تشریح نحوة اطلاع رسانی به قطارهای شرکت مترو تهران از طریق مدار راه فرکانس صوتی (‌Track Circuit )

[Epsilo0on]

چکیده :


شرکت مترو در راستای صنعت حمل و نقل با اتکا به جدیدترین صنعت حمل و نقل درسال ۱۳۷۸ اقدام به انتقال مسافرین از طریق راه آهن درون شهری نمود این صنعت همواره در راستای ارتقاء سطح ایمنی سفر عمل میکند بدین معنی که بمنظور فراهم کردن ایمنی لازم در حمل و نقل و بکارگیری ادوات مورد لزوم در این امر از جدیدترین فن آوری کشورهای پیشرفته استفاده کرده است . امروز قطارهای مترو مجهز به سیستم محافظ اتوماتیک قطار یا ATP ( Automatic Train Protection ) می باشد .


این سیستم با استفاده از اطلاعاتی که در طول مسیر از طریق ریل هادی به آن ارسال میگردد قادر است قطار را بطور ایمن در مسیر هدایت کرده و از هر گونه خطر احتمالی اعم از شکستگی ریل ـ حضور قطاری دیگر در مسیر ـ فاصله تا ایستگاه و کنترل سرعت مجاز و غیر مجاز اپراتورهای مرکز فرمان و قطار را باخبر سازد . اطلاعاتی که از طریق ریل به قطار ارسال میگردد توسط گیرنده های قطار از روی ریل قابل دریافت می باشد .


۱- : مدار راه Track Circuit


نحوة اطلاع رسانی و کنترل قطار چگونه است ؟ و آیا چطور می توان در کیلومترها مسیر یک قطار وضعیت و کلیة شرایط حیاتی آنرا کنترل نمود .

یکی از حیاتی ترین و ضروری ترین شرایط یک قطار ایمن داشتن اطلاعات لحظه به لحظه از وضعیت مسیر و کنترل سرعت قطار در طول مسیر توسط یک سیستم هوشمند است اما کدام طریق قوی ترین مناسبترین و کم هزینه ترین روش برای کنترل قطاری است که بر روی دو ریل فلزی در حرکت است .

بزرگترین عامل کمک رسانی به این امر داشتن دو ریل فلزی با قابلیت هدایت جریان الکتریکی است و عملاً همانند یک کابل به قابلیت هدایت خوب در سرتاسر مسیر ،همراه قطار کشیده شده است .


همانگونه که قطار به هنگام حرکت بر روی مسیر خود نیازمند دریافت یکسری اطلاعات میباشد از قبیل سلامت مسیر ، طول مسیر مورد نظر ، آزاد بودن مسیر ، میزان سرعت مجازی که بایستی در هر لحظه داشته باشد و میزان سرعت مجازی که در لحظات آتی می بایست داشته باشد ، به همـان نسبت اپراتورها و مراقبان وضعیت قطار و مسیر که در مراکز فرمان اصلی و محلی حضور دارند ، در هر لحظه میبایست از وضعیت قطار ، میزان سرعت ، موقعیت و شاید خیلی مسائل دیگر آگاهی داشته باشند بنابراین بایستی بمنظور دسترسی به این اهداف از یک تکنولوژی خاصی استفاده گردد که بتواند جوابگوی نیازهای بالا باشد .


در این خصوص قطارهای متروی تهران در طول مسیر از طریق سیستمی بنام مدار راه بمنظور کسب اطلاعات مورد نیاز اطلاع رسانی می شوند و همچنین این تکنولوژی جوابگوی بخش عمده ای از نیازهای مربوط به مراکز فرمان و آنچه را که باید به حضور اپراتورهای مراکز فرمان اطلاع داده شود خواهد بود . شرح نیازهای مربوطه به اختصار در زیر آمده است .

چه اطلاعاتی را یک قطار در حال حرکت یا آماده حرکت بایستی در اختیار داشته باشد ؟

قطاری که بر روی یک سکوی مسافرگیری ایستاده است در ابتدا بمنظور حرکت بایستی از سلامت مسیر و عدم اشغال مسیر توسط قطار دیگر یا شئ خاص ( در این خصوص بعداً توضیح داده خواهد شد ) آگاهی و اطمینان کامل داشته باشد .


بنابراین دو بخش عمده و اساسی بایستی برای رسیدن به هدف مذکور در تعامل باشند بگونه ای که داد و ستد اطلاعات و پردازش ،عاری از هر گونه خطا صورت گیرد .

سیستم ATP بعنوان یک پردازشگر هوشیار قادر به دریافت اطلاعات مسیر می باشد و این سیستم همانگونه که شرح داده خواهد شد با کلیة تجهیزات همواره بر روی قطار نصب و همراه آن می باشد حال بایستی از سیستمی استفاده کرد که بتواند اطلاعات لازم را در دسترس سیستم ATP قطار قرار دهد .

اگر قطار یک وسیلة ساکن و بدون حرکت بود و با گذشت زمان هیچ حرکتی از آن صورت نمی گرفت کار از طریق سیستم انتقال کابل بسیارآسان بود اما اکنون ما با وسیله ای روبرو هستیم که با سرعت قابل ملاحظه ای در حرکت است و دائماً از نظر جهت و راست در تغییر می باشد .

در اینجا بود کـه اندیشة انتقـال اطلاعـات برای دسترسی سیستـم A TP بـه آن از طریق طراحی سیستم مـدار راه مطرح گردید و بگونـه ای که در زیـر شرح داده شده امروزه در سیستم متروی تهران بهره برداری میگردد.

[Epsilo0on]

تکنولوژی انتقال اطلاعات


قبل از آنکه با ساختار سیستمATP آشنا شویم می پردازیم به تکنولوژی انتقال اطلاعات به قطارهای متروی تهران .


بین ریلهای قطار متروی تهران در فواصل بین ۵ ۰تا ۳۵۰ متر عموماً جعبه های سیاه رنگی که عمدتاً بصورت دوتائی هستند وجود دارند .


اصطلاحاً به دسته ای از این جعبه های سیاه Tuning Unite گویند که عملاً بخشی از ساختار مدار راه بحساب می آیند عناصر موجود در داخل این جعبه ها از نوع عناصر پسیو بوده که مشتمل بر سلف و خازن می باشند و *****ی را بمنظور ایزولاسیون الکتریکی دو مدار راه مجاور هم ایجاد می کنند .


متروی تهران از این ساختار برای عدم نفوظ اطلاعات از یک مدار راه به مدار راه دیگر استفاده کرده است و شرح کار بدین صورت است که ابتدا به ساکن مسیر معینی را که قطارهای مترو روزانه در آن تردد دارند به بخشهای جدا از هم تقسیم کرده اند یعنی بطور مثال در حد فاصل ایستگاه امام خمینی تا ایستگاه صادقیه چه در مسیر رفت و چه در مسیر برگشت ریل به چند قسمت جدا از هم از نظر الکتریکی تقسیم گردیده است این جداسازی گاهی اوقات در بعضی مسیرها بر حسب ضرورت توسط عایـق صورت گرفتـه است و در بعضی مناطق مطابق استانداردهای موجود بصورت الکتریکی ایزوله گردیده اند .


اصطلاحاً هر قسمت ایزوله شده رایک Track یا یک Section گویند پس هر ترک که عموماً طول آن بین ۵۰ الی۳۵۰ متر می باشد در هر دو انتهای خود یکعدد { ۱ } TU دارد . عملاً فرکانس کار انتقال اطلاعات هر Section یا Section مجاور متفاوت است و این مهمترین عامل در امر جداسازی الکتریکی دو مسیر مجاور است .


اطلاعات مربوط به قطار پس از آنکه مرکز فرمان را به مقصد ریلها ترک می کند بسته به جهت حرکت قطار به یکی از TU ها وارد می گردد از طریق TUاطلاعات لازم وارد ریل شده و در دو سوی غیر هم جهت در دو ریل مجاور به گردش در می آید در واقع یک Loop جریان حاوی اطلاعات بوجود می آید.

به TU که اطلاعت مسیـر را از مرکز فـرمان دریـافت و بـه ریل تحویـل می دهـد اصطـلاحاً ‍TX – TUیا تیونینگ یونیت منتقل کنندة(فرستنده) اطلاعات گویند و به TU که از اطلاعات موجود در مسیر ریل قطار نمونه برداری کرده و آنرا به مرکز فرمان انتقال می دهد RX – TUیا تیونینگ یونیت در یافت کننده گویند . RX – TU بصورت یک مدار موازی با دو ریل در ارتباط است

به هر تقدیر اطلاعات حاصل از مدار راه به دو منظور در ریل تزریق می شود .

هدف اول دستیابی قطار به اطلاعات مورد نیازخود در طول مسیر و هدف دوم دستیابی اطاق کنترل و اپراتورهای آن به وضعیت لحظه به لحظه قطار است .

قطار از طریق دو عدد گیرندة اطلاعات مدوله شده مدار راه اطلاعات مورد نیاز خود را دریافت کرده و پس از پردازش در سیستم ATP اقدامات و دستورات لازم را صادر می کند .


این اطلاعات توسط گیرنده هایی بنام{ ۲ }PUC از روی ریل برداشته می شود این کار توسط اثر القای مغناطیسی صورت می گیرد لیکن بحث بیشتر در این خصوص خارج از حوصله این مقاله می باشد البته در اینجا تنها می توان به این نکته اشاره کرد که PUC هیچ تماس مستقیمی با ریل ندارد و تنها از طریق میدان مغناطیسی ایجاد شده ناشی از جریان مدارراه تحریک می شود .

[Epsilo0on]

۲-۱ کلیات سیستم مدار راه


اطلاعات مدوله شده از مرکز فرمان به سمت مدار راه گسیل میشوند و پس از بهره برداری لازم توسط مدار راه به سمت مرکز فرمان باز می گردند پس درخصوص انتقال و راهیابی اطلاعات سه بخش و به گفته ای سه مرحله وجود داردکه در شکل۱-۱ این سه مرحله دسته بندی گردیده است.


۳-۱منطقه A


دیا گرام موجود درشکل ۱-۱ کلیات انتقال اطلاعات از مرکز فرمان به مدار راه و بلعکس را نمایش می دهد .


۱-۲-۱ CIS


منطقة A مربوط به مرکز فرمان است یعنی جایگاهی که اطلاعات تهیه شده ، مدوله شده و ارسال میگردد .
مرکـز فرمـان مجهز به سیستم { ۳ } C IS می باشد CISاستفاده شده در متـروی تهـران از نـوع { ۴ }CBI مدلEblock 950 بوده و به مفهوم یک کامپیوتر مرکزی که دارای اطلاعات مربوط به مسیر و یکسری برنامه های خاص است می باشد . این کامپیوتر که یک پردازشگر ویژه است توسط یکسری پروسسور مرکزی فعال می گردد عموماً این پروسسورها و عوامل جانبی آن توسط برنامة مخصوصی که بر اساس ویژگی های مسیر تونلها و سایر اطلاعات لازم طراحی شده برنامه ریزی (Pr ogram) میشوند.

برنامة انتقال یافته در کامپیوتر C BI (DownLoaded Program ) مبنای بسیاری از مقایسات و پردازشها می باشد .
۲-۲-۱ OC


{5} OCواحد کنترل کنندة اجزای کنار مسیر می باشد. این قسمت بر اساس دستورات دریافتی از CIS و بسته به نوع دستور و فرمان قسمت مورد دستور را تحت کنترل قرار می دهد بطور مثال این قسمت کنترل چراغ سیگنال ـ ماشین سوزن و برخی اجزاء دیگر را بر عهده دارد حال بسته به نوع فرمان و دستور صادر شده بر روی جزء مورد تقاضا اثر می گذارد .


این قسمت مجهز به پروسسوری است که قابلیت پردازش دستورات را دارد و برای اطلاعات مدار راه جزء واسط و پراهمیتی به حساب می آید یک فید بک دریافتی از سوی Track Relay بمنظور بررسی وضعیت مسیر از نقطه نظر اشغال بودن یا نبودن مسیر همواره سیستم OC را تحت تأثیر قرار می دهد رلة مسیر مادامی که مسیر اشغال نباشد همواره برق دار است و فید بک خاص ارسالی به OC نیز اطلاعات را به همان صورت خاص ارسال می کند به محض اشغال شدن مسیر ، رلة مسیر بی برق شده و ازطریق فید بک مربوطه ، به OC اطلاع می دهد که مسیر اشغال است . در اینجا OC دستورات و اقدامات مربوط به اشغال بودن مسیر را صادر می کند همچنین اطلاعات مربوط به اشغال بودن مسیر
را به پانل نمایشگر که در متروی تهران تحت نرم افزار Ebi Screen عمل می کند ارسال می نماید .


کامپیوتر Ebi Screen سیستمی است که تحت تأثیر نرم افزاری که در آن موجود است قابلیت نمایش مسیرها ، جهت حرکت ( Trafic Direction ) قطارها ، مسیر سازی ، اجازة ورود به مسیر و بسیاری موارد دیگر را دارد و مانیتور این کامپیوتر قادر به نمایش بخشی از طول مسیر حرکت قطار می باشد .
در این مانیتور مسیرها بر اساس تقسیم بندی مدار راه بطور واضح نمایش داده شده اند و نوع رنگ و تغییرات آن وضعیت مسیر را به اطلاع می رساند .


همچنین در مانیتور این کامپیوتر می توانیم وضعیت سوزنها و مسیرهای فرعی که در آن تعریف شده را شاهد باشیم .


OC سیستمی است که برای مدارراه بنام CTK خوانده می شود در واقع کنترل کننده اجزاء مدار راه بنام Coded Track Circuitمعروف است .


اطلاعات در شرایطی که رلة مسیر فعال و برق داراست و هنوز مسیری اشغال نیست ازTX,CTK با فرمت نمایش داده شده در شکل ۱-۲ به سمت مدار راه ارسال می گردد و این اطلاعات در تمامی اوقاتی که قطاری وجود ندارد در مسیر موجود است . وجود این مدل از اطلاعات صرف نظر از اینکه برای ATP قطار ناشناخته است به فعالیت رلة مسیر بمنظور جلوگیری از هر گونه حادثه برای مسیر از قبیل شکستگی و … بقا می بخشد .


به محض ورود قطار به مسیر و حرکت درداخل یک track مسیر اشغال می شود دراین هنگام رلة‌مسیر بی برق شده و متاقب آن oc از اشغال شدن مسیر مطلع می گردد و به CBI اطلاع می دهد . درمقابل این اطلاعات CBI دستورالعملی صادرمی کند که درپی آن مسیر تغذیة‌ فشرده شدن بیت اطلاعات درCTK و TX فعال می شود و اطلاعات موردنیاز مدار راه با فرمتی که درشکل -۳۱آمده است تأمین می گردد . و با این ترکیب از مدولاسیون اطلاعات بسیاری را می توان فراهم نمود بنابراین پس از آنکه سیستم CBI از اشغال شدن مسیر مطلع شد اطلاعات مربوط به مدار راه برای دسترسی قطار به آن ارسال میگردد لطفآ به شکل ۱-۲-۱). ) توجه کنید.


۱-۲-۳TX :



این واحد انتقال دهندة اطلاعات از OC به سمت {۶MU { و نهایتاً مدار راه و اجزا کنار راه می باشد.
اطلاعات ارسالی از سوی CBI که به OC آمده است وارد TX شده و در آنجا تحت تلفیق (مدولاسیون)FSK قرار می گیرد اطلاعات مدوله شده همواره در مسیر قطار وجود دارد لیکن نرخ بیت آن بسته به اشتغال بودن یا نبودن مسیر متفاوت است.


در متروی تهران اطلاعات مدوله شده به هنگام آزاد بودن مسیر با نرخ بیت ۴O bit/sec و به هنگام اشغال بودن مسیر با نرخ بیت ۲۰۰ bit / sec در مسیر تزریق می شود.


بنابراین می توان گفت که به هنگام اشغال شدن مسیر CBI , فرمانی به سمت OC صادر می کند که طی آن فرمان ، OC تغذیه عامل افزایش نرخ بیت را در TX فعال می کند . وبدین ترتیب اطلاعات کامل و قابل فهم برای سیستم ATP قطار تأمین می گردد .

PSU :

این واحد منبع تغذیه کننده TX است که ورودی آن ۲۲۰Vمی باشد و دارای خروجی های متفاوتی است یک خروجی ۲۴V ولت ۱۰ آمپر برای فرستنده TX و یک خروجی ۲۴ ولت ۱ آمپر برای گیرنده RX در نظر گرفته شده است .

۴-۲-۱ MU :

واحدی است که برگرفته از واژة Matching Unit می باشد این سیستم قابلیت تطبیق امپدانس خروجی و ورودی را دارد و بمنظور انتقال حداکثر توان بین امپدانس خروجی که شامل مدارات مربوط به TU های مستقر در مسیر ریل ، طول ریل ، و سایر المانهای مستقر در مسیر میباشد و امپدانس ورودی که شامل مدارات قبل از MU و در واقع المانهای مستقر در مرکز فرمان می باشد تطبیق امپدانس ایجاد می کند و بدین ترتیب سیگنال اطلاعات با حداکثر توان به مدارات بیرونی ( داخل مسیر ریل ) انتقال پیدا می کند .

یاد آور می شود که اجزاý منطقة B ( مدارات راه ) به لحاظ وجود MU می توانند تا حد دو کیلومتر از ساختار ناحیة A ( ناحیة مرکز فرمان ) فاصله داشته باشند .

[Epsilo0on]

۱-۳منطقة B:


این منطقه دارای پارامترها و المانهایی است که در طول مسیر ریل واقع شده است و اصطلاحاً شامل مدارات راه می باشد . همانگونه که در مقدمه ذکر شده مدار راه محل تماس مسیر اطلاعات با مسیر انتقال قطار ( ریل ) می باشد .


در واقع در این تکنولوژی سعی شده است که عمدتاً از عناصر پسیو بمنظور کاهش در پیچیدگی طراحی و همچنین کاهش دراستهلاک المانها و مدارات استفاده گردد و همچنین انتقال اطلاعات زمانی که بدون عناصر واسطه نویز پذیر صورت گیرد باعث سهولت در انتقال و همچنین سهولت در دریافت اطلاعات می شود.
هر مدار راه شامل دو TU می باشد که فاصله بین آنها متغیر و معمولاً بین ۵۰ الی ۳۵۰ متر می باشد لیکن در این حد فاصل هیچ المان خاصی به استثنا ریل قطار وجود ندارد آنچه گفتنش خالی از اهمیت نیست این است که هر دو TU مربوط به یک Section یا یکTrack تحت فرکانس یکسانی کار می کنند و نکتة جالبتر آن است که Track های جانبی دیگر خود دارای دو عدد TUمی باشند بطوریکه با فرکانسی متفاوت با فرکانس کار Track دیگر کار می کنند پر واضح است که هرtrack فرکانس کارمربوطه به خود را دارد و می توان گفت دراینجا استاندارد خاصی بکار گرفته شده است .


فرکانسهای کار دو مدار راه کنار یکدیگر عموماً‌ بصورت زوجهای معین درکنار یکدیگر قرارگرفته اند دسته ای از این زوج فرکانسها بقرار زیر است .
f1,f2 –f3 ,f4 – f5,f6 – f7 ,f8


درمتروی تهران آرایش فرکانس کارمدارات راه بصورت بالا می باشد که محدودة‌ دامنة فرکانس آنها درمحدودة‌ گسترة فرکانس صوتی است از این روی به مداراه قطارهای متروی تهران مدار راه فرکانس صوتی نیز می گویند . میزان فرکانس نامی که نمونه های آن دربالا ذکر شده مطابق جدول زیر می باشد .


همانگونه که دربالا ذکر شده منطقه مدارراه را می توان از دو دیدگاه مورد بررسی قرارداد . این دو دیدگاه بصورت زیر است .


۱-۳-۱دیدگاه اول بررسی یکTrack


یعنی اینکه مدار راه مربوط به یک track بررسی شود و آن شامل دو TU که از نظر فرکانس کار با هم یکسان هستند می باشد بعبارت دیگر یا هر دو TU در محدوده فرکانس F1 یا F2 یا F3 یا F4 یا F5 یا F6 یا F7 یا F8 کار می کنند و فاصله آن دو از هم ۵۰ الی ۳۵۰ متر می باشد در اینجا آنچه تنها دارای اهمیت است نحوه اتصال TU به ریلها و نحوه انتقال اطلاعات می باشد که درشکل ۱-۴ بوضوح نشان داده شده است .

خاطر نشـان می شود کـه فرکانس های فوق درطول مسیـر نیز از یک آرایش خاصی بـرای کوپل
شدن برخودار هستند بعبارتی درطول یک مسیر برای Track های مختلف تنها دو فرم از فرکانسها استفاده شده است آرایش فرکانسها زوج شده در جدول ۱ -۱ نشان داده شده است .



همانگونه که درشکل ۱-۴دیده می شود اطلاعات به محض ورود به TU-TX در بین دو ریل یا به عبارتی در یک Track یک حلقه ( Loop ) جریان را ایجاد می نماید (ناحیه D )
درواقع وظیفه TU – TX سه چیز است .


دریافت اطلاعات از MU مربوط به مرکز فرمان ، ***** کردن آن بمنظور حذف هارمونیکهای مزاحم و انتقال اطلاعات به مسیر قطار .


این واحد دریک سوی مسیر یا Track وجود دارد و درانتهای دیگر track شاهد TU –RX هستیم در آنجا این واحد از روی اطلاعات موجود در مسیر ریل نمونه گیری کرده ( مدار آن موازی با مدار ریل است پس از ولتاژ موجود دائماً‌ نمونه برداری می کند ) و آنرا بمنظور اهدافی که توضیح داده شد به مرکز فرمان بر می گرداند .
همانگونه که می دانید قطارهای متروی تهران دارای موتورهای کششی (Motor Traction) هستند که با ولتاژDC قادر به کار می باشند .


خط انتقال جریان به قطارهای متروی تهران دارد ولتاژی حدود ۷۵۰ولت DC می باشد که از مسیر پستها به منطقة ریل سوم ( ریل سوم خط انتقال جریان به قطارها میباشد و در کنار مسیر ریل و با ارتفاع تقریبی نیم متر از سطح زمین نصب گردیده است و بمنظور رعایت مسائل ایمنی از کاور عایق روی آن استفاده می گردد این ریل در سر تا سر مسیر حرکت قطار امتداد دارد ) آمده است .


قطار به منظور حرکت از طریق کفشکهای جانبی خود برق لازم را از ریل سوم دریافت می کند.


مسیر برگشتی جریان به پستها از طریق ریل قطار ( هر دو ریل ) صورت می گیرد لاجرم به هنگام حرکت قطار و در اثر جریان کشی و قطع و وصلهای ایجاد شده در موتور ترکشن قطار (Bounce) عموماً به
همراه جریان برگشتی هارمونیکهای متعددی به شکل نویز در مسیر ریل قطار بوجود می آید.


این هارمونیکها چنانچه از نظر فرکانسی با فرکانس کار مربوط به TU ها هم نوا باشد می تواند اطلاعات غلطی را برای دریافت کننده های اطلاعات مدار راه از جمله رلة مسیر ack Relay ‍Trبه همراه داشته باشد بدین منظور TU ها این قابلیت را دارند که این نوع هارمونیهای مزاحم را اتصال زمین نمایند و اثر آنها را بدینوسیله خنثی کنند .
گفتیم در آنسوی مدار راه RX – TU وجود دارد این واحد از ولتاژ مسیر نمونه برداری کرده و به MU دیگری در مسیر راه خود به مرکز فرمان تحویل می نماید و پس از انجام تطبیق امپدانس به قسمتهای مورد نظر که توضیح داده خواهد شد انتقال می یابد .


-۳-۲ ۱ دیدگاه دوم بررسی مدار راه از نقطه نظر منطقة جداساز الکتریکی (Electric Isolation Area)


حد فاصل بین TUانتهای یک مسیر و TU ابتدای یک مسیر دیگر اصطلاحاً منطقة جداساز دو مسیر یا دو Track از یکدیگر نام دارد این منطقه که با استفاده از یک مکانیسم جالب اقدام به جداسازی دو Trackاز یکدیگر نموده است عملاً در حد فاصل بین دو ‍TU مجاور می باشد که فاصلة آنها تقریباً به اندازة نامی ۵ متر است .

هدف از اجرای این تکنولوژی آن است که تا حد امکان نقاط کور در داخل یک مسیر کاهش یافته و سطح شناسائی (Detection ) محل قطار افزایش یابد .
یک منطقه جداساز الکتریکی

BoundZ


کابلی است که در حد فاصل نقاط C و B و با شکل تقریبی حرف انگلیسی Z قرار دارد وجود این کابل بمنظور تأمین امپدانس لازم برای ایجاد یک ناحیة ایزوله شده یا اصطلاحاً تیون شده و همچنین
کامل شدن ترکیب یک ***** مناسب برای مدار راه مربوط به دو Trackمجاور هم می باشد در شکل ۱-۵ ما مسیر را به دو قسمت سمت راست که مربوط به Track سمت راست و قسمت سمت چپ که مربوط به مسیر سمت چپ می باشد تقسیم کردیم تصویر کاملی از این مسیرها همان شکل ۱-۴ می باشد که مسیرها بطور کامل و واضح نشان داده شده است لیکن در اینجا فقط سعی شده ناحیة تیون یا ناحیه ای که اصطلاحاً عمل جداسازی الکتریکی را انجام می دهد نشان داده شود .

TU-TX مربوط به فرکانس F2 اطلاعات را وارد مسیر می نماید همین طور در سمت چپ TU-TXمربوط به فرکانس F1 اطلاعات را وارد مسیر می نماید حال در اینجا این سئوال پیش می آید که با توجه به هادی بودن مسیر و ریل آیا امکان انتقال اطلاعات مربوط به TU-TX با فرکانس F1 به سمت مسیر مجاور یعنی TU-RX با فرکانس F2 وجود دارد یا خیر ؟


وجود ناحیة تیون پاسخ این سئوال است همانگونه که در شکل مشاهده می شود اطلاعات مدار راه از طریق TU-TX با فرکانس F1 وارد ریل می شود در اینجا ناحیة تیون نشان داده شده در شکل از نظر الکتریکی برای سیگنالهای مربوط به TU-TX با فرکانس F2 ایجاد قطب می کند و در عوض TU-RX با فرکانس F1 به همراه TU مجاور خود که در شکل ۱-۴ در قسمت سمت چپ نشان داده شده است برای سیگنالهای مربوط به TU-TX با فرکانس F1 از نظر الکتریکی ایجاد صفر می نماید بنابراین احتمال تداخل و نشت سیگنالهای اطلاعاتی از یک مسیر به مسیر مجاور به صفر گرایش می یابد . شکل ۳-۶ قطبها و پلها را بنحوی نمایش می دهد .


همچنین نمودار نشان داده شده در شکلهای ۱-۶-۱ و ۱-۶-۲گویای چگونگی تغییرات سطح ولتاژ دریک مسیر نسبت به مسیر مجاور می باشد .


مطابق شکل ملاحظه می گردد که سطح ولتاژ اطلاعات مسیر به محض ورود به ناحیة تیون رو به کاهش گذاشته تا به سطح صفر برسد و افت ولتاژ مذکور ناشی از ایجاد خاصیت الکتریکی قطب برای آن فرکانس می باشد ضمنآ طول Zباند از جمله موارد قابل اهمیت در طراحی مدار راه میباشد.

[Epsilo0on]

۴-۱ توصیف کامل بخش جداساز الکتریکی مدار راه
(Discription Of Track Circuit Electrical Separation)
مدار راه مدل TI21-M متروی تهران توانائی تفکیک انواع سیگنالهای موجود را دارا است این جداسازی از طریق نواحی خاصی از مسیر حرکت قطار بطول نامی ۵متر که همان ناحیة جداساز الکتریکی است انجام می پذیرد . بطور معمول هر ناحیة جداساز الکتریکی بایستی دارای خواصی باشد که ذیلاً شرح آنها آمده است .
۱-حتی الامکان طول ناحیة جداساز الکتریکی کم باشد عملاً مشاهده می شود که هر چه این طول کمتر باشد قابلیت Detection بالا می رود .
۲- طراحی ناحیة جداساز باید بگونه ای باشد که از نشت و یا انتشار سیگنال یک مدار راه به مدار راه مجاورش ممانعت بعمل آورد در غیر اینصورت اطلاعات غلط می تواند به سمت قطار در حال حرکت گسیل شود.
۳-طراحی ناحیة تیون باید بگونه ای باشد که قابلیت آشکار سازی هر گونه نقص فنی در قطعات خود را داشته باشد در واقع از نقطه نظر هوشمندی نقص یابی در درجة مناسبی قرار داشته باشد .
همان گونه که ذکر شد هر ناحیة جداساز الکتریکی دارای دو فرکانس کار می باشد که با هم متفاوت هستند بطور مثال مطابق آنچه که در شکل ۱ -۷ نشان داده شده است مدار راه سمت راست با فرکانس F2 و مدار راه سمت چپ با فرکانس F1 کار می کند .
۵-۱ ویژگیهای Tuning Unit
همانطور که گفته شد مداری با امپدانس کوچک درون هر TU می باشد این مدار قادر است که هارمونیکهای جاصل از جریان کشی موتور تراکشن قطار را حذف کند در غیر اینصورت چنانچه گسترة فرکانس این هارمونیکها با گسترةفرکانسی اطلاعات مدار راه یکی باشد می تواند تأثیر بر روی اطلاعات مدار راه گذاشته و در دریافت اطلاعات خطا سازی کند .
بطور مثال چنانچه این هارمونیکها حذف نشود می تواند اطلاعات را بگونه ای تغییر دهد که به اشتباه مسیر خالی بصورت اشغال نمایش داده شود در این هنگام اطلاعات خطا در راستای بی برق شدن رلة مسیر عمل کرده است .
در ناحیة بین دو مدار راه وحد فاصل ناحیة جداساز الکتریکی قسمتی بطور ۱ ± ۲۵/۰ وجود دارد این ناحیه بنام منطقة روی هم افتادگی نام دارد و چنانچه قطاری بر روی این منطقه قرار گیرد هر دو مسیر مجاور اشغال فرض می شود ونمایشگر مسیر هر دو Track مربوط به این منطقة جداساز را اشغال نمایش میدهد.
اصولاًبه TU واحد تنظیم هم می گویند بدین معنی که TU را برای کوپل انرژی به مدار راهی که در انتهای آن منطقة جداساز الکتریکی وجود دارد بکار می گیرند . همانگونه که گفته شد هر TU با فرکانس خاصی کار میکند یعنی به ازا هر کدام از فرکانسهای موجود در جدول ۳-۱ یک TU خاص طراحی شده است و همانطور که ذکر شد طراحی آنها به گونه ایست که در ساختار مدار آنها فقط از عناصر پسیو و اتلاف کنند استفاده شده است بنابراین می توان گفت که برای فعال شدن یک مدار راه در طول یک مسیر نیازی به توان الکتریکی وجود ندارد .
در خاتمه یاد آور می شود که اطلاعات ارسـال شده در مسیـر توسـط مـدار راه در قالب بسته های
( Ferem ) اطلاعاتی ۱۲۶ بیت ارسال می گردد این قالب متشکل از دو دستة ۶۳ بیتی است که در عمل یک معنا را می دهند اما آرایش بیتها ظاهراً با هم متفاوت است این امر برای پرهیز از هر گونه آشکارسازی خطا در گیرنده می باشد از هر ۶۳ بیت تنها ۲۹ بیت آن مربوط به سیستم ATP می باشد و الباقی در راستای تأمین اهداف اجزای کنار راه بکار گرفته می شود دقت کنید که به لحاظ وجود دو دستة ۶۳ بیتی دو گروه ۲۹ بیتی ظاهراً متفاوت و در عمل یکسان داریم که پس از دریافت توسط قطار با هم مقایسه شده و نتایج نهائی در صورت یکسان بودن اخذ می شود هفت بیت از این ۲۹ بیت مربوط به Target speed و Ceiling speedبوده و الباقی مربوط به Target Gradient و Door enable و Tc marker و Target distance و غیره … می باشد .
۳-۴منطقه C
همانگونه که در بالا گفته شد اطلاعات آمده از TU – RX به MU مربوط به آن وارد شده و در آنجا تطبیق امپدانس بمنظور انتقال فیدبک اطلاعات با حداکثر توان صورت می پذیرد سپس اطلاعات آورده شده بمنظور ارزشیابی و مقایسات منطقی به RX منتقل می گردد این واحد نیز نظیر TX دارای منبع تغذیه PUC می باشد که سیستم و مدارات داخلی RX را تغذیه میکند .در اینجا پس از دمدولاسیون سیگنال دریافتی آنرا برای هر گونه پردازش و اعمال دیگر به کامپیوتر CBI انتقال می دهد .
Track Relay 1- 4-3
این رلة حفاظتی بمنظور آشکارسازی مسیر اشغال بکار گرفته شده است بدین معنی که هر وقت قطاری در مسیر اشغال شده موجود نباشد رله بطور عادی فعال و برق دار است به محض آنکه قطار وارد یک Track می شـود بـه لحاظ هادی بودن محور چرخهای قطار اطلاعات انتقال یافته به TU – RX قطع شده و در نتیجه رلة مسیر که جریان فعال سازی خود را از طریق ریل دریافت میکرد بی برق می شود آنگونه که ذکر شد واحد RX – TU که در همه حال وظیفة نمونه برداری از سیگنالهای ارسالی را بر عهده دارد در عمل برق فعال سازی مسیر را طی این عمل تأمین می کند اما به محض ورود قطار به مسیر این واحد در مسیر قطع جریان اطلاعات قرار میگیرد و عملاً برق رسانی به رله مسیر قطع می شود حال رلة مسیر از طریق کنتاکتورهای موجود در خود که بعضی Normal Openوبعضی Normal Close می باشند دو کار عمده انجام می دهد
اول اینکه باعث فعال شدن مدارات مربوط به نمایش اشغال مسیر می گردد . در واقع مداری وجود دارد که دستور و فرمان نمایش مسیر اشغال شده را بر روی صفحة مانیتور کامپیوتر Ebi Screen صادر می کند و عملاً فعال سازی این مدار توسط رلة مسیر انجام می گیرد .
دوم آنکه از طریق این رله یک فید بک به سیستم Object Controler هدایت می گردد که باعث تغییر نرخ بیت اطلاعات تزریق شده در مدار راه و مسیر قطار می گردد . به شکل ۹-۱ دقت کنید
در واقع در شرایط عادی و زمانی که قطاری وجود ندارد نرخ بیت اطلاعات ارسالی به سوی مدارات راه و ریلـها Bit / Sec40 می بـاشد و بـه محض اشغـال شدن مسیـر نـرخ بیت اطـلاعات ارسالی به ۲۰۰ bit/Sec ارتقاý پیدا می کند و در واقع این فرم از اطلاعات است که توسط ATPقابل شناسائی می باشد .
همچنانکه گفته شد عملاً وقتی قطاری وارد یک Track می شود به لحاظ فلزی بودن و هادی بودن محور چرخ جلوی قطار بلافاصله یک اتصال کوتاه در منطقة TU – RX (اولین TU که از یک Track با قطار روبرو می شود ) صورت می گیرد پس می توان گفت که از این پس کلیة اطلاعات ارسالی از سوی TU – TX از طریق محور چرخ قطار مدارخود را می بندد واطلاعات به TU – RX نمی رسد .
در اینجاست که Track Relay بی برق شده و وظائف خود را انجام می دهد بنابراین دراین هنگام فقط ما در مسیر جلوی قطار اطلاعات را در امتداد ریل داریم و زیر و عقب قطار هیچ اطلاعاتی وجود ندارد و عملاً با اولین محور چرخ قطار مسیر اطلاعات بسته می شود .
چنانچه مسیر ریلها توسط یک سیم یا یک میلة فلزی اتصال کوتاه شود یعنی دو ریل به هم وصل شوند این امر می تواند بمنظور اشغال شدن مسیر تلقی گردد و اپراتور مرکز فرمان را به اشتباه بیاندازد در واقع هوشیاری سیستم آنقدر نیست که بین قطار و یک میلة فلزی و یا هر شی هادی دیگر تمایز قائل شود بنابراین از نقطه نظر ایمنی بایستی مسیر ریلها از وجود چنین اشیائی پاکسازی شود .
در همین اثنـا شایـان ذکر است بدانیم که ریلها از نظر اتصال به سطح زمین کاملاً عایق بندی شده اند و اگر چنانچه ریلی با زمین در تماس باشد در آنجا جریانها به سمت زمین نشت پیدا کرده که آن نیز می تواند موجب بـی بـرق شدن رله مسیر و در نتیجه ایجاد خطا در تشخیص وضعیت مسیر (Detection ) گردد .
نکتة بسیار جالب در این قضیه آن است که چنانچه ریل قطار به هر دلیلی دچار شکستگی یا قطع گردد به لحاظ عدم ارسال اطلاعات به سمت TU- RX و در نتیجه عدم برقراری جریان به سمت رلة مسیر واحد مذکور ( رلة مسیر ) بی برق شده و در نتیجه موجب اشغال شدن مسیر می گردد و چنانچه قطاری وارد این ترک شود به لحاظ اشغال بودن مسیر و نهایتاً عدم انتقال اطلاعات به ابتدای Track و همچنین مکانیسم ویژه ای که شرح آنرا خواهیم گفت در این مسیر قادر به ادامة حرکت نمی باشد لذا در اینجا مسئله ایمنی و بررسی سلامت ریل نیز از جمله وظائف رلة مذکور است .
اکنون جای این سئوال باقی است که در یک لحظه چند قطار بر روی یک Track اجازة حرکت دارند ؟
همانگونه که قبلاً توضیح داده شد و بنا به همان دلایلی که در بالا ذکر شد در یک ترک تنها یک قطار اجازة حرکت دارد و به لحاظ اشغال شدن یک Track توسط قطار اول برای قطار دوم هیچ گونه اطلاعات مربوط به مدار راه وجود ندارد در اینجا تحت نظارت سیستم ATP هیچ قطاری نمی تواند وارد مسیری که اشغال شده است بشود .
همچنین بایستی مکانیسم ویژه دیگری نیز درسیستم مدار راه وجود داشته باشد تا از نزدیک شدن دو قطار در دو Track در امتداد هم جلوگیری کند بعنوان مثال اگر قطاری در ابتدای یک Track بنا به علل نقص فنی متوقف شود علی رغم آنکه Track قبل اشغال نیست و عملاً قطار قبلی آنرا پشت سر گذاشته است قطار دیگری که وارد این مسیر که اشغال هم نیست می شود قادر به ادامة سرعت عادی خود نیست و عملاً مدار راه مربوط به آن Track توقف یا حضور یک قطار در مدار راه جلوتر خود را حس کرده و فرمان کاهش سرعت یا توقف قطار را صادر می کند .
از آنجائی که دو قطار مجهز به سیستم ATP فعال وقتی در مسیری حرکت می کنند که در آنجا اطلاعات مدار راه وجود دارد بر این اساس دو قطار نمی توانند در فاصلة کمتر از ۲۰۰ متر در امتداد یکدیگر
حرکت کنند بنابراین به محض آنکه فاصلة قطار عقبتر نسبت به قطار متوقف جلوئی به حدود ۲۰۰ متر میرسد دستور ترمز اعمال می گردد
با اعلام این نکته واقعیت دیگری برای ما آشکار می شود و آن این است که اطلاعات ارسالی از مرکز فرمان به سمت سیستمهای مدار راه دائماً مطابق با شرایط حاضر تغییر می کند بدین معنی که چنانچه در Track جلوئی قطاری توقف نکرده باشد بیتهای اطلاعات ارسالی به Track قبل متفاوت با زمانی است که در Track جلوئی قطاری توقف کرده باشد یا در حال عبور باشد همچنین این مسئله بر روی اطلاعات ارسالی برروی دو Track عقبتر و حتی سه Track عقبتر هم تأثیر می گذارد و عملاً شرح اطلاعات متغییر با حالتی است که قطاری نباشد .
دانستن این نکته ضروری است که وقتی قطاری در یکی از ایستگاههای متروی تهران متوقف شده و می خواهد برای رسیدن به ایستگاه بعدی حرکت نماید بر روی صفحة نمایش سرعت یک نمودار خطی وجود دارد (Bar graph ) که نشان دهندة فاصلة آزاد بین ایستگاه کنونی تا ایستگاه بعدی می باشد
.
حال اگر بنا به هر عللی در حد فاصل بین دو ایستگاه مسیر اشغال شود نمودار خطی فاصله Bar graph target distance مسافت بین ایستگاه کنونی تا ۲۰۰ مترعقبتر از ابتدای مسیر اشغال را نشان میدهد بنابراین بار دیگر یاد آور می شود که اطلاعات مدار راه همواره و دائماً منطبق بر شرایط حاضر مسیر به داخل مسیر تزریق میگردد .




[برای مشاهده لینک و عکس ها ابتدا باید عضو شوید سپس از تمامی امکانات استفاده نمایید. ]

[mehrdadkangi]

سلام
مطلب خوبی بود فقط چرا عکس نداره؟