Transmissão Voie-Machine - Transmission Voie-Machine

Este artigo foi originalmente baseado em material da TGVweb, que é licenciado pela GFDL .
Marcador de bloco TVM. Este sinal marca o final de cada seção do bloco em linhas de alta velocidade sinalizadas com sinalização de cabine TVM.

Transmission Voie-Machine ( TVM , inglês: transmissão via trem) é uma forma de sinalização na cabine originalmente implantada na França e é usada principalmente em linhas ferroviárias de alta velocidade . TVM-300 foi a primeira versão, seguida por TVM-430 .

O TVM-300 foi desenvolvido na década de 1970 como parte do projeto TGV . A velocidades superiores a 220 quilômetros por hora, os trens TGV circulam apenas em trilhos dedicados designados como lignes à grande vitesse (LGV). Ao viajar em alta velocidade, não é possível para o motorista ver com precisão os sinais ferroviários coloridos na lateral da via. Em vez disso, as informações de sinalização são transmitidas ao trem e exibidas no painel do maquinista. O motorista vê a velocidade de operação segura, medida em quilômetros por hora .

O sistema TVM-430 desenvolvido na década de 1980 fornece mais informações do que os sistemas de sinalização tradicionais permitiriam, incluindo perfis de gradiente de trilha e informações sobre o estado dos blocos de sinalização mais adiante. Este alto grau de automação não remove o trem do controle do maquinista, embora existam mecanismos de segurança especiais que podem parar o trem com segurança em caso de erro do maquinista.

Fundo

História

O sistema TVM foi desenvolvido pelo grupo francês Compagnie de Signaux et d'Entreprises Electriques (CSEE), agora parte da Hitachi Rail STS .

Duas versões de sinalização TVM, TVM-430 e TVM-300, estão em uso no LGV. O TVM-430, um sistema mais recente, foi instalado pela primeira vez no LGV Nord para o Túnel da Mancha e a Bélgica, e fornece mais informações aos trens do que o TVM-300. Entre outros benefícios, o TVM-430 permite que o sistema de computador de bordo de um trem gere uma curva de controle de velocidade contínua no caso de uma ativação do freio de emergência, forçando efetivamente o motorista a reduzir a velocidade com segurança, sem soltar o freio.

TVM-430 foi apresentado a partir de uma faixa pretendida "modular e flexível" de níveis de sistema de sinalização de TVM-400 até TVM-440 (controle automático de trem opcional) e TVM-450 (controle totalmente sem condutor).

Implementação

A linha é dividida em seções de bloco de sinal de cerca de 1.500 metros (~ 1 mi), cujos limites são indicados por sinais quadrados azuis impressos com um triângulo amarelo sobre branco. Um display digital no painel do maquinista mostra a velocidade máxima permitida para o bloco atual de um trem, bem como uma velocidade alvo com base no status da linha à frente. A velocidade máxima permitida é baseada em fatores como a proximidade dos trens à frente (com velocidades máximas permitidas cada vez menores em blocos mais próximos da parte traseira do próximo trem), colocação de junção , restrições de velocidade, velocidade máxima do trem e distância do fim da rota LGV. Os trens em alta velocidade levam vários quilômetros para parar. Como os trens exigem mais de um bloco de sinal para desacelerar, os motoristas são alertados para reduzir a velocidade gradualmente, vários blocos antes de qualquer parada necessária.

O sistema de sinalização é permissivo; o maquinista de um trem tem permissão para prosseguir para uma seção de bloco ocupada sem primeiro obter autorização. A velocidade nesta situação é limitada a 30 quilômetros por hora (19 mph) e se a velocidade exceder 35 km / h (22 mph), o freio de emergência é aplicado e o trem para. Se a placa que marca a entrada do trecho do quarteirão for acompanhada por uma placa marcada como Nf, o trecho do quarteirão não é permitido, e o motorista deve obter autorização do Centro de Sinalização e Controle ( Poste d'Aiguillage et de Régulation ) antes de entrar no quarteirão . Assim que uma rota é definida, ou o centro de sinalização fornece autorização, uma luz branca abaixo do quadro de marcação é acesa para informar o motorista. Em seguida, o maquinista confirma a autorização por meio de um botão no painel de controle do trem. Isso substitui temporariamente o sistema de frenagem de emergência, que, de outra forma, pararia o trem ao passar pelo loop de solo do marcador não permissivo.

Quando os trens entram ou saem do LGV de linhas clássicas , eles passam por um loop de solo que muda automaticamente os indicadores do painel do motorista para o sistema de sinalização apropriado. Por exemplo, um trem saindo do LGV para uma linha clássica francesa teria seu sistema de sinalização TVM desativado e seu sistema tradicional KVB ( Contrôle Vitesse par Balise , inglês: beacon speed control) habilitado.

Eletrônicos

É um dos sistemas de sinalização ferroviária mais avançados do mundo, embora a implementação em si ainda seja baseada em relés ao invés de eletrônica de estado sólido.

Existem dois componentes no sistema TVM-430: um baseado no solo e o outro a bordo do trem. Ambos funcionam com processadores Motorola classe 68020 e são programados em Ada , uma linguagem de computador frequentemente usada em sistemas críticos de segurança . O sistema faz uso extensivo de redundância ; o tempo médio entre falhas perigosas é estimado em mais de 1 milhão de anos.

O segmento terrestre do TVM-430 reside em caixas ao lado da pista, que controlam trechos de pista com cerca de 15 km (9,3 mi) de comprimento. Cada um está ligado ao centro de controle de tráfego centralizado da linha e controla diretamente cerca de dez blocos de trilhos, cada um com seu próprio circuito de trilhos . A informação de sinalização é codificada em sinais AC que são alimentados nos trilhos de cada bloco. Existem quatro frequências portadoras diferentes disponíveis no TVM-430 e elas são usadas alternadamente em pares em ambas as trilhas da linha TGV. Em uma trilha, os blocos usam alternadamente 1.700  Hz e 2.300 Hz, enquanto na outra trilha os blocos usam alternadamente 2.000 Hz e 2.600 Hz. Sobre essas frequências portadoras podem ser moduladas 27 frequências de áudio separadas, qualquer combinação das quais pode estar presente ao mesmo tempo; o TVM-300 anterior usava dezoito frequências separadas, das quais apenas uma poderia estar presente a qualquer momento. Cada bloco possui um receptor na extremidade oposta ao transmissor, e a perda do sinal do circuito da via (devido a curto nas rodas do trem ou devido a uma falha) é interpretada como uma indicação de que o bloco está ocupado. Os limites do bloco de sinalização são equipados com juntas de separação elétrica que evitam que blocos adjacentes interfiram uns com os outros, enquanto ainda permitem a passagem da corrente de retorno de tração (a 50 Hz). Esses circuitos de trilha são chamados de circuito de trilha C UM71.

Os sinais que estão presentes no trilho são detectados por antenas montadas embaixo da barragem de ventilação dianteira dos trens TGV, aproximadamente 1 metro (3 pés) à frente do eixo dianteiro . Essas antenas funcionam acoplando-se indutivamente ao sinal CA desviado entre os trilhos pelo primeiro eixo. Existem quatro antenas redundantes por trem, duas em cada extremidade. Apenas os dois na "frente" do trem (na direção da viagem) são usados. O sinal do circuito de trilhos é filtrado, condicionado e decodificado a bordo do trem por dois processadores de sinal digital redundantes.

Interface de rádio

Sinal contínuo

Para o sinal contínuo, um filtro passa-banda analógico é aplicado para isolar a faixa de frequências TVM entre 1.600–2.640 Hz. Dentro disso, cada uma das quatro frequências portadoras de 1.700 / 2.000 / 2.300 / 2.600 Hz são testadas quanto à presença de um sinal de frequência modulado de 25,68 Hz. O sinal de 25,68 Hz é necessário para o funcionamento do circuito da via e para o acionamento dos relés dentro do equipamento TVM430 do trem. Os próprios bits de dados são modulados em frequência em intervalos de 0,64 Hz entre 0,88 Hz e 17,52 Hz.

Sinal intermitente

Em locais fixos, laços de cabo são usados ​​entre as trilhas. Um sinal de referência de 62,5 kHz é transmitido, junto com duas frequências portadoras de 125 kHz, fora de fase uma da outra. Uma mensagem de 4.800 bauds é transmitida usando saltos de fase.

Código de rede

O código de rede é armazenado nos bits 25–27, fornecendo um valor entre 1–7.

Código Linha ferroviária
0
1 LGV Sud-Est
2 LGV Atlantique
3 Túnel do Canal
4 LGV Est
5 Alta velocidade 1 (Reino Unido)
6 HSL 1 (Bélgica)
7 de outros
LGV Nord

Nove bits contêm o código de identificação da rede e a soma de verificação. O significado exato dos 18 bits restantes depende do código de rede específico e é conhecido como "parametrização". Para a primeira implantação no LGV Nord , 8 bits são atribuídos para as informações de velocidade, 6 bits para o comprimento do bloco atual e 4 bits para o gradiente do bloco atual:

TVM 430 Uso LGV Nord TVM 430
Bits usados 3 8 6 4 6
Propósito código de rede Rapidez distância gradiente soma de verificação

Codificação

O sinal decodificado assume a forma de uma palavra digital de 27 bits, com cada bit correspondendo a uma das 27 frequências moduladas na frequência portadora nos circuitos de via. A presença de uma determinada frequência indica um bit "1" e a falta de corresponde a um "0". A palavra resultante contém vários campos, na seguinte ordem:

  • Códigos de velocidade contendo três informações: a velocidade máxima de segurança atual no bloco, a velocidade alvo no final do bloco e a velocidade alvo no final do próximo bloco. Cada um deles pode assumir seis valores diferentes; no caso de uma linha de alta velocidade, são (em km / h) 320, 300, 270, 230, 170, 80 e 0, correspondendo aproximadamente a um perfil típico de frenagem e desaceleração.
  • Informação de gradiente , calculada ao longo do comprimento do bloco. Isso permite que os computadores de sinalização do trem levem em consideração isso nos cálculos de velocidade.
  • Comprimento do bloco , que pode variar um pouco, e também é importante nos cálculos de velocidade. Por exemplo, em um trecho plano de uma pista de alta velocidade, um bloco pode ter 1.500 metros de comprimento, enquanto nas áreas terminais do Túnel do Canal , os blocos têm um décimo do comprimento.
  • Código de rede , número que determina a interpretação dos códigos de velocidade que devem ser captados pelo computador do trem. Por exemplo, em linhas de alta velocidade em que a velocidade máxima permitida é 300 km / h (186 mph), um código de rede diferente é usado no Túnel do Canal, onde o limite de velocidade é 160 km / h (100 mph). Os trens da Eurostar precisam dessa informação, pois operam tanto em trilhos de alta velocidade quanto no túnel.
  • Código de verificação de erros, permitindo que a integridade de toda a palavra de 27 bits seja verificada se as informações foram lidas incorretamente. Isso permite a correção de erros, bem como a detecção de erros na maioria dos casos. O código assume a forma de uma verificação de redundância cíclica de 6 bits (CRC).

Esses 27 bits de informação são usados ​​como uma entrada para o computador de sinalização do trem, a parte de bordo do sistema TVM-430. Em versões mais antigas do TVM, a velocidade alvo era atualizada apenas em cada limite de bloco, resultando em um perfil de velocidade estilo "escada" que não é representativo das mudanças contínuas de velocidade efetuadas pelo motorista. No entanto, com as informações adicionais de comprimento e perfil do bloco, TVM-430 é capaz de gerar uma velocidade alvo que varia continuamente por meio de cálculos realizados no computador de sinalização a bordo, dando assim um perfil de velocidade muito mais realista de aceleração ou desaceleração contínua para o motorista Segue.

Além do controle de velocidade contínuo proporcionado pelo TVM-430, instruções únicas podem ser passadas ao trem por loops indutivos localizados entre os trilhos, que se acoplam a um sensor correspondente sob o trem. Usando o mesmo princípio de codificação de frequência, 28 bits de informação podem ser recuperados de um farol, a velocidades de até 400 quilômetros por hora (250 mph). Eles vêm em dois comprimentos dependendo da velocidade da linha, 7 metros e 4,5 metros. Eles são chamados de BSP ( boucle à saut de phase ) Loops de transmissão intermitente (ITL). Eles consistem em dois meios loops, que juntos transmitem a mensagem por meio de uma frequência de 125 kHz, com mudança de fase em uma frequência portadora de 62,5 kHz. As informações repassadas dizem respeito a uma variedade de eventos ou ações necessárias:

  • Entrada ou saída de uma linha de alta velocidade
  • Armar ou desarmar o sistema TVM-430
  • Fechar as aberturas de ar condicionado antes de entrar em um túnel
  • Elevando ou diminuindo os pantógrafos
  • Mudar para uma tensão de alimentação elétrica diferente

Supervisão

Uma "caixa preta" semelhante a um gravador de dados de voo de uma aeronave , observa passivamente todo o processo, monitorando uma variedade de parâmetros e registrando os eventos. Em trens equipados com TVM-430, o equipamento de gravação de tira de papel mais antigo foi substituído pelo sistema de gravação digital ATESS. Cada ação realizada pelo motorista (acelerador, freios, pantógrafos), bem como aspectos de sinalização (para TVM-430, KVB e sinais convencionais) são gravados em fita magnética para posterior análise em um computador desktop.

Outro sistema, conhecido como VACMA , supervisiona o estado de alerta do motorista. Consiste em um pedal de controle que o motorista precisa manter pressionado para que o TGV se mova. Este pedal deve ser liberado e pressionado novamente uma vez a cada 60 segundos se nenhuma outra atividade ocorrer. Há um período de tempo antes que a campainha soe e outro antes que os freios de emergência automáticos sejam acionados. O controle pode ser liberado por um período muito curto de tempo antes que uma campainha soe e outro período muito curto antes que os freios de emergência automáticos sejam acionados.

Excesso de velocidade

Uma pequena quantidade de tolerância a excesso de velocidade é feita antes que os freios de emergência do trem sejam acionados. Em velocidades abaixo de 80 km / h, a permissão é de cinco quilômetros por hora. Em velocidades nominais de 80-160 km / h, a tolerância é de dez quilômetros por hora e em velocidades acima de 160 km / h, é de quinze quilômetros por hora.

Display da cabine

No centro da mesa do motorista em uma cabine TGV, logo abaixo do para-brisa, há uma fileira dupla ou tripla de indicadores quadrados. É aqui que as velocidades-alvo para os blocos atuais e subsequentes são exibidas para o motorista, na forma de números (em quilômetros por hora) em um fundo codificado por cores. A velocidade total da linha é indicada em algarismos pretos em um fundo verde, enquanto os aspectos mais lentos são indicados em algarismos brancos em um fundo preto e um ponto final é indicado como "000" em um fundo vermelho. Abaixo desta tela está o velocímetro , onde a velocidade alvo que varia continuamente é indicada, bem como a velocidade atual. A velocidade é medida pelos tacômetros redundantes do trem com uma precisão de ± 2%. A variação permitida entre a velocidade alvo e a velocidade real depende da velocidade.

Todos os visores de sinalização na cabine devem ser muito confiáveis, uma vez que são essenciais para a segurança. Eles têm sensores de posição baseados em relé que retornam ao computador de sinalização o aspecto atual que está sendo exibido para o motorista. Se houver uma falha na unidade de exibição, a ação apropriada é tomada para parar o trem.

Para reduzir o estresse do maquinista, as velocidades são exibidas em vários quarteirões à frente do trem. Quando um bloco é seguido por um bloco mais restritivo (mais lento), o visor desse bloco pisca para que o motorista possa antecipar melhor a mudança de velocidade sem soltar o freio. As indicações restritivas só podem ser atualizadas nos limites do bloco, exceto em emergências. Eles são acompanhados por um sinal sonoro de buzina na cabine. As restrições podem, entretanto, ser levantadas a qualquer momento dentro de um bloco.

O TVM-430 possui redundância extensa incorporada, e alguém pode se perguntar por que ele não é usado para controlar o trem diretamente. No entanto, tendo em vista a falta de adaptabilidade do sistema a situações inesperadas, considera-se desejável manter um humano no loop. A condução de um TGV, portanto, é feita inteiramente manualmente, mas o sistema de sinalização mantém uma vigilância muito próxima para garantir a segurança máxima.

Sinais de táxi
Nome
Sinal
Limitação de velocidade
Atual
Freio de penalidade de
Espero
Rouge

(Pare, a seção da pista está ocupada ou fim da linha)

Velocidade da cabine 000E.svg
Marcador Nf : 0 km / h
0 km / h ou 30 km / h
( marcador Nf ou F )
Marcador F : 30 km / h
35 km / h
Zero

(Avertissement 0; pare no próximo sinal)

Velocidade da cabine 000A.svg
Sinal anterior = 160A : 160 km / h
170 km / h
Sinal anterior = 80A : 80 km / h
90 km / h
080E

(Execução 80; não exceda 80 km / h)

Velocidade da cabine 080E.svg
80 km / h
80 km / h
080A

(Avanço 80, mudança de velocidade para 80 km / h à frente)

Velocidade da cabine 080A.svg
160 km / h
170 km / h
160E

(Execução 160, não exceda 160 km / h)

Velocidade da cabine 160E.svg
160 km / h
160A

(Avanço 160; mudança de velocidade para 160 km / h à frente)

Velocidade da cabine 160A.svg
220 km / h
235 km / h
220E

(Execução 220; não exceda 220 km / h)

Velocidade da cabine 220E.svg
220 km / h
220A

(Avanço 220; mudança de velocidade para 220 km / h à frente)

Velocidade da cabine 220A.svg
270 km / h
285 km / h
270V
Sinal da cabine 270V blink.gif
270 km / h
270VL

(Voie Libre 270 km / h; prossiga a 270 km / h)

Velocidade da cabine 270V.svg
270A

(Avanço 270; mudança de velocidade para 270 km / h à frente)

Velocidade da cabine 270A.svg
300 km / h
315 km / h
300V
Sinal da cabine 300V blink.gif
300 km / h
300VL

(Voie Libre 300 km / h; prossiga a 300 km / h)

Velocidade da cabine 300V.svg

Outros sistemas de sinalização

O sistema TVM é usado apenas em linhas de alta velocidade e no túnel do canal . Fora das linhas de alta velocidade, outros sistemas de sinalização são usados. Cada trem TGV está equipado com o KVB ( Contrôle Vitesse par Balise , "Beacon Speed ​​Control"), que é usado em toda a rede francesa ligne classique . Além do TVM, os seguintes sistemas são usados ​​em várias combinações:

  • KVB , o sistema de sinalização francês (eletromecânico com radiofaróis)
  • ATB , o sistema de sinalização holandês (baseado em indução)
  • ATB-NG uma versão mais recente do ATB (baseado em beacon)
  • ATC, o sistema de sinalização japonês (baseado em indução)
  • Blocco Automatico a Correnti Codificate , o sistema italiano de proteção por indução usado em algumas linhas com limites de velocidade acima de 200 km / h.
  • MEMOR , o sistema de sinalização belga (eletromecânico)
  • TBL , uma versão mais recente do MEMOR (eletromecânico com beacons de rádio)
  • InduSi / PZB o sistema de sinalização alemão (baseado em indução)
  • LZB , o sistema alemão para linhas de alta velocidade (também baseado em indução)
  • AWS , o sistema de sinalização britânico (baseado em indução)
  • TPWS , o sistema de alerta que complementa a AWS
  • ETCS , o Sistema Europeu de Controle de Trens é um sistema de sinalização e controle projetado para substituir os 14 sistemas de segurança incompatíveis atualmente usados ​​pelas ferrovias europeias, especialmente em linhas de alta velocidade.
  • Integra-Signum o sistema de sinalização baseado em indução suíça.
  • CAWS , uma forma semelhante de sistema de sinalização na cabine usado na Irlanda.

Veja também

Notas e referências

  • Kichenside, G .; Williams, A. (1998). Dois séculos de sinalização ferroviária . Oxford Publishing Co. pp. 215-220. ISBN 0-86093-541-8.
  • Safety & Standards Directorate (1996). Apêndice C: Ilustração da aplicação à Eurotunnel Cab Signaling (PDF) . GK / RT0036: Transição entre sistemas de sinalização de linha e outros sistemas de controle de trens (relatório). Padrão do Grupo Ferroviário. Londres: Railtrack PLC. pp. 10–12. Arquivado do original (PDF) em 17 de julho de 2011 . Página visitada em 15 de dezembro de 2008 .

links externos