprogramowanie – przy pomocy prostego, zrozumiałego interfejsu – przekazuje obraz z przejazdu wraz z informacjami dodatkowymi. Należą do nich: pozycja zapór, informacje o włączeniu sygnałów świetlnych i dźwiękowych oraz o zmianie położenia zapory. Najważniejszą informacją jest komunikat ostrzegający o wykryciu obiektu na przejeździe po rozpoczęciu opuszczania zapór.

Natychmiastowe powiadomienie maszynisty o przeszkodzie pozwala na szybsze rozpoczęcie hamowania i zwiększa szanse na uniknięcie kolizji. Jednocześnie zapis obrazu wideo może być podstawą do wystąpienia do sądu o ukaranie osób, które zignorowały sygnały dźwiękowe i świetlne i wjechały lub weszły na przejazd podczas opuszczania zapór.

W przypadku awarii pojazdu na przejeździe pomiędzy kursami kolejnych pociągów telewizja przemysłowa stwarza szansę na błyskawiczne wysłanie pomocy i usunięcie pojazdu przed opuszczeniem zapór.

Obecnie największym wyzwaniem dla telewizji przemysłowej jest zapewnienie niezawodności, dobrej jakości obrazu w każdych warunkach atmosferycznych oraz samodiagnostyki systemu.

Sygnalizacja za pomocą znaków graficznych i sygnałów świetlnych wciąż odgrywa na kolei pierwszoplanową rolę. Powtarzanie sygnałów na monitorach w kabinie maszynisty na większości dróg kolejowych w Polsce to wciąż bliżej nieokreślona przyszłość. Stanie się ona faktem dopiero wtedy, gdy w pełni zostanie wdrożony system ETCS. W międzyczasie bezpieczeństwo na torach w dużej mierze zależy od czytelnych, trwałych oraz widocznych w każdych warunkach semaforów, znaków i wskaźników.

Krakowskie Zakłady Automatyki S.A. wdrożyły do produkcji wskaźniki wykorzystujące energooszczędne diody LED o wysokiej jasności i białej barwie. Wskaźniki te – w połączeniu z kontrastowym, niedającym odbić czarnym tłem – gwarantują, że treść będzie dobrze widoczna w każdych warunkach: zarówno w dzień, jak i w nocy.

Dodatkowe zalety wskaźników WLED produkowanych przez Krakowskie Zakłady Automatyki S.A. to tolerancja zasilania o różnym napięciu (ważna na kolei, gdzie spotyka się różne rozwiązania) oraz hermetyczna obudowa zabezpieczająca wnętrze wraz z układem elektronicznym przed deszczem i wilgocią, a jednocześnie wspomagająca odprowadzanie ciepła wytwarzanego przez wysokowydajne diody LED.

Urządzenia automatyki kolejowej odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa w transporcie kolejowym. Dzięki zaawansowanym systemom sygnalizacji, kontroli i sterowania można minimalizować ryzyko kolizji i wypadków na torach kolejowych. Automatyzacja umożliwia precyzyjne monitorowanie i zarządzanie ruchem kolejowym, co znacząco ogranicza ludzkie błędy i interwencję operatorów.

Dzięki automatyzacji możliwe jest także szybkie wykrywanie awarii lub nieprawidłowości w infrastrukturze kolejowej, co pozwala na natychmiastowe reagowanie i minimalizowanie ryzyka wypadków. Wszystko to sprawia, że urządzenia automatyki kolejowej są kluczowym elementem w procesie zapewniania bezpieczeństwa i efektywności w transporcie kolejowym.

Piotr Kołaczek
Autor artykułów z zakresu automatyzacji, robotyki i Przemysłu 4.0, twórca opracowań dla Mitsubishi Electric – globalnej marki z branży elektrotechnicznej