Rozjazd pod opieką

Bezpieczeństwo kolei od  lat budujemy wielowarstwowo: od  infrastruktury torowej, przez urządzenia SRK, po  procedury i  kompetencje ludzi. I  to  właśnie bezpieczeństwo transportu kolejowego jest coraz bardziej istotne. Z jednej strony coraz większe prędkości i  gęstszy ruch, z  drugiej – skrajne zjawiska pogodowe, działania celowe i przypadkowe, zagrażające integralności systemów kolejowych, a  także ostatnio nasilające się różnego typu cyberataki.

W  tym krajobrazie rozjazd pozostaje miejscem najbardziej krytycznym: to  on  decyduje o  dostępności i  przepustowości linii, narzuca ograniczenia prędkości i – gdy zawiedzie – potrafi wstrzymać ruch na całym odcinku. Od  zawsze zarządcy infrastruktury prowadzą diagnostykę okresową, m.in. przejazdami drezyn pomiarowych. To cenne źródło wiedzy o geometrii toru, ale nie odpowiada na część kluczowych pytań: np. co działo się między pomiarami? Jak zmieniały się opory ruchu? Czy iglica rzeczywiście dolegała przez cały czas? Tu jest miejsce na ciągłą, zdalną diagnostykę – CMS (Condition Monitoring System) – rozwiązanie tworzone specjalnie dla rozjazdów, chociaż nie tylko.

CMS – od Psar do Gdańska: ewolucja pomysłu

Track Tec rozwija rozwiązania diagnostyczne od kilku lat. Ważnym krokiem były testy eksploatacyjne zdalnej diagnostyki, prowadzone w  latach 2021–2025 na  stacji Psary (CMK) na  swoim rozjeździe o  promieniu R1200, wyposażonym w napędy hydrauliczne HyDrive (SmartDrive) firmy Alstom. Obwody nastawcze i  kontrolne iglicy oraz ruchomego dzioba krzyżownicy zostały wyposażone w  odpowiednie czujniki. Parametry elektryczne korelowane były z  danymi meteorologicznymi (m.in. temperaturą, wilgotnością, opadami). Zebrane doświadczenia zostały wykorzystane w obecnym projekcie CMS. 
Podczas tegorocznych targów TRAKO w Gdańsku pokazujemy prototyp zaawansowanego systemu CMS zintegrowanego ze zwrotnicą rozjazdu R500. Przy czym fragment rozjazdu o promieniu R500 służy tu  tylko jako przykład, ze  względu na ograniczoną powierzchnię wystawową. Eksponat prezentuje koncepcję wysoko zintegrowanego systemu rozjazdowego, proponowanego dla ważnych węzłów na  liniach linii magistralnych (także dużych prędkości).

CMS – cztery moduły pomiarowe w  jednym obrazie stanu rozjazdu

M1  – moduł elektryczny – przestawianie i kontrola położenia
Moduł mierzy i rejestruje parametry elektryczne napędów oraz czasy przestawiania. Pozwala analizować poprawność cyklu przestawiania, wykrywać rosnące opory mechaniczne itp. Co istotne, moduł M1  nie wymaga modyfikacji istniejących obwodów sterowania – jest to rozwiązanie „nakładane”.

M2 – moduł wibroakustyki
Akcelerometry mierzą drgania przenoszone przez podrozjazdnicę zespoloną. Zmiany w widmie drgań mogą świadczyć o  uszkodzeniach powierzchni profili szynowych, uszkodzeń powierzchni tocznej kół pojazdów, systemów zawieszeń zestawów kołowych, a  także o  degradacji podsypki i podtorza. Otwarta architektura modułu umożliwia prowadzenie szerokiej analizy, rozbudowę systemu, zastosowanie coraz nowszych algorytmów, w  tym uczenia maszynowego, potrzebnych do  identyfikacji różnych nieregularności oraz predykcji stanów awaryjnych rozjazdu.

M3 – moduł położenia iglica–opornica 
Czujniki mierzą – w sposób pośredni – odległość między iglicą a opornicą w funkcji czasu. Pozwalają identyfikować nieprawidłowości przylegania iglicy do opornicy w stanie statycznym oraz podczas przejazdu taboru.
 
M4 – moduł meteo
Stacja meteorologiczna oraz czujniki temperatury zainstalowane w podrozjazdnicy zespolonej dostarczają informacji związanych z  warunkami pogodowymi otoczenia rozjazdu – m.in. są to informacje o pojawieniu się opadów, nasłonecznieniu, wilgotności powietrza, punkcie rosy. System może zatem ostrzegać m.in. o  ryzyku oblodzenia – unieruchomienia rozjazdu.

Analiza lokalnie, wizualizacja centralnie

W  rozwiązaniu zintegrowano czujniki mierzące parametry mechaniczne w podrozjazdnicy zespolonej. Dzięki temu nie kolidują one z pracą maszyn podczas podbijania toru. Sygnały z podrozjazdnicy wyprowadzone są kablem do skrzynki przytorowej. Skrzynka przytorowa posiada niezależne zasilanie 230 V z transformatora izolacyjnego i połączona jest światłowodem z komputerem nadrzędnym. Komputer nadrzędny wstępnie przetwarza dane i wysyła wszystkie je w standardowym protokole do serwera, gdzie następuje zaawansowana analiza oraz wizualizacja dla użytkownika.

Architektura gotowa na AI

Architektura systemu CMS została zaprojektowana z  myślą o  wykorzystaniu algorytmów ML/AI. Zsynchronizowane strumienie danych z  modułów M1-M4, posiadają spójne formaty i  metadane operacyjne, które ułatwiają uczenie maszynowe i wnioskowanie.
 
SRK a odporność operacyjna
 
System CMS jest niezależny od systemów sterowania ruchem kolejowym. Nie narusza bezpieczeństwa. Dzięki temu może pełnić rolę niezależnej warstwy weryfikacji i kontroli. Rozwiązanie może:
• potwierdzać aktualne położenie rozjazdu równoległym torem informacyjnym,
• dostarczać ciągłego obrazu parametrów pracy,
• zwiększać odporność operacyjną w sytuacjach awaryjnych,
• przewidywać potencjalne problemy eksploatacyjne.

W  dobie rosnących zagrożeń dodatkowa, odseparowana warstwa informacji bywa bezcenna  – redukuje ryzyko „ślepej plamki” i  ułatwia szybką weryfikację stanu w  razie incydentu. W  przyszłości możliwy jest przesył danych do  Centrów Utrzymania i  Diagnostyki (CUID) z  zastosowaniem europejskiego standardu EULYNX, co  otworzy drogę do  kolejnej integracji z systemami zarządcy infrastruktury.
Praktyczne korzyści:
• Wczesne ostrzeganie o  zmianach w  oporach przestawiania
• Korelacja z  warunkami pogodowymi – może stanowić podstawę do planowania przeglądów
• Ciągły nadzór dolegania iglicy do opornicy i powiadomienia o nieprawidłowościach
• Szerokie informację o zachowaniu się rozjazdu (w tym ruchy pionowe i poziome)
Zakłada się, że  system poprawi dostępność techniczną rozjazdów i zredukuje nieplanowane procesy utrzymaniowe i  poprawi punktualność pociągów. System CMS to  podniesienie niezawodności krytycznych systemów sieci kolejowej.

TRAKO 2025

Zapraszamy na  stoisko zewnętrzne Track Tec (tory przed wejściem do hali C), gdzie prezentujemy zwrotnicę R500 z napędami Hitachi wyposażoną w prototyp CMS. Chcemy rozmawiać o  potrzebach zarządców i wykonawców utrzymania, o integracji z istniejącymi systemami  i o realnych scenariuszach utrzymaniowych. To dobry moment, by współtworzyć specyfikację rozwiązania, które docelowo może stać się standardem wyposażenia nowych i modernizowanych rozjazdów.

Zapraszamy również na nasze stoisko Track Tec w Hali C stoisko 03.

Podsumowanie

Rozjazd kolejowy jest krytycznym i najwrażliwszym elementem drogi kolejowej – od jego niezawodności zależy przepustowość i  bezpieczeństwo całego systemu kolejowego. Track Tec CMS przenosi diagnostykę z trybu okresowego w ciągły monitoring, umożliwiając podjęcie działań przed pojawieniem się problemu powodującego ograniczenia w ruchu.