Positiv tågkontroll

En Metrolink lokdekal på en MP36PH-3C som anger att den är utrustad med positiv tågstyrningsteknik

Positiv tågkontroll ( PTC ) är en familj av automatiska tågskyddssystem som används i USA. De flesta av USA:s nationella järnvägsnätverk har en form av PTC. Dessa system är i allmänhet utformade för att kontrollera att tågen rör sig säkert och för att stoppa dem när de inte gör det.

En förenklad form av tågtrafikstyrning är negativ tågstyrning, där tåg måste stanna när ett stopporder utfärdas och kan röra sig i avsaknad av sådant. Ett exempel på negativ tågkontroll är Indusi . Däremot positiv tågkontroll tågrörelsen till en explicit tillåtelse; rörelsen stoppas vid ogiltigförklaring. Ett tåg som trafikerar under PTC får en rörelsemyndighet som innehåller information om dess plats och vart det är tillåtet att färdas säkert. Från och med 2019 hävdade den amerikanska godsbranschens branschorganisation AAR att landets största godsjärnvägar körde PTC över 83,2 procent av de erforderliga ruttmilen. American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association (AREMA) beskriver positiva tågkontrollsystem som har dessa primära funktioner:

  • Tågseparation eller undvikande av kollisioner
  • Upprätthållande av linjehastighet
  • Tillfällig hastighetsbegränsning
  • Järnvägsarbetares säkerhet vid vägkanten
  • Övervakning av döda vinkeln

Historia

Bakgrund

I slutet av 1980-talet ökade intresset för tågskyddslösningar efter en period av stagnerande investeringar och nedgång efter andra världskriget . Från och med 1990 räknade US National Transportation Safety Board ( NTSB ) PTC (då känd som positiv tågseparation) till sin "Most Wanted List of Transportation Safety Improvements". Vid den tiden litade de allra flesta järnvägslinjer i USA på att besättningsmedlemmar skulle följa alla säkerhetsregler, och en betydande del av olyckorna berodde på mänskliga fel, vilket framgår av flera års officiella rapporter från FRA .

I september 2008 övervägde den amerikanska kongressen en ny lag som satte en deadline till den 15 december 2015 för implementering av PTC- teknik över större delen av det amerikanska järnvägsnätet. Lagförslaget, som inleddes genom lagstiftningsprocessen av Senatens handelsutskott och House Transportation and Infrastructure Committee , utarbetades som svar på kollisionen mellan ett Metrolink- passageratåg och ett Union Pacific- godståg den 12 september 2008 i Kalifornien , vilket resulterade i 25 dödsfall och skador på mer än 135 passagerare.

När lagförslaget närmade sig slutgiltig passage av kongressen, utfärdade Association of American Railroads ( AAR ) ett uttalande till stöd för lagförslaget. President George W. Bush undertecknade den 315 sidor långa Rail Safety Improvement Act från 2008 till lag den 16 oktober 2008.

Lagens bestämmelser

Bland dess bestämmelser tillhandahåller lagen finansiering för att hjälpa till att betala för utvecklingen av PTC-teknik, begränsar antalet timmar godsjärnvägsbesättningar kan arbeta varje månad, och kräver att transportdepartementet ska fastställa arbetstidsgränser för passagerartågpersonal.

Genomförande

För att genomföra lagen publicerade FRA slutgiltiga regler för PTC-system den 15 januari 2010. Myndigheten föreslog ändringar i sina regler den 11 december 2012. [ behöver uppdateras ]

I december 2010 rapporterade US Government Accountability Office (GAO) att Amtrak och de stora klass I- järnvägarna har vidtagit åtgärder för att installera PTC-system enligt lagen, men pendeltågsoperatörer var inte på rätt spår för 2015 års tidsfrist. Från och med juni 2015 var det bara sju pendlarsystem (29 procent av de som representerades av APTA) som förväntade sig att nå deadline. Flera faktorer har försenat genomförandet, inklusive behovet av att få finansiering (vilket inte tillhandahölls av kongressen); den tid det har tagit att designa, testa, göra interoperabel och tillverka tekniken; och behovet av att erhålla radiospektrum längs hela järnvägsnätet, vilket innebär FCC-tillstånd och i vissa fall förhandlingar med en befintlig ägare om köp eller leasing.

Pendeltågssystemet Metrolink i södra Kalifornien planerar att bli det första amerikanska passagerarföretaget att installera tekniken på hela sitt system . Efter några förseningar började demonstrations-PTC i inkomsttjänst i februari 2014; systemet beräknas vara färdigt under sensommaren 2015.

I Chicagos storstadsområde förväntade Metra - systemet att det inte kommer att vara helt kompatibelt med PTC-mandatet förrän 2019.

I oktober 2015 antog kongressen ett lagförslag som förlänger efterlevnadsfristen med tre år, till 31 december 2018. President Barack Obama undertecknade lagförslaget den 29 oktober 2015. Endast fyra järnvägar uppfyllde deadline i december 2018; de övriga 37 fick förlängningar till december 2020, vilket var tillåtet enligt lagen för järnvägar som visade framsteg i implementeringen. Den 29 december 2020 rapporterades att säkerhetsanordningarna hade installerats på alla erforderliga järnvägar, två dagar före deadline.

Kritik

Det finns en viss kontrovers om huruvida PTC är vettigt i den form som kongressen ger mandat. Kostnaden för rikstäckande PTC-installation förväntas inte bara uppgå till så mycket som 6–22 miljarder US-dollar, nästan allt bärs av amerikanska godsjärnvägar, det finns frågor om tillförlitligheten och mognadstekniken för alla former av godståg och miljöer med hög densitet. PTC-kravet kan också införa startbarriärer för nya passagerarjärnvägs- eller godstjänster som skulle utlösa miljontals dollar i ytterligare PTC-kostnader. Det ofinansierade mandatet binder också FRA:s händer att anta ett mer nyanserat eller flexibelt tillvägagångssätt för antagandet av PTC-teknik där det är mest meningsfullt eller där det är tekniskt mest genomförbart.

Medan FRA Rail Safety Advisory Committee identifierade flera tusen "PPA" (PTC-förebyggbara olyckor) på amerikanska järnvägar under en 12-årsperiod, fastställde kostnadsanalys att de ackumulerade besparingarna som skulle uppnås från alla olyckorna inte var tillräckliga för att täcka kostnaden av PTC över klass I -järnvägarna. Därför var PTC inte ekonomiskt motiverat vid den tiden. FRA instämde i denna kostnadsbedömning i sitt PTC-regeldokument från 2009.

Anledningen till bristen på ekonomisk motivering är att majoriteten av olyckorna är mindre och FRA:s standarder för krockvärdighet hjälper till att mildra potentiella förluster av liv eller utsläpp av farliga kemikalier. Till exempel, under de 20 åren mellan 1987 och 2007, var det bara två PTC-förebyggbara olyckor med stora förluster av liv i USA (16 dödsfall i Chase, Maryland-vraket (1987) och 11 i Silver Spring, Maryland-vraket (1996)), och i varje enskilt fall åtgärdades orsakerna till olyckorna genom ändringar av driftreglerna. [ citat behövs ]

Kostnaden för att implementera PTC på upp till 25 pendeltågstjänster i USA har uppskattats till över 2 miljarder dollar och på grund av dessa kostnader måste flera tjänster avbryta eller minska reparationer, kapitalförbättringar och service. Andra ändras . tjänster har helt enkelt inte pengarna tillgängliga för PTC och har skjutit upp åtgärden förutsatt att kongressen Järnvägar fall . som driver linjer utrustade med hyttsignalering och befintliga automatiska tågkontrollsystem har hävdat att deras beprövade meritlista av säkerhet, som går tillbaka årtionden tillbaka, försummas eftersom ATC inte är lika aggressiv som PTC i alla

Grundläggande drift

Ett typiskt PTC-system innefattar två grundläggande komponenter:

  • Hastighetsdisplay och styrenhet på loket
  • En metod för att dynamiskt informera hastighetskontrollenheten om ändrade spår- eller signalförhållanden.

Valfritt kan ytterligare tre komponenter finnas:

  • Ett navigationssystem ombord och spårprofildatabas för att upprätthålla fasta hastighetsgränser
  • En dubbelriktad datalänk för att informera signalutrustning om tågets närvaro
  • Centraliserade system för att direkt utfärda rörelsemyndigheter till tåg

PTC-infrastruktur

Det finns två huvudsakliga PTC-implementeringsmetoder som för närvarande utvecklas. Den första använder sig av fast signaleringsinfrastruktur såsom kodade spårkretsar och trådlösa transpondrar för att kommunicera med den inbyggda hastighetskontrollenheten. Den andra använder sig av trådlösa dataradioapparater utspridda längs linjen för att överföra den dynamiska informationen. Den trådlösa implementeringen gör det också möjligt för tåget att sända sin plats till signalsystemet, vilket kan möjliggöra användningen av rörliga eller "virtuella" block . Den trådlösa implementeringen är generellt sett billigare när det gäller utrustningskostnader, men anses vara mycket mindre tillförlitlig än att använda "hårdare" kommunikationskanaler. Från och med 2007, till exempel, fungerade det trådlösa ITCS-systemet på Amtraks Michigan-linje fortfarande inte tillförlitligt efter 13 års utveckling, medan det fasta ACSES-systemet har varit i daglig drift på nordöstra korridoren sedan 2002 ( se Amtrak nedan ) .

Metoden med fast infrastruktur har visat sig populär på passagerarlinjer med hög täthet där pulskodshyttsignalering redan har installerats. I vissa fall framhålls bristen på beroende av trådlös kommunikation som en fördel. mörkt territorium med låg densitet som normalt kontrolleras via spårgarantier , där hastigheterna redan är låga och avbrott i den trådlösa anslutningen till tåget inte tenderar att äventyra säkerheten eller tågdriften.

Vissa system, som Amtraks ACSES, fungerar med en hybridteknik som använder trådlösa länkar för att uppdatera tillfälliga hastighetsbegränsningar eller skicka vissa signaler, och inget av dessa system är kritiskt för tågdrift.

Lokhastighetskontrollenhet

Utrustningen ombord på loket ska kontinuerligt beräkna tågets aktuella hastighet i förhållande till ett hastighetsmål en bit bort styrt av en bromskurva. Riskerar tåget att inte kunna bromsa till hastighetsmålet givet bromskurvan, bromsas automatiskt och tåget bromsas omedelbart. Hastighetsmålen uppdateras med information om fasta och dynamiska hastighetsgränser som bestäms av spårprofil och signalsystem.

De flesta nuvarande PTC-implementeringar använder också hastighetskontrollenheten för att lagra en databas med spårprofiler kopplade till något slags navigationssystem. Enheten håller koll på tågets position längs järnvägen och upprätthåller automatiskt eventuella hastighetsbegränsningar samt högsta tillåtna hastighet. Tillfälliga hastighetsbegränsningar kan uppdateras innan tåget avgår från sin terminal eller via trådlösa datalänkar. Spårdata kan också användas för att beräkna bromskurvor baserat på lutningsprofilen . Navigationssystemet kan använda fasta spårfyrar eller differentiella GPS-stationer i kombination med hjulrotation för att exakt bestämma tågets position på linjen inom några få fot.

Centraliserad kontroll

Medan vissa PTC-system gränssnitt direkt med det befintliga signalsystemet, kan andra ha en uppsättning viktiga datorsystem på en central plats som kan hålla reda på tåg och utfärda rörelsemyndigheter till dem direkt via ett trådlöst datanätverk. Detta anses ofta vara en form av kommunikationsbaserad tågkontroll och är inte en nödvändig del av PTC.

Marksides enhetsgränssnitt

Tåget kan kanske upptäcka statusen för (och ibland styra) vägkantsanordningar, till exempel växelpositioner . Denna information skickas till ledningscentralen för att ytterligare definiera tågets säkra rörelser. Textmeddelanden och larmförhållanden kan också växlas automatiskt och manuellt mellan tåget och ledningscentralen. En annan möjlighet skulle göra det möjligt för den ansvarige anställde (EIC) att ge tåg tillåtelse att passera genom sina arbetszoner via en trådlös enhet istället för verbal kommunikation.

Tekniska begränsningar

Även där säkerhetssystem som hyttsignalering har funnits i många decennier, har godsjärnvägsindustrin varit ovilliga att montera hastighetskontrollanordningar eftersom sådana anordningars ofta hårdhänta karaktär kan ha en negativ effekt på annars säker tågdrift. De avancerade processorbaserade hastighetskontrollalgoritmerna som finns i PTC-system hävdar att de kan reglera hastigheten på godståg som är över 5 000 fot (1 500 m) långa och väger över 10 000 korta ton (9 100 t), men oron kvarstår om att ta slutligt beslut ur händerna på skickliga järnvägsingenjörer . Felaktig användning av luftbromsen kan leda till att ett tåg springer iväg, spårar ur eller till en oväntad separation. [ citat behövs ]

Dessutom riskerar ett alltför konservativt PTC-system att bromsa tågen under den nivå där de tidigare hade körts säkert av mänskliga ingenjörer. Järnvägshastigheter beräknas med en säkerhetsfaktor så att lätta hastighetsöverskridanden inte leder till en olycka. Om ett PTC-system tillämpar sin egen säkerhetsmarginal blir slutresultatet en ineffektiv dubbel säkerhetsfaktor. Dessutom kanske ett PTC-system inte kan ta hänsyn till variationer i väderförhållanden eller tåghantering och kan behöva anta ett värsta scenario , vilket ytterligare minskar prestandan. I sin myndighetsansökan 2009 uppgav FRA att PTC sannolikt skulle minska kapaciteten för godsjärnvägar på många huvudlinjer. Det europeiska LOCOPROL/LOCOLOC- projektet hade visat att EGNOS -förbättrad satellitnavigering ensam inte kunde uppfylla SIL4-säkerhetsintegriteten som krävs för tågsignalering.

Rent tekniskt kommer PTC inte att förhindra vissa kollisioner i låg hastighet orsakade av tillåten blockering , olyckor orsakade av "knuffande" (backning med otillräcklig observation), urspårningar orsakade av spår- eller tågfel, kollisioner i plankorsning eller kollisioner med tidigare spårade ur tåg. Där PTC är installerat i frånvaro av spårkretsblock, kommer den inte att upptäcka trasiga räls, översvämmade spår eller farligt skräp som förorenar linjen.

Trådlösa implementeringar

Tillgänglighet för radiospektrum

Den trådlösa infrastrukturen som planeras för användning av alla amerikanska klass I- frakter, de flesta små godsjärnvägar och många pendeltåg är baserad på dataradio som arbetar i ett enda frekvensband nära 220 MHz . Ett konsortium skapat av två godsjärnvägar som heter PTC 220 LLC har köpt betydande spektrum runt 220 MHz , från tidigare licenstagare för användning vid driftsättning av PTC. En del av detta spektrum är i form av rikstäckande licenser och en del är det inte. Konsortiet planerar att göra detta spektrum tillgängligt för användning av de amerikanska frakterna, men har så sent som 2011 indikerat att de är osäkra på om de har tillräckligt med spektrum för att möta sina behov. Flera pendeljärnvägar har börjat köpa 220 MHz -spektrum i sina geografiska områden, men det finns en utbredd oro för att förvärvet av tillräckligt med 220 MHz -spektrum kan vara svårt att genomföra på grund av bristande tillgänglighet, svårigheter att förhandla fram komplexa flerpartsavtal för att få tillräckligt med angränsande spektrum, och eftersom den ekonomiska kostnaden för förvärven kan omöjliggöra uppgiften för vissa statliga myndigheter. Forskning tyder dock på att dynamisk spektrumallokering kan lösa problemet med spektrumallokering vid 220 MHz bandbredd.

Många av järnvägarna har begärt att FCC omfördelar delar av 220 MHz -spektrumet till dem. De hävdar att de måste ha 220 MHz- spektrum för att vara driftskompatibla med varandra. FCC har uppgett att det inte finns någon omfördelning på gång, att järnvägarna inte är motiverade att begära omfördelning av spektrum eftersom de inte har kvantifierat hur mycket spektrum de behöver, och att järnvägarna bör söka spektrum på de sekundära 220 MHz-marknaderna eller i andra band .

Radioband

Det finns inga regulatoriska eller tekniska krav som kräver att 220 MHz ska användas för att implementera PTC (om en PTC-implementering överhuvudtaget ska använda trådlösa komponenter). Om trådlös dataöverföring är nödvändig finns det några fördelar med 220 MHz -spektrumet, förutsatt att det kan förvärvas till en rimlig kostnad. Det första skälet att överväga att använda 220 MHz -spektrum är PTC-kompatibilitet för gods och för vissa, men inte alla, pendeltågsverksamheter. Fraktverksamhet i USA inkluderar ofta delning av järnvägsspår där en järnvägs järnvägsfordon fungerar som gäst på en annan järnvägs värdspår. Att implementera PTC i en sådan miljö uppnås enklast genom att använda samma PTC-utrustning, och detta inkluderar radioapparater och tillhörande radiospektrum.

När en pendeljärnvägsverksamhet måste verka på ett godsjärnvägsterritorium, kommer pendlaren sannolikt att behöva installera PTC-utrustning (inklusive en radio) på sitt järnvägsfordon som är kompatibelt med godsjärnvägens PTC-system, och detta innebär i allmänhet användning av 220 MHz radio och spektrum. Om pendlaren använder samma PTC-utrustning, radioapparater och spektrum på sin egen fastighet, kommer de att kunna använda det när deras fordon färdas in på en frakts territorium. Ur praktisk synvinkel, om pendlaren istället väljer att använda en annan typ av PTC på sin egen fastighet, kommer de att behöva installera en andra uppsättning ombordutrustning så att de kan köra PTC på sin egen fastighet samtidigt som de använder PTC på en gods fastighet. Om en multibandsradio (som den nuvarande generationens mjukvarudefinierade radioapparater ) inte är tillgänglig, kommer separata radioapparater och separata antenner att behövas. Med spårgeometriernas komplexitet kräver PTC en variabel mängd av spektrumet på ett tidskritiskt sätt. Ett sätt att uppnå detta är att utöka de PTC-programvarudefinierade radioapparaterna, så att de har intelligensen att allokera spektrumet dynamiskt. Att lägga till intelligensen till radion bidrar också till att förbättra säkerheten för PTC-kommunikationsmediet.

Om en liten gods- eller pendeljärnväg inte fungerar på ett annat järnvägsterritorium, så finns det ingen driftskompatibilitetsbaserad anledning som tvingar dem att använda 220 MHz- spektrum för att implementera PTC. Dessutom, om en liten gods- eller pendeltåg endast trafikerar sitt eget territorium och är värd för andra gästjärnvägar (gods- eller andra passagerarjärnvägar), finns det fortfarande ingen driftskompatibilitetsbaserad anledning till att värden är skyldig att använda 220 MHz-spektrum för att implementera PTC . En sådan järnväg skulle kunna implementera PTC genom att fritt välja vilket radiospektrum som helst och kräva att gästjärnvägarna antingen installerar kompatibel PTC-utrustning (inklusive radioapparater) ombord på sina tåg eller tillhandahåller vägkantsutrustning för deras gäst-PTC-implementering som ska installeras på värdjärnvägsfastigheten. Ett intressant fall som belyser några av dessa problem är den nordöstra korridoren. Amtrak driver tjänster på två pendeltågsfastigheter som det inte äger: Metro-North Railroad (ägs av New York och Connecticut) och Massachusetts Bay Transportation Authority (MBTA) (ägs av Massachusetts). I teorin kunde Amtrak ha funnit sig i att installera sitt eget PTC-system på dessa värdfastigheter (cirka 15 procent av korridoren), eller ännu värre, befunnit sig i den löjliga positionen att försöka installera tre olika PTC-system på varje Amtrak-tåg för att korsa pendlarfastigheter. Detta var inte fallet. Amtrak hade ett betydande försprång framför pendeltågsbyråerna i korridoren när de implementerade PTC. De tillbringade mycket tid i forskning och utveckling och fick tidiga godkännanden för sitt ACSES-system i den nordöstra korridoren med FRA. De valde först att använda 900 MHz och flyttade sedan till 220 MHz , delvis på grund av en upplevd förbättring av radiosystemets prestanda och delvis för att Amtrak använde 220 MHz i Michigan för sin ITCS-implementering. När pendelbyråerna på korridoren tittade på alternativen för att implementera PTC, valde många av dem att dra fördel av det förhandsarbete som Amtrak hade gjort och implementera ACSES-lösningen med 220 MHz . Amtraks tidiga arbete lönade sig och innebar att de skulle korsa pendlingsfastigheter som installerade samma protokoll vid samma frekvens, vilket gjorde dem alla driftskompatibla. (Egentligen ägs och drivs det mesta av Northeast Corridor av Amtrak, inte pendlingsfastigheterna, inklusive spåren från Washington, DC till New York Penn Station och spåren från Philadelphia till Harrisburg, Pennsylvania . Staten Massachusetts äger spåren från Rhode Island State Line till New Hampshire State Line, men Amtrak "driver" dessa linjer. Endast linjen mellan New York City och New Haven, Connecticut ägs och drivs av en pendellinje.)

En annan uppfattad anledning att överväga 220 MHz för PTC kan vara PTC-kompatibel radioutrustnings tillgänglighet. Radioutrustning som är specifikt inriktad på PTC är för närvarande endast tillgänglig från ett begränsat antal leverantörer, och de är endast fokuserade på 220 MHz . En radioleverantör i synnerhet, Meteorcomm LLC, kan stödja I-ETMS PTC-protokollet med en 220 MHz -radio. Meteorcomm ägs gemensamt av flera av klass I- frakterna, och några i branschen har angett att användningen av deras 220 MHz -radio och tillhörande utrustning kommer att ske på licensbasis per plats. Återkommande avgifter kan också vara förknippade med denna process. Det finns ytterligare oro för att "inköpet" och licensavgifterna kommer att bli betydande, och detta har fått vissa att spekulera i att ägarna till Meteorcomm (frakterna) kan ha laglig exponering för antitrustöverträdelser. järnvägar 220 MHz finns det inget annat praktiskt alternativ för att uppfylla det federala mandatet än att installera PTC på med I-ETMS med Meteorcomm-radioapparaterna. I den nordöstra korridoren kan en annan radioleverantör, GE MDS, stödja Amtrak ACSES-protokollet med en 220 MHz -radio. Det bör betonas att det främsta problemet bland frakterna när det gäller PTC-deadline är tillgången på PTC-utrustning. Med ett öga på antitrustfrågor och klar radiotillgänglighet, har Meteorcomm-radiodesigner blivit andra källor till CalAmp- radio. Allt detta kan innebära att det inte finns tillräckligt med 220 MHz PTC-radioutrustning tillgänglig för alla järnvägar som måste implementera PTC. [ citat behövs ]

Det finns också problem med användningen av dessa frekvenser utanför USA; i Kanada 220 MHz fortfarande en del av radioamatörbandet på 1,25 meter .

Andra band förutom 220 MHz kommer att stödja PTC, och har använts för att vinna godkännanden från FRA för PTC. När Amtrak fick sitt första godkännande planerade de att använda 900 MHz- frekvenser för ACSES. BNSF Railway vann sina första PTC-godkännanden från FRA för en tidig version av ETMS med en multibandsradio som inkluderade 45 MHz- frekvenser, 160 MHz -frekvenser, 900 MHz- frekvenser och WiFi. En liten frakt eller pendlare som väljer ett eller flera av dessa band eller ett annat som 450 MHz kan ha lättare att skaffa spektrum. De kommer att behöva undersöka spektrumfrågor, radioutrustning, antenner och protokollkompatibilitetsproblem för att framgångsrikt distribuera PTC. [ citat behövs ]

Interoperabilitetskrav

Det finns ingen enskild definierad standard för "interoperabla PTC-system". Flera exempel på interoperabla system illustrerar detta. För det första är UP och BNSF interoperabla över sina system. De implementerar båda I-ETMS och kommer att använda olika radiofrekvenser på olika platser. [ citat behövs ] I det andra exemplet är Amtrak interoperabel med Norfolk Southern i Michigan. Amtrak använder ITCS, medan Norfolk Southern använder I-ETMS. För att samverka installeras två 220 MHz- radioapparater på varje vägkantsplats och de båda gränssnittet med ett gemensamt PTC-system via en gränssnittsenhet (liknande en nätverksgateway eller protokollomvandlare) vid varje vägkantsplats. En radio pratar med godståg med I-ETMS och en radio talar med persontåg med ITCS. I det här fallet stannar driftskompatibiliteten vid vägkanten och inkluderar inte det trådlösa segmentet ut till järnvägsfordonen eller ombordsystemen. I det tredje exemplet, liknande det första, implementerar Metrolink, pendeltågsbyrån i Los Angeles, I-ETMS och kommer att använda samma PTC-utrustning som både UP och BNSF. Metrolink skaffar sitt eget 220 MHz- spektrum så att tåg på Metrolinks territorium (pendling och gods) kommer att använda andra kanaler än de som används av UP och BNSF. Interoperabilitet uppnås genom att styra radion ombord att byta kanal beroende på plats. [ Citat behövs ] För SEPTA , pendlingsverksamheten i och runt Philadelphia , implementerar Ansaldo ACSES , PTC-protokollet för Amtraks nordöstra korridor. För CSX kommer alla ACSES PTC-transaktioner att lämnas till CSX på SEPTA back office, och CSX kommer att ansvara för att distribuera I-ETMS-infrastruktur som de kommer att använda för att kommunicera med sina godståg. SEPTA:s interoperabilitetsmodell är mycket lik den för radiogemenskapen för allmän säkerhet, där olika radiosystem som använder olika frekvenser och protokoll är korsanslutna endast i backoffice för att stödja system till systemkommunikation. [ citat behövs ]

Flerbandslösningar

För de stora godsjärnvägarna och Amtrak verkar svaret vara att ett frekvensband är tillräckligt. Dessa järnvägsoperationer mäter prestanda i tid i en mycket grövre skala än vad pendlare gör, så deras tolerans för förseningar är större och har mindre inverkan på tågtidtabellerna. [ citat behövs ] Dessutom kommer PTC-implementeringarna som distribueras av pendlingsoperationer att köras mycket närmare prestandaomslaget än det för antingen Amtrak eller frakterna. Särskilt för pendlare finns det därför en viss oro för att implementering av PTC med ett enda frekvensband kanske inte är tillräckligt. Metoden med ett enda frekvensband för att stödja tågstyrning i realtid har en historia av att vara svår att använda för sådana applikationer. [ citat behövs ] Denna svårighet är inte unik för träningskontroll. Störningar, både konstgjorda och naturliga, kan ibland påverka driften av alla trådlösa system som är beroende av ett frekvensband. När sådana trådlösa system används för kontrollnätverk i realtid är det mycket svårt att säkerställa att nätverkets prestanda ibland inte kommer att påverkas. CSX stötte på detta problem när det upplevde problem med utbredningskanaler i sitt 900 MHz Advanced Train Control System (ATCS) nätverk på 1990-talet. ATCS-protokollet, som AAR hade rekommenderat FCC att betrakta som PTC år 2000 (när AAR sökte en rikstäckande 900 MHz "band"-licens), kan stödja tågstyrning vid både 900 MHz och 160 MHz . Det senare frekvensbandet används endast för ATCS på ett fåtal underavdelningar och kortlinjer. På senare tid hade branschen gått mot en mer robust multibandsradiolösning för dataapplikationer som PTC. 2007 BNSF först FRA-godkännande för sitt ursprungliga ETMS PTC-system med en multifrekvensbandsradio. Dessutom, i mitten av 2008, resulterade en FRA-sponsrad ansträngning av AAR för att utveckla en Higher Performance Data Radio (HPDR) för användning vid 160 MHz faktiskt i ett kontrakt som tilldelades Meteorcomm för en 4-bandsradio som skulle användas för röst och data. Dessa nyare multibandsradioinsatser lades på hyllan i slutet av 2008, efter att lagen om järnvägssäkerhetsförbättringar blev lag, och frakterna beslutade att fortsätta PTC med 220 MHz , i en enda frekvensbandskonfiguration. Amtrak och de flesta pendlingsoperationer följde snabbt efter och valde 220 MHz . [ citat behövs ]

Lämplighet för trådlös PTC för pendeltåg

Strax efter att lagen om förbättringar av järnvägssäkerhet antogs valde många pendeljärnvägar att inte utveckla sitt eget PTC-protokoll och bestämde sig istället för att spara tid och pengar genom att använda ett protokoll som utvecklats för antingen frakt- eller långdistanspassagerarverksamhet (Amtrak). Att implementera ett sådant protokoll för stadspendlardrift, där det kommer att vara nödvändigt att stödja många små, snabbgående tåg, kommer att vara en utmaning. Det återstår att se om prestandaomslaget för PTC-protokoll som utvecklats och optimerats för färre, långsammare och/eller större tåg kan stödja ett mer komplext driftscenario, som det för en pendeltågsdrift, utan att påverka prestanda i tid. Detaljerad och uttömmande protokollsimuleringstestning kan minska risken för problem, men det finns för många variabler, särskilt när den trådlösa komponenten beaktas, för att på förhand garantera att under vissa värsta tänkbara driftsprofiler på vissa platser, kommer tågdriften inte att påverkas . I själva verket, under systemacceptanstestning, kanske sådana värsta tänkbara driftsprofiler inte ens testas på grund av ansträngningen. Man behöver bara överväga vad som krävs för att identifiera PTC-protokollets tågkapacitetsbegränsningar vid varje förregling av en stor pendeltågsoperation när ett tåg går sönder vid förreglingen och 10–20 andra tåg är inom kommunikationsräckvidden från en enda vägkantsplats. Ett sådant tänk om-scenario kan testas vid ett fåtal förreglingar men inte vid 30 eller fler förreglingar på en stor pendelfastighet. [ citat behövs ]

Öppna standarder

En stor grupp industriexperter från den federala regeringen, [ vilken? ] tillverkare, järnvägar och konsulter deltar i en studiegrupp som sponsras av IEEE 802.15 -arbetsgruppen, för att titta på att använda lärdomar från protokollutveckling i IEEE 802- sviten för att föreslå en heltäckande lösning för den trådlösa komponenten av PTC. Även om denna ansträngning inte nämnvärt förändrar USA:s nuvarande PTC-ansträngningar som redan pågår, kan en öppen standard möjligen ge en väg framåt för alla järnvägar att så småningom distribuera en mer driftskompatibel, robust, pålitlig, framtidssäker och skalbar lösning för trådlös komponent av PTC. [ citat behövs ]

Uppgraderingskostnader

Järnvägsindustrin, liksom processindustrin och kraftverksindustrin, har alltid krävt att avkastningen på investeringar för stora kapitalinvesteringar i samband med infrastrukturförbättringar ska vara fullt realiserade innan tillgången avvecklas och ersätts. Detta paradigm kommer att tillämpas på PTC också. Det är högst osannolikt att det kommer att ske några större uppgraderingar av initiala PTC-installationer ens inom de första 10 åren. Beräkningen av avkastningen på investeringen är inte enkel och vissa järnvägar kan fastställa, till exempel efter fem år, att en uppgradering av vissa komponenter i PTC kan vara motiverad. Ett exempel kan vara radiokomponenten i PTC. Om en öppen standard skapar en billigare radioprodukt som är bakåtkompatibel med befintliga system och som kanske förbättrar PTC-systemets prestanda och även inkluderar förbättringar som sparar på driftskostnaderna, då skulle en järnväg vara klokt att överväga en plan för att byta ut sina PTC-radioapparater. [ citat behövs ]

Spridning

Alaska järnväg

Wabtec arbetar med Alaska Railroad för att utveckla ett kollisionsundvikande, Vital PTC-system, för användning på deras lok. Systemet är utformat för att förhindra tåg-till-tåg-kollisioner, upprätthålla hastighetsbegränsningar och skydda vägarbetare och utrustning. Wabtecs elektroniska tåghanteringssystem, (ETMS) är också utformat för att fungera med Wabtec TMDS dispatching system för att tillhandahålla tågkontroll och utsändningsoperationer från Anchorage.

Data mellan lok och trafikledare sänds över ett digitalt radiosystem som tillhandahålls av Meteor Communications Corp (Meteorcomm). En omborddator varnar arbetarna för att närma sig restriktioner och att stoppa tåget om det behövs.

Amtrak

Alstoms och PHW:s Advanced Civil Speed ​​Enforcement System (ACSES) system är installerat på delar av Amtraks nordöstra korridor mellan Washington och Boston . ACSES förbättrar hyttens signalsystem som tillhandahålls av PHW Inc. Den använder passiva transpondrar för att upprätthålla permanenta civila hastighetsbegränsningar. Systemet är utformat för att förhindra tåg-till-tåg-kollisioner (PTS), skydd mot överhastighet och skydda arbetspersonal med tillfälliga hastighetsbegränsningar.

GE Transportation Systems Incremental Train Control System (ITCS) är installerat på Amtraks Michigan-linje , vilket gör att tåg kan resa i 110 mph (180 km/h).

Philadelphia-tågets urspårning 2015 kunde ha förhindrats om positiv tågkontroll hade implementerats korrekt på den spåravsnitt som tåget färdades. Varnings-/straffkommandona för för hög hastighet sattes inte upp på just den delen av banan även om den sattes upp någon annanstans.

Burlington Northern och Santa Fe (BNSF)

Wabtecs elektroniska tåghanteringssystem (ETMS) är installerat på ett segment av BNSF Railway . Det är en överlagringsteknik som kompletterar befintliga tågstyrningsmetoder. ETMS använder GPS för positionering och ett digitalt radiosystem för att övervaka tågets läge och hastighet. Den är utformad för att förhindra vissa typer av olyckor, inklusive tågkollisioner. Systemet inkluderar en skärm i hytten som varnar för ett problem och sedan automatiskt stoppar tåget om lämpliga åtgärder inte vidtas.

CSXT

CSX Transportation utvecklar ett kommunikationsbaserat tåghanteringssystem (CBTM) för att förbättra säkerheten för sin järnvägsverksamhet. CBTM är föregångaren till ETMS.

Kansas City Southern (KCS)

Wabtecs elektroniska tåghanteringssystem, (ETMS) kommer att tillhandahålla PTC-lösningar i kombination med Wabtecs tåghanterings- och utskickssystem (TMDS), som har fungerat som KCS:s utskickningslösning sedan 2007, för all USA-baserad järnvägsverksamhet längs KCS-linjen . I januari 2015 började KCS utbilda personal på PTC vid sitt TEaM Training Center i Shreveport, La., med en första klass på 160 personer.

Massachusetts Bay Transportation Authority (MBTA)

De flesta MBTA Commuter Rail-lokomotiv och hyttvagnar , förutom 1625–1652-serien Bombardier-kontrollvagnar och (nu pensionerade) 1000–1017-serien F40PH -lok, är utrustade med den PTC-kompatibla ACSES -tekniken som är installerad på Amtrak Northeast Corridor . Alla MBTA-tåg som färdas på något segment av den nordöstra korridoren måste vara utrustade med fungerande ACSES-utrustning ombord, vilket påverkar tåg på Providence/Stoughton Line , Franklin Line och Needham Line rutter. MBTA kommer att stänga av vissa linjer på helgerna 2017 och 2018 för att möta en federal deadline i december 2020 för PTC i hela systemet.

Metropolitan Transportation Authority (MTA)

I november 2013 undertecknade New York Metropolitan Transportation Authority ett kontrakt på 428 miljoner dollar för att installera positiv tågkontroll på Long Island Rail Road och Metro-North Railroad till ett konsortium av Bombardier Transportation Rail Control Solutions och Siemens Rail Automation . LIRR- och Metro-North-installationerna kommer att omfatta modifieringar och uppgraderingar av befintliga signalsystem och tillägg av ACSES II-utrustning. Siemens uppgav att PTC-installationen kommer att vara klar i december 2015, men missade den deadline och slutförde inte installationen förrän i slutet av 2020.

New Jersey Transit (NJT)

Ansaldo STS USA Incs Advanced Speed ​​Enforcement System (ASES) installeras på New Jersey Transit pendlingslinjer. Det är samordnat med Alstoms ACSES så att tåg kan trafikera den nordöstra korridoren.

Norfolk Southern (NS)

Norfolk Southern Railway började arbeta med systemet 2008 med Wabtec Railway electronics för att börja utveckla en plan för att implementera positiv tågkontroll på NS-räls. NS har redan implementerat PTC på 6 310 miles av banan med planer på att uppnå det på 8 000 miles av banan. NS har begärt en förlängning av tiden för att ha PTC aktiv på sina milspår på grund av behovet av att arbeta mer på områden utan spårsignaler, samt göra avsättningar för att mindre järnvägar som företaget gör affärer med ska kunna PTC. NS upplever hela tiden problem med systemet och vill ta rätt tid att fixa systemet för att säkerställa säkerheten för dess anställda och alla andra som använder deras spår. NS har lagt till och uppdaterat sina lok med PTC-kapabla datorer för att tillåta dessa lok att användas på huvudlinjer. 2 900 lok av de nästan 4 000 som företaget har har utrustats med PTC-kapabla datorer. NS planerar att lagra minst 500 lokomotiv med precision. NS har uppdaterat sin utrustning vid marken såsom radiotorn och kontrollpunktsbelysning för att hjälpa till vid PTC-operationer på järnvägen. Med de nya datorerna på loken tillåter det loken att interagera med varandra och markbaserade system. Norfolk Southerns General Electric Transportation lokomotiv är utrustade med GPS för att underlätta användningen av PTC. Alla NS:s lok är utrustade med Energy Management ett datasystem som ger realtidsdata på loket. Systemet kan även styra tåghastighet och bromssystem ombord. EM-systemet gör att lokaliseringarna kan använda mindre bränsle och vara mer effektiva. NS slutmål är helt autonom drift av deras tåg. Detta system kommer att användas tillsammans med Auto-router som används för att dirigera tågrörelser med liten eller ingen mänsklig interaktion. Med dessa två system integrerade med PTC möjliggör det mer exakt rörelse och tågkontroll över järnvägen. NS, Union Pacific , CSXT , BNSF och Virginia Railway Express har testat samverkan för att säkerställa att varje företags PTC-system fungerar med varandra för att säkerställa säker järnvägsresa. För detta måste ett NS-tåg på CSXT -spår agera som ett CSXT- tåg skulle eller vice versa. Det kräver att järnvägarna använder samma kommunikationer och radiofrekvenser för att allt ska fungera smidigt. Nästan 3 000 lok har försetts med PTC-kapabla datorer.

Peninsula Corridor Joint Powers Board (Caltrain)

Caltrains kommunikationsbaserade överläggssignalsystem (CBOSS) har installerats men inte helt testat längs halvönskorridoren mellan San Francisco, San Jose och Gilroy, Kalifornien. Caltrain hade valt Parsons Transportation Group (PTG), som hade arbetat på ett liknande system för Metrolink i södra Kalifornien, för att implementera, installera och testa CBOSS i november 2011. I februari 2017 avbröt Caltrains styrelse kontraktet med PTG på grund av underlåtenhet att uppfylla den planerade deadline 2015. PTG och Caltrain skulle fortsätta att väcka talan för avtalsbrott. Vid sitt styrelsemöte den 1 mars 2018 meddelade Caltrain att man kommer att tilldela ett kontrakt till Wabtec för implementering av I-EMTS.

Regionalt transportdistrikt (RTD)

Positive Train Control (PTC) och teknik för fordonsövervakningssystem har utvecklats för Denver Metro Areas nya pendeltågslinjer som började öppnas 2016. Efter att University of Colorado öppnade A Line den 22 april 2016 mellan Denver Union Station och Denver International På flygplatsen upplevde den en rad problem relaterade till att behöva justera längden på strömlösa mellanrum mellan olika kraftsektioner ovanför, direkta blixtnedslag, ledningar som fastnade och korsande signaler som beter sig oväntat. Som svar på korsningsproblemen, placerade Denver Transit Partners, entreprenören som bygger och driver A-linjen, övergångsvakter på varje plats där A-linjen korsar lokala gator i lutning, medan den fortsatte att utforska programvaruversioner och andra korrigeringar för att åtgärda det underliggande frågor. FRA krävde frekventa framstegsrapporter, men tillät RTD att öppna sin B-linje som ursprungligen planerat den 25 juli 2016, eftersom B-linjen bara har en korsning i grad längs sin nuvarande rutt. FRA stoppade dock testerna på den längre G-linjen till Wheat Ridge – ursprungligen planerad att öppna hösten 2016 – tills fler framsteg kunde visas för att lösa A Line-korsningsproblemen. G Line-testningen återupptogs i januari 2018, även om A Line fortsatte att fungera under ett undantag. G Line öppnade för passagerartrafik den 26 april 2019.

Sonoma-Marin Area Rail Transit (SMART)

Positiv tågkontroll har implementerats vid Sonoma–Marin Area Rail Transit: s 63 korsningar under längden av den första 43-mil (69 km) passagerarkorridoren som började reguljär trafik den 25 augusti 2017 efter att FRA gav sitt slutgiltiga godkännande för SMARTs PTC systemet. SMART använder E-ATC-systemet för sin PTC-implementering.

Southeastern Pennsylvania Transportation Authority (SEPTA)

SEPTA fick godkännande från FRA den 28 februari 2016 att lansera PTC på sina regionala järnvägslinjer. Den 18 april 2016 lanserade SEPTA PTC på Warminster Line , den första linjen som använde systemet. Under loppet av 2016 och in i 2017 rullades PTC ut på olika regionala järnvägslinjer. Den 1 maj 2017 Paoli/Thorndale Line , Trenton Line och Wilmington/Newark Line (som alla går på Amtrak-spår) PTC, den sista av de regionala järnvägslinjerna att ta emot systemet.

Southern California Regional Rail Authority (Metrolink)

Metrolink , pendeltågssystemet i södra Kalifornien som var inblandat i Chatsworth-tågkollisionen 2008 som gav impulsen till Rail Safety Improvement Act från 2008, var det första passagerarjärnvägssystemet som fullt ut implementerade positiv tågkontroll. I oktober 2010 tilldelade Metrolink ett kontrakt på 120 miljoner dollar till PTG för att designa, upphandla och installera PTC. PTG designade ett PTC-system som använde GPS-teknik som informerade om position till tågdatorer ombord, som kommunicerar trådlöst med vägkantssignaler och ett centralkontor. Metrolink räknade med att placera PTC i inkomsttjänst till sommaren 2013. Parsons meddelade dock att FRA hade auktoriserat Metrolink att driva PTC RSD med hjälp av Wabtecs I-ETMS i inkomsttjänst på San Bernardino-linjen i mars 2015. Metrolink meddelade att PTC hade installerats på alla ägda höger-till-vägs miles i juni 2015 och arbetade med att installera systemet på spår som delades med Amtrak, gods och andra passagerarjärnvägspartners.

Union Pacific (UP)

På 1990-talet hade Union Pacific Railroad (UP) ett partnerskapsprojekt med General Electric för att implementera ett liknande system som kallas "Precision Train Control". Detta system skulle ha inneburit att flytta blockdrift , som justerar en "säker zon" runt ett tåg baserat på dess hastighet och plats. De liknande förkortningarna har ibland orsakat förvirring över definitionen av tekniken. GE övergav senare Precision Train Control-plattformen.

2008 installerade ett team av Lockheed Martin , Wabtec och Ansaldo STS USA Inc ett ITCS-undersystem på ett 120 mil långt segment av UP-spåret mellan Chicago och St. Louis. Andra stora mjukvaruföretag, som PK Global, Tech Mahindra , är också några av de strategiska IT-partnerna i utvecklingen av PTC-system.

Den 31 december 2017 installerade Union Pacific 99 procent, eller mer än 17 000 miles, av den totala ruttmilen med PTC-signalhårdvara. Union Pacific har delvis installerat PTC-hårdvara på cirka 98 procent av sina 5 515 lok som är öronmärkta för samma teknik och har utrustat och driftsatt 4 220 lok med PTC-hårdvara och mjukvara. Union Pacific har också installerat 100 procent av de vägkantsantenner som behövs för att stödja PTC längs företagets väg.

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Positive_train_control&oldid=1143491641 "