transportszynowy.pl

najobszerniejsze centrum wiedzy o transporcie szynowym po polsku

Sygnalizacja i zabezpieczenia ruchu > Sygnalizacja świetlna

1) Ogólny opis sygnalizacji świetlnej
Obrazy sygnałowe są wyświetlane na sygnalizatorach świetlnych. Sygnalizator składa się z oprawy (głowicy) złożonej z jednej, dwóch lub trzech komór i umieszczonej najczęściej na słupie.

Kliknij aby powiększyć   
Sygnalizator dwukomorowy - ST

Jeżeli wymagane jest, aby wskazanie sygnału powyższego sygnalizatora dotyczyło konkretnego kierunku jazdy, to stosuje się nad głowicą "tabliczkę kierunku jazdy" ze strzałką, informującą którego kierunku dany sygnalizator dotyczy. W takim przypadku sygnalizatory te są sygnalizatorami kierunkowymi STK.


Sygnalizator kierunkowy STK



W niektórych miastach stosuje się również zintegorwane sygnalizatory kierunkowe, umożliwiające wyświetlanie sygnałów zezwalających lub zabraniających jazdy dla różnych kierunków na jednej głowicy sygnalizatora.

Kliknij aby powiększyć   
Sygnalizator wielokierunkowy - STT


Sygnały zezwalające na jazdę wyświetlane przez sygnalizatory kierunkowe STK i STT oznaczają, że przejazd nie ma kolizji z innymi kierunkami ruchu.


Elementami świetlnymi sygnalizatorów mogą być żarówki żarowe lub zespół diod LED (Light Emitting Diodes). To drugie rozwiązanie jest nowocześniejsze i bardziej ekonomiczne, gdyż diody LED zużywają o wiele mniej energii elektrycznej niż żarówki i są znacznie trwalsze.

Kliknij aby powiększyć   
Sygnalizator dwukomorowy ST żarówkowy (otwarta komora)


Kliknij aby powiększyć   
Sygnalizator ST dwukomorowy LED


Kliknij aby powiększyć   
Sygnalizator STT wielokierunkowy LED



Kliknij aby powiększyć   
Zestaw sygnalizatorów ST 2 i 3 komorowych kierunkowych w tym sygnalizator dla autobusów


Kliknij aby powiększyć   
Zestaw sygnalizatorów: wielokierunkowy STT dla tramwajów i 3 komorowe dla autobusów

 

Poniżej wykaz obrazów sygnałowych na sygnalizatorach tramwajowych.


Sygnały na sygnalizatorach ST/ STK




Sygnały na sygnalizatorach STT


Sygnalizacja świetlna sterowana jest automatycznie przez systemy sterowania w tym urządzenia znajdujące się w specjalnych szafach aparatowych znajdujących się w pobliżu miejsca zainstalowania sygnalizacji świetlnej.



2) Sygnalizacja wzbudzana
Sygnalizacja wzbudzana polega na tym, że wystepuje zewnętrzna ingerencja w cykl pracy sygnalizacji świetlenej.
Ingerencja ta może być realizowana przez człowieka lub poprzez sam pojazd zbliżający się do miejsca z zastosowaną sygnalizacją świetlną.


a) Sygnalizacja wzbudzana przez prowadzącego pojazd
Istnieje kilka sposobów wzbudzania sygnalizacji świetlenej przez prowadzącego pojazd. Do tego celu wykorzystuje się zdalne wysyłanie impulsów w paśmie radowiowym lub promeni podczerwonych lub też poprzez wciśnięcie przycisku zainstalowanego na sygnalizatorze (tak jak przy przejściu dla pieszych).

Kliknij aby powiększyć   
Przyciski wzbudzania sygnalizacji dla motorniczych na słupie sygnalizatora dla dwóch kierunków jazdy 



Powyższe rozwiązanie stosowane jest dla sytuacji nietypowych, gdy przykładowo nieprawidłowo działają systemy wzbudzania zdalnego. Aby wzbudzić sygnalizację prowadzący musi wyjść z pojazdu i nacisnąć przycisk na słupie sygnalizatora. 

Jednym z systemów zdalnego wzbudzania sygnalizacji przez prowadzącego jest system podczerwieni. W systemie tym, prowadzący pojazd wysyła impuls w paśmie podczerwieni wciskając odpowiedni przycisk na nadajniku podczerwieni, który zainstalowany jest na pulpicie sterowniczym tramwaju.
Z nadajnika fala promieni podczerwonych biegnie do odbiornika podczerwieni umieszczonego z reguły na przewodzie jezdnym sieci trakcyjnej lub na osobnej konstrukcji wsporczej w rejonie działania nadajnika.


   
Nadajniki podczerwieni na pulpitach

 

   
Nadajniki podczerwieni wbudowane w pulpit


Kliknij aby powiększyć     
Odbiornik podczerwieni na przewodzie jezdnym


 
Schemat działania systemu podczerwieni

Przyciśnięcie na nadajniku prawego przycisku dotyczy wzbudzenia sygnalizacji
dla kierunku prawego.
Przyciśnięcie na nadajniku lewego przycisku dotyczy wzbudzenia sygnalizacji
dla kierunku lewego.

Po wykonaniu przez motorniczego którejś z powyższych opcji (w zależności od zainstalowanego sygnalizatora), aparatura sterująca jest "poinformowana", że przed sygnalizatorem stoi tramwaj oczekujący na  sygnał zezwalający na jazdę.
System podczerwieni dotyczy wzbudzenia sygnalizacji świetlnej, a przy rozjazdach również jest powiązany ze zmianą ustawienia zwrotnic.

Potwierdzenie wzbudzenia sygnalizacji dla kierującego pojazdem jest wyświetlane na sygnalizatorach.

   Obrazy sygnałowe "WŁĄCZ" - wzbudź sygnalizację

Kliknij aby powiększyć    Obraz sygnałowy "CZEKAJ" - sygnalizacja wzbudzona dla kierunku w prawo



b) Wzbudzanie sygnalizacji przez detektory zajętości toru
Do wzbudzania sygnalizacji świetlenej przy skrzyżowaniach bez rozjazdów służy również detektor zajętości toru. Urządzenie to w swoim działaniu współpracuje z nadajnikami i odbiornikami podczerwieni. Nadajnik umieszczony w kabinie motorniczego wysyła nieprzerwanie ciagły sygnał, który dekodowany jest i zapamiętywany.

Poniżej przykład sygnalizatora ST trójkomorowego z dwoma komorami "Stój" oraz komorami dodatkowymi dotyczącymi wzbudzania oraz przygotowania do jazdy. Tablica nad sygnalizatorami informuje o wymaganej odległości zatrzymania, aby doszło do prawidłowgo wykrycia pojazdu i wzbudzenia sygnalizacji


Sygnalizator trójkomorowy ST z dwoma komorami "stój" oraz dodatkowymi komorami sygnałowymi:
G - jeżeli podświetlona - sygnalizacja wzbudzona
D - jeżeli podświetlona - zamknij drzwi i przygotuj się do jazdy




c) Wzbudzanie sygnalizacji przez detektor indukcyjny
Innym sposobem wzbudzania sygnalizacji jest zastosowanie detektora indukcyjnego, którego czujnikami są indukcyjne czujniki pętlowe wykonane z drutu, tworzącego tak zwaną pętlę indukcyjną.
Detektor taki zabudowany jest w przestrzeni międzyszynowej. Podstawą działania takiego detektora jest zjawisko prądów wirowych, które występują wszędzie tam, gdzie w obszarze występowania zmiennego pola magnetycznego znajdzie się obiekt metalowy. Omawiane pętle indukcyjne zasilane są z reguły napięciem przemiennym. Prąd w uzwojeniu czujnika wytwarza pole magnetyczne (tzw. pole pierwotne), które natrafiając na obiekt metalowy (pojazd) generuje w nim prądy wirowe, osłabiające to pole. W efekcie tych zmian sterownik otrzymuje informację o obecności pojazdu i np. jego położeniu, gabarycie, prędkości oraz typie pojazdu. Czujniki pętlowe są odpowiednio kalibrowane, aby np. wykrywały tramwaj, a nie inny pojazd.
W zależności od rozmieszczenia czujników i sposobu zaprogramowania układu wzbudzania możliwe jest sterowanie sygnalizacją świetlną z nadaniem odpowiednich priorytetów. Z punktu widzenia komunikacji tramwajowej idealnym rozwiązaniem jest, gdy tramwaj dojeżdżając do sygnalizacji nie musi się zatrzymywać tylko z odpowiednim wyprzedzeniem sterowniki sygnalizacji ustawiają sygnał zezwalający. Niestety w wielu przypadkach jest tak, że tramwaj dostaje sygnał zezwalający na jazdę tuż po zatrzymaniu przed sygnalizatorem. Przy dużych skrzyżowaniach zrozumiałe może być, że postój tramwaju jest uzasadniony ze względu na całokształt ruchu. Zupełnie niezrozumiałe jest np. zatrzymywanie tramwaju (po to by zaraz ruszyć) np. przed ulicą o małym natężeniu ruchu czy przejściem dla pieszych.

   
Detektor indukcyjny (czujnik pętlowy zalany betonem, czujnik pętlowy i miejsce pod czujnik) 


   
Detektor idukcyjny tuż przed skrzyżowaniem z sygnalizacją oraz jako drugi



Detektor indukcyjny bezposrednio mocowany do nawierzchni torowej bez betonowej obudowy


W przestrzeni międzyszynowej ustawia się czasem dwa lub więcej detektorów. Jednen instaluje się tuż przed sygnalizacją świetlną, a drugi w odległości dalszej niż długość pociągu tramwajowego. Takie rozwiązanie umożliwia przesyłanie informacji do sterowników sygnalizacji świetlenej o tym, że tramwaj zbliża się do skrzyżowania lub, że stoi już przed skrzyżowaniem oczekując na "zielone światło".



d) Wzbudzanie sygnalizacji przez systemy radiowe
Rozwiązanie to wymaga wyposażnia pojazdów w nadajniki radiowe, a infrastrukturę w odpoweidnie odbiorniki. Nadajnik tramwaju zbliżajacego się do miejsca z sygnalizacją świetlną komunikuje się radiowo z odbiornikami w infrastrukturze. W wyniku tego sterowniki otrzymują meldunki o zbliżaniu się tramwaju i przygotowują układ sygnalizacji do jak najszybszego wyświetlenia sygnału zezwalającego na jazdę. Komunikacja radiowa w ramach transmisji danych pozwala rónież na przesyłanie dodatowych informacji o zbliżajacym się tramwaju drogą radiową nie tylko do sterowników sygnalizacji, ale również innych odbiorników.

 

e) Wzbudzanie sygnalizacji przez pozycjonowanie GPS i systemy radiowe
W przypadku zastosowania systemu pozycjonowania satelitarnego wzbudzanie sygnalizacji może odbywać się na zasadzie odniesienia aktualnej pozycji pojazdu w stosunku do skrzyżowania, na którym jest zastosowana sygnalizacja świetlna.  Układy te działają zasadniczo w ramach obszarowych systemów zarządzania ruchem. Dzięki śledzeniu bieżącej pozycji pojazdu oraz możliwości odniesienia tej pozycji do ustalonego rozkładu jazdy, specjalistyczne oprogramowanie jest w stanie sterować cyklami sygnalizacji świetlnej tak, aby przejazd tramwaju przez skrzyżowania był możliwie płynny oraz, aby nie dochodziło na przykład do sytuacji, że pojazd opoźniony będzie stał na skrzyżowaniu tracąc kolejny czas lub też przed nim przepuszczony będzie inny pojazd, który nie ma opoźnienia.
Sygnalizacja wzbudzana w systemie GPS współpracuje również z innymi systemami wzbudzania.


Antena GPS na dachu tramwaju

Systemy obszarowego sterowania ruchem z wykorzystaniem pozycjonowania satelitarnego GPS są również zintegrowane z systemami dynamicznej informacji pasażerskiej (SDIP), dzięki czemu na wyświetlaczach przystanowych podawany jest szacunkowy czas przyjazdu tramwajów.


Wyświetlacze przystankowe systemu DIP


Na przykładzie systemu wzbudzania sygnalizacji w Krakowie, informacja o wzbudzeniu sygnalizacji jest wyświetlana przez dedykowaną komorę sygnalizatora. W stanie zasadniczym nie jest wyświetlany żadnen obraz - jest czarny. Gdy nastąpi wzbudzenie przez któryś z powyższych systemów, wyświetla się napis "CZEKAJ". Jeżeli napis ten zacznie migać to znaczy, że za chwilę zostanie podany sygnał zewalający na jazdę, co pozwala prowadzącemu tramwaj przygotować się do kontynuowania jazdy. Po podaniu sygnału zezwalajacego na jazdę, komora wygasza się - przechodzi w stan czuwania, aż nastepny pojazd wzbudzi sygnalizację.

Kliknij aby powiększyć  
Obraz sygnałowy "CZEKAJ" - sygnalizacja wzbudzona




3) Sygnalizacja odliczająca
Przy niektórych skrzyżowaniach, między innymi we Wrocławiu, zainstalowane są sygnalizatory odliczające czas pozostały do zmiany sygnału na zezwalający na jazdę. Przykładowo, jeżeli wzbudzona zostanie sygnalizacja dla kierunku, do którego odnosi się sygnalizator, wyświetla się na nim symbol litery C - "CZEKAJ" - motorniczy ma czekać na uzyskanie sygnału zezwalającego na jazdę.

 


Na dziesięć sekund przed zmianą sygnału na sygnał zezwalający na jazdę, omawiany sygnalizator wyświetla odliczany czas w sekundach od 9 do 0. Po wyświetleniu się cyfry 0 następuje wyświetlenie sygnału zezwalajacego na jazdę.

 
Sygnalizacja odliczająca


 



4) Sygnalizacja zwykła
Polega na wyświetlaniu obrazów sygnałowych bez ingerencji prowadzącego pojazd. Sygnały zmieniają się w zaprogramowanych odstępach czasu (według ustalonych cyklów).

 

 

5) Sygnalizacja samoczynnej blokady liniowej
Sygnalizacja taka jestosowana jest np. w tunelu Krakowskiego Szybkiego Tramwaju. Tunel podzielono na odcinki (odstępy) szlakowe zabezpieczone sygnalizatorami wyświetlającymi światło czerwone lub zielone, przy czym to drugie jest światłem zasadniczym (jak na kolei w SBL). Przejeżdżające tramwaje oddziaływają na czujniki torowe, za pośrednictwem których aparatura sterująca wyświetla odpowiednie sygnały na sygnalizatorach zgodnie z zajętością odcinków.
Układy te służą zabezpieczeniu ruchu w tunelu - motorniczy tramwaju poprzez sygnały na sygnalizatorach jest informowany czy na odcinku, na który chce wjechać znajduje się inny tramwaj. System ten został zastosowany ze względu na ograniczoną widoczność w tunelu i konieczność upewnienia prowadzącego o wolnym lub zajętym kolejnym odcinku trasy w tunelu.


Sygnalizator SBL w tunelu



Czujnik torowy


 
Sygnalizatory w tunelu