Nowoczesne technologie w realizacji projektów inwestycyjnych transportu kolejowego

Transkrypt

1 Nowoczesne technologie w realizacji projektów inwestycyjnych transportu kolejowego Materiały konferencyjne Jurata, kwietnia 2010r

2 Doœwiadczenie jest najlepszym nauczycielem Cyceron 1

3 2

4 PROGRAM KONFERENCJI Nowoczesne technologie w realizacji projektów inwestycyjnych transportu kolejowego Jurata kwietnia 2010 r. Dzieñ I (27 kwiecieñ 2010 r.) Do godz Zakwaterowanie w WDW JANTAR, ul. Wojska Polskiego w Juracie Przywitanie goœci oraz przedstawienie programu spotkania Ognisko Dzieñ II (28 kwiecieñ 2010 r.) Œniadanie Uroczyste przywitanie goœci AREX Sp. z o.o., Krzysztof Bielawski, Tomasz Buda NEEL Sp. z o.o., Marek Stolarski Realizacja inwestycji PKP w latach Pawe³ Dziwisz, Cz³onek Zarz¹du, Dyrektor ds. Inwestycji PKP PLK S.A Nowe zasady dopuszczeñ infrastruktury kolejowej Wies³aw Jaroszewicz, Prezes Urzêdu Transportu Kolejowego Zadania naukowo-badawcze zwi¹zane z realizacj¹ Kolei Du ych Prêdkoœci w Polsce dr in. Andrzej urkowski, Dyrektor CNTK, Strategia dla sektora kolei do roku 2030 i na lata nastêpne Urszula Michaj³ow, Z-ca Dyrektora Biura Strategii i Ochrony Œrodowiska PKP PLK S.A prezentacja firmy Bombardier Transportation (ZWUS) Przerwa na kawê Wp³yw fragmentacji œrodowiska na popularyzacjê zwierz¹t i metody ochrony ³¹cznoœci ekologicznej prof. dr hab. Bogumi³a Jêdrzejewska, Zak³ad Badania Ssaków Polskiej Akademii Nauk Akustyczne i optyczne metody ochrony zwierz¹t na torach kolejowych wnioski z badañ monitoringowych prof. nadzw. dr hab. Micha³ Wasilewski, prof. nadzw. dr hab. Joanna Werka, Szko³a G³ówna Gospodarstwa Wiejskiego, Wydzia³ Leœny 3

5 Zielone projekty Skanska propozycje rozwi¹zañ technologicznych stosowanych w energooszczêdnym budownictwie, w aspekcie mo liwoœci ich wykorzystania przy modernizacjach budynków kolejowych Ryszard Wierzbicki, Skanska S.A Koncepcja budowy nadrzêdnego Centrum Diagnostycznego systemów energetyki kolejowej Tomasz D¹bkowski, AREX Sp. z o.o Dyskusja Obiad Podzia³ na grupy Grupa I Elektroenergetyka i infrastruktura Doœwiadczenia z próbnej eksploatacji otulin termoizolacyjnych w sezonie zimowym 2009/2010 Tomasz Buda, AREX Sp. z o.o., Dariusz Brodowski, CNTK, Wolter van Houten, Heatpoint Systemy informacji drogowej jako narzêdzie zwiêkszenia bezpieczeñstwa oraz p³ynnoœci ruchu na styku linii kolejowej i drogi ko³owej Andrzej Kapusta, TRAX Rozwi¹zania energooszczêdne stosowane w infrastrukturze linii kolejowych Tadeusz Ojdana, Biuro Energetyki PKP PLK Urz¹dzenia sterowania ruchem kolejowym jako Ÿród³o informacji dla systemu ochrony zwierz¹t UOZ-1 Marek Pielech, NEEL Sp. z o.o NC w Szczecinie doœwiadczenia z realizacji zadania inwestycyjnego Bo ena Rochalska, Trakcja Polska S.A., Marek Stolarski, NEEL Sp. z o.o Metody oszczêdzania energii elektrycznej w systemach EOR Tomasz Buda, AREX Sp. z o.o. Grupa II Ochrona œrodowiska Bezpieczeñstwo ruchu poci¹gów jako aspekt problemu ochrony zwierz¹t przy torach kolejowych Karolina Wiœniewska, Izabela Pogorzelska-Gos, Centrum Naukowo-Techniczne Kolejnictwa Metody ochrony zwierz¹t we wspólnym obszarze równolegle przebiegaj¹cej linii kolejowej oraz drogi ko³owej Marek Stolarski, NEEL Sp. z o.o. 4

6 Ochrona zwierzyny w s¹siedztwie szlaków komunikacyjnych prof. nadzw. dr hab. in. Andrzej Czerniak, mgr in. Ma³gorzata Górna, Katedra In ynierii Leœnej, Wydzia³ Leœny Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Analiza zachowañ zwierz¹t w warunkach zagro enia kolizj¹ z nadje d aj¹cym poci¹giem Joanna y³kowska, NEEL Sp. z o.o Dyskusja Grupa III Projektowanie urz¹dzeñ infrastruktury kolejowej Dyskusja na temat wtycznych do projektowania UOZ Marek Pielech, NEEL Sp. z o.o Dyskusja na temat wytycznych do projektowania EOR Jacek Beœka, AREX Sp. z o.o Przerwa na kawê Niespodzianka Uroczysta kolacja Dzieñ III (29 kwiecieñ 2010 r.) Œniadanie Podsumowanie spotkania Zakoñczenie konferencji AREX Sp. z o.o., Krzysztof Bielawski, Tomasz Buda NEEL Sp. z o.o., Marek Stolarski Organizator zastrzega sobie prawo do zmian w programie 5

7 6

8 SPIS TREŒCI 1. Realizacja inwestycji na liniach kolejowych zarz¹dzanych przez PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. do 2015 r Strategia dla sektora kolei do roku 2030 i na lata nastêpne Akustyczne i optyczne metody ochrony zwierz¹t na torach kolejowych wnioski z badañ monitoringowych Koncepcja budowy centrum diagnostyki systemów energetyki kolejowej Zastosowanie otulin termoizolacyjnych w celu zmniejszenia zu ycia energii potrzebnej do ogrzewania rozjazdów kolejowych doœwiadczenia z próbnej eksploatacji otulin termoizolacyjnych w sezonie zimowym 2009/ Systemy informacji drogowej jako narzêdzie zwiêkszenia bezpieczeñstwa oraz p³ynnoœci ruchu na styku linii kolejowej i drogi ko³owej Rozwi¹zania energooszczêdne stosowane w infrastrukturze linii kolejowych Urz¹dzenia sterowania ruchem kolejowym jako Ÿród³o informacji dla systemu ochrony zwierz¹t UOZ Nastawnia Centralna Szczecin realizacja zadania inwestycyjnego Metody oszczêdzania energii elektrycznej w systemach EOR Bezpieczeñstwo ruchu poci¹gów jako aspekt problemu ochrony zwierz¹t przy torach kolejowych Metody ochrony zwierz¹t we wspólnym obszarze równolegle przebiegaj¹cej linii kolejowej oraz drogi ko³owej Ochrona zwierzyny w s¹siedztwie szlaków komunikacyjnych Analiza zachowañ zwierz¹t w warunkach zagro enia kolizj¹ z nadje d aj¹cym poci¹giem czyli dlaczego zwierzêta wpadaj¹ pod poci¹gi?

9 8

10 REALIZACJA INWESTYCJI NA LINIACH KOLEJOWYCH ZARZ DZANYCH PRZEZ PKP POLSKIE LINIE KOLEJOWE S.A. DO 2015 R. Pawe³ Dziwisz Cz³onek Zarz¹du, Dyrektor ds. Inwestycji PKP PLK S.A. 9

11 10

12 Jednym z wa niejszych celów spó³ki PKP Polskie Linie Kolejowe S.A., jako zarz¹dcy infrastruktury kolejowej w Polsce, jest realizacja szeroko zakrojonego programu modernizacyjno-inwestycyjnego w odniesieniu do linii kolejowych le ¹cych w g³ównych europejskich korytarzach transportowych i innych linii wa nych ze wzglêdów gospodarczych, spo³ecznych i obronnych. Inwestycje s¹ prowadzone w znacznej czêœci ze œrodków Unii Europejskiej. ród³a wsparcia, takie jak Fundusz Spójnoœci i Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego, a wczeœniej programy pomocowe ISPA i Phare, pozwoli³y na modernizacjê linii kolejowych, miêdzy innymi z Warszawy przez Poznañ do granicy z Niemcami, od Opola przez Wroc³aw i Legnicê w kierunku Zgorzelca czy linii Warszawa ódÿ na odcinku Skierniewice ódÿ Widzew. W nadchodz¹cych latach realizowany bêdzie program inwestycyjny maj¹cy na celu przede wszystkim zapewnienie dostêpnoœci Polski z obszaru pozosta³ych pañstw cz³onkowskich Unii Europejskiej, poprawê spójnoœci terytorialnej kraju, a tak e podniesienie parametrów eksploatacyjnych sieci kolejowej i dostosowanie jej do europejskich standardów. Za³o enia te zostan¹ osi¹gniête poprzez wykorzystanie œrodków pochodz¹cych z Unii Europejskiej: Funduszu Spójnoœci, Programu Operacyjnego Infrastruktura i Œrodowisko, Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego, a tak e bud etu pañstwa oraz œrodków w³asnych PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. Obecna perspektywa finansowa (POIiŒ ) obejmuje inwestycje na liniach: E 65/C-E 65, E 20/C-E 20,E 30/C-E30, E 59/C-E 59, E 75, linia nr 8 Warszawa Radom, budowê po³¹czenia kolejowego MPL Okêcie oraz etap II modernizacji linii Warszawa ódÿ. Realizacja programu modernizacji w odniesieniu do linii kolejowych oznacza: dostosowanie mo liwoœci eksploatacyjnych linii (w zale noœci od przyjêtych opcji modernizacji) dla poci¹gów pasa erskich do prêdkoœci 160 km/h dla taboru klasycznego i do 200 km/h dla taboru z wychylnym nadwoziem oraz do 120 km/h dla poci¹gów towarowych; wymianê nawierzchni torowej, sieci trakcyjnej, urz¹dzeñ sterowania ruchem kolejowym, likwidacjê przejazdów kolejowo-drogowych w poziomie szyn i budowê w tych miejscach wiaduktów drogowych; podniesienie poziomu bezpieczeñstwa przez zastosowanie nowoczesnych systemów sterowania ruchem poci¹gów (ERTMS); modernizacjê stacji i przystanków kolejowych, budowê nowych peronów, przejœæ podziemnych i k³adek dla pieszych z dostosowaniem do potrzeb osób z ograniczon¹ mo liwoœci¹ poruszania siê. Prowadzone prace modernizacyjne maj¹ tak e na celu ochronê œrodowiska naturalnego. Ha³as i drgania, negatywnie wp³ywaj¹ce na otoczenie, zostan¹ bardzo ograniczone poprzez zastosowanie szyn bezstykowych, mat antywibracyjnych oraz ekranów akustycznych. Przebudowa szlaków kolejowych poprawi równie bezpieczeñstwo zwierz¹t poprzez przystosowanie obiektów in ynierskich (mosty, przepusty) do pe³nienia funkcji przejœæ dla zwierz¹t oraz zainstalowanie urz¹dzeñ odp³aszaj¹cych. 11

13 Efektem koñcowym jest stworzenie nowoczesnej oferty odpowiadaj¹cej wymaganiom rynku przewozowego, spe³niaj¹cej oczekiwania klientów spó³ki PKP Polskie Linie Kolejowe S.A., czyli przewoÿników kolejowych, którymi s¹ miêdzy innymi: PKP Intercity, Przewozy Regionalne, PKP Cargo. Opracowanie: IPM1 Ewa Guga³ka tel

14 STRATEGIA DLA SEKTORA KOLEI DO ROKU 2030 I NA LATA NASTÊPNE Urszula Michaj³ow Z-ca Dyrektora Biura Strategii i Ochrony Œrodowiska PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. 13

15 14

16 WSTÊP Transport odgrywa podstawow¹ rolê w gospodarce i spo³eczeñstwie: systemy transportu maj¹ decyduj¹ce znaczenie dla konkurencyjnoœci jakiegokolwiek narodu lub gospodarki regionalnej, jak równie mobilnoœci jego obywateli. Jednak e, o ile przynosz¹ one znacz¹ce korzyœci dla spo³eczeñstwa, o tyle nios¹ za sob¹ tak e wysokie koszty. Obecny wzrost w sektorze transportu jest dalece niezgodny z zasad¹ rozwoju zrównowa onego. W Europie transport jest jedynym sektorem z ci¹gle szybko rosn¹cym zu yciem energii i emisj¹ CO 2. Transport jest obecnie odpowiedzialny za emisjê ok. 25% ca³kowitej emisji gazów cieplarnianych w UE. Spodziewane emisje w sektorze transportu bêd¹ wiêksze ni ca³kowity cel ograniczenia emisji przyjêty dla wszystkich sektorów w Europie, a obecny system transportu jest du ym obci¹- eniem dla œrodowiska i zdrowia obywateli. Dlatego potrzebne jest zwiêkszenie uregulowañ prawnych oraz wykorzystanie nowych technologii w sektorze transportu, np. alternatywne koncepcje zasilania trakcyjnego oraz technologii komunikacyjnych i informatycyjnych. D³ugoterminowe strategiczne podejœcie jest potrzebne bo po pierwsze umo liwia szybk¹ odpowiedÿ na wyzwania przysz³oœci i po drugie pozwala ustaliæ solidne podstawy, na których mo na siê opieraæ. 1. STRATEGIA DLA SEKTORA KOLEI Strategia dla europejskiego sektora kolejowego zosta³a opracowana przez UIC, przy wspó³udziale CER, a zatwierdzona przez europejskich cz³onków UIC, CER, EIM oraz UNIFE. Strategia w pierwszej kolejnoœci skierowana jest do europejskich przedsiêbiorstw kolejowych: ma dostarczyæ uzgodnionych ram ³¹cz¹cych najwa niejsze priorytety polityczne, które mog¹ zostaæ wykorzystane przez wszystkie zainteresowane podmioty w sektorze kolejowym w celu okreœlenia kierunków dzia³añ na nastêpne 40 lat. Dokument wskazuje szereg celów do roku 2030 i wizji do roku Nie ustala procesu wdro enia, gdy strategia ma charakter dobrowolny. Jednak e, oczekuje siê, e organizacje kolejowe i ich cz³onkowie, zatwierdzaj¹c strategiê, akceptuj¹ tym samym potrzebê okreœlania przysz³ych planów zgodnie z treœci¹ strategii. UIC opracuje równie proces monitorowania w celu zapewnienia, e nastêpuje postêp w osi¹ganiu za³o onych celów. Strategia Zrównowa onego Transportu bazuje na strategii transportowej UNEP i jej trzech podstawowych odpowiedziach na wyzwania w zakresie redukcji oddzia³ywania transportu na œrodowisko: AVOID (unikaæ), SHIFT (przesuwaæ) i IMPROVE (poprawiaæ). Jeœli chodzi o transport kolejowy, najistotniejszymi odpowiedziami s¹ SHIFT i IMPROVE jednak e, kolej ma równie swój wk³ad w strategie AVOID w zakresie odpowiedniego wykorzystania terenu oraz planowania przestrzennego. 15

17 Strategia skupia siê zw³aszcza na usprawnieniach technologicznych i bie ¹cej efektywnoœci funkcjonowania kolei. W Europie transport stanowi jedyny sektor, w którym zu ycie energii i emisja dwutlenku wêgla ci¹gle roœnie. Europejska Agencja Œrodowiskowa (EEA) oszacowa³a, e przy obecnych trendach emisje w sektorze transportu do 2050 roku bêd¹ wiêksze ni ca³kowity cel ograniczenia emisji przyjêtych dla wszystkich sektorów transportu w Europie. Warto wspomnieæ, e emisja spalin zmniejszy³a siê w ostatnich dziesiêcioleciach. Jednak, wed³ug EEA, ca³kowita emisja CO 2 bêdzie wci¹ ros³a, gdy zyski pochodz¹ce z zastosowania technicznych usprawnieñ nie rekompensuj¹ emisji wynikaj¹cych ze wzrostu dzia³alnoœci transportowej. Przewodnicz¹cy Komisji Jose Manuel Barroso, podkreœli³ w swoich Politycznych Wytycznych dla nastêpnej Komisji we wrzeœniu roku, e postrzega propozycje dotycz¹ce zmniejszenia emisji dwutlenku wêgla i zwalczania szczególnie emisji pochodz¹cych z transportu jako kluczowe dzia³anie dla nowej Komisji. Na posiedzeniu Rady ds. Ochrony Œrodowiska w paÿdzierniku 2009 roku, europejscy Ministrowie Œrodowiska byli zgodni co do tego, e niezbêdne jest ustalenie d³ugoterminowego celu prowadz¹cego do obni enia poziomu emisji w UE, okreœlaj¹c redukcjê emisji o 80 95% do 2050 roku. Koleje stanowi¹ nieod³¹czn¹ czêœæ rozwi¹zania, które bêdzie w stanie zapewniæ kompromis pomiêdzy postêpuj¹cym wzrostem transportu, a oczywistymi potrzebami w zakresie mniejszego oddzia³ywania na œrodowisko. Dlatego te wizja roku 2050 opiera siê na czterech kluczowych zagadnieniach w zakresie ochrony œrodowiska, na które kolej powinna zwróciæ szczególn¹ uwagê, to jest: ochrona klimatu, efektywnoœæ energetyczna, emisja spalin i ha³as. 2. OCHRONA KLIMATU Cele ochrony klimatu: w roku 2030 europejska kolej zredukuje œredni¹ emisjê CO 2 z eksploatacji poci¹gu do 50% w porównaniu z rokiem bazowym 1990; mierzone w pasa er/km (us³ug pasa erskich) i tona brutto/km (przewóz rzeczy). ponadto w 2030 r. europejska kolej nie mo e przekroczyæ ca³kowitego poziomu emisji CO 2 od funkcjonuj¹cego poci¹gu, w wartoœciach bezwzglêdnych, nawet przy przewidywanym wzroœcie ruchu, w porównaniu do roku bazowego 1990, europejska kolej bêdzie d¹ yæ do u ywania poci¹gów wolnych od energii z wêgla w 2050 r. oraz zapewni spo³eczeñstwu alternatywny transport neutralny dla klimatu, cele dla adaptacji klimatu w sektorze kolejowym bêd¹ opracowywane tak szybko, jak pozwoli na to wiedza najprawdopodobniej do 2011 r. 16

18 G³ównym powodem dla wprowadzenia tego ambitnego celu jest zminimalizowanie a nawet unikniêcia ryzyka, e ochrona klimatu mo e ograniczaæ lub nawet hamowaæ dalszy rozwój transportu kolejowego. W obecnym niezrównowa onym transporcie sytuacja transportu kolejowego mo e przyczyniæ siê do poprawy ogólnych celów spo³eczeñstwa, jeœli kolej jest zdolna i chêtna przej¹æ ruch z innych œrodków transportu, g³ównie z transportu drogowego i lotniczego dla swobodnego poruszania siê i transportu towarowego. Ogólne zrównowa enie transportu kolejowego znajduje odzwierciedlenie w niskich kosztach zewnêtrznych w stosunku do innych œrodków transportu. W grudniu 2008 r., Pakiet Klimatyczno-Energetyczny UE, wprowadzi³ nowy cel 20% redukcji emisji gazów cieplarnianych do 2020 r., z poziomu z 1990 r. Mimo, e nie ma specjalnych celów dla transportu, oczywiste jest, e bardziej zdecydowane dzia³ania nale y przeprowadziæ w tym sektorze, poniewa w porównaniu z rokiem 1990, emisja wzros³a tutaj o 25%, w czasie gdy wszystkie inne sektory ograniczaj¹ emisje. Konkurencyjne œrodki transportu takie jak transport drogowy i lotniczy pracuj¹ nad rozwi¹zaniami i koncepcjami transportu wolnego od CO 2. Jednym z przyk³adów jest samochód elektryczny, gdzie z inicjatywy wszystkich wiêkszych firm motoryzacyjnych lub firm niezale nych, który mo e siê staæ du ym konkurentem dla transportu kolejowego w niskiej emisji dwutlenku wêgla. Samochód elektryczny bêdzie mia³ takie same mo liwoœci w wykorzystaniu odnawialnych Ÿróde³ energii jak poci¹gi elektryczne, które zapewniaj¹ pe³n¹ mobilnoœæ nawet w odleg³ych regionach. Równie sektor lotniczy d¹ y do ograniczenia emisji CO 2 Miêdzynarodowe Zrzeszenie PrzewoŸników Powietrznych (IATA) wyrazi³o zgodê na ustalenie limitu emisji w lotnictwie od 2020 r., oraz zmniejszenie emisji o 50% do roku 2050 w porównaniu do 2005 r. Jedn¹ z mo liwych barier dla rozwoju kolei jest ryzyko, e ceny paliw kopalnych i odnawialnych Ÿróde³ energii nie bêd¹ rozwijaæ siê (wzrastaæ) zgodnie z prognozowanymi trendami. Jeœli ceny energii spadn¹ to wiele inicjatyw, które mog³yby wzmocniæ kolej, mog¹ straciæ swój wp³yw na dynamikê i redukcjê emisji. Jednym z wa niejszych aspektów ochrony klimatu jest udzia³ polityki w tworzeniu kosztów energii: Jak emisja i obrót certyfikatami naprawdê wp³ywa na rynek? 3. EFEKTYWNOŒÆ ENERGETYCZNA Efektywnoœæ energetyczna jest jedn¹ z g³ównych si³ œrodowiskowych sektora kolejowego w Europie. G³ówna przyczyna tej zalety kolei le y w: wysokim ³adunku pasa erów, niskim oporze stalowych kó³ i bardziej stabilnej wydajnoœci operacyjnej w prowadzeniu oraz centralnie kontrolowanemu ruchowi, w porównaniu z chaotycznym ruchem drogowym, spowodowanymi przez osoby prywatne i nieprzeszkolone jednostki na drogach publicznych. Cele dla wydajnoœci energetycznej: Do roku 2020 koleje europejskie zredukuj¹ swoje koñcowe zu ycie energii przy prowadzeniu poci¹gu do 30% w porównaniu z rokiem 1990, mierzone na pasa ero-km (ruch pasa erski) i tono-kilometr (ruch towarowy). 17

19 Koleje europejskie bêd¹ d¹ y³y do zmniejszenia o po³owê koñcowego zu ycia energii z prowadzenia poci¹gu do 2050 w porównaniu do roku 1990, mierzone na pasa ero-km (ruch pasa erski) i tono-kilometr (ruch towarowy). Podczas gdy nacisk polityczny nie jest si³¹ napêdow¹ dla efektywnoœci energetycznej, to istotne s¹ bodÿce ekonomiczne. Z uwagi na aktualne prognozy rozwoju cen za energiê, inwestowanie w rozwi¹zania podnosz¹ce efektywnoœæ ekonomiczn¹ przyniesie wysokie korzyœci. Z drugiej strony konkurenci równie usilnie d¹ ¹ do redukcji zu ycia energii przez transport powietrzny i drogowy. Koleje nie mog¹ zaprzestaæ swoich starañ i nic nie robiæ w tym zakresie je eli chc¹ w dalszym ci¹gu otrzymywaæ polityczne wsparcie na budowê nowej infrastruktury i przej¹æ czeœæ klientów z mniej zrównowa onych ga³êzi transportu. 4. EMISJA SPALIN: TLENKÓW AZOTU (NO X ) I PY U ZAWIESZONEGO (PM 10 ) Cele w zakresie emisji spalin z trakcji Do 2030 r. koleje europejskie zmniejsz¹ emisjê spalin z poci¹gów niezelektryfikowane w zakresie tlenków azotu (NO x ) oraz cz¹stek sta³ych (PM10) o 80% w porównaniu do roku bazowego 2005, mierzone na pasa ero-km (ruch pasa erski) i tono-kilometr (ruch towarowy). Ponadto do 2030 roku koleje europejskie zmniejsz¹ ca³kowit¹ emisjê NO x oraz PM10 o 40% w ujêciu bezwzglêdnym nawet z uwzglêdnieniem przewidywanego wzrostu ruchu, w porównaniu do roku bazowego Do roku 2050 koleje Europejskie bêd¹ d¹ yæ do zerowej emisji tlenków azotu (NO x ) i cz¹stek sta³ych (PM10) z poci¹gów nieelektryczne. Ogólne podejœcie do ochrony klimatu, efektywnoœci energetycznej i emisji spalin jest silnie ze sob¹ powi¹zane. Problem w zakresie emisji spalin dotyczy g³ównie istniej¹cego taboru, czêsto z bardzo starymi jednostkami napêdowymi, które w znacznym stopniu przyczyni³y siê do ogólnego poziomu w lokalnym œrodowisku miejskim np. poprzez d³u sze postoje na bocznicach, czy na stacjach koñcowych. To przyczyni³o siê do mitu, e u ywanie silników diesel a jest staromodne i ulegaj¹ce nieznacznej poprawie. 5. HA AS I WIBRACJE Ha³as kolejowy spowodowany jest g³ównie u ytkowaniem starego taboru towarowego ze starymi klockami hamulcowymi z eliwa, co z kolei powoduje zu ycie kó³ i szyn. Linie kolejowe czêsto przechodz¹ przez gêsto zaludnione obszary, zw³aszcza w centralnej czêœci Europy i prowadzenie regularnego ruchu towarowego w nocy jest szczególnie uci¹ liwe dla mieszkañców terenów s¹siaduj¹cych z lini¹ kolejow¹. 18

20 Ha³asu toczenia jest g³ównym czynnikiem przyczyniaj¹cym siê do emisji ha³asu kolejowego. Narzêdzia i œrodki na rzecz zrównowa onego obni enia poziomu ha³asu to: jasny i czytelny opis konkretnej sytuacji w odniesieniu do ha³asu w okreœlonym miejscu/ punkcie, jasno sprecyzowana sytuacja prawna w odniesieniu do aspektów zdrowotnych, spo³ecznych i ekonomicznych dla danej sytuacji i przyporz¹dkowaniu im odpowiednich limitów natê enia ha³asu, zestaw skutecznych ekonomicznie œrodków ograniczenia ha³asu, jednoznaczne przepisy o podzia³ kosztów w zakresie ograniczania ha³asu pomiêdzy operatorów i zarz¹dców infrastruktury. Ha³as kolejowy jest uznawany za znacz¹c¹ uci¹ liwoœæ dla spo³eczeñstwa. Je eli kolej nie uwzglêdni oczekiwañ spo³ecznych w zakresie ha³asu, dalszy rozwój transportu kolejowego i budowy infrastruktury kolejowej mo e zostaæ zahamowany. Niektóre techniki ograniczania ha³asu, mniej lub bardziej gotowe do eksploatacji, oczekuj¹ na pozyskanie œrodków finansowych, podczas gdy inne wymagaj¹ podjêcia dalszych wysi³ków badawczo-rozwojowych w celu dostosowania ich do potrzeb rynku. Ekonomiczne i finansowe aspekty s¹ g³ównymi barierami dla tego problemu, dlatego te nale y poœwiêciæ im wiêcej uwagi. 6. KIERUNKI DZIA AÑ DLA TRANSPORTU ZRÓWNOWA ONEGO Organizacje kolejowe prowadz¹ powa ne prace nad kwestiami zrównowa onego rozwoju dla transportu, przyjmuj¹c nowy kierunek w stronê koncentrowania siê na ró nych zainteresowanych stronach (wspólnikach, partnerach), poprzez zmiany w zarz¹dzaniu, podejœciu do klientów i potrzeb spo³eczeñstwa. Wprowadzane nowe zarz¹dzanie bêdzie cyklem nieprzerwanych udoskonaleñ, poprzez regularne aktualizowanie planów dzia³añ dla ka dego tematu œrodowiskowego. Strategia powinna obejmowaæ równie zasadê kontynuowania koncepcji kolei przyczyniaj¹cej siê do zrównowa onego rozwoju na przyk³ad przez ekologizacjê gospodarki, dostêp do œrodków transportu dla wszystkich itp. W krótkiej perspektywie czasowej plany te bêd¹ aktualizowane raz w roku przez odpowiedni zespó³ ekspertów UIC i wykorzystane do tworzenia rocznych planów dzia³alnoœci platformy EES UIC, co z kolei bêdzie podstaw¹ do opracowania rocznego bud etu. Bêdzie siê to odbywaæ w œcis³ej wspó³pracy z UIC Rail System Forum oraz z odpowiednimi organami innych organizacji kolejowych, które wspieraj¹ t¹ strategiê. UIC chce mieæ zwierzchnictwo nad gromadzeniem stosownych danych i utrzymywaniem kolejowej bazy danych w odpowiedniej formie, w celu monitorowania jej funkcjonowania, skutkiem czego nast¹pi poprawa technicznej i naukowej argumentacji w ka dej dyskusji z podmiotami zewnêtrznymi. Wyniki zostan¹ równie przedstawione w przysz³ej sprawozdawczoœci UIC dotycz¹cej zrównowa onego rozwoju. 19

21 W celu wprowadzenia procedur zbierania i monitorowania danych, musi byæ zarezerwowany bud et, umo liwiaj¹cy odpowiednie wykonanie zadania. Proponuje siê zatem opracowanie planu dla tego zadania i wyznaczenie zasad, obowi¹zków i finansowania w ca³ym sektorze. Planowane jest podjêcie tych zadañ w ci¹gu 2011 i 2012 roku. Europejski sektor kolejowy bêdzie d¹ y³ do zapewnienia swoim klientom i spo³eczeñstwu atrakcyjnych, nie zwi¹zanych z emisj¹ dwutlenku wêgla i wydajnych pod wzglêdem wykorzystania zasobów rozwi¹zañ dla zrównowa onego transportu. Poprzez przejêcie biznesowego kierownictwa, europejski sektor kolejowy utrzymuje i rozszerza swoj¹ pozycjê lidera, ustawicznie poprawiaj¹c swoj¹ dzia³alnoœæ w zakresie ochrony œrodowiska. Potwierdza siê, e przysz³oœæ sektora kolejowego zale y od przysz³ych zmian w procesie wytwarzania ekologicznej energii elektrycznej, w szczególnoœci energii dostarczanej przez przemys³, zgodnie z d¹ eniem do wizji dzia³ania wolnego od CO 2 w 2050 r. To jest poza bezpoœredni¹ kontrol¹ sektora kolejowego, ale poprzez tworzenie strategicznego partnerstwa z dostawcami energii, koleje europejskie d¹ ¹ do zapewnienia dostêpu do dostaw ekologicznej energii. Europejskie koleje s¹ œwiadome faktu, e musz¹ zachowaæ i rozwijaæ tkwi¹ce w nich wartoœci œrodowiskowe w celu dalszego odgrywania znacz¹cej roli w rozwoju przysz³ych spo³eczeñstw oraz pomóc w zaspokojeniu potrzeb ludzi i firm transportowych. Kierunek, w którym id¹ wysi³ki kolei europejskich w zakresie ochrony œrodowiska i zrównowa onego rozwoju, znajduje odzwierciedlenie w ambitnych celach strategii do 2030 roku oraz wizjach do roku Sektor kolejowy chce pokazaæ spo³eczeñstwu i przekonaæ polityków, e jest w stanie znacz¹co przyczyniæ siê do nowoczesnych systemów zrównowa onego transportu przez dalsze ulepszanie swojej dzia³alnoœci oraz zwiêkszenie udzia³u w rynku, efektywnoœci i jakoœci. S³owniczek skrótów: UIC Miêdzynarodowy Zwi¹zek Kolei CER Wspólnota Kolei Europejskich EIM Zwi¹zek Zarz¹dów Infrastruktury Kolejowej UNIFE Zwi¹zek Europejskiego Przemys³u Kolejowego UNEP Program ochrony Œrodowiska Organizacji Narodów Zjednoczonych EES UIC Platforma UIC ds. Œrodowiska, Energii i Transportu Literatura: 1. Declaration Sustainable Mobility & Transport UIC (2010 r.). 2. Global Position Paper pt.: Keeing Climate Change Solution on trach: The role of rail UIC (2009 r.). 3. Moving Towards Sustainable Mobility: Rail Sector Strategy 2030 and Beyond UIC, CER, DB (2010 r.). 20

22 AKUSTYCZNE I OPTYCZNE METODY OCHRONY ZWIERZ T NA TORACH KOLEJOWYCH WNIOSKI Z BADAÑ MONITORINGOWYCH prof. nadzw. dr hab. Micha³ Wasilewski prof. nadzw. dr hab. Joanna Werka mgr Karolina Jasiñska Samodzielny Zak³ad Zoologii Leœnej i owiectwa, Wydzia³ Leœny, Szko³a G³ówna Gospodarstwa Wiejskiego 21

23 22

24 1. WSTÊP W ostatnich latach w naszym kraju nastêpuje intensywny rozwój infrastruktury kolejowej. Dziêki inwestycjom i modernizacjom ma zwiêkszyæ siê zarówno komfort, jak i szybkoœæ podró owania kolejami. Pomimo udoskonaleñ prowadzonych w dziedzinie infrastruktury kolejowej na torach ginie wiele dzikich gatunków zwierz¹t. Szczególnie wa ne dla bezpieczeñstwa ruchu kolejowego s¹ kolizje poci¹gów z du ymi ssakami, takimi jak jelenie, sarny, ³osie i dziki, których liczebnoœæ w Polsce wzrasta w ostatnich latach. (Kamieniarz i Panek 2008). Do tej pory stosowane by³y g³ównie dwie metody ograniczania kolizji zwierz¹t z poci¹gami: grodzenia terenu przylegaj¹cego do torów kolejowych i budowa przejœæ dla zwierz¹t nad i pod drogami i torami kolejowymi (Iuell i in. 2003, Nowak i Mys³ajek 2007, Wysokowski i in. 2007). Obydwie te metody w praktyce okaza³y siê drogie, a pierwsza z nich dodatkowo powoduje fragmentacjê œrodowiska (Reeve i Andersen 1993). W ostatnich latach, na niektórych odcinkach linii kolejowych, stosowane s¹ dwie nowe metody ograniczenia kolizji zwierz¹t z poci¹gami. S¹ one oparte na sygna³ach akustycznych i optycznych i co najwa niejsze, s¹ znacznie tañsze ni stosowane do tej pory sposoby zabezpieczeñ. Metoda akustyczna jest nowoœci¹ w tej dziedzinie. Polega ona na emitowaniu naturalnych odg³osów ostrzegawczych zwierz¹t (np. g³os zaniepokojonej sójki, kniazienie zaj¹ca, ujadanie psów, wycie wilka, kwik œwini i in.), które s¹ w³¹czane automatycznie tu przed przejazdem poci¹gu. Odg³osy te wywo³uj¹ u zwierz¹t okreœlone zachowanie, przede wszystkim ucieczkê, poniewa tworz¹ tzw. atrapê bodÿców kluczowych, czyli zestaw bodÿców o najwy szym priorytecie w zakresie wyzwalania mechanizmów lêkowych u zwierz¹t (Kossak 2005, 2007). Odg³osy te emitowane s¹ przez urz¹dzenia ochrony zwierz¹t, tzw. UOZ-1 w czasie od 30 sekund do 3 minut przed przejazdem poci¹gu (Stolarski 2007, Stolarski i y³kowska 2008). UOZ-1 wyprodukowane zosta³y przez Przedsiêbiorstwo Wdro eniowo-produkcyjne NEEL Sp. z o.o. (Fot. 1). Dodatkowym atutem urz¹dzeñ ochraniaj¹cych zwierzêta na torach jest fakt, e nie ograniczaj¹ one swobodnego przemieszczania siê zwierz¹t przez tory kolejowe (Babiñska-Werka i in. 2008, Babiñska-Werka i Wasilewski 2009, Nasiadka i in. 2009a,b, Wasilewski i Babiñska-Werka 2009, Wasilewski i in. 2009a,b). Metoda optyczna, oparta jest o system elementów odblaskowych, która zosta³a zapo yczona z dróg ko³owych. Na drogach nosi nazwê tak zwanych wilczych oczu. Metoda ta zosta³a stworzona a nastêpnie przetestowana w Austrii w 1973 roku i opatentowana w 1996 roku przez firmê Swareflex. Rozpowszechni³a tê metodê amerykañska korporacja Strieter- Lite (Strieter Copr., Rock Island, Illinois). Pojedyncze elementy odblaskowe wildlife firmy Swareflex w kolorze g³ównie czerwonym montowane s¹ na s³upkach o wysokoœci oko³o 1 m ( Kolor czerwony elementów odblaskowych powinien byæ wed³ug producentów odbierany przez zwierzêta 23

25 Fot. 1. UOZ-1 na trasie Miñsk Mazowiecki Siedlce podobnie jak odbicie oczu drapie ników. Na ka dym s³upku montowane s¹ dwa odblaskowe lusterka, jedno skierowane na drogê, drugie na pobocze. S³upki s¹ rozmieszczone w odleg³oœci kilkunastu metrów, najczêœciej 20 m, od siebie po obu stronach drogi (Fot. 2). Fot. 2. Urz¹dzenie odblaskowe firmy Strieter-Lite zamontowane na poboczu drogi ( Zasada dzia³ania elementów odblaskowych jest bardzo prosta. Odbijaj¹ one i za³amuj¹ œwiat³o nadje d aj¹cego pojazdu w bok, w stronê pobocza (Rys. 1). To odbite œwiat³o ma wp³ywaæ ostrzegawczo na znajduj¹ce siê w pobli u zwierzêta i odstraszaæ je przed wejœciem na drogê. Urz¹dzenia odblaskowe odbijaj¹c œwiat³a reflektorów jad¹cych pojazdów powinny tworzyæ optyczny p³ot ostrzegawczy (Rys. 2). 24

26 Rys. 1. Rys. 1 Zasada dzia³ania wilczych oczu (rys. J. y³kowska) Rys. 2. P³ot ostrzegawczy ( Zasada dzia³ania wilczych oczu (rys. J. y³kowska) Opisane powy ej urz¹dzenia odblaskowe zastosowano na torach kolejowych, aby chroniæ zwierzêta przed kolizjami z poci¹gami. Do tej pory w Polsce nie prowadzono adnych badañ nad skutecznoœci¹ dzia³ania elementów odblaskowych i nie wiadomo czy w ogóle system ten zamontowany przy torach kolejowych dzia³a na zwierzêta (Kossak 2007, Wasilewski, Babiñska-Werka 2009). Urz¹dzenia te ju funkcjonuj¹ na linii kolejowej Warszawa ódÿ. Zamontowane s¹ na dwóch odcinkach: 1) ko³o Rogowa w bezpoœrednim s¹siedztwie Leœnego Zak³adu Doœwiadczalnego SGGW (74 urz¹dzenia odblaskowe miêdzy 93,9 km a 94,4 km), 2) miêdzy Justynowem a Ga³kówkiem na odcinku ódÿ-koluszki (150 urz¹dzeñ odblaskowych miêdzy 16,5 km a 18,2 km). Trzecim miejscem w Polsce gdzie zamontowane zosta³y urz¹dzenia odblaskowe jest odcinek linii kolejowej Warszawa Wschodnia-Legionowo. Samodzielny Zak³ad Zoologii Leœnej i owiectwa SGGW w Warszawie prowadzi badania nad skutecznoœci¹ dzia³ania obu urz¹dzeñ ochrony zwierz¹t na torach kolejowych, których wyniki przedstawimy w tym artykule. Celem prowadzonych badañ by³o: zidentyfikowanie gatunków zwierz¹t przechodz¹cych przez badane linie kolejowe, okreœlenie sposobów wykorzystywania przez ró ne gatunki poboczy badanych torów, okreœlenie reakcji ró nych gatunków ssaków na sygna³y dÿwiêkowe emitowane przez urz¹dzenia ochrony zwierz¹t (UOZ-1) w sytuacjach przejazdu poci¹gów, okreœlenie reakcji ssaków na elementy odblaskowe w sytuacjach przejazdu poci¹gów, okreœlenie œmiertelnoœci ssaków w wyniku kolizji z poci¹gami i miejsc tych zdarzeñ na badanych liniach kolejowych, okreœlenie skutecznoœci urz¹dzeñ akustycznych i optycznych w ograniczaniu wypadków na torach z udzia³em zwierz¹t. 25

27 2. AKUSTYCZNA METODA OCHRONY ZWIERZ T NA TORACH KOLEJOWYCH 2.1. Teren badañ, metody Badania monitoringowe prowadzono od sierpnia 2008 roku do paÿdziernika 2009 na obszarze po³o onym wzd³u zmodernizowanego odcinka szybkiej kolei E 20 miêdzy miastami Miñsk Mazowiecki Siedlce. W otoczeniu tego odcinka linii kolejowej zlokalizowanych jest 11 miejscowoœci zamieszkiwanych przez oko³o 20 tys. mieszkañców. Tory przebiegaj¹ przez ma³e, znacznie pofragmentowane obszary leœne administrowane przez Nadleœnictwa Miñsk Mazowiecki i Siedlce, obszary chronione (Rezerwat Stawy Broszkowskie) i pola uprawne. Na terenie badañ bytuj¹ du e roœlino erne ssaki kopytne ³osie Alces alces, jelenie Cervus elaphus, sarny Capreolus capreolus i dziki Sus scrofa, a tak e ma³e gatunki ssaków zaj¹ce Lepus europaeus, lisy Vulpes vulpes, borsuki Meles meles, jenoty Nyctereutes procyonoides, kuny Martes sp., wydry Lutra lutra. Lasy i pola penetrowane s¹ przez psy Canis familiaris i koty Felis silvestris catus. Wzd³u niektórych odcinków badanej linii kolejowej, przebiegaj¹cej przez obszary o charakterze mozaiki polno-leœnej, w tym tak e obszary chronione, w 2005 roku, w 10 wytypowanych miejscach, na odcinkach o ³¹cznej d³ugoœci 3,7 km, zainstalowano 62 akustyczne urz¹dzenia ochrony zwierz¹t na torach kolejowych. D³ugoœci chronionych odcinków torów wynosz¹ od oko³o 200 m do oko³o 1,1 km. Urz¹dzenia te, tu przed przejazdem poci¹gu z wyprzedzeniem od oko³o 30 sekund do 3 minut emituj¹ naturalne dÿwiêki zaniepokojonych zwierz¹t, takie jak g³os sójki, szczekanie psów, kniazienie zaj¹ca, kwik œwini. Te naturalne dÿwiêki otaczaj¹cej przyrody, maj¹ za zadanie tzw. ostrze enie wyprzedzaj¹ce. Ma ono spowodowaæ odpowiednio wczeœniejsze zejœcie zwierzyny z zagro onego obszaru, na którym eruje, przed wyst¹pieniem prawdziwego zagro enia. Sygna³y dÿwiêkowe wy³¹czaj¹ siê w momencie, gdy poci¹g mija urz¹dzenie. Na monitorowanym odcinki linii kolejowej E 20 poci¹gi w czasie doby je d ¹ g³ównie w godzinach od 4 00 do 22 00, pomiêdzy godzinami i 4 00 jest przerwa w ruchu kolejowym. Jeden poci¹g przeje d a œrednio co 16 min. Poci¹gi towarowe kursuj¹ co 60 min. z prêdkoœci¹ oko³o 70 km/h, poci¹gi osobowe (ok. 100 km/h) co 30 min., a pospieszne (ok. 120 km/h) co 85 min. W okresie od sierpnia 2008 do paÿdziernika 2009 roku na dwóch wybranych odcinkach monitorowanej linii kolejowej prowadzono przy pomocy kamer cyfrowych, ca³odobowe obserwacje zwierz¹t i ich zachowañ. Na ka dym z tych odcinków, w obszarze dzia³ania urz¹dzeñ UOZ-1, na s³upach linii energetycznej LPN zamontowane zosta³y dwie profesjonalne kamery cyfrowe serii IQEye 755 o rozdzielczoœci 5 megapikseli. Zestaw ustawionych naprzeciw siebie dwóch kamer z oœwietlaczami podczerwieni rejestrowa³ wszystkie przypadki obecnoœci zwierz¹t na torach i w bezpoœrednim ich s¹siedztwie. 26

28 Niezale nie od prowadzonych rejestracji video, na badanym 52 km odcinku linii kolejowej Miñsk Mazowiecki Siedlce, rejestrowano wszystkie przypadki kolizji zwierz¹t z poci¹gami w okresie od listopada 2007 do listopada Zapisywano datê incydentu, gatunek zabitego przez poci¹g zwierzêcia, jego p³eæ i ewentualnie wiek, dok³adn¹ lokalizacjê zdarzenia na okreœlonym kilometrze trasy kolejowej (z dok³adnoœci¹ do 50 m), odleg³oœæ do najbli szego urz¹dzenia ochraniaj¹cego, a tak e przyczynê wtargniêcia zwierzêcia na tory kolejowe Wyniki Rejestracja zwierz¹t i ich zachowañ na linii E20 przez kamery cyfrowe W okresie monitorowania dwóch, wybranych odcinków torów kolejowych kamerami cyfrowymi zarejestrowano 892 przypadki obecnoœci zwierz¹t w pobli u torów kolejowych lub przez nie przechodz¹cych. Najczêœciej obserwowano sarny, lisy i zaj¹ce, odpowiednio 342, 210, i 134 przypadki. Tory i ich pobocza z mniejsz¹ intensywnoœci¹ penetrowa³y te, koty i psy (73 i 66 obserwacji)). Obecnoœæ du ych ssaków roœlino ernych dzików i ³osi kamery zarejestrowa³y odpowiednio w 26 i 7 przypadkach. Najrzadziej kamery rejestrowa³y w okolicach torów obecnoœæ takich gatunków jak borsuki, jenoty, wiewiórki i wydry (Tabela 1). Tabela 1. Obserwowane gatunki ssaków na linii E 20 monitorowanej za pomoc¹ kamer cyfrowych Grupa systematyczna Gatunek Liczba obserwacji Parzystokopytne Drapie ne Zaj¹cokszta³tne Gryzonie Zwierzêta domowe Nieoznaczone Razem Sarna Capreolus capreolus Dzik Sus scrofa oœ Alces alces Lis Vulpes vulpes Jenot Nyctereutes procyonoides Borsuk Meles meles Kuny Martes sp. Wydra Lutra lutra Zaj¹c szarak Lepus europaeus Wiewiórka Sciurus vulgaris Pies Canis familiaris Kot Felis silvestris catus Ma³e ssaki

29 W okolicach torów obserwowano pojedyncze osobniki ró nych gatunków ssaków oraz grupy zwierz¹t, najczêœciej saren, dzików i psów. W ci¹gu dnia najczêœciej obserwowano sarny, ³osie, lisy, psy i koty, natomiast po zmierzchu dziki, jenoty, kuny i borsuki. Obserwowane gatunki ssaków w kolejnych porach roku z ró n¹ czêstotliwoœci¹ penetrowa³y okolice torów (Rys. 3). Sarny i dziki najczêœciej obserwowano na poboczach w okresie wiosennym, od kwietnia do czerwca, co zwi¹zane by³o ze znajduj¹cym siê tam atrakcyjnym pokarmem (koszone pobocza torów). Sceny z ³osiami kamery zarejestrowa³y siedmiokrotnie, w tym 6 przypadków obecnoœci zwierz¹t w pobli u torów stwierdzono równie w miesi¹cach kwie- Rys. 3. Liczba przypadków obserwacji ró nych gatunków ssaków w kolejnych porach roku na monitorowanych odcinkach linii kolejowej Miñsk Mazowiecki Siedlce 28

30 cieñ czerwiec. Wynika³o to z sezonowych migracji ³osi z ostoi zimowych. Lisy, podobnie jak psy najczêœciej widywano zim¹ (styczeñ-marzec). Dla lisów jest to okres cieczki i zwi¹zane z tym poszukiwanie partnerów do rozrodu. Szczyt aktywnoœci kotów i zajêcy w pobli u torów zarejestrowano od kwietnia do czerwca. Dla zajêcy jest to okres rozrodu, czyli parkotów. Z kolei liczne przypadki obecnoœci domowych kotów w pobli u torów kolejowych na wiosnê mog¹ byæ zwi¹zane z poszukiwaniem pokarmu w postaci gryzoni. Wiêkszoœæ, to jest oko³o 74% obserwacji dotyczy³o zwierz¹t, które erowa³y na poboczach i wêdrowa³y wzd³u torów kolejowych, lub przez nie przechodzi³y w przerwach miêdzy przejazdami poci¹gów. Pozosta³e obserwacje, 26%, zwi¹zane by³y z sytuacjami zachowañ zwierz¹t w momentach w³¹czenia siê akustycznych sygna³ów ostrzegawczych i z przejazdami poci¹gów. W przerwach miêdzy przejazdami poci¹gów najczêœciej przez tory przechodzi³y ³osie, zaj¹ce, psy i lisy, odpowiednio od oko³o 70 do 40% przypadków. Obserwowane koty, sarny i dziki najczêœciej erowa³y na poboczach lub wêdrowa³y wzd³u torów, stanowi¹c oko³o 80% przypadków (Rys. 4). Rys. 4. Zachowanie zwierz¹t przebywaj¹cych w pobli u torów kolejowych na linii E 20 Wszystkie obserwowane gatunki ssaków w sytuacjach poprzedzaj¹cych przejazd poci¹gu, gdy us³ysza³y ostrzegawcze dÿwiêki najczêœciej reagowa³y ucieczk¹, podnoszeniem ³bów i przerwaniem erowania, a tak e osuniêciem siê od torów na skraj lasy (Rys. 5). Najczêœciej reakcjê ucieczki obserwowano u saren, zajêcy, dzików i lisów, od oko³o 83% do oko³o 50% obserwacji, najrzadziej u psów i kotów, odpowiednio 33 i 40% obserwacji. W przypadku 5 gatunków ssaków tj. saren, zajêcy, lisów, kotów i psów rejestrowano przypadki wtargniêcia zwierz¹t na tory tu przed nadje d aj¹cymi poci¹gami. Takie sytuacje dotyczy³y saren (3 przypadki) i lisa (1 przypadek) gonionych przez sforê psów. Analizuj¹c z kolei czêstotliwoœæ przechodzenia saren (najliczniejszego gatunku na tym terenie) przez liniê kolejow¹ w ró nych porach doby zaobserwowano, e zwierzêta te w mie- 29

31 Rys. 5. Reakcja zwierz¹t na nadje d aj¹cy poci¹g na linii E 20 si¹cach jesiennych i zimowych najczêœciej widywano na torach w godzinach od 8 00 do (Rys. 6). Takie przypadki stanowi³y od 65 do 90% obserwacji. W miesi¹cach wiosennych (kwiecieñ-czerwiec) stwierdzono dwa szczyty przechodzenia saren przez tory w godzinach i (³¹cznie 80% wszystkich obserwacji). Natomiast w okresie letnim, od lipca do wrzeœnia sarny najczêœciej przechodzi³y przez tory w godzinach (³¹cznie 60% wszystkich obserwacji). W przypadku pozosta³ych du ych gatunków ssaków takich jak dziki i ³osie takich analiz nie prowadzono ze wzglêdu na ma³¹ liczbê obserwacji. Rys. 6. Dobowa dynamika przechodzenia saren przez tory kolejowe na trasie Miñsk Mazowiecki Siedlce w kolejnych porach roku (n=59) Ca³oroczna rejestracja kolizji zwierz¹t z poci¹gami na linii E20 Na monitorowanym 52 km odcinku linii kolejowej E 20 w okresie od jesieni 2007 roku do listopada 2009 roku stwierdzono 16 przypadków zabicia zwierz¹t przez poci¹gi (Rys. 5). Ginê³y dziki (4 osobniki), ³osie (3), jelenie szlachetne (2), sarny (4), psy (4), lisy (1) i kuny (1). Jak wynika z relacji naocznych œwiadków w dwóch przypadkach œmierci ³ani i sarny pod ko³ami poci¹gu sprawcami by³y wa³êsaj¹ce siê psy, które goni³y zwierzêta. Tylko te dwa 30

32 zdarzenia mia³y miejsce na odcinkach torów, przy których zamontowano urz¹dzenia UOZ-1. ania zginê³a w odleg³oœci oko³o 20 m od najbli szego UOZ-1, natomiast sarna w odleg³oœci 150 m. W pozosta³ych przypadkach do kolizji dochodzi³o w miejscach poza obszarami dzia- ³ania urz¹dzeñ ochronnych, w odleg³oœciach od kilkuset metrów do 2 km (Rys. 7). Rys. 7. Kolizje zwierz¹t z poci¹gami na linii E 20 (Miñsk Mazowiecki Siedlce) w okresie od listopada 2007 do listopada 2009 roku 2.3. Wnioski Z przeprowadzonych na trasie Miñsk Mazowiecki Siedlce badañ nad skutecznoœci¹ dzia- ³ania urz¹dzeñ akustycznych do ochrony zwierz¹t na torach kolejowych mo na wyci¹gn¹æ nastêpuj¹ce wnioski: W obrêbie dzia³ania UOZ-1 dzikie i domowe ssaki chêtnie wykorzystuj¹ pobocza torów jako miejsce erowania i przemieszczeñ, Tory kolejowe nie stanowi¹ istotnej bariery ekologicznej ograniczaj¹cej przemieszczanie siê zwierz¹t, W momentach uruchomienia UOZ-1 wiêkszoœæ obserwowanych zwierz¹t reagowa³a ucieczk¹, a tylko w wyj¹tkowych sytuacjach przechodzi³y przez tory kolejowe, Po przejeÿdzie poci¹gu zwierzêta kontynuowa³y przerwane czynnoœci: erowanie lub próbê przejœcia na druga stronê torowiska, Do UOZ-1 ssaki nie przyzwyczai³y siê, poniewa po 5 latach od ich zainstalowania na badanej trasie kolejowej, reagowa³y na sygna³y akustyczne, Wiêkszoœæ kolizji zwierz¹t z poci¹gami mia³a miejsce poza obszarami dzia³ania urz¹dzeñ ochronnych, Przeprowadzone badania nad skutecznoœci¹ dzia³ania UOZ-1 wskazuj¹, e te urz¹dzenia znacznie zmniejszaj¹ ryzyko kolizji zwierz¹t z poci¹gami, 31

33 Metoda akustycznej ochrony zwierz¹t na torach kolejowych jest bardzo dobrym rozwi¹zaniem dla obszarów nizinnych z ma³o zró nicowanym ukszta³towaniem krajobrazu. Nale y ja traktowaæ jako jeden z kilku œrodków, które pozwalaj¹ utrzymaæ ci¹g³oœæ korytarzy ekologicznych i szlaków migracyjnych zwierz¹t minimalizuj¹c ich kolizje z poci¹gami. 3. OPTYCZNE METODY OCHRONY ZWIERZ T NA TORACH KOLEJOWYCH 3.1. Teren badañ, metody Badany odcinek linii kolejowej E 65 miêdzy Warszaw¹ Wschodni¹ i Legionowem po³o ony jest na terenie Nadleœnictwa Jab³onna, które usytuowane jest w województwie mazowieckim. Teren badañ obejmuje obszar Lasów Legionowskich. Monitorowana linia kolejowa przebiega przez œrodek kompleksu leœnego na d³ugoœci 3800 m (Mapa 1). Mapa 1. Mapa satelitarna terenu badañ (mapy.google.pl) Na terenie administrowanym przez Nadleœnictwo Jab³onna bytuj¹ roœlino erne ssaki kopytne ³osie, sarny i dziki, a tak e ma³e gatunki ssaków zaj¹ce, lisy, borsuki, jenoty, kuny. Lasy i pola penetrowane s¹ przez psy i koty. 32

34 W Nadleœnictwie Jab³onna po³o one jest leœnictwo Bukowiec o powierzchni leœnej oko³o 1200 ha, przez którego tereny przebiega zmodernizowana linia kolejowa E 65 zabezpieczona na odcinku 3800 m elementami odblaskowymi. Kompleks ten jest jednym z wiêkszych obszarów leœnych po³o onych na tym terenie. W leœnictwie Bukowiec wystêpuj¹ okresowo ³osie, liczniej dziki i sarny, które zasiedlaj¹ obszary leœne przez ca³y rok. W roku gospodarczym 2009/2010 wiosenne stany liczebne zwierzyny grubej wynosi³y 100 saren i 60 dzików. S¹ to dwa gatunki zwierz¹t najczêœciej nara one na kolizje z poci¹gami na tym terenie. Ponadto wystêpuje tam 20 lisów, 70 zajêcy, 8 borsuków i 6 kun (dane Nadleœnictwa Jab³onna). Na badanym odcinku linii kolejowej znajduj¹ siê trzy tory kolejowe. Tory nr 2 i 3 przeznaczone s¹ dla poci¹gów podmiejskich i pasa erskich. Tor nr 1 przeznaczony jest dla poci¹gów towarowych i poœpiesznych. Obecnie poci¹gi poruszaj¹ siê z prêdkoœci¹ 100 km/h lub 120 km/h. Natomiast docelowa prêdkoœæ to 160 km/h. Ruch poci¹gów w ci¹gu doby jest zró nicowany. ¹cznie na badanej linii kolejowej przeje d a 90 poci¹gów na dobê, w tym 73 pasa erskie, 8 towarowych i 9 s³u bowych. W godzinach nastêpuje przerwa w kursowaniu poci¹gów. Najwiêkszy ruch odbywa siê w godzinach rannych miêdzy oraz po po³udniu i wieczorem miêdzy Elementy odblaskowe zamontowane s¹ na linii kolejowej Warszawa Wschodnia Legionowo na odcinku od km 19,809 do km 23,600. Produkowane s¹ przez austriack¹ firmê Swareflex a ich dystrybutorem na terenie Polski jest firma APM (Bielsko Bia³a). Montowane s¹ w odleg³oœci, co 16 m po obu stronach torów, w odleg³oœci 2,74 m od osi toru (oœ s³upka) przy torze nr 2 i nr 3. Wysokoœæ s³upów, na których zamontowane s¹ urz¹dzenia odblaskowe wynosi 150 cm nad g³ówk¹ szyny (Fot. 3, 4). Natomiast wysokoœæ samego s³upka wystaj¹cego od poziomu zainstalowania w ziemi wynosi oko³o 215 cm. Jeden odblask w kolorze Fot. 3. Urz¹dzenia odblaskowe na trasie Warszawa Wschodnia Legionowo 33

35 Fot. 4. Urz¹dzenia odblaskowe zamontowane po obu stronach torów kolejowych na trasie E65 Warszawa Wschodnia Legionowo czerwonym zamontowany jest na samym szczycie ka dego s³upka, stron¹ zwrócon¹ w kierunku pobocza torów (Fot. 5). ¹cznie zamontowano 478 s³upków z odblaskami po obu stronach torów. Fot. 5. S³upek z urz¹dzeniem odblaskowym skierowanym na pobocze torów Na badanym odcinku trasy kolejowej zastosowane bêd¹ dwie cztery metody badawcze: Ca³oroczna rejestracja przez kamery cyfrowe obecnoœci i zachowañ zwierz¹t, Tropienia zwierz¹t, Eksperymenty na nêcisku w Puszczy Knyszyñskiej, Ca³oroczna rejestracja kolizji zwierz¹t z poci¹gami. Na wiosnê 2010 roku, na odcinku linii kolejowej, od km 19,8 do 23,6 km, gdzie usytuowane s¹ urz¹dzenia odblaskowe, zostanie zainstalowanych dziesiêæ dualnych kamer cyfrowych, które bêd¹ rejestrowaæ ca³odobowo, przez ca³y rok zwierzêta. Poniewa obserwacje reakcji 34

36 ssaków na sygna³y optyczne prowadzone bêd¹ wy³¹cznie w nocy, kamery zostan¹ wyposa- one w oœwietlacze podczerwieni o du ej mocy i zasiêgu m. Kamery cyfrowe bêd¹ montowane na co drugim s³upie LPN i wszystkie bêd¹ skierowane w stronê pó³nocn¹ (Rys. 8). ¹cznie monitorowany zostanie odcinek linii kolejowej o d³ugoœci 2071 m. Rys. 8. Schemat rozmieszczenia kamer na trasie Warszawa Wschodnia Legionowo Na monitorowanym odcinku torów zamontowane zostan¹ profesjonalne, cyfrowe kamery serii VIVOTEK o rozdzielczoœci 2 megapiksele z manualnymi obiektywami. Kamery po³¹czone zostan¹ z rejestratorem sieci¹ teleinformatyczn¹, wykorzystuj¹c¹ konwertery multimedialne i kabel œwiat³owodowy. Jednostki centralne dokonuj¹ce zapisów bêd¹ umieszczone w kontenerze sbl samoczynnej blokady liniowej, w pobli u zainstalowanych kamer. Ca³oœæ systemu zasilana bêdzie z rozprowadzonej na s³upach LPN sieci zasilaj¹cej 230 V AC. Drug¹ metodê badawcz¹, czyli tropienia zwierz¹t przeprowadzono zim¹ na prze³omie 2009 i 2010 roku wzd³u ca³ej badanej trasy kolejowej o d³ugoœci 3800 m, po obu jej stronach. Ca³y ten fragment trasy kolejowej podzielono na 19 odcinków, ka dy o d³ugoœci 200 m. Liczono wszystkie tropy na lewym i prawym poboczu w celu rejestracji zwierz¹t przechodz¹cych przez torowisko. ¹cznie wykonano 9 tropieñ zimowych. Tropienia te prowadzono po okresie doby od œwie ego opadu œniegu (Fot. 10). ¹czna trasa tropieñ wynosi³a 70,2 km. W celu zwiêkszenia materia³u empirycznego umo liwiaj¹cego ocenê skutecznoœci dzia³ania urz¹dzeñ odblaskowych chroni¹cych zwierzêta na torach kolejowych zaplanowano eksperyment w terenie, w miejscu wiêkszego prawdopodobieñstwa spotkania zwierzyny. Wybrano Nadleœnictwo Krynki w Puszczy Knyszyñskiej, gdzie w Markowym Wygonie przygotowano nêcisko dla zwierz¹t (Rys. 9). 35

37 Rys. 9. Usytuowanie nêciska w Markowym Wygonie (nêcisko czerwone kó³ko, ambona obserwacyjna ó³te kó³ko) Eksperyment ten umo liwia sprawdzenie w warunkach kontrolowanych czy zwierzêta reaguj¹ na bodÿce optyczne oraz pozwala na okreœlenie rodzaju i czasu ich reakcji. Nêcisko dla zwierz¹t jest to powierzchnia badawcza po³o ona na standardowej uprawie rolno-³¹kowej, na której wyk³adana jest karma dla zwierz¹t w celu przywabienia jak najwiêkszej liczby osobników w to miejsce (Fot. 6). Tu przy nêcisku na s³upie o wysokoœci 6 metrów znajduje siê kamera cyfrowa HD z oœwietlaczami podczerwieni o du ej mocy z mo liwoœci¹ bezpoœredniego, ci¹g³ego, ca³odobowego i ca³orocznego rejestrowania zachowañ zwierz¹t (Fot. 7, 8). Kamera jest po³¹czona ze stanowiskiem komputerowym oddalonym o 500 m u³atwiaj¹cym samoczynn¹ rejestracjê zwierz¹t. W momencie pojawiania siê zwierz¹t na nêcisku nastêpuje automatyczne w³¹czanie siê sygna³ów œwietlnych ostrzegaj¹cych zwierzêta. Fot. 6. Miejsce obserwacji zwierzyny na nêcisku z zamontowan¹ kamer¹ 36

38 Fot. 7. S³up z kamer¹ Fot. 8. Kamera HD Fot. 9. Stanowisko emitowania sygna³ów optycznych na nêcisku Fot. 10. Trop dzika, który przeszed³ przez tory kolejowe 37

39 Stanowisko emitowania sygna³ów optycznych jest zlokalizowane w bezpoœrednim s¹siedztwie nêciska oraz w polu obserwacji kamery. Zawiera ono lampê w hermetycznej obudowie umieszczon¹ na s³upku, na wysokoœci ok. 1 m nad poziomem gruntu oraz wymienny klosz np. barwy bia³ej lub czerwonej, umo liwiaj¹cy badania zachowania zwierz¹t dla ró nych barw emitowanego œwiat³a (Fot. 9). Eksperyment na nêcisku w Puszczy Knyszyñskiej rozpoczêto w lutym 2010 roku Wyniki Podczas tropieñ zimowych stwierdzono przypadki przechodzenia przez tory 6 gatunków ssaków tj. ³osi (1 przypadek), dzików (31 przypadków), saren (120), lisów (43), zajêcy (50) i psów (17) (Fot. 10). Wszystkie zidentyfikowane gatunki ssaków praktycznie przekracza³y tory kolejowe w okresie zimowym na ca³ym, 3,8 km zabezpieczonym odcinku linii kolejowej (Rys. 10). Oznacza to, e tory kolejowe nie stanowi¹ dla zwierz¹t bariery w poruszaniu siê. Rys. 10. Tropy ró nych gatunków ssaków przechodz¹cych przez tory kolejowe na odcinku linii E 65 zabezpieczonym urz¹dzeniami odblaskowymi 38

40 W trakcie badañ zarejestrowano tylko jeden przypadek zabicia sarny przez przeje d aj¹cy poci¹g (Fot. 11, 12). Ten incydent mia³ miejsce w nocy z 3 na 4 lutego 2010 roku na odcinku pomiêdzy 20,3 a 20,5 km, czyli w miejscu zabezpieczonym urz¹dzeniami odblaskowymi. Fot. 11. Kolizja sarny z poci¹giem na linii E 65 zabezpieczonej urz¹dzeniami odblaskowymi Fot. 12. Szcz¹tki zabitej sarny przez poci¹g na linii E 65 zabezpieczonej urz¹dzeniami odblaskowymi Na nêcisku w Puszczy Knyszyñskiej zarejestrowano 12 przypadków obecnoœci zwierz¹t. Osiem razy pojawi³y siê stada dzików oraz cztery razy jelenie. ¹cznie emitowano 72 razy sygna³y optyczne, obserwuj¹c na nie reakcje zwierz¹t. Dziki nie by³y p³oszone, nie ucieka³y nigdy przy w³¹czaniu œwiat³a. Podnosi³y jedynie g³owy, patrz¹c z ciekawoœci¹ na Ÿród³o œwiat³a. Natomiast jelenie odbiega³y na odleg³oœæ maksymalnie od 1 do 3 metrów od nêciska. Urz¹dzenia optyczne tylko na krótko zwraca³y uwagê zwierz¹t, poniewa przebywa³y na nêcisku za ka dym razem do 2 godzin. 39

41 3.3. Wstêpne wnioski Z przeprowadzonych w okresie tylko trzech miesiêcy badañ na trasie Warszawa Wschodnia Legionowo nad skutecznoœci¹ dzia³ania urz¹dzeñ optycznych do ochrony zwierz¹t na torach kolejowych mo na wyci¹gn¹æ wstêpne wnioski: Tory kolejowe zabezpieczone urz¹dzeniami optycznymi nie stanowi¹ dla ssaków bariery w przemieszczaniu siê, W warunkach kontrolowanych (bez obecnoœci poci¹gu) zwierzêta w niewielkim stopniu reagowa³y na bodÿce optyczne: dziki reagowa³y tylko podniesieniem g³owy, po czym kontynuowa³y erowanie, jelenie odchodzi³y od miejsca erowania maksimum na 3 metry, natychmiast wracaj¹c w to samo miejsce, Dok³adn¹ reakcjê zwierz¹t na bodÿce optyczne mo na bêdzie przedstawiæ dopiero po zakoñczeniu ca³orocznych badañ. Literatura 1. Babiñska-Werka J., Nasiadka P., Wasilewski M. 2008: Odstraszanie zwierz¹t za pomoc¹ urz¹dzeñ UOZ-1. Technika Transportu Szynowego 5-6, Babiñska-Werka J., Wasilewski M. 2009: Wyniki dwuletnich badañ skutecznoœci dzia³ania urz¹dzeñ UOZ-1 na linii kolejowej E 20. Materia³y konferencyjne pt. Problematyka ochrony zwierz¹t w aspekcie bezpieczeñstwa ruchu poci¹gów na zelektryfikowanych liniach magistralnych PKP. Politechnika Warszawska, 26 listopad Iuell B., Bekker G. J., Cuperus R., Dufek J., Fry G., Hicks C., Hlaváè V., Keller V. M., Rosell C., Sangwine T., Tørsløv N., Wandall B. 2003: COST 341. Habitat fragmentation due to transportation infrastructure. Wildlife and Traffic. European Handbook for Identifying Conflicts and Designing Solutions. KNNV Publisher, Delft. 4. Kamieniarz, Panek 2008: Zwierzêta ³owne w Polsce na prze³omie XX i XXI wieku. Stacja Badawcza OHZ PZ w Czempiniu: Kossak S. 2005: Atrapa bodÿców kluczowych do wyp³aszania dzikich zwierz¹t z torów kolei szybkiego ruchu w czasie bezpoœrednio poprzedzaj¹cym przejazd poci¹gu. Opracowanie na zlecenie Firmy Neel Sp. z o.o. Bia³owie a. 6. Kossak S. 2007: Zasada dzia³ania atrapy bodÿców kluczowych zastosowanej w urz¹dzeniu UOZ-1 wyp³aszaj¹cym zwierzêta z torów kolei szybkiego ruchu [w]: Oddzia³ywanie infrastruktury transportowej na przestrzeñ przyrodnicz¹. Red. Jackowiak B. Warszawa, Poznañ, Lublin: mapy.google.pl 8. Nasiadka P., Werka J., Wasilewski M. 2009a: Reakcja zwierzyny na sygna³y dÿwiêkowe z UOZ-1 wstêpne wyniki. G³os Lasu 5:

42 9. Nasiadka P., Babiñska-Werka J., Wasilewski M. 2009b: UOZ-1 obiecuj¹cy sposób ochrony zwierz¹t przed kolizjami z poci¹gami. Rynek Kolejowy 6: Nowak S., Mys³ajek R 2007 [w]: Problemy ochrony korytarzy ekologicznych dla du ych ssaków w Polsce [w]: Ochrona dziko yj¹cych zwierz¹t przy inwestycjach drogowych w Polsce. Stowarzyszenie Pracownia na rzecz Wszystkich Istot, Bystra: Reeve A. F., Andersen S. H. 1993: Ineffectiveness of Swareflex reflectors at reducing deer-vehicle collisions. Wildlife Society Bulletin 21: Stolarski M. 2007: Urz¹dzenia do odstraszania zwierz¹t UOZ-1 dla linii kolejowych o du ych prêdkoœciach ruchu poci¹gu [w]: Oddzia³ywanie infrastruktury transportowej na przestrzeñ przyrodnicz¹. Red. Jackowiak B. Warszawa, Poznañ, Lublin: Stolarski M., y³kowska J Aktywne metody ochrony zwierz¹t na liniach kolejowych. Technika Transportu Szynowego 5-6: Wasilewski M., Babiñska-Werka J. 2009: Wstêpna ocena skutecznoœci dzia³ania odp³aszaczy odblaskowych jako metody ochrony zwierz¹t na liniach kolejowych. Materia³y konferencyjne pt. Problematyka ochrony zwierz¹t w aspekcie bezpieczeñstwa ruchu poci¹gów na zelektryfikowanych liniach magistralnych PKP. Politechnika Warszawska, 26 listopad Wasilewski M. Babiñska-Werka J., Nasiadka P. 2009a: Akustyczne i optyczne metody ograniczaj¹ce œmiertelnoœæ zwierz¹t na torach kolejowych. Materia³y konferencyjne: Nowoczesne technologie w realizacji projektów inwestycyjnych transportu kolejowego. Jurata, 5-7 maja 2009 r.: Wasilewski M., Babiñska-Werka J., Nasiadka P. 2009b: Mo liwoœæ wykorzystania sygna³ów dÿwiêkowych do odstraszania zwierz¹t od torów kolejowych. Studia i Materia³y Centrum Edukacji Przyrodniczo-Leœnej. Rogów, 2(21): www. strieter-lite.com 19. Wysokowski A., Staszczuk A., Bosak W. 2007: Przejœcia dla zwierz¹t w budownictwie komunikacyjnym. Propozycja zaleceñ normalizuj¹cych zagadnienie [w]: Ochrona dziko yj¹cych zwierz¹t przy inwestycjach drogowych w Polsce. Stowarzyszenie Pracownia na rzecz Wszystkich Istot, Bystra:

43 42

44 KONCEPCJA BUDOWY CENTRUM DIAGNOSTYKI SYSTEMÓW ENERGETYKI KOLEJOWEJ mgr in. Tomasz Myzia AREX Spó³ka z o.o. 43

45 44

46 DROGA ROZWOJU Od pocz¹tku dzia³alnoœci (ju 20 lat) firma AREX buduje systemy zdalnego monitorowania. Rozpoczynaliœmy od rozwi¹zañ korzystaj¹cych z modemów telefonicznych. Pod koniec lat 90-tych, mimo braku infrastruktury telekomunikacyjnej, budowaliœmy ju ca³kiem rozleg³e sieci zdalnego nadzoru. Trzy instalacje w technologii modemowej pracuj¹ do dziœ: linia 213 Reda Hel i na linii E20 LCS Sochaczew (odcinek W. Go³¹bki Bednary) oraz LCS Opalenica (odcinek Poznañ Górczyn Zb¹szyñ). Od 2002 roku rozwijamy systemy monitoringu przez sieci IP, specjalizuj¹c siê w transmisji GPRS w tym celu opracowaliœmy protokó³ komunikacji DIMNET-P5. Na bazie tego rozwi¹zania zbudowaliœmy liczne systemy. Najbardziej rozbudowane z nich to systemy monitoringu i sterowania: sygnalizacji ulicznej dla MZDIZ Olsztyn (ponad 60 skrzy owañ i ci¹gle przybywa GPRS) oœwietlenie uliczne dla ZDIZ Bia³ystok (ponad 50 rozdzielnic i ci¹gle przybywa GPRS) eor i oœwietlenie dla LCS Miñsk Maz. (34 stacje/przystanki/przejazdy ³¹cza sta³e IP) Nasze systemy pracuj¹ tak e za granic¹, w Czechach, Estonii i na Litwie. Przyk³adowo, dla kolei litewskiej zbudowaliœmy i ci¹gle rozwijamy system monitoringu i sterowania eor. W Wilnie i Kownie zainstalowane s¹ serwery DIMNET-P5, które obs³uguj¹ ³¹cznie 10 stacji, w tym nasz¹ najwiêksz¹ do tej pory instalacjê eor 13 rozdzielnic na stacji Wilno. Ca³y system litewski pracuje w wewnêtrznej sieci intranet kolei litewskich. W 2006 roku opublikowaliœmy nasz standard DIMNET-P5 i udostêpniamy go wszystkim zainteresowanym. Razem ze standardem CAN-Bus/RS485 PPM2, DIMNET-P5 zosta³ do³¹czony do projektu nowych wytycznych budowy systemów eor. W 2009 roku wytyczne zosta³y zatwierdzone do stosowania, tym samym standard zosta³ uprawomocniony. NASZE CENTRUM DIAGNOSTYKI Od 2007 roku wyszliœmy z inicjatyw¹ monitorowania urz¹dzeñ eor i oœwietlenia w technologii GPRS przez serwer DIMNET-P5 zainstalowany w naszej firmie. W szczególnoœci namawialiœmy Zak³ady Linii Kolejowych Spó³ki PKP do zakupu automatów pogodowych APR z zapewnion¹ us³ug¹ zdalnego monitoringu. Od pocz¹tku wspó³pracowa³ z nami ZLK Nowy S¹cz, u ytkuj¹c prototyp APR na stacji Chabówka. W œlad za nim poszed³ ZLK Koszalin (obecnie w³¹czony do ZLK Szczecin), a w zesz³ym roku do³¹czy³ tak e ZLK Kraków. Obecnie wszystkie produkowane przez nas rozdzielnice mo na zamówiæ w wersji dostosowanej do komunikacji GPRS. Przez ostatnie kilka lat liczba monitorowanych przez AREX urz¹dzeñ stale przyrasta. Du ¹ czêœæ nowo uruchamianych instalacji monitorujemy na w³asny koszt w celach serwisowych. Œrednie koszty wynosz¹ 3 4 PLN na miesi¹c za jedn¹ szafê. Doposa enie urz¹dzeñ w monitoring GPRS jest ³atwe w monta u i demonta u. W razie potrzeby pakiet monitoringu mo e byæ bezproblemowo przeniesiony na inn¹ stacjê. 45

47 Poni ej przedstawione jest bie ¹ce (marzec 2010) zestawienie urz¹dzeñ monitorowanych przez GPRS na naszym firmowym serwerze: ZLK Szczecin 34 szafy (25 rozdzielnic AREX, 6 automatów pogodowych AREX, 3 rozdzielnice Elester-PKP) ZLK Nowy S¹cz 11 szaf (rozdzielnice i automaty pogodowe AREX) ZLK Kraków 5 szaf (rozdzielnice i automaty pogodowe AREX) Stacja Gdynia G³ówna 13 szaf (rozdzielnice AREX) AREX spó³ka 36 szaf (rozdzielnice sprzedane PKP, nadzorowane na koszt AREX) W sumie nadzorowanych jest 99 urz¹dzeñ, a serwer stanowi prototyp centrum diagnostyki systemów eor i oœwietlenia. Pocz¹tkowo monitorowaliœmy tylko nowe instalacje w³asnej produkcji. W tym roku, na zlecenie ZLK Szczecin, do³¹czyliœmy równie nasze urz¹dzenia poprzedniej generacji (Szczecin, Mokrzyca, Stargard Szczeciñski), a tak e dwie stacje wykonane przez Spó³kê Elester-PKP (Pogorzelice, Wrzeœnica w okolicach S³upska). STRUKTURA SYSTEMU MONITOROWANIA System zdalnego nadzoru i monitorowania zbudowaliœmy zgodnie z Wytycznymi projektowania urz¹dzeñ elektrycznego ogrzewania rozjazdów (PKP PLK S.A., Warszawa 2009). W kilku zdaniach spróbujê przybli yæ strukturê naszego rozwi¹zania. Na monitorowanych stacjach, najlepiej przy sterowniku nadrzêdnym, instalowane s¹ pojedyncze konwertery. Zadaniem konwerterów jest t³umaczenie miêdzy standardem komunikacji lokalnej i zdalnej. Konwertery maj¹ ró ne wykonania i dobierane s¹ do medium i zastosowanych ³¹cz komunikacyjnych (RS485, CAN, Ethernet, œwiat³owód, modem GPRS, itp.). W przypadku monitorowania pojedynczych szaf, konwerter montowany jest wewn¹trz ich obudowy. Nale y podkreœliæ, e konwertery stanowi¹ bazê systemu DIMNET-P5 i s¹ obecne zawsze, niezale nie czy monitorowane s¹ urz¹dzenia AREX, czy te innej firmy. Konwertery to urz¹dzenia sieciowe typu gateway. Poprzez po³¹czenia TCP komunikuj¹ siê bezpoœrednio z serwerem centralnym, niezale nie jak skomplikowan¹ drog¹ i przez jakie media wêdruje sygna³ informacyjny. Serwer centralny standardu DIMNET-P5 mo e byæ postawiony w dowolnym miejscu w zasiêgu sieci. Poniewa u ywamy sieci Internet, mo e byæ zainstalowany w ka dym miejscu ze sta³ym dostêpem do internetu my dla wygody wybraliœmy siedzibê naszej firmy. Serwer centralny zbudowany jest z dwóch zasadniczych elementów: serwera komunikacji DIMNET-P5 i towarzysz¹cego mu serwera baz danych SQL. Z rejestrowanych w bazach danych informacji korzystaj¹ programy wizualizacyjne WizAr lub nasz nowy produkt webservice DIVIS, czyli portal WWW. Dziêki us³udze DIVIS, u ytkownicy koñcowi mog¹ korzystaæ z systemu monitorowania poprzez standardow¹ przegl¹darkê internetow¹ w swoim komputerze. 46

48 Rys. 1. Koncepcja architektury zdalnego nadzoru i monitorowania systemów eor, zgodna z dokumentem Wytyczne projektowania urz¹dzeñ elektrycznego ogrzewania rozjazdów, PKP PLK S.A, Warszawa

49 Rozbudowa systemu monitorowania w technice DIMNET-P5 jest bardzo ³atwa, odbywa siê poprzez dopisywanie do konfiguracji serwera centralnego kolejnych konwerterów. Spó³ka AREX ma gotowe konwertery do urz¹dzeñ innych producentów, pod warunkiem, e spe³niaj¹ wytyczne budowy systemów eor Tom II. Potwierdzeniem tego jest uruchomienie monitoringu urz¹dzeñ eor firmy Elester-PKP. Poniewa lokalnie na stacji urz¹dzenia te komunikuj¹ siê zgodnie z wytycznymi, w standardzie CAN-Bus/RS485 PPM2, bez adnej modyfikacji sprzêtowej ani programowej zosta³y w³¹czone do naszego systemu monitorowania. Od marca 2010, ZLK Szczecin monitoruje w ten sposób systemy eor na stacjach Wrzeœnica i Pogorzelice. INTRANET PLK A SERWER AREX U ycie sieci internetowych to nie tylko zalety. Pojawiaj¹ siê problemy zapewnienia bezpieczeñstwa wewnêtrznych sieci informatycznych wspó³pracuj¹cych firm. Nasze dotychczasowe konwertery GPRS i serwer centralny DIMNET-P5 dzia³aj¹ w tzw. otwartym Internecie. Stanowiska nadzoru i diagnostyki urz¹dzeñ mieszcz¹ siê w budynkach spó³ek PKP, po³¹czonych wewnêtrzn¹ sieci¹ intranet, z zasady odizolowan¹ od Internetu. Mamy wiêc sytuacjê, gdy chcemy uzyskaæ ³¹cznoœæ miêdzy celowo rozdzielonymi sieciami. Aby nasze programy nadzoruj¹ce WizAr dzia³a³y, informatycy PKP musz¹ wprowadziæ wyj¹tki w regu³ach bezpieczeñstwa sieci. W kilku nastawniach uruchomiliœmy dodatkowe komputery, najczêœciej laptopy, z bezpoœrednim dostêpem do Internetu a odizolowane od sieci intranet PKP. Oczywiœcie jest to rozwi¹zanie tymczasowe i prowizoryczne, nie zgodne z zaleceniami integracji systemów. Najprostszym rozwi¹zaniem tego problemu, by³oby umieszczenie serwera centralnego DIMNET-P5 wewn¹trz sieci informatycznej Spó³ki PKP. Innym sposobem jest doskonalenie oprogramowania pod wzglêdem zabezpieczeñ i docelowo przejœcie wy³¹cznie na technologiê www. MONITORING A STEROWANIE Dotychczasowe stanowiska nadzoru, wykonane na oprogramowaniu WizAr, po odpowiednim skonfigurowaniu, pozwalaj¹ zarówno monitorowaæ jak i sterowaæ urz¹dzeniami (wykonywaæ za³¹czenia rêczne jak i zmiany parametrów). W wiêkszoœci przypadków u ytkownicy zdalni tylko monitoruj¹ pracê urz¹dzeñ, uruchamiaj¹c od czasu do czasu program WizAr, w celu przejrzenia zapisów pracy. Funkcja sterowania u ywana jest bardzo rzadko i dotyczy przede wszystkim urz¹dzeñ pracuj¹cych bez lokalnej obs³ugi. Faktyczna potrzeba ci¹g³ego dostêpu do sterowania wystêpuje tylko w nastawniach, w przypadkach gdy wizualizacja pracuje w roli lokalnego pulpitu. Proszê zauwa yæ, e jest to zupe³nie inne u ycie potencjalnie takiego samego systemu. Doszliœmy do przekonania, e nadszed³ czas by zró nicowaæ nasze oprogramowanie. Inaczej przygotujemy programy do pracy ci¹g³ej w charakterze pulpitu operatorskiego, a inaczej do zdalnego monitoringu. 48

50 DWA PRODUKTY WizAr i DIVIS Planujemy nadal u ywaæ programu WizAr. Na jego bazie bêdziemy budowaæ stanowiska lokalnego i zdalnego sterowania, umo liwiaj¹ce pe³n¹ kontrolê nad urz¹dzeniami sterowanie poleceniami, zmiana wszystkich mo liwych nastaw parametrów. WizAr ma s³u yæ przede wszystkim do prezentacji bie ¹cego stanu urz¹dzeñ. Funkcje przegl¹dania archiwalnych danych w postaci tabel i wykresów bêd¹ stopniowo zastêpowane przez us³ugê www DIVIS. Docelowo rozwi¹zania wizarowe bêd¹ u ytkowane tylko w zamkniêtych sieciach informatycznych. Nasz nowy produkt DIVIS to webservice pracuj¹cy na przegl¹darce internetowej. W wersji bazowej przeznaczony jest tylko do przegl¹dania danych archiwalnych i nie ma mo liwoœci sterowania ani zmiany parametrów urz¹dzeñ. Dla operatora zdalnego, zajmuj¹cego siê analiz¹ pracy urz¹dzeñ, skupienie siê na zapisach rekordów jest zupe³nie wystarczaj¹ce. Przyjmujemy, e ostatnie rekordy prezentuj¹ stan bie ¹cy urz¹dzenia. Dziêki tak okrojonej funkcjonalnoœci, DIVIS mo e byæ bezpiecznie u ytkowany w otwartym internecie. Mimo wszystko, dostêp do danych mog¹ uzyskaæ tylko uwierzytelnieni u ytkownicy, po zalogowaniu na szyfrowanej stronie www ( DIVIS ogranicza tak e zakres prezentowanych urz¹dzeñ wed³ug uprawnieñ u ytkownika. Np. pracownicy ZLK mog¹ ogl¹daæ tylko urz¹dzenia zainstalowane w ich regionie, a uprawniona osoba, np. z Biura Energetyki, mo e odczytaæ statystki eksploatacji, w tym zu ycie energii ze wszystkich rozdzielnic eor w systemie, niezale nie od regionu. ADRESAT INFORMACJI Z MONITORINGU Przyjê³o siê, e stanowiska diagnostyki i nadzoru systemów eor i oœwietlenia umieszcza siê w LCS (Lokalnym Centrum Sterowania). Jest to naturalne rozwi¹zanie, bo tam zwykle skupiaj¹ siê drogi wszystkich ³¹czy teletechnicznych. Obserwowaliœmy jednak wielokrotnie, e stanowiska diagnostyczne tam umieszczone nie by³y w pe³ni lub w ogóle wykorzystywane. W nastawniach i LCS ach obs³uga skupia siê na prowadzeniu ruchu poci¹gów i tylko sporadycznie u ywa pulpitów do sterowania rêcznego eor lub oœwietlenia (jest to oczywiste, przecie systemy pracuj¹ automatycznie). Bardziej zaawansowane operacje zmiany parametrów w urz¹dzeniach praktycznie nie s¹ wykonywane, w wielu miejscach s¹ wrêcz zabronione. W efekcie poziom obs³ugi systemów eor z up³ywem czasu maleje. Obs³uga nie ma wiedzy jak systemy dzia³aj¹, a co za tym idzie, nie potrafi efektywnie i oszczêdnie optymalizowaæ ich wykorzystania. Równie szczegó³owe informacje o awariach nie s¹ lokalnie wykorzystywane, obs³udze zwykle wystarcza informacja o niedyspozycji urz¹dzeñ. Komunikaty o zdarzeniach awaryjnych w wiêkszoœci przypadków przekazywane s¹ telefonicznie do wyznaczonych s³u b energetycznych. Wniosek jest prosty w nastawniach powinny pozostaæ pulpity do podstawowej obs³ugi, a bardziej zaawansowane stanowiska diagnostyki nale y realizowaæ bezpoœrednio w placów- 49

51 kach s³u b energetycznych, odpowiedzialnych za utrzymanie. W dobie sieci informatycznych, odleg³oœæ nie stanowi ju adnego problemu. Ten podzia³ kompetencji obserwujemy podczas u ytkowania naszego firmowego centrum diagnostyki. Widzimy, e w tych Zak³adach Linii Kolejowych, gdzie bezpoœredni dostêp do monitoringu maj¹ naczelnicy odpowiedzialni za dzia³ energetyki, poziom obs³ugi systemów eor jest merytorycznie najwy szy. Dzia³a naturalna pêtla sprzê enia zwrotnego doskonalenia rozwi¹zañ technicznych. Jako producenci tych urz¹dzeñ jesteœmy punktowani za ka d¹ awariê, musimy ci¹gle zwiêkszaæ ich niezawodnoœæ. Co raz czêœciej s³yszymy te propozycje ulepszeñ, sugestie techniczne, opisy problemów. Taka stymulacja jest korzystna dla obu stron producent musi doskonaliæ swoje wyroby, u ytkownik zaœ podnosi swoje kwalifikacje, potrafi skutecznie i oszczêdnie u ytkowaæ systemy. PO CO MONITORING U YTKOWNIKOM URZ DZEÑ? Spróbujmy odpowiedzieæ na to pytanie na przyk³adzie systemu eor. W bazach danych systemu monitorowania zapisywane s¹ wszelkie awarie, za³¹czenia obwodów, pomiary warunków pogodowych i wielkoœci elektrycznych, statystyki eksploatacji, w tym zu ycie energii elektrycznej. W ten sposób powstaje baza wiedzy o u ytkowanych urz¹dzeniach. U ytkownik mo e z niej siê dowiedzieæ: przede wszystkim czy urz¹dzenie s¹ sprawne, czy nie zg³aszaj¹ awarii, je eli wyst¹pi³a awaria, po zarejestrowanej sekwencji zdarzeñ mo na wnioskowaæ jak do niej dosz³o, jaka jest awaryjnoœæ urz¹dzeñ wskazaæ urz¹dzenia, podzespo³y które psuj¹ siê najczêœciej i te które nie zadzia³a³y w wymaganych sytuacjach, jak faktycznie funkcjonuj¹ w jakich warunkach pogodowych za³¹cza³o siê ogrzewanie, czy odpowiednio dobrane s¹ nastawy automatów pogodowych, jak urz¹dzenia s¹ obs³ugiwane czy pracuj¹ automatycznie, czy s¹ sterowane rêcznie, jakie s¹ faktyczne koszty u ytkowania urz¹dzeñ ile zu y³y energii elektrycznej. Wykorzystuj¹c tê wiedzê, mo emy w wymiarze krótkoterminowym po prostu reagowaæ na awarie powiadomiæ s³u by utrzymania, szybko przywróciæ sprawnoœæ urz¹dzeñ. Du o wiêcej korzyœci uzyskujemy w wymiarze d³ugoterminowym. Na podstawie: analizy awaryjnoœci mo emy oceniæ awaryjnoœæ podzespo³ów lub urz¹dzeñ ró nych firm, analizy funkcjonalnej udoskonaliæ podzespo³y i algorytmy, wyregulowaæ nastawy parametrów, szukaæ nowych rozwi¹zañ, analizy u ytkowania wskazaæ b³êdy u ytkowania, przeszkoliæ obs³ugê, analizy kosztów szukaæ rozwi¹zañ zmniejszaj¹cych zu ycie energii. 50

52 PO CO MONITORING PRODUCENTOM URZ DZEÑ? Z naszego nieformalnego centrum diagnostyki, oprócz obecnych klientów, czyli Zak³adów Linii Kolejowych, w du ym stopniu korzysta sama spó³ka AREX. Z zestawienia wynika, e z w³asnej inicjatywy monitorujemy ponad 1/3 urz¹dzeñ. Dlaczego to robimy? Jest kilka powodów. W okresie gwarancji, chcemy siê upewniæ, e urz¹dzenia pracuj¹ poprawnie. Jeden wyjazd serwisowy jest wielokrotnie dro szy od miesiêcznego kosztu monitoringu. W zimowych warunkach, w uzgodnieniu z u ytkownikiem zdalnie dostrajamy parametry nastaw automatów pogodowych. Nie da siê tego zrobiæ dobrze na sucho. Przed sezonem mo na wpisaæ tylko zgrubne nastawy. Coraz czêœciej nastawy dobierane s¹ do intensywnoœci zimy i zmieniane kilka razy w sezonie grzewczym. Zdalnie serwisujemy nasze urz¹dzenia dane z monitoringu w znacznym stopniu pomagaj¹ zrozumieæ i zweryfikowaæ usterki zg³aszane przez u ytkowników. Pozwalaj¹ tak e przygotowaæ siê do wyjazdy serwisowego. Systemy eor realizuj¹ procesy wolnozmienne, trzeba co najmniej kilkugodzinnych obserwacji w niesprzyjaj¹cych warunkach pogodowych, eby stwierdziæ czy system pracuje poprawnie. Czytamy zapisy zdarzeñ pracy, analizujemy niepokoj¹ce sekwencje zdarzeñ, próbuj¹c znaleÿæ ich przyczyny. Czêsto koñczy siê to wprowadzaniem ulepszeñ do sprzêtu lub oprogramowania. Mimo wielu lat doœwiadczeñ w temacie eor, ci¹gle odkrywamy nowe mo liwoœci udoskonaleñ. Odk¹d stosujemy monitoring w³asnych urz¹dzeñ, sprawdza siê prosta zale noœæ czym wnikliwiej analizujemy zapisy z monitoringu, tym przyœpieszamy w rozwoju naszych systemów. Brak monitoringu, to brak rozwoju i doskonalenia! Urz¹dzenia niemonitorowane tylko sprawiaj¹ wra enie poprawnie dzia³aj¹cych nadmierne wygrzewanie rozjazdów nie jest zauwa alne dla obs³ugi, a usterki czêsto s¹ ignorowane a do wyst¹pienia wiêkszej awarii. Monitoring to gra w otwarte karty widaæ wszelkie b³êdy i niedoci¹gniêcia nadzorowanych urz¹dzeñ. Zachêcamy innych producentów by œwiadomie w niej uczestniczyli, a u ytkowników by korzystali z niej jak najszerzej. Mamy nadziejê, e grupa PKP podejmie dzia³ania prowadz¹ce do u ycia monitoringu na szersz¹ skalê. Na przyk³adzie inicjatywy Zak³adów Linii Kolejowych, widaæ e monitoring ju przynosi efekty umo liwia kontrolê i wymierne oszczêdnoœci zu ycia energii elektrycznej. 51

53 52

54 ZASTOSOWANIE OTULIN TERMOIZOLACYJNYCH W CELU ZMNIEJSZENIA ZU YCIA ENERGII POTRZEBNEJ DO OGRZEWANIA ROZJAZDÓW KOLEJOWYCH DOŒWIADCZENIA Z PRÓBNEJ EKSPLOATACJI OTULIN TERMOIZOLACYJNYCH W SEZONIE ZIMOWYM 2009/2010 Jaros³aw Szuflita 53

55 54

56 Ogrzewanie rozjazdów kolejowych jest bardzo wa nym elementem utrzymania sprawnoœci ruchu kolejowego w okresach zimowych. W Polsce najczêœciej stosowan¹ metod¹ jest ogrzewanie elektryczne. Takie ogrzewanie jest ³atwe w monta u i wygodne w eksploatacji, natomiast poci¹ga za sob¹ koszty zwi¹zane z zu yciem energii elektrycznej. Dotychczas stosowan¹ metod¹ na zmniejszenie zu ycia energii jest zastosowanie automatycznego sterowania ogrzewaniem rozjazdów. Dziêki tej metodzie mo na uzyskaæ oszczêdnoœci na poziomie 60%, a nawet 70%. Automatyczne sterowanie ogrzewaniem polega na tym, e sterownik, na podstawie pomiarów z przetworników pogodowych, decyduje o za³¹czeniu ogrzewania. Jednym z dodatkowych sposobów na zwiêkszenie oszczêdnoœci jest stosowanie otulin termoizolacyjnych. Otuliny pomagaj¹ ograniczyæ straty ciep³a poprzez izolacjê strony zewnêtrznej rozjazdu. Zastosowanie otulin wyd³u a czas stygniêcia szyny i tym samym zmniejsza siê iloœæ potrzebnych za³¹czeñ ogrzewania. Wygl¹d otulin zamontowanych na rozjeÿdzie przedstawia Rysunek 1. Rys. 1. Otuliny termoizolacyjne produkcji firmy Heatpoint zamontowane na rozjeÿdzie zdjêcie ze stacji Prostki Jednym z producentów otulin w Europie jest firma Heatpoint z Holandii. W roku 2009 firma Arex nawi¹za³a wspó³pracê z Heatpoint w celu oceny skutecznoœci stosowania otulin termoizolacyjnych. Badania na Politechnice w Eindhoven wykaza³y oszczêdnoœci wynikaj¹ce ze stosowania otulin na poziomie 42 65%. Pod koniec stycznia 2010 roku firmy Heatpoint i Arex wykona³y próbn¹ instalacjê otulin na stacji Prostki na Mazurach celem sprawdzenia efektywnoœci otulin w Polskich warunkach eksploatacyjnych. Wybór pad³ na t¹ lokalizacjê, ze wzglêdu na jej symetryczny uk³ad g³owic wyposa onych w urz¹dzenia automatycznego sterownia ogrzewaniem rozjazdów produkcji firmy Arex. Stacja Prostki sk³ada siê z dwóch g³owic, gdzie na ka dej znajduj¹ siê po dwa ogrzewane rozjazdy oraz rozdzielnica do sterowania ogrzewaniem rozjazdów wyposa ona we w³asny przetwornik pogodowy. Na jednej z g³owic rozjazdy wyposa ono w otuliny termoizolacyjne firmy Heatpoint. Taka konfiguracja pozwoli³a na porównanie danych pomiarowych zwi¹zanych z zastosowaniem otulin. 55

57 Rysunek 2 przedstawia obraz termowizyjny otulin zamontowanych na rozjeÿdzie przy za³¹czonym ogrzewaniu. Rys. 2. Obraz termowizyjny otulin przy za³¹czonym ogrzewaniu W dalszej czêœci artyku³u zostan¹ przedstawione dane pomiarowe uzyskane z eksploatacji otulin w Prostkach w okresie od do W wynikach przyjêto oznaczenia Reso1 rozdzielnica steruj¹ca systemem ogrzewania bez wykorzystania otulin oraz Reso2 rozdzielnica steruj¹ca systemem ogrzewania z wykorzystaniem otulin. W przypadku sterowania automatycznego, podczas opadu œniegu grzanie szyny zostaje za³¹czone, gdy jej temperatura spadnie poni ej 3 C. Szyna nagrzewa siê do 12 C po czym ogrzewanie zostaje wy³¹czone. Gdy opady œniegu nie wystêpuj¹, lecz temperatura otoczenia spadnie poni ej -7 C (wystêpuje du y mróz), nastawy systemu grzewczego zostaj¹ zmienione odpowiednio na -7 C i 3 C. Podczas opadów œniegu temperatura otoczenia waha³a siê od -2 C do 1 C. Tabela 1 przedstawia œrednie czasy nagrzewania i ch³odzenia szyny z otulinami i bez dla opisanych nastaw. Tabela 1. Czasy nagrzewania i ch³odzenia szyny z otulinami i bez dane uzyskane po uœrednieniu pomiarów z okresu T nagrz [min] (œredni) T ch³odz [min] (œredni) 12 C 3 C 12 C 3 C Opady œniegu Reso 1 6 min 45 s 20 min 43 s Reso 2 (otuliny) 7 min 44 s -7 C 3 C 34 min 31 s 3 C -7 C Du y mróz Reso 1 12 min 22 s 37 min 53 s Reso 2 (otuliny) 9 min 47 s 55 min 5 s 56

58 Czas nagrzewania szyny z otulin¹ przy opadzie œniegu jest wiêkszy od czasu nagrzewania szyny bez otuliny, poniewa zwiêksza siê objêtoœæ jak¹ trzeba nagrzaæ do okreœlonej temperatury (szyna + œciœle przylegaj¹ca otulina). W przypadku du ego mrozu (temperatura otoczenia poni ej -7 C) szybciej nagrzewa siê szyna z otulin¹, poniewa nie wystêpuj¹ tak du e starty ciep³a jak w przypadku szyny bez otuliny. Czasy pracy oraz liczby za³¹czeñ ogrzewania zosta³y przedstawione w Tabelach 2 i 3. Tabela 2 przedstawia liczbê za³¹czeñ dla jednego dnia œnie nego oraz dnia mroÿnego, natomiast Tabela 3 przedstawia ³¹czne czasy grzania i liczby za³¹czeñ w okresie jednego miesi¹ca. Tabela 2. Parametry pracy automatycznej dla dnia œnie nego i dnia mroÿnego Liczba za³¹czeñ Opady œniegu Reso 1 Reso 2 (otuliny) Du y mróz Reso 1 Reso 2 (otuliny) Tabela 3. Parametry pracy automatycznej ogrzewania rozjazdów na stacji Prostki w okresie Czas grzania [h] Liczba za³¹czeñ ¹cznie Reso 1 Reso 2 (otuliny) 16 h 12 min 38 s 11 h 5 min 41 s Oszczêdnoœæ wynikaj¹c¹ z zastosowania otulin mo na wyliczyæ na podstawie danych zestawionych w Tabeli 3: oszczêdnoœæ = 100% (11 h 5 min 41 s / 16 h 12 min 38 s)*100% = 31,56% Zastosowanie otulin termoizolacyjnych pozwoli³o wiêc uzyskaæ w okresie ponad 30% oszczêdnoœci energii. Rysunek 3 przedstawia podsumowanie liczby za³¹czeñ w ci¹gu dnia. Rysunek 4 przedstawia podsumowanie liczby za³¹czeñ w ci¹gu miesi¹ca oraz sezonu grzewczego, gdy ju zosta³y zamontowane otuliny. Rys. 3. Liczba za³¹czeñ w zale noœci od warunków atmosferycznych w ci¹gu jednego dnia 57

59 Rys. 4. Liczba za³¹czeñ w ci¹gu miesi¹ca i sezonu grzewczego od momentu zainstalowania otulin Poni ej znajdujê siê przyk³adowy przebieg zmian temperatury rozjazdów podczas cyklów grzewczych przy opadzie œniegu (Rysunek 5). Podczas opadów œniegu temperatura otoczenia wynosi³a 0,5 C. Rys. 5. Przebiegi temperatury szyny bez otuliny (Reso1) i z otulin¹ (Reso2) podczas opadów œniegu Analizuj¹c przebiegi temperatury szyny podczas opadów œniegu widaæ, e czas nagrzewania szyn ró ni siê nieznacznie. Natomiast czas ch³odzenia szyny bez otuliny wyniós³ w przybli eniu 19 min. W przypadku szyny z otulin¹ czas ten wyd³u y³ siê o 15 min (³¹cznie wyniós³ 34 min). W ci¹gu trzech za³¹czeñ ogrzewania rozjazdu bez otulin, nast¹pi³y tylko dwa za³¹czenia ogrzewania na rozjeÿdzie z otulinami. Podsumowuj¹c przytoczone wyniki, mo na jednoznacznie zaobserwowaæ, i czas nagrzewania szyn zarówno podczas mrozów jak i podczas opadów ró ni siê nieznacznie. Œredni czas ch³odzenia szyny w przypadku rozjazdów z otulinami jest d³u szy w porównaniu z przypadkiem rozjazdu nieotulonego o 70% przy opadach œniegu i 38% podczas mrozów. Stoso- 58

60 wanie otulin nie wp³ywa zasadniczo na czas ogrzewania, jednak przyczynia siê do wolniejszej utraty ciep³a przez rozjazd. Otuliny powoduj¹ mniejsze zu ycie energii elektrycznej, tym samym generuj¹ oszczêdnoœci finansowe przy eksploatowaniu systemu grzewczego. ANALIZA OSZCZÊDNOŒCI OPADY ŒNIEGU Œrednia liczba dni œnie nych w Polsce wed³ug danych statystycznych wynosi od 30 na nizinach do 60 w pó³nocno-wschodniej Polsce. Uœredniaj¹c, w opracowaniu zosta³o przyjête 45 dni w roku. Przyjmuj¹c œredni czas opadów 4,5 godz. w ci¹gu dnia œnie nego uzyskuje siê wynik oko³o 200 godzin opadów œniegu na sezon. Podczas opadów œniegu w jednym cyklu grzewczym czas grzania wynosi 27% dla Reso1 i 19,7% dla Reso2. Przyrównuj¹c te dane do ca³kowitej liczby godzin opadów œniegu w sezonie, otrzymamy, i czas grzania dla Reso1 wynosi 200h * 27% = 54 h, a dla Reso2 bêdzie równy 200h * 19,7% = 39,4 h. St¹d szacunkowe koszty zu ycia energii wynosz¹: Tabela 4. Zu ycie energii oraz szacunkowy koszt ogrzewania pojedynczego rozjazdu o mocy grzewczej 7,6 kw przy opadach œniegu Czas grzania [godz] Zu yta energia [kwh] Szacunkowy koszt [z³] / rozjazd Reso ,4 287,28 Reso2 (otuliny) 39,4 299,44 209,81 Oszczêdnoœci wynikaj¹ce ze stosowania otulin ze wzglêdu na opady œniegu szacuje siê na 77 z³ 67 gr / sezon zimowy / rozjazd. ANALIZA OSZCZÊDNOŒCI DU E MROZY (TEMP. OTOCZENIA PONI EJ -7 C) Podczas zimy 2009/2010 zanotowane zosta³y najni sze œrednie temperatury z okresu kilku ostatnich lat. Iloœæ godzin, w których wystêpowa³y temperatury poni ej -7 C mo na oszacowaæ na 730 (miesi¹ce grudzieñ-luty). Podobne oszacowania dla zimy 2008/2009 daj¹ ju wynik znacznie mniejszy: oko³o 320 godz. Uœredniaj¹c wyniki z kilku lat otrzymuje siê wartoœæ 400 godz./sezon zimowy. Szacunkowe koszty zu ycia energii wynosz¹: Tabela 5. Zu ycie energii oraz szacunkowy koszt ogrzewania pojedynczego rozjazdu o mocy grzewczej 7,6 kw podczas du ych mrozów Czas grzania [godz] Zu yta energia [kwh] Szacunkowy koszt [z³] / rozjazd Reso ,80 574,56 Reso2 (otuliny) 78,8 598,88 419,21 59

61 Oszczêdnoœci wynikaj¹ce ze stosowania otulin ze wzglêdu na nisk¹ temperaturê otoczenia szacuje siê na 155 z³ 34 gr / sezon zimowy / rozjazd. Przewidywane ³¹czne oszczêdnoœci wynikaj¹ce ze stosowania otulin termoizolacyjnych wynosz¹: 233 z³ / sezon zimowy na jeden rozjazd zwyczajny. Przytoczone dane w niniejszym artykule potwierdzaj¹ skutecznoœæ stosowania otulin termoizolacyjnych. Jednak nale y pamiêtaæ, i stosowanie otulin jest tylko uzupe³nieniem do podstawowego sposobu oszczêdzania energii przy ogrzewaniu rozjazdów jakim jest sterowanie automatyczne. W celu zobrazowania skutecznoœci takiego rozwi¹zania zostanie przedstawiony krótki przyk³ad. Analizie poddano dwie stacje kolejowe po³o one niedaleko siebie, które wyposa ono w systemy zdalnego monitoringu umo liwiaj¹ce podgl¹d na pracê urz¹dzeñ ogrzewania. Z analiz statystycznych wynika, i na jednej stacji korzystano w wiêkszoœci ze sterowania rêcznego, natomiast ogrzewanie na drugiej stacji pracowa³o w pe³ni automatycznie. Mo na za³o yæ, e na obu stacjach panowa³y podobne warunki atmosferyczne. W Tabeli 6 przedstawiono wyniki badañ dla okresu jednego miesi¹ca. Tabela 6. Zu ycie energii oraz koszt ogrzewania pojedynczego rozjazdu o mocy grzewczej 7,6 kw w okresie Liczba za³¹czeñ Ca³kowity czas grzania [godz.] Zu yta energia [kwh] / rozjazd Koszt [z³] / rozjazd Stacja A Sterowanie z przewag¹ za³¹czeñ rêcznych ,2 356,44 Stacja B Sterowanie w pe³ni automatyczne ,4 101,08 Stosowanie sterowania automatycznego pozwoli³o zmniejszyæ wydatki na energiê o 72%. W tym przypadku oszczêdnoœci wynios³y 255 z³ 36 gr / rozjazd w okresie jednego miesi¹ca. WNIOSKI Zastosowanie otulin termoizolacyjnych pozwala na zmniejszenie kosztów eksploatacji ogrzewania rozjazdów o 30 40%. W ca³ym sezonie grzewczym oszczêdnoœci z tytu³u stosowania otulin mog¹ wynosiæ oko³o 500 z³ na rozjazd zwyczajny. Nale y pamiêtaæ, i warunkiem koniecznym do stosowania otulin jest sprawnie dzia³aj¹cy system automatycznego ogrzewania rozjazdów. Stosowanie otulin przy sterowaniu rêcznym nie przynosi adnych efektów ekonomicznych. Dlatego te, wraz z wprowadzaniem otulin na obiekty, nale y równie wprowadzaæ automaty pogodowe pozwalaj¹ce na automatyczne sterowanie ogrzewaniem rozjazdów. 60

62 SYSTEMY INFORMACJI DROGOWEJ JAKO NARZÊDZIE ZWIÊKSZENIA BEZPIECZEÑSTWA ORAZ P YNNOŒCI RUCHU NA STYKU LINII KOLEJOWEJ I DROGI KO OWEJ Andrzej Kapusta TRAX 61

63 62

64 Jak powi¹zaæ rozwi¹zania pasywnie zwiêkszaj¹ce bezpieczeñstwo stosowane w transporcie ko³owym z zagadnieniami dotycz¹cymi transportu szynowego? Jak zwiêkszaj¹c wiedzê kierowcy dwu/jedno œladu na temat ruchu szynowego zwiêkszyæ p³ynnoœæ ruchu ko³owego? Te i inne zagadnienia omówione zostan¹ w prezentacji przygotowanej przez krakowsk¹ firmê TRAX elektronik, która od pocz¹tku lat 90. projektuje, instaluje oraz utrzymuje w ruchu urz¹dzenia pasywnie zwiêkszaj¹ce bezpieczeñstwo takie jak stacje ostrzegania przed go³oledzi¹, znaki zmiennej treœci, klasyfikatory pojazdów, Zintegrowane Systemy Os³ony Meteorologicznej i Zarz¹dzania Ruchem na drogach naszego kraju. Przedstawiono ideê systemu informacji drogowej rozszerzonego o mo liwoœæ interakcji z ruchem szynowym oraz zaprezentowano projekt przyk³adowego rozwi¹zania zwiêkszaj¹cego p³ynnoœæ ruchu na styku kolej droga na istniej¹cej infrastrukturze drogowej. 63

65 64

66 ROZWI ZANIA ENERGOOSZCZÊDNE STOSOWANE W INFRASTRUKTURZE LINII KOLEJOWYCH Tadeusz Ojdana Biuro Energetyki PKP PLK S.A. 65

67 66

68 1. G³ówne odbiory energii elektrycznej: 1.1. Oœwietlenie zewnêtrzne (oko³o 190 tys. opraw oœwietleniowych); 1.2. Ogrzewanie rozjazdów kolejowych (oko³o19 tys. ogrzewanych rozjazdów); 1.3. Sterowanie ruchem kolejowym; 1.4. Elektryczne instalacje bytowe i technologiczne w budynkach. 2. Program energooszczêdnoœci realizowany w PKP PLK S.A.: 2.1. Wymiana energoch³onnych, wyeksploatowanych opraw oœwietlenia zewnêtrznego na oprawy z bardziej wydajnymi Ÿród³ami œwiat³a; 2.2. Wyposa anie oœwietlenia w urz¹dzenia steruj¹ce natê eniem i czasem œwiecenia; 2.3. Stosowanie modu³owych otulin termoizolacyjnych szyn ogrzewanych umo liwiaj¹cych zmniejszenie zu ycia energii o oko³o 25% Sterowanie automatyczne eor w funkcji sygna³ów z przetworników pogodowych Sterowanie eor wed³ug priorytetów u ytkownika, wynikaj¹cych sytuacji ruchowej Monitorowanie pracy urz¹dzeñ grzewczych na stanowiskach obs³ugi i nadzoru Wodne ogrzewania rozjazdów Ogrzewania rozjazdów energi¹ geotermaln¹ Wytyczne projektowania urz¹dzeñ elektrycznego ogrzewania rozjazdów Tom 1 i 2. 67

69 68

70 URZ DZENIA STEROWANIA RUCHEM KOLEJOWYM JAKO RÓD O INFORMACJI DLA SYSTEMU OCHRONY ZWIERZ T UOZ-1 in. Marek Pielech Przedsiêbiorstwo Wdro eniowo-produkcyjne NEEL Sp. z o.o. 69

71 70

72 1. WSTÊP System ochrony zwierz¹t UOZ-1 instalowany jest w miejscach migracji zwierzyny na szlaku kolejowym. Aktywowany jest przez sygna³y steruj¹ce, generowane na podstawie informacji o przeje d aj¹cych poci¹gach. Potencjalnym Ÿród³em takich informacji s¹ urz¹dzenia sterowania ruchem kolejowym, zapewniaj¹ce bezpieczeñstwo prowadzenia ruchu na wybranym odcinku linii. System UOZ-1 dokonuje bie ¹cej analizy stanu urz¹dzeñ srk, ustalaj¹c kierunek, po³o enie oraz prêdkoœæ zbli aj¹cych siê do obszaru ochrony poci¹gów. W wyniku analizy przeprowadzonej wed³ug ustalonego algorytmu, uruchamia w okreœlonym czasie urz¹dzenia przytorowe, emituj¹ce dÿwiêki. 2. ALGORYTM USTALANIA STANU AKTYWNEGO URZ DZENIA PRZYTOROWEGO UOZ-1 Stan aktywny urz¹dzenia przytorowego to czas emitowania dÿwiêków sekwencji ostrzegawczych, wytypowanych w zale noœci od stanu sytuacji ruchowej na szlaku, poprzednio wykorzystanych sekwencji oraz warunków otoczenia (pora roku, pora dnia) w obszarze ochrony objêtej zainstalowanymi urz¹dzeniami. Zasad¹ stosowan¹ w dzia³aniu urz¹dzeñ ochrony zwierz¹t UOZ-1 jest rozpoczêcie generowania sygna³ów dÿwiêkowych na ok. 1 minutê przed spodziewanym przejazdem poci¹gu a zakoñczenie ich w trakcie przejazdu pierwszego pojazdu zestawu szynowego. Czas pomiêdzy kolejnymi emisjami wyznacza ustalona przerwa trwaj¹ca min. 3 minuty. W systemie UOZ-1 przyjêto podzia³ na urz¹dzenia punktowe oraz urz¹dzenia obszarowe. Urz¹dzenia punktowe stanowi¹ zazwyczaj jedn¹ grupê (ok. 5 8 szt. urz¹dzeñ przytorowych) zlokalizowan¹ w obszarze ochrony. Urz¹dzenia obszarowe stanowi¹ kolejne, nastêpuj¹ce po sobie, lokalizacje kilku lub kilkunastu grup urz¹dzeñ przytorowych, sterowanych z jednego lub kilku kontenerów KUOZ. Ka da z grup dzia³a autonomicznie wed³ug jednakowego algorytmu wyliczaj¹cego, na podstawie informacji o aktualnej sytuacji ruchowej, przekazywanych do systemu (transmitowanych z s¹siednich stacji). Wyznaczenie czasu rozpoczêcia emisji sygna³ów zale y zatem od rzeczywistej odleg³oœci pojazdu szynowego od grupy urz¹dzeñ oraz prêdkoœci poruszania siê poci¹gu (poci¹gów) na szlaku kolejowym. Wyliczanie czasu dojazdu do obszaru ochrony jest zbli one do metody stosowanej przy projektowaniu rozmieszczenia semaforów samoczynnej blokady liniowej (sbl). Topografiê urz¹dzeñ srk i UOZ-1 przedstawiono na rys

73 72 Rys. 1. Topografia urz¹dzeñ srk i UOZ-1

74 3. ELEMENTY SYSTEMU SRK WYKORZYSTYWANE DO WSPÓ PRACY Z UOZ-1 Do ustalania lokalizacji pojazdu trakcyjnego, zbli aj¹cego siê do obszaru ochrony z zainstalowanymi urz¹dzeniami UOZ-1, wykorzystywane s¹ czynne urz¹dzenia sterowania ruchem kolejowym zarówno stacyjne jak i liniowe. W stacyjnych urz¹dzeniach srk wykorzystywane mog¹ byæ zmiany stanu elementów struktury, u ytkowanego systemu zabezpieczenia, nastêpuj¹ce poprzez samoczynne odzia- ³ywanie taboru. W urz¹dzeniach tych badany jest np.: stan niezajêtoœci wybranych obwodów torowych torów stacyjnych g³ównych zasadniczych oraz zwrotnicowych, stan niezajêtoœci obwodu torowego miêdzy ostatnim rozjazdem w g³owicy a semaforem wjazdowym na stacjê, stan utwierdzenia oraz zwolnienia drogi przebiegu dla przebiegów poci¹gowych wyjazdowych, stan przekaÿników sygna³owych dla przebiegów poci¹gowych, stan obwodów wspó³pracy urz¹dzeñ stacyjnych z blokad¹ liniow¹. W liniowych urz¹dzeniach srk badany jest: stan ustawionego kierunku blokady dla ka dego z torów, stan niezajêtoœci obwodów torowych kolejnych odstêpów sbl. W dotychczasowych zastosowaniach wykorzystano: stan niezajêtoœci obwodów torowych zwrotnicowych, stan utwierdzenia oraz zwolnienia drogi przebiegu dla przebiegów poci¹gowych wyjazdowych, stan ustawionego kierunku blokady dla ka dego z torów, stan niezajêtoœci obwodów torowych kolejnych odstêpów sbl. Dla ka dego obszaru ochrony jest sporz¹dzany wykaz odleg³oœci miêdzy kolejnymi elementami drogi przebiegu, pocz¹wszy od elementów usytuowanych w stacji do elementów zlokalizowanych w obszarze ochrony. Szczegó³owy sposób sterowania grup¹ urz¹dzeñ UOZ-1 jest opracowywany indywidualnie dla ka dego obszaru ochrony z uwzglêdnieniem topologii drogi przejazdu i rodzaju wykorzystanych urz¹dzeñ srk. Przeprowadzana w laboratorium, symulacja komputerowa przejazdu poci¹gu na szlaku, umo liwia kalibracjê algorytmu wyliczaj¹cego dla konkretnej grupy zainstalowanych urz¹dzeñ. Kalibracjê przeprowadza siê na podstawie dobowych, zarejestrowanych komputerowo, rzeczywistych parametrów przejazdów wszystkich par poci¹gów w badanym rejonie. W istniej¹cym od 2005 r., na linii E20 (Miñsk Mazowiecki Siedlce), systemie ochrony zwierz¹t wykorzystano urz¹dzania komputerowego systemu samoczynnej blokady liniowej typu SHL-12, powi¹zane z urz¹dzeniami stacyjnymi EBILOCK

75 W projektowanym systemie na linii E30 zastosowane bêd¹ dwa rozwi¹zania: standardowy z wykorzystaniem istniej¹cych urz¹dzeñ srk na odcinkach linii z sbl oraz nietypowy z wykorzystaniem autonomiczych detektorów mikrofalowych systemu UOZ-1. Na stacji Wêgliniec eksploatowane s¹ przekaÿnikowe urz¹dzenia typu E. Na odcinkach Wêgliniec Zgorzelec, Wêgliniec Boles³awów oraz Boles³awów Legnica zastosowana jest samoczynna blokada liniowa SHL-12 w powi¹zaniu ze stacyjnymi urz¹dzeniami EBILOCK. Na odcinku Wêgliniec Bielawa Dolna stosowana jest jednoodstêpowa, samoczynna blokada liniowa SHL-12 o odstêpie miêdzystacyjnym d³ugoœci 12 km. Projektowany system UOZ-1 przewiduje zastosowanie w obszarach ochrony autonomicznych detektorów mikrofalowych. 4. SPOSÓB WYKRYWANIA ORAZ OCENY PRÊDKOŒCI POJAZDU SZYNOWEGO W OBSZARZE OCHRONY Zasadniczym sposobem wykrywania poci¹gu s¹ informacje z urz¹dzeñ srk. Zmiana stanu elementu detekcyjnego (np. zajêcie ostatniego obwodu zwrotnicowego w g³owicy lub zajêcie obwodu torowego pierwszego odstêpu sbl) powoduje rozpoczêcie procedury wyliczenia wymaganego czasu opóÿnienia zadzia³ania dla ka dej grupy urz¹dzeñ UOZ-1. Jeœli odleg³oœæ miêdzy elementem detekcyjnym a grup¹ urz¹dzeñ wynosi mniej ni 2 3 km, (trzy odstêpy sbl), wykorzystywane s¹ informacje ze stacji, jeœli jest wiêksza informacje z elementów liniowych (sbl). Przy braku systemu sbl, gdy istotne jest wykrycie czo³a poci¹gu w odleg³oœci nie mniejszej ni 2 3 km od pierwszego urz¹dzenia przytorowego, stosowane s¹ specjalizowane urz¹dzenia detekcyjne, zamontowane w obudowach urz¹dzeñ przytorowych. Instalowane s¹ w okreœlonych lokalizacjach przed i za obszarem ochrony. Detektory zawieraj¹ czujnik mikrofalowy reaguj¹cy na poruszaj¹ce siê po torach obiekty. Zmiana stanu detektora rozpoczyna w³aœciw¹ procedurê ostrzegawcz¹. Dokonywana na bie ¹co analiza czasu zadzia³ania kolejnych czujników umieszczonych w urz¹dzeniach przytorowych oraz ich nastêpstwo s³u ¹ jako baza danych do okreœlenia kierunku przejazdu oraz wyliczenia rzeczywistej prêdkoœci poruszaj¹cego siê na szlaku obiektu. Zmiana stanu detektora mikrofalowego w aktywnym urz¹dzeniu koñczy emisjê sygna³ów dÿwiêkowych tego urz¹dzenia. Rozmieszczenie urz¹dzeñ detekcyjnych systemu UOZ-1 na szlaku przedstawiono na rys. 2. Przy wykorzystaniu wy³¹cznie urz¹dzeñ sbl, algorytm wyliczaj¹cy bazuje na czasie zajmowania kolejnych odcinków izolowanych o d³ugoœciach od 1300 m do 2600 m, a przy wykorzystaniu w³asnych detektorów na czasie przejazdu miêdzy kolejnymi urz¹dzeniami przytorowymi oddalonymi o 70 m. Tak wiêc stosowanie w³asnych detektorów ruchu zdecydowanie poprawia precyzjê lokalizacji poci¹gu na szlaku, a tym samym dok³adniejsze wyniki wykonywanych obliczeñ, co w konsekwencji prowadzi do zwiêkszenia skutecznoœci dzia³ania systemu ochrony. 74

76 Rys. 2. Rozmieszczenie urz¹dzeñ detekcyjnych UOZ-1 75

77 5. PRZEP YW INFORMACJI W SYSTEMIE OCHRONY ZWIERZ T UOZ Dzia³anie systemu na linii E20 Wynikaj¹cy z konstrukcji, bezpoœredniego po³¹czenia systemu srk z systemem ochrony UOZ-1 w kontenerach sbl, sposób transmisji uwzglêdnia mo liwoœæ przekazywania informacji w dwóch kierunkach. Przesy³anie telegramów z/do urz¹dzeñ srk jest realizowane przez modu³ kontrolno-steruj¹cy EZG-2102 systemu sbl SHL-12. Urz¹dzenia wyposa one s¹ w interfejs RS-485. Transmisja danych odbywa siê pomiêdzy wszystkimi do³¹czonymi urz¹dzeniami przytorowymi z prêdkoœci¹ ok. 300 bit/s. Urz¹dzenie przytorowe stanowi jednostkê, dysponuj¹c¹ wbudowanym sterownikiem mikroprocesorowym, pamiêci¹ trzech sekwencji akustycznych, przetwornikiem cyfrowo-analogowym, wzmacniaczem mocy m.cz i przetwornikiem akustycznym. Wys³any z kontenera sbl do urz¹dzenia telegram zawiera jedynie informacje o stanie zajêtoœci obwodów torowych odstêpów blokady samoczynnej, po ka dym z torów. Informacje meldunkowe z systemu ochrony zwierz¹t przekazywane do LCS to: urz¹dzenia gotowe do pracy, urz¹dzenia w stanie aktywnym (emisja d wiêku), awaria urz¹dzeñ. Informacje te wyœwietlane s¹ na ekranie monitora systemu zobrazowania EBISCREEN-3, zlokalizowanego w pomieszczeniach LCS Miñsk Mazowiecki oraz powtarzane w ND Siedlce. Sposób przekazywania informacji w systemie UOZ-1 (linia E20) przedstawiono na rys Dzia³anie systemu na linii E30 i E65 Niezbêdne informacje, dotycz¹ce stanu wybranych elementów struktury srk, wypracowane w systemie stacyjnym np. EBILOCK, E oraz w systemie sbl np. SHL, Eac, przekazywane s¹ przy pomocy sieci Ethernet do sterownika, zlokalizowanego na stacji, w module diagnostyczno-steruj¹cym MDS-UOZ-SPS. Modu³ ten zawiera przemys³owy adapter Ethernet 10/100 Base T/RS umo liwiaj¹cy przejœcie z protokó³u sieciowego na standard RS-485. Telegramy przekazywane s¹ z szybkoœci¹ transmisji 9600 bit/s. Modu³ zawiera tak e Terminal obs³ugowy (Ekran Dotykowy) umo liwiaj¹cy bezpoœrednie wysy³anie komend do ka dego urz¹dzenia przytorowego. Po dokonaniu analizy otrzymanych ze stacji danych oraz ustaleniu lokalizacji i prêdkoœci zbli aj¹cego siê pojazdu, sterownik stacyjny przesy³a wyniki do sterowników kontenerowych MDS-UOZ za pomoc¹ ³¹cza, wykorzystuj¹cego dwuprzewodowe modemy. Transmisja danych odbywa siê pomiêdzy wszystkimi do³¹czonymi urz¹dzeniami (w topologii wielopunktowej) z prêdkoœci¹ 2400 bit/s. Odebranie telegramu przez sterownik kontenerowy MDS-UOZ powoduje: 76

78 Rys. 3. Sposób przesy³ania informacji w systemie UOZ-1 powi¹zanie z urz¹dzeniami liniowymi linia E20 77

79 wyznaczenie wymaganego czasu opóÿnienia, okreœlenie rodzaju zastosowanej dla najbli szego przejazdu, sekwencji ostrzegawczej, okreœlenie poziomu generowanego dÿwiêku w zale noœci od warunków otoczenia, wyznaczenie okresu aktywnoœci urz¹dzenia przytorowego (emitowania dÿwiêku z g³oœnika) dla ka dej grupy urz¹dzeñ do³¹czonych do kontenera. Urz¹dzenie przytorowe stanowi autonomiczn¹ jednostkê, dysponuj¹c¹ wbudowanym bankiem dÿwiêków, sk³adaj¹cych siê na sekwencjê akustyczn¹, przetwornikiem cyfrowo-analogowym, wzmacniaczem mocy m.cz i przetwornikiem akustycznym. Wys³any z kontenera KUOZ do urz¹dzenia przytorowego telegram zawiera czas rozpoczêcia emisji, budowê sekwencji oraz czas trwania emisji. Urz¹dzenia wyposa one s¹ w interfejs RS-485. Transmisja danych odbywa siê pomiêdzy wszystkimi do³¹czonymi urz¹dzeniami przytorowymi z prêdkoœci¹ ok. 600 bit/s. Dzia³anie urz¹dzeñ steruj¹cych w kontenerze KUOZ oraz urz¹dzeñ wykonawczych zainstalowanych przy torze, jest kontrolowane przez sterownik mikroprocesorowy zawarty w module diagnostyczno-steruj¹cym MDS-UOZ. Wszelkie wykryte nieprawid³owoœci w funkcjonowaniu systemu s¹ transmitowane do modu³u diagnostycznego (UOZ-MDS-SPS), zlokalizowanego na stacji, sygnalizowane alarmowym sygna³em dÿwiêkowym i wyœwietlone na ekranie Terminala (Ekranu Dotykowego). Terminal zainstalowany jest w pomieszczeniu Nastawnicowni oraz na poziomie LCS, w pomieszczeniu CUiD. Sygnalizowane alarmy i awarie to: nieautoryzowane wejœcie do kontenera (w³amanie), nieautoryzowanie otwarcie obudowy urz¹dzenia przytorowego, po ar w pomieszczeniu kontenerowym, awaria zasilacza (falownika) praca z baterii, awaria urz¹dzenia przytorowego. Informacje diagnostyczne i alarmowe systemu UOZ-1 instalowanego na linii E65 nie s¹ przekazywane do systemu stacyjnego EBILOCK. Sposób przekazywania informacji w systemie UOZ-1 (linia E30 i E65) przedstawiono na rys RÓ NICE W KONSTRUKCJI SYSTEMU OCHRONY ZWIERZ T NA LINII E20 ORAZ E30 I E65 Piêcioletnia eksploatacja systemu ochrony zwierz¹t na linii E20, miêdzy Miñskiem Mazowieckim a Siedlcami, pozwoli³a na ocenê m. innymi skutecznoœci zastosowanego algorytmu wyliczaj¹cego opóÿnienie oraz sposób ustalania zmian sekwencji dÿwiêkowych dla nastêpuj¹cych po sobie przejazdów poci¹gów. Wyci¹gniête wnioski spowodowa³y zmianê konstrukcji sytemu, umo liwiaj¹c¹ jego szersze i precyzyjniejsze dzia³anie w ró nych aplikacjach. Poni ej przedstawiono istotne ró nice miêdzy systemem eksploatowanym a nowoprojektowanymi. 78

80 Rys. 4. Sposób przesy³ania informacji w systemie UOZ-1 powi¹zanie z urz¹dzeniami stacyjnymi linia E30, E65 79

81 1. Sposób przekazywania informacji z urz¹dzeñ srk E20 przez interfejs komunikacyjny systemu srk (sbl SHL-12), za poœrednictwem panelu diagnostycznego w ka dym kontenerze sbl, E30, E65 przez w³asny interfejs komunikacyjny ³¹cz¹cy modu³y steruj¹ce MDS-UOZ we w³asnych kontenerach KUOZ, po³¹czenie ze stacj¹ przez modu³ Ethernetowy systemu EBILOCK oraz w³asny modu³ MDS-UOZ-SPS, 2. Rozdzia³ funkcji systemu E20 okreœlenie po³o enia poci¹gu oraz jego prêdkoœci na szlaku, wyliczanie czasu opóÿnienia, wyliczenie czasu aktywnoœci, budowa sekwencji oraz realizacja emisji dÿwiêków odbywa siê w urz¹dzeniu przytorowym, E30, E65 okreœlenie po³o enia poci¹gu oraz jego prêdkoœci na szlaku odbywa siê w module MDS-UOZ-SPS, wyliczanie czasu opóÿnienia, wyliczenie czasu aktywnoœci grupy, budowa sekwencji odbywa siê w module MDS-UOZ, realizacja emisji dÿwiêków odbywa siê w urz¹dzeniu przytorowym, 3. Zakoñczenie emisji dÿwiêków E20 nastêpuje grupowo po ustalonym programowo czasie, E30 nastêpuje po ustalonym programowo czasie lub wczeœniej, indywidualnie, przy przejeÿdzie poci¹gu przy urz¹dzeniu przytorowym, E65 nastêpuje grupowo po ustalonym programowo czasie lub wczeœniej, indywidualnie, przy przejeÿdzie poci¹gu przy urz¹dzeniu przytorowym, 4. Wykrywanie czo³a poci¹gu E20 przez urz¹dzenia srk (sbl), E30, E65 przez urz¹dzenia srk (sbl) oraz w³asne (detektory mikrofalowe), 5. Precyzja lokalizacji poci¹gu na szlaku E20 ustalenie po³o enia poci¹gu oraz okreœlenie jego aktualnej prêdkoœci na szlaku jest mo liwe z dok³adnoœci¹ odstêpu blokowego, E30 okreœlenie po³o enia poci¹gu oraz okreœlenie jego aktualnej prêdkoœci na szlaku (w obszarach ochrony) jest mo liwe z dok³adnoœci¹ odleg³oœci s¹siednich urz¹dzeñ UOZ, E65 ustalenie po³o enia poci¹gu oraz okreœlenie jego aktualnej prêdkoœci na szlaku jest mo liwe z dok³adnoœci¹ odstêpu blokowego, a w obszarach ochrony z dok³adnoœci¹ odleg³oœci s¹siednich urz¹dzeñ UOZ, 6. Wizualizacja informacji alarmowych i diagnostycznych E20 odbywa siê przy pomocy urz¹dzeñ srk (EBISCREEN-3) E30, E65 odbywa siê przy pomocy w³asnych Terminali (Ekranów Dotykowych), 80

82 7. Zdalne sterowanie i testowanie urz¹dzeñ przytorowych E20 brak E30, E65 odbywa siê przy pomocy w³asnych Terminali (Ekranów Dotykowych), 8. Generowanie informacji dodatkowych E20 brak E30, E65 lokalizacja poci¹gu w obszarach ochrony zwierz¹t, oraz ustalenie jego aktualnej prêdkoœci na szlaku bez urz¹dzeñ sbl, mo liwoœæ sterowania podœwietlanymi znakami drogowymi o zmiennej treœci. 81

83 82

84 NASTAWNIA CENTRALNA SZCZECIN REALIZACJA ZADANIA INWESTYCYJNEGO mgr in. Bo ena Rochalska Trakcja Polska S.A. mgr in. Marek Stolarski P.W.P. NEEL Sp. z o.o. 83

85 84

86 1. WSTÊP W 2007 r. w wyniku postêpowania przetargowego Trakcja Polska S.A. zosta³a wy³oniona jako wykonawca zadania inwestycyjnego Budowa NC Szczecin dla potrzeb sterowania zdalnego urz¹dzeniami trakcji elektrycznej. Inwestycja ta jest realizowana ze œrodków w³asnych PKP Energetyka Sp. z. o.o. Umowa z Inwestorem zosta³a podpisana w listopadzie 2007 r. i od tego momentu wspólnie z podwykonawcami Trakcja Polska S.A. rozpoczê³a proces realizacji inwestycji. Podwykonawcami Trakcji Polska S.A. s¹: Przedsiêbiorstwo Wdro eniowo-produkcyjne NEEL Sp. z o.o. Elester PKP Sp. z o.o. Komster Sp. z o.o. Planowano zakoñczenie zakoñczenia inwestycji na koniec 2009 r., jednak z uwagi na trudnoœci z ³¹cznoœci¹ przewodow¹ oraz GSM, oraz wiêkszymi ni zak³adano wy³¹czeniami napiêcia termin ten zosta³ przesuniêty do r. 2. ZAKRES WYKONANYCH PRAC W ramach budowy systemu zdalnego sterowania Wyremontowano i przystosowano pomieszczenia dla Nastawni Centralnej Zamontowano urz¹dzenia centrum sterowania (Nastawnia Centralna) Przystosowano obiekty objête sterowaniem: 31 podstacji trakcyjnych; 20 kabin sekcyjnych; w³¹czono w system sterowania 331 od³¹czników sekcyjnych sieci trakcyjnej (sterowanych z 31 podstacji trakcyjnych i 5 kabin sekcyjnych); w³¹czono w system sterowania 14 roz³¹czników linii potrzeb nietrakcyjnych; jedna stacja transformatorowa 15/0,4 kv. Istniej¹ce przekaÿnikowe urz¹dzenia uzale nieñ s³u ¹ce do sterowania (w podstacjach trakcyjnych i kabinach sekcyjnych) przebudowano na elektroniczne w przyjêtym na PKP standardzie transmisji z wykorzystaniem istniej¹cych ³¹czy w kablach teletechnicznych (œwiat³owód, kabel miedziany) z zachowaniem separacji galwanicznej miêdzy urz¹dzeniami a y³ami kabla teletechnicznego na poziomie min 5 kv. Dotychczasowe uzale nienia miêdzy wy³¹cznikami szybkimi s¹siaduj¹cych obiektów zasilania wykorzystywa³y pêtlê pr¹dow¹ przez y³y kabla teletechnicznego. Nowobudowane uzale nienia elektroniczne dzia³aj¹ w oparciu o technikê cyfrow¹ z wykorzystaniem do transmisji tych samych y³ w kablu teletechnicznym. 85

87 Po³¹czenie urz¹dzeñ Nastawni Centralnej (NC) ze stanowiskami sterowanymi odbywa siê podstawowo drog¹ przewodow¹, przy wykorzystaniu istniej¹cych kabli ³¹cznoœci telekomunikacyjnej PKP z zachowaniem separacji galwanicznej miêdzy urz¹dzeniami a y³ami kabla teletechnicznego na poziomie 5 kv oraz rezerwowo drog¹ bezprzewodow¹ przy wykorzystaniu sieci GSM w technologii przesy³ania informacji GPRS. Do po³¹czeñ urz¹dzeñ NC ze stanowiskami sterowanymi w pierwszej kolejnoœci wykorzystano kable œwiat³owodowe a w przypadku uzale nieñ miêdzy wy³¹cznikami szybkimi kable miedziane. 3. URZ DZENIA NASTAWNI CENTRALNEJ (NC) System sterowania zdalnego MUT-QNX Opis systemu. System MUT-QNX jest nowoczesnym terminalowym komputerowym systemem zdalnego sterowania i nadzoru urz¹dzeñ zasilania trakcji elektrycznej, pracuj¹cym w czasie rzeczywistym. System MUT-QNX mo e wspó³pracowaæ z systemem zobrazowania wyposa onym w manipulator (myszka). U ycie myszki umo liwia wybór Stanowiska i obiektu do sterowania, wybór trybu pracy monitorów zobrazowania, przesuw schematów na monitorach, wstawianie uszynieñ, itp. System oparty jest na modu³owej technice mikroprocesorowej. Jednostka centralna jak równie wszystkie modu³y systemu wykonane s¹ w wersji przemys³owej. Modu³owa budowa poszczególnych bloków funkcjonalnych systemu umo liwia w zale noœci od potrzeb dalsze rozszerzenie funkcji pe³nionych przez system. Fot. 1. Widok na stanowiska pracy dyspozytorów w NC Szczecin 86

88 Konfiguracja systemu sterowania zdalnego MUT-QNX szafa komputerów przemys³owych zawieraj¹ca zestaw komputerów (komputer centralny (podstawowy) oraz komputer centralny (rezerwowy), stanowiska dyspozytorskie (SD) z wielomonitorowym zestawem zobrazowania, stanowisko testowe (ST), tablicê synoptyczn¹, urz¹dzenia teletransmisji, urz¹dzenia peryferyjne (rejestrator rozmów, drukarka, fax), zegar czasu rzeczywistego GPS, urz¹dzenia zasilaj¹ce. 4. URZ DZENIA OBIEKTOWE (ROZPROSZONE TERENOWO) Na urz¹dzenia obiektowe rozproszone terenowo, w³¹czone do systemu sterowania zdalnego, sk³adaj¹ siê: urz¹dzenia podstacji trakcyjnych, urz¹dzenia kabin sekcyjnych, urz¹dzenia stacji elektroenergetyki nietrakcyjnej, roz³¹czniki elektroenergetycznej linii SN 15 kv. Stanowisko sterowane (urz¹dzenia mikroprocesorowe poœrednicz¹ce w komunikowaniu siê urz¹dzeñ obiektowych z NC) zapewnia: odczytywanie poleceñ z NC i ich realizacjê, odczytywanie stanów po³o enia urz¹dzeñ i przekazywanie ich do NC, przetwarzanie pomiarów oraz przekazywanie ich do NC, co podstawowo dotyczy: pomiaru napiêcia SN z przek³adników napiêciowych, napiêcia na szynie 3 kv z urz¹dzenia ochrony podnapiêciowej pomiaru niektórych pr¹dów obci¹ enia w polach linii zasilaj¹cych i odp³ywowych rozdzielni 15 kv pr¹du przemiennego. Stanowisko sterowane zlokalizowane w podstacji trakcyjnej (SS) obs³uguje: Urz¹dzenia podstacji trakcyjnej, Urz¹dzenia kabin sekcyjnych wspó³pracuj¹cych z dan¹ podstacj¹ trakcyjn¹, Od³¹czniki sieci trakcyjnej sterowane lokalnie z danej podstacji trakcyjnej lub kabiny sekcyjnej, Roz³¹czniki elektroenergetycznej linii SN 15 kv (sterowane radiowo lub przewodowo z podstacji trakcyjnej) Podstacje trakcyjne W ka dej z 31 podstacji trakcyjnych przewidzianych do zdalnego sterowania z NC Szczecin przeprowadzono nastêpuj¹ce. prace monta owe: 87

89 1) Monta urz¹dzenia sterowania zdalnego SKP (w pomieszczeniu sterowania zdalnego); 2) Monta szafki transformatorów separuj¹cych uk³adu uzale nieñ wy³¹czników zasilaczy 3 kv DC; 3) Monta testera ci¹g³oœci kabli powrotnych typu TCK; 4) Monta sterownika rozdzielnicy 15 kv AC SS15; 5) Monta sterownika rozdzielnicy 3 kv DC SS3; 6) Monta sterownika rozdzielnicy potrzeb w³asnych SSW; 7) Monta sterownika od³¹czników sieci trakcyjnej SSO; 8) Monta falownika; 9) Demonta istniej¹cego urz¹dzenia ochrony ziemnozwarciowej; 10) Monta nowego urz¹dzenia ochrony ziemnozwarciowej typu EZZ; 11) Monta nowego typu urz¹dzenia ochrony podnapiêciowej MOP w polu SR; 12) Wykonanie zmian w oprzewodowaniu istniej¹cych obwodów sterowania, sygnalizacji stanu i zak³óceñ poszczególnych elementów wyposa enia podstacji (w tym monta podwójnej magistrali CAB/RS-485) 13) Monta systemu sygnalizacji przeciwpo arowej i przeciww³amaniowej, Konfiguracja podstacji trakcyjnych Wyposa enie podstacji trakcyjnych w nowoczesn¹ elektroniczn¹ aparaturê kontrolno-sterownicz¹ zapewnia ich ca³kowicie bezobs³ugow¹ eksploatacjê, a nadzorowan¹ z zewn¹trz przez dyspozytora zasilania w Nastawni Centralnej. Urz¹dzeniami podstacji, w³¹czonych w system zdalnego sterowania z NC, mo na sterowaæ: Z Nastawni Centralnej; Z podstacyjnego przenoœnego terminala (komputer typu laptop); Z panelu modu³u diagnostycznego w szafie sterownika komunikacyjnego podstacji; Z aparatów sterowniczych (prze³¹czników, przycisków, sterowników itp.) zlokalizowanych w poszczególnych polach lub urz¹dzeniach podlegaj¹cych sterowaniu. Zdalnym sterowaniem i sygnalizacj¹ stanu objêto nastêpuj¹ce urz¹dzenia (stany urz¹dzeñ) podstacji trakcyjnej: Wy³¹czniki mocy rozdzielni SN pr¹du przemiennego; Wy³¹czniki szybkie 3 kv pr¹du sta³ego; Wy³¹czniki niskiego napiêcia potrzeb w³asnych; Ochrona podnapiêciowa; Wybór rodzaju pracy wy³¹czników szybkich w kabinie; Uzale nienia miêdzy wspó³pracuj¹cymi wy³¹cznikami szybkimi; Awaryjne wy³¹czenie podstacji; Od³¹czniki sieci trakcyjnej; Roz³¹czniki LPN; 88

90 Podwy szone napiêcie szafy sterowniczej sterowania lokalnego od³¹czników (w rozwi¹zaniach stosowanych w PKP w przypadku braku reakcji od³¹cznika sekcyjnego na polecenie zmiany po³o enia, dopuszcza siê mo liwoœæ podania wy szego napiêcia wychodz¹cego z szafy sterowniczej). Sygnalizacj¹ stanu objêto nastêpuj¹ce urz¹dzenia (stany urz¹dzeñ): W³amanie do podstacji; Wejœcie legalne do podstacji; Obs³uga zdalna wszystkich urz¹dzeñ podstacji; Obs³uga lokalna wszystkich urz¹dzeñ podstacji; Lokalna obs³uga czêœci urz¹dzeñ podstacyjnych; Zadzia³anie ochrony ziemnozwarciowej; Doziemienie szyny minusowej; Zadzia³anie ochrony podnapiêciowej; Brak gotowoœci ochrony podnapiêciowej; Zanik napiêcia w obwodach ±U i N rozdz. 3 kv; Zanik napiêcia w obwodach ±U i N rozdz. SN pr¹du przemiennego; Zanik napiêcia w obwodach ±U wy³¹czników potrzeb w³asnych; Zanik napiêcia przemiennego 230/400 V; Zanik napiêæ pomocniczych urz¹dzenia ochrony ziemnozwarciowej; Uszkodzenie dla ka dego zespo³u prostowników grupa A, B, C, D; Usterka w obwodzie baterii; Po ar podstacji; Uszkodzenie centralki sygnalizacji po aru; Przekroczenie progu mocy zamówionej; Zadzia³anie zabezpieczeñ ziemnozwarciowych LPN; Zadzia³anie zabezpieczeñ nadpr¹dowych bezzw³ocznych LPN; (jeœli takie zabezpieczenia wystêpuj¹); Zadzia³anie zabezpieczeñ nadpr¹dowych zw³ocznych LPN; Sygnalizacja zaniku napiêæ zasilaj¹cych podstacjê; Negatywna próba linii w zasilaczu zapasowym; Negatywna próba linii w zasilaczach podstacyjnych; Po³o enie od³¹czników i uziemników w rozdzielni 15 kv; Po³o enie od³¹czników w rozdzielni 3 kv; Diagnostyka pracy urz¹dzeñ stanowiska sterowanego SS. Zosta³ przyjêty nastêpuj¹cy podzia³ uszkodzeñ zespo³ów prostownikowych na poszczególne grupy: Grupa A: zanik napiêcia w obwodach ±U i N; 89

91 zadzia³anie I stopnia zabezpieczenia termicznego transformatora; zadzia³anie I stopnia przekaÿnika Buchholtza. Grupa B: zadzia³anie II stopnia zabezpieczenia termicznego transformatora; zadzia³anie II stopnia przekaÿnika Buchholtza. Grupa C: zadzia³anie zabezpieczenia nadpr¹dowego bezzw³ocznego. Grupa D: zadzia³anie zabezpieczenia nadpr¹dowego zw³ocznego. Fot. 2. Rozdzielnica 3 kv DC z szafkami SS3 i SPW na œcianie szczytowej W sk³ad systemu nowej automatyki podstacji wchodz¹: szafka sterownika rozdzielnicy 3 kv DC SS3 (wraz z obs³ug¹ uzale nieñ elektronicznych) szafka sterownika rozdzielnicy œredniego napiêcia przemiennego SS15; sterownik ochrony podnapiêciowej MOP; szafka sterownika rozdzielnicy potrzeb w³asnych SSW; szafka sterownika od³¹czników sieci trakcyjnej SSO; falownik; sterownika ochrony ziemnozwarciowej EZZ; szafka transformatorów separuj¹cych; terminal przenoœny; sterownik komunikacyjny podstacji z panelem diagnostyczno-steruj¹cym i modu³em komunikacyjnym realizuj¹cym ³¹cznoœæ z NC; Jako metodê synchronizacji czasu dla potrzeb sterowników CAN/RS-485 przyjêto przekazywanie sygna³u czasu z nastawni centralnej (z wykorzystaniem kana³u poleceniowego). 90

92 Szafka sterownika rozdzielnicy œredniego napiêcia 3 kv DC SS3 Urz¹dzeniem steruj¹cym w polach rozdzielnicy 3 kv DC jest szafka sterownika rozdzielnicy napiêcia sta³ego 3 kv typu SS3 zbudowana z wykorzystaniem specjalizowanych modu³ów kontrolno-steruj¹cych typoszeregu MXX produkcji PWP NEEL Sp. z o.o. Modu³owy system MXX zosta³ zaprojektowany w celu pod³¹czenia do podwójnej podstacyjnej magistrali CAN/RS-485 elementów automatyki podstacyjnej nie wyposa onych konstrukcyjnie w interfejs magstrali CAN/RS-485. Fizycznie sterownik zostanie wykonany jako wolnostoj¹ca szafka automatyki SS3, mocowana do postumentu i ustawiona w przy rozdzielnicy 3 kv DC, uwzglêdniaj¹cym dostêpnoœæ serwisow¹ oraz optymalizacjê d³ugoœci przewodów ³¹cz¹cych go z poszczególnymi polami zasilaczy. Zosta³ w nim wykorzystany tylko jeden rodzaj modu³ów: Mikroprocesorowy sterownik MSK-C Sterownik MSK-C jest urz¹dzeniem o podwy szonym poziomie niezawodnoœci i bezpieczeñstwa, wyposa onym w dwa wzajemnie siebie kontroluj¹ce procesory (w trybie masterslave) i przeznaczonym do sterowania i nadzoru pracy urz¹dzeñ w rozdzielnicach SN i NN w podstacjach trakcyjnych PKP. Z powodzeniem wykorzystywany jest te jako sterownik-koncentrator pe³ni¹cy funkcjê mikroprocesorowej, inteligentnej nak³adki na istniej¹c¹ automatykê przekaÿnikow¹, pozwalaj¹cej w³¹czyæ nadzorowane urz¹dzenia do systemu CAN/RS-485. Posiada 16 wejœæ meldunkowych i 8 wyjœæ poleceniowych. Stanowi element mikroprocesorowego systemu sterowania urz¹dzeniami podstacji trakcyjnej zbudowanym z wykorzystaniem tzw. inteligencji rozproszonej. Wykorzystuje on jako œrodek ³¹cznoœci pomiêdzy poszczególnymi urz¹dzeniami podstacji podwójn¹ magistralê typu CAN/RS-485 oraz zatwierdzony przez CNTK do stosowania na sieci PKP jednolity protokó³ ³¹cznoœci podstacyjnej PPM2. Fot. 3. Widok szafki sterownika rozdzielnicy 3 kv DC typ SS3 91

93 W zastosowanym rozwi¹zaniu, podstawowym zadaniem sterownika MSK-C jest sterowanie wszystkimi wy³¹cznikami szybkimi rozdzielnicy oraz obs³uga uzale nieñ. Zastosowana aplikacja zak³ada, e ka dy egzemplarz sterownika MSK-C bêdzie móg³ obs³ugiwaæ jedno lub dwa pola rozdzielnicy 3 kv DC pracuj¹ce na jednym wspólnym kierunku uzale nieñ (jako sterownik kierunku uzale nieñ). W praktyce oznacza to, e w typowej piêciowy³¹cznikowej podstacji, szafka automatyki SS3 bêdzie zawieraæ trzy sterowniki MSK-C, z których dwa nadzorowaæ bêd¹ pracê 4 wy³¹czników szybkich a jeden pracê wy³¹cznika zapasowego. Liczba modu- ³ów mo e byæ równie powiêkszona w sytuacji istnienia wiêkszej ni 2 liczby kierunków uzale nieñ. Wynikaj¹ca z warunków terenowych liczba modu³ów MSK-C w szafkach automatyki SS3 zawiera siê pomiêdzy 2 (wiêkszoœæ podstacji na liniach jednotorowych) a 5 (najwiêksze podstacje wêz³owe jak Szczecin D¹bie i Szczecin Wstowo) Szafka sterownika rozdzielnicy œredniego napiêcia 15 kv AC SS15 Urz¹dzeniem steruj¹cym w polach rozdzielnicy 15 kv AC jest s zafka sterownika rozdzielnicy œredniego napiêcia 15 kv AC SS15 pozwalaj¹cy na wspó³pracê istniej¹cych urz¹dzeñ automatyki rozdzielnicy 15 kv AC z magistral¹ CAN, umo liwiaj¹ca wykonanie poleceñ steruj¹cych wy³¹cznikami mocy, wysy³anie meldunków o stanach ³¹czników, stanach awaryjnych, zadzia³aniu zabezpieczeñ oraz odczyt pomiarów napiêæ i pr¹dów. Szafka SS15 zbudowana jest z wykorzystaniem specjalizowanych modu³ów kontrolnosteruj¹cych typoszeregu MXX produkcji PWP NEEL Sp. z o.o. Sterownik wykonany jest jako wolnostoj¹ca szafka automatyki SS15, mocowana do postumentu i ustawiona przy rozdzielnicy 15kV AC, uwzglêdniaj¹cym dostêpnoœæ serwisow¹ oraz optymalizacjê d³ugoœci przewodów ³¹cz¹cych go z poszczególnymi polami rozdzielnicy. Wykorzystane trzy rodzaje modu³ów: Mikroprocesorowy sterownik MSK-C (nadzór i sterowanie wy³¹czników mocy), Modu³ kontroli obiektów MKO-16 (nadzór od³¹czników i uziemników), Modu³ pomiarowy MPP-16 (pomiary napiêæ i pr¹dów). Meldunki wysy³ane przez sterownik rozdzielnicy 15 kv AC na magistralê CAN/RS-485 to serie pomiarowe wartoœci skutecznych pr¹dów, napiêæ, serie zawieraj¹ce informacje o zadzia³aniu zabezpieczeñ, stanach ³¹czników, obecnoœci napiêæ pomocniczych oraz stanie automatyki. Polecenia odbierane przez sterownik to g³ównie polecenia steruj¹ce wy³¹cznikiem mocy, polecenie odblokowania automatyki, oraz polecenia wykonawcze, kontrolne i resetu. Realizowany jest odczyt i transmisja do magistrali CAN/RS-485 nastêpuj¹cych pomiarów: napiêæ i pr¹dów na liniach zasilaj¹cych SN (z przek³adników) pomiaru pr¹dów obci¹ enia w polach linii odp³ywowych rozdzielni 15 kv pr¹du przemiennego (opcjonalnie). 92

94 Fot. 4. Widok szafki sterownika rozdzielnicy 15 kv AC typ SS15 Do realizacji pomiaru napiêæ i pr¹dów wykorzystane zosta³y sondy pomiarowe pr¹dowe typu Sineax U543 oraz napiêciowe typu Sineax I542 produkcji firmy Camille Buer w³¹czone do odpowiednich wejœæ pomiarowych modu³ów MPP-16, których liczba w zale noœci od wielkoœci rozdzieli SN 15 kv w podstacji mo e wynosiæ od 1, 2 lub 3. Ka dy modu³ pozwala na pod³¹czenie max do 16 sygna³ów analogowych 0 20 ma i pracuje bezpoœrednio na podwójnej magistrali CAN/RS Sterownik ochrony podnapiêciowej MOP Sterownik realizuj¹cy ochronê podnapiêciow¹ podstacji zlokalizowany w rozdzielnicy 3 kv DC, nadzoruje napiêcie 3 kv na szynach g³ównych, a jego zaciski steruj¹ przekaÿnikiem, którego styki wykonawcze w³¹czone s¹ w g³ówny obwód wy³¹czaj¹cy zespo³y prostownikowe i rozdzielnicê 3 kv. Zostanie w nim wykorzystany tylko jeden rodzaj modu³ów: mikroprocesorowy sterownik trakcyjny MST-N posiadaj¹cy 4 wyjœcia przekaÿnikowe, 12 wejœæ meldunkowych i 2 analogowe wejœcia pomiarowe; Sterownik MST-N jest urz¹dzeniem o podwy szonym poziomie niezawodnoœci i bezpieczeñstwa, wyposa onym w dwa wzajemnie siebie kontroluj¹ce procesory (w trybie masterslave) i przeznaczonym do sterowania urz¹dzeniami rozdzielnic SN (szczególnie jako sterownik obiektowy pola zasilacza 3 kv DC) w podstacjach trakcyjnych PKP. Z powodzeniem wykorzystywany jest te jako sterownik-koncentrator pe³ni¹cy funkcjê mikroprocesorowej, inteligentnej nak³adki na istniej¹c¹ automatykê przekaÿnikow¹, pozwalaj¹cej w³¹czyæ nadzorowane urz¹dzenia do systemu CAN/RS

95 Napiêcie mierzone jest przez sondê napiêciow¹ na szynach ka dej sekcji i dostarczane do wejœcia pomiarowego sterownika. Sterownik analizuje wartoœæ napiêcia i w przypadku obni- enia siê jego wartoœci poni ej nastawionego progu, nastêpuje odwzbudzenie przekaÿnika, którego styk pomocniczy wpleciony jest w g³ówn¹ ga³¹ÿ wy³¹czaj¹c¹ w polu SR i w przypadku jego rozwarcia nastêpuje wy³¹czenie podstacji. dzia³anie ochrony podnapiêciowej mo na zablokowaæ nawet w przypadku awarii sterownika (w trybie pracy automatycznie ). Sterownik ochrony podnapiêciowej wykonany jest w postaci kompletnego urz¹dzenia montowanego w elewacji rozdzielnicy, w polu wy³¹cznika zapasowego (w miejscu dotychczasowego monta u urz¹dzenia NAP) i posiadaj¹cego na p³ycie czo³owej du y 4-cyfrowy wyœwietlacz napiêcia szyny 3 kv. Wybór nastaw konfiguracyjnych ochrony podnapiêciowej w zale noœci od iloœci pracuj¹cych zespo³ów lub przejœcia na tryb pracy kabinowej podstacji i dokonywany jest automatycznie, na podstawie informacji przekazywanych z magistrali CAN-BUS. Zmiana nastaw mo e byæ dokonywana zdalnie z poziomu terminala podstacyjnego lub z wykorzystaniem klawiatury panelu modu³u kontrolno-steruj¹cego. Wy³¹czenie i za³¹czenie ochrony podnapiêciowej dokonywane jest dwupo³o eniowym prze³¹cznikiem umiejscowionym w istniej¹cej szafce RP. Zadzia³anie ochrony podnapiêciowej przy uzale nieniu podstacja-podstacja powoduje wyrzut zasilaczy we wszystkich polach rozdzielnicy 3 kv i wy³¹czników uzale nionych. Po zadzia- ³aniu nastêpuje ponowne za³¹czenie zasilaczy uzale nionych w czasie do 60 s. Wy³¹czniki w podstacji inicjuj¹cej pozostaj¹ otwarte. Fot. 5. Widok p³yty czo³owej mikroprocesorowego urz¹dzenia ochrony napiêciowej MOP 94

96 W obwód g³ówny wy³¹czaj¹cy w³¹czony jest równie styk wy³¹czaj¹cy elektronicznego urz¹dzenia zabezpieczenia ziemnozwarciowego EZZ. Z chwil¹ zadzia³ania ochrony ziemnozwarciowej jest inicjowane wy³¹czenie zasilaczy 3 kv analogicznie jak przy zadzia³aniu ochrony podnapiêciowej. Wy³¹czenie od uk³adu zabezpieczenia ziemnozwarciowego nastêpuje niezale nie od urz¹dzenia ochrony podnapiêciowej. Do wejœæ meldunkowych sterownika MOP zosta³y w³¹czone tak e sygna³y o zadzia³aniu urz¹dzenia TCK, stany od³¹czników Od2 wszystkich zespo³ów prostownikowych (dwa lub trzy zespo³y) oraz meldunek o napiêcia 15 kv na szynach rozdzielni. Jako sonda pomiarowa do pomiaru napiêcia na szynie 3 kv DC wykorzystano sondê LEM-a typu LV /SP Szafka sterownika rozdzielnicy potrzeb w³asnych SPW Sterowanie automatyk¹ rozdzielni potrzeb w³asnych zrealizowana jest w oparciu o uniwersalny, programowalny sterownik mikroprocesorowy zlokalizowany w szafce SPW. Sterownik ten jest czêœci¹ systemu inteligencji rozproszonej, steruj¹cego prac¹ podstacji trakcyjnej, a komunikacjê pomiêdzy pozosta³ymi urz¹dzeniami wchodz¹cymi w sk³ad systemu automatyki podstacji, zapewnia magistrala CAN-Bus/RS485. Sterownik automatyki potrzeb w³asnych sk³ada siê z nastêpuj¹cych modu³ów: Modu³ MSK-C modu³owy sterownik trakcyjny posiadaj¹cy 8 wyjœcia przekaÿnikowe i 16 wejœæ meldunkowych, Modu³ poleceniowy MSO-8, posiadaj¹cy 8 wyjœæ przekaÿnikowych, Modu³ meldunkowy MKO-16, posiadaj¹cy 16 optoizolowane wejœcia. Fot. 6. Szafka sterownika potrzeb w³asnych SPW Sterownik rozdzielni potrzeb w³asnych realizuje nastêpuj¹ce funkcje: obs³uga automatyki SZR; 95

97 obs³uga wszystkich pozosta³ych urz¹dzeñ i systemów podstacji (prostownik i bateria akumulatorów, ochrona przeciwpo arowa, ochrona przeciww³amaniowa wysy³anie i odbieranie informacji za poœrednictwem magistrali CAN-Bus/RS485; sterowanie optyczn¹ sygnalizacj¹ zak³óceñ w rozdzielni potrzeb w³asnych; Szafka sterownika od³¹czników sieci trakcyjnej SSO Sterowanie od³¹cznikami sieci trakcyjnej z poziomu podstacji trakcyjnej zosta³o zrealizowane poprzez wykorzystanie istniej¹cych szafek sterowniczych typu Usb-2 z pod³¹czonymi do nich napêdami od³¹czników do obwodów sterowania i kontroli szafy sterownikowej SSO przeznaczonej do sterowania od³¹cznikami. Szafa SSO pod³¹czona jest do podstacyjnej magistrali CAN/RS-485 i w ten sposób zrealizowane zosta³o zdalne sterowanie od³¹cznikami. Sterowanie lokalne od³¹cznikami mo e byæ zrealizowane z poziomu przycisków w urz¹dzeniu Usb-2, terminala podstacyjnego lub panelu diagnostyczno-steruj¹cego umieszczonego w sterowniku komunikacyjnym podstacji. Po wybraniu ekranu sterowania od³¹cznikami, zostan¹ pokazane stany wszystkich napêdów. Dokonywanie zmian po³o enia oraz zmian konfiguracyjnych odbywaæ siê bêdzie poprzez dotkniêcie w³aœciwego symbolu na ekranie panelu. Szafa sterowania od³¹cznikami zosta³a zbudowana z wykorzystaniem jednego typu mikroprocesorowego modu³u typu MSK-C. Ka dy modu³ przeznaczony jest do sterowania jedn¹ szafk¹ Usb-2. Oznacza to, e liczba zainstalowanych w szafie modu³ów MSK-C odpowiadaæ bêdzie liczbie pod³¹czonych do niej szafek Usb-2. Zachowana zosta³a mo liwoœæ zdalnego podwy szenia napiêcia liniowego zasilaj¹cego napêd od³¹cznika Falownik Dla umo liwienia sterowania od³¹cznikami w warunkach braku zasilania z linii zasilaj¹cych SN, zastosowano falownik typu FM-2 produkcji firmy MEDCOM, zasilany z podstacyjnej baterii akumulatorów 220 V. Falownik wyposa ony jest w interfejs magistrali CAN/RS-485, umo liwiaj¹cy nadzór jego pracy z poziomu panelu diagnostycznego i terminala podstacji oraz Nastawni Centralnej Urz¹dzenie ochrony ziemnozwarciowej EZZ Zastosowano elektroniczne zabezpieczenia ziemnozwarciowego do zabezpieczania uk³adów zasilania trakcji elektrycznej pr¹du sta³ego z izolowanymi wzglêdem ziemi oboma biegunami EZZ ( prod. ELESTER PKP) Urz¹dzenie wyposa one jest w obwody sygnalizacji wewnêtrznej optycznej oraz zewnêtrznej przeznaczonej do pod³¹czenia sygnalizatorów lub obwodów automatycznego sterowania. EZZ bêdzie wyposa ony w interfejs magistrali CAN/RS Tester ci¹g³oœci kabli TCK Przy celce minusowej podstacji zamontowano tester ci¹g³oœci kabli powrotnych typu TCK-2 (prod. KOLEN), którego sygna³y w³¹czono do sterownika ochrony podnapiêciowej MOP. 96

98 Sterownik Komunikacyjny Podstacji z panelem diagnostyczno-sterujacym i Modu³em Komunikacyjnym Zadaniem sterownika komunikacyjnego podstacji jest zapewnienie komunikacji pomiêdzy urz¹dzeniami pracuj¹cymi w systemie CAN-BUS/RS-485 w podstacji a Nastawni¹ Centraln¹ (NC). Sterownik taki wyposa ony jest w uniwersalne kana³y transmisji szeregowej RS-232, co pozwala wykorzystaæ jako rodzaj ³¹cznoœci z NC wszystkie dostêpne media. Sterownik komunikacyjny podstacji wykonany jest w postaci przystosowanej do zawieszenia na œcianie szafki zawieraj¹cej elementy automatyki mikroprocesorowej, modu³ diagnostyczno-steruj¹cy oraz obrotowy dwupozycyjny prze³¹cznik rodzaju sterowania podstacj¹ zdalnie-lokalnie. Do sterownika doprowadzone jest zasilanie 220 VDC, podwójna magistrala CAN/RS-485, wyjœcie kablowej transmisji typu Eternet do komunikacji z Nastawni¹ Centraln¹ oraz wyjœcie do anteny GPRS. Na p³ycie czo³owej szafki oprócz ekranu modu³u diagnostyczno-steruj¹cego, znajdowaæ siê bêdzie gniazdo typu Ethernet umo liwiaj¹ce pod³¹czenie przenoœnego terminala typu laptop. Fot. 7. Widok sterownika komunikacyjnego podstacji SKP-3 Realizacja systemu ³¹cznoœci podstawowej i rezerwowej zostanie spe³niona poprzez zainstalowanie w sterownikach komunikacyjnych podstacji specjalizowanych Modu³ów Komunikacyjnych (MK), pe³ni¹cych nastêpuj¹ce funkcje: Modu³y Komunikacyjne (MK) poœrednicz¹ w wymianie informacji pomiêdzy Sterownikiem Komunikacyjnym Podstacji a systemem MUT-QNX w Nastawni Centralnej; Transmisja danych odbywa siê zasadniczo tylko poprzez ³¹cze podstawowe, ³¹cze rezerwowe jest zestawione, cyklicznie testowane i oczekuje na ewentualne polecenia zmiany kwalifikacji na podstawowe; 97

99 O tym, który kana³ jest w danej chwili kana³em ³¹cznoœci podstawowej decyduje system MUT-QNX zainstalowany w Nastawni Centralnej; MUT-QNX mo e ograniczyæ liczbê przesy³anych ze Stanowisk Sterowanych danych (serii meldunkowych) wysy³aj¹c do Modu³ów Komunikacyjnych MK stosowny komunikat techniczny; MK posiada niezbêdn¹ liczbê portów komunikacyjnych, umo liwiaj¹cych realizacjê ³¹cznoœci na wiele sposobów; MK dodatkowo bêdzie wyposa ony w modem GRPS z kart¹ SIM ze sta³ym IP; Modu³y Komunikacyjne (MK) maj¹ zaimplementowane wszystkie stosowane i wymagane w systemach zdalnego sterowania urz¹dzeniami zasilania trakcji elektrycznej na PKP protoko³y wymiany informacji oraz grupy interfejsów, a wykorzystany zostan¹ dwa z nich, a mianowicie TCP/IP oraz GSM/GPRS. Modu³ diagnostyczno-steruj¹cy MDS Modu³ diagnostyczno-steruj¹cy MDS, zamontowany na p³ycie czo³owej szafki sterownika komunikacyjnego podstacji pe³ni nastêpuj¹ce funkcje: Wizualizacja stanu obiektów na podstacji oraz stanu obiektów uzale nionych; Sterowanie obiektami na podstacji oraz w kabinach sekcyjnych; Sterowanie prac¹ systemu uzale nieñ elektronicznych; Monitorowanie pracy sieci CAN/RS-485; Wprowadzanie nastaw; Monitorowanie transmisji do NC; Monitorowanie transmisji uzale nieñ EUU. Zosta³ wyposa ony w monochromatyczny, odporny na zarysowanie dotykowy wyœwietlacz LCD o przek¹tnej 5,7, gwarantuj¹cy dobr¹ czytelnoœæ i wygodn¹ obs³ugê Przenoœny terminal podstacyjny Terminalem przenoœnym jest komputer typu laptop, z oprogramowaniem umo liwiaj¹cym obs³ugê wszystkich podstacji trakcyjnych objêtych sterowaniem z NC Szczecin wraz uzale - nionymi kabinami sekcyjnymi oraz stacji transformatorowo-rozdzielczej. Jako platforma programowa wykorzystany zosta³ system UNIX, z umo liwieniem ka dorazowego ³adowania systemu z p³yty lub noœnika typu pen-drive. Rozwi¹zanie takie umo liwia w praktyce wykorzystanie dowolnego komputera, pod warunkiem zgodnoœci karty graficznej z systemem UNIX (konfliktów mo na sie spodziewaæ w nielicznych przypadkach). Terminal jest w³¹czany do podstacyjnej sieci CAN/RS-485 poprzez interfejs typu Ethernet pod³¹czany do specjalnego gniazda w sterowniku komunikacyjnym podstacji. Terminal pe³ni nastêpuj¹ce funkcje: wizualizacja stanu obiektów na podstacji oraz stanu obiektów uzale nionych wraz graficzn¹ analiz¹ stanu zasilania (pe³ny schemat uk³adu zasilania); 98

100 sterowanie obiektami na podstacji oraz w kabinach sekcyjnych; monitorowanie pracy sieci CAN/RS-485; wprowadzanie nastaw; monitorowanie transmisji do NC; monitorowanie transmisji uzale nieñ EUU. ¹cznie z terminalem zosta³o dostarczone oprogramowanie do zmiany konfiguracji stanowisk sterowanych (dane graficzne i numeryczne) Wy³¹czenie awaryjne (rêczne i zdalne) podstacji Wy³¹czenie awaryjne podstacji (zasilaczy i zespo³ów) nastêpuje przez rêczne pobudzenie jednego z przycisków awaryjnych A umieszczonych w dy urce oraz w polu zasilacza zapasowego. Wy³¹czenie awaryjne podstacji powoduje wyrzut zasilaczy we wszystkich polach rozdzielnicy 3 kv i wy³¹czników uzale nionych. Po zadzia³aniu nie nastêpuje ponowne za³¹czenie zasilaczy uzale nionych i wy³¹czników w podstacji inicjuj¹cej. Mo liwe bêdzie równie dokonanie zdalnego awaryjnego wy³¹czenia podstacji z poziomu Nastawni Centralnej. Sygnalizacja obwodów wy³¹czaj¹cych Obwody sygnalizacyjne uk³adów wy³¹czaj¹cych podstacji oprócz sygna³ów wystawianych bezpoœrednio przez poszczególne urz¹dzenia do sieci CAN-BUS, wystawiaj¹ poœrednio sygna³y dla sterowników w rozdzielniach SR o zadzia³aniu ochrony podnapiêciowej, ziemnozwarciowej lub ci¹g³oœci kabli i awaryjnym wy³¹czeniu podstacji z przycisków W. sygna³y te podzielono na trzy grupy ze wzglêdu na reakcjê wy³¹czników uzale nionych. dziêki takiej organizacji sterownik wie jakie zabezpieczenie zadzia³a³o i jaka powinna byæ na nie reakcja. W przypadku zadzia³ania któregokolwiek z obwodów wy³¹czaj¹cych podstacjê, otwarcie zamkniêtych wy³¹czników szybkich w rozdzielnicy 3 kv oraz wy³¹czników mocy w polach zespo- ³ów prostownikowych, odbywa siê bezpoœrednio stykowo bez udzia³u magistrali CAN-BUS. A zatem sterowniki rozdzielni SN jedynie Ÿród³em meldunków o w/w zdarzeniach, natomiast nie s¹ Ÿród³em serii wyrzutowych dla zasilaczy i zespo³ów prostownikowych, s¹ za to informacj¹ do sformu³owania serii wyrzutowych dla wy³¹czników uzale nionych. Nadzór nad prac¹ urz¹dzenia TCK utrzymuje sterownik ochrony podnapiêciowej MOP oraz sterownik potrzeb w³asnych SSW System sygnalizacji w³amania i po aru Zadzia³anie czujki dymu powoduje przes³anie sygnalizacji o wyst¹pieniu po aru oraz w³¹czenie pulsuj¹cego sygna³u dÿwiêkowego syreny alarmowej. Ka de uaktywnienie alarmu w³amaniowego powoduje przes³anie sygnalizacji o tym fakcie oraz ci¹g³ego sygna³u dÿwiêkowego syreny alarmowej. 99

101 4.2. Uzale nienia W ramach zadania tradycyjne uzale nienia przekaÿnikowe z wykorzystaniem pêtli pr¹dowej w kablu TKD (TKM) zostan¹ zast¹pione uzale nieniami cyfrowymi z wykorzystaniem transmisji cyfrowej. Transmisja dla potrzeb uzale nieñ bêdzie niezale na od transmisji zwi¹zanej ze zdalnym sterowaniem. Przy wykorzystaniu y³ w kablu teletechnicznym dla potrzeb uzale nieñ bêdzie zagwarantowana separacja galwaniczn¹ na poziomie 5 kv. Uzale nieniami objête zostan¹ wy³¹czniki szybkie w s¹siednich obiektach zasilania (podstacja kabina, podstacja podstacja) zasilaj¹ce dwustronnie dany odcinek zasilania. W przypadku wy³¹czenia kabiny sekcyjnej oraz po zamkniêciu od³¹cznika ³¹cz¹cego sieæ trakcyjn¹ przy kabinie sekcyjnej, uzale nienia umo liwiaj¹ zdalne ich prze³¹czenie na uzale nienia wy³¹czników w s¹siednich podstacjach trakcyjnych (uzale nienia podstacja-podstacja ). Poprzez system uzale nieñ elektronicznych, zdalnym sterowaniem i sygnalizacj¹ stanu zostan¹ objête podstawowo nastêpuj¹ce urz¹dzenia (stany urz¹dzeñ) kabiny sekcyjnej: wy³¹czniki szybkie 3 kv pr¹du sta³ego, uzale nienie wy³¹czników szybkich s¹siednich podstacji trakcyjnych, od³¹czniki sieci trakcyjnej, podwy szone napiêcie szafy sterowniczej sterowania lokalnego od³¹czników (w rozwi¹zaniach stosowanych w PKP w przypadku braku reakcji od³¹cznika sekcyjnego na polecenie zmiany po³o enia, dopuszcza siê mo liwoœæ podania wy szego napiêcia wychodz¹cego z szafy sterowniczej). Wy³¹cznie sygnalizacj¹ stanu zostan¹ objête podstawowo nastêpuj¹ce urz¹dzenia (stany urz¹dzeñ): obs³uga zdalna wy³¹czników, zaniki napiêæ pomocniczych, zadzia³anie ochrony ziemnozwarciowej (przekaÿnika nadpr¹dowego RA w kabinach z systemem ochrony uszynienie), doziemienie obwodu uszyniaj¹cego, czêœciowo lokalna obs³uga kabiny, zasilanie urz¹dzeñ kabiny z UPS (jeœli taki wystêpuje), kontrola otwarcia drzwi kabiny. Funkcja uzale nieñ elektronicznych na podstacji trakcyjnej jest realizowana przez sterowniki nadzoruj¹ce pracê pól zasilaczy 3 kv, pe³ni¹ce jednoczeœnie funkcje sterowników kierunku uzale nieñ. Telegramy transmisji uzale nieniowej s¹ wysy³ane poprzez wyjœcia transmisji szeregowej modu³ów MSK-C do modemów kablowych typu TD produkcji firmy Westermo oraz zespo³u transformatorów separacyjnych. Modem ten charakteryzuje siê ustawian¹ szybkoœci¹ transmisji w zakresie od 1200 bodów oraz mo liwoœci¹ pracy full-duplex na dwóch parach linii kablowej. Fizycznie modemy, w liczbie odpowiadaj¹cej liczbie kierunków uzale nieñ, s¹ zainstalowane w szafce sterownika SS3 i drog¹ kablow¹ po³¹czone z niewielk¹, 100

102 naœcienn¹ szafk¹ transformatorów separuj¹cych, do której pod³¹czono kable teletechniczne do uzale nionych kabin lub podstacji trakcyjnych. W przypadku kabiny sekcyjnej Regalica zamiast modemu TD-23 zastosowano modem œwiat³owodowy pozwalaj¹cy zrealizowaæ ³¹cznoœæ uzale nieniow¹ z wykorzystaniem ³¹cza optycznego. Przyjêcie takiego rozwi¹zania zosta³o podyktowane niezadawalaj¹cym stanem technicznym kabla miedzianego oraz powtarzaj¹cymi siê czêsto w tamtym terenie dewastacjami i kradzie ami. Sterowniki kierunków uzale nieñ w rozdzielnicy 3 kv DC tworz¹ informacje o wyrzutach uzale nionych wy³¹czników i w zale noœci od konfiguracji systemu uzale nieñ, wysy³aj¹ je w formie telegramów wyrzutowych do wspó³pracuj¹cych kabin sekcyjnych lub podstacji. Tak samo wygl¹da mechanizm reakcji na uzale nione wy³¹czenia wy³¹czników szybkich inicjowane w s¹siaduj¹cych kabinach lub podstacjach. Wygodn¹ obs³ugê systemu uzale nieñ zapewnia wykorzystany do tego celu dotykowy wyœwietlacz LCD modu³u diagnostyczno-steruj¹cego podstacji trakcyjnej, pozwalaj¹cy na pe³n¹ wizualizacjê stanu uzale nionych wy³¹czników szybkich na wszystkich kierunkach uzale nieñ Kabiny sekcyjne Kabiny sekcyjne zosta³y wyposa one w: 1. Elektroniczne urz¹dzenia uzale nieñ wyposa one w elementy ochrony przepiêciowej o wymaganym poziomie ochrony gwarantuj¹cym poprawn¹ pracê urz¹dzeñ, W piêciu kabinach w których zlokalizowane jest urz¹dzenie sterowania od³¹cznikami sieci trakcyjnej Usb-2, poprzez szafê uzale nieñ elektronicznych EUU mo na zdalnie sterowaæ od³¹cznikami. Fot. 8. Szafa uzale nieñ elektronicznych typu EUU-ARM 101

103 2. Niezbêdne okablowanie, 3. Zespó³ dwóch nowoczesnych i energooszczêdnych prostowników, z których prostownik automatyki TPS-1/4 (z automatycznym selektorem fazy zasila obwody automatyki, a prostownik napêdów TPT-1 obwody cewek za³¹czaj¹cych wy³¹czniki szybkie. Prostownik TPS-1/4 jest przystosowany do wspó³pracy z zasilaczem UPS o pojemnoœci baterii gwarantuj¹cej bezprzerwow¹ pracê urz¹dzeñ przez okres 30 minut od zaniku zapiêcia pomocniczego (dotyczy to piêciu kabin sekcyjnych wyposa onych w sterowanie od³¹cznikami sieci trakcyjnej). Automatyka uzale nieñ zosta³a wykonana jako wisz¹ca na œcianie kabiny szafka, w której wykorzystano jeden rodzaj modu³ów: Mikroprocesorowy sterownik MSK-C W zastosowanym rozwi¹zaniu, podstawowym zadaniem sterownika MSK-C bjest sterowanie wy³¹cznikami szybkimi kabiny sekcyjnej, szczególnie w trybie pracy uzale nionej. Zastosowana aplikacja pozwala na taki podzia³ funkcjonalny, e ka dy egzemplarz sterownika MSK-C nadzoruje pracê dwóch wy³¹czników szybkich pracuj¹ce na jednym wspólnym kierunku uzale nieñ (jako sterownik kierunku uzale nieñ) lub jedno urz¹dzenie Usb-2 (do 6 od³¹czników sieci trakcyjnej). W praktyce oznacza to, e w typowej czterowy³¹cznikowej szlakowej kabinie sekcyjnej, wyposa onej ponadto w jedno urz¹dzenie Usb-2, szafka automatyki EUU zawiera trzy sterowniki MSK-C, z których dwa nadzorowaæ bêd¹ pracê 4 wy³¹czników szybkich a jeden pracê urz¹dzenia Usb

104 METODY OSZCZÊDZANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ W SYSTEMACH EOR mgr in. Tomasz Buda AREX Spó³ka z o.o. 103

105 104

106 Sezon zimowy 2009/2010 zaprzeczy³ wszechobecnym opiniom o globalnym ociepleniu. Wszelkie statystyki prezentowane w mediach przedstawia³y tegoroczn¹ zimê jako wyj¹tkowo mroÿn¹, œnie n¹ i srog¹. Grzanie rozjazdów w tej sytuacji okaza³o siê potrzebne, a opinie o sensownoœci stosowania ogrzewania rozjazdów z powodu bardzo ³agodnych zim musia³y w tym sezonie grzewczym ucichn¹æ. Czytelnik tego artyku³u z pewnoœci¹ zadaje sobie pytanie ile kosztuje ogrzanie typowego rozjazdu? Koszt jednej kwh ³¹cznie z op³atami przy³¹czeniowymi i innymi op³atami sta³ymi dla potrzeb elektrycznego ogrzewania rozjazdów wynosi oko³o 70 gr. Jedna godzina grzania typowego rozjazdu zwyczajnego wynosi wiêc oko³o 5 z³otych. Du e stacje kolejowe to czasami ponad 70 ogrzewanych rozjazdów. Oznacza to, e godzina ogrzewania rozjazdów dla du ej stacji kolejowej mo e przekraczaæ 400 z³otych. Z tego wynika, e ci¹g³e ogrzewanie rozjazdów na du ej stacji kolejowej przez 3 godziny to równowartoœæ minimalnego wynagrodzenia w kraju. PKP PLK SA maj¹c œwiadomoœæ wysokich kosztów ponoszonych na potrzeby elektrycznego ogrzewania rozjazdów, od wielu lat szuka sposobów na optymalizacjê zu ycia energii. Od 20 lat na modernizowanych liniach kolejowych obligatoryjne wprowadzane s¹ urz¹dzenia i systemy automatycznego ogrzewania rozjazdów. Dobrze dzia³aj¹ca automatyka pozwala diametralnie zredukowaæ koszty ponoszone na energiê elektryczn¹ s¹ to oszczêdnoœci siêgaj¹ce nawet 60% 70%. Oczywiœcie nie w ka dej sytuacji systemy automatyczne bêd¹ ekonomicznie uzasadnione. Na ma³ych stacjach, gdzie ruch poci¹gów jest znikomy, wystarczy zastosowanie prostych automatów pogodowych, które mo na odzyskaæ z modernizowanych stacji, gdzie zabudowywane s¹ nowe systemy EOR. Rys. 1. Przyk³ad przegrzewania rozjazdów przy rêcznym sterowaniu ogrzewaniem rozjazdów 105

107 Odrêbn¹ kwesti¹ jest wykorzystanie zdalnego podgl¹du pracy urz¹dzeñ EOR. Obecnie na wielu obiektach istnieje mo liwoœæ takiego monitorowania, a wnioski z obserwacji jego wykorzystania s¹ doœæ ciekawe. Wielu dy urnych ruchu nie ma œwiadomoœci, e praca urz¹dzeñ EOR mo e byæ zdalnie monitorowana. Analiza baz danych na takich w³aœnie obiektach wskazuje, e ogrzewanie rozjazdów za³¹czane jest przez dy urnych ruchu czêsto rêcznie bez specjalnego uzasadnienia, podczas gdy system jest w pe³ni sprawny, czujniki dzia³aj¹ poprawnie i urz¹dzenia mog¹ pracowaæ w trybie automatycznym. Nierzadko zdarza siê, e personel za³¹cza urz¹dzenia rêcznie, pomimo braku opadów œniegu i braku niskich temperatur. Dodatkowo dok³adniejsza analiza sytuacji ruchowej na wielu stacjach wskazuje, e czêsto ogrzewane s¹ rozjazdy które u ywane s¹ sporadycznie np. raz na parê miesiêcy. Nowoczesne systemy EOR pozwalaj¹ dezaktywowaæ sterowanie ogrzewaniem pojedynczych rozjazdów, a mimo to bardzo rzadko korzysta siê z tej funkcji. Nale y uœwiadomiæ sobie, e przy rêcznym sterowaniu ogrzewaniem rozjazdów temperatury szyn przekraczaj¹ 20 C, a w umiarkowanych temperaturach otoczenia przekraczaj¹c nawet 40 C! Prowadzi to do szybkiego wysuszania smarów i mo e mieæ negatywny wp³yw na przedwczesne starzenie siê elementów z tworzyw sztucznych w rozjeÿdzie. Tymczasem skuteczne wytapianie œniegu, w przeciêtnych warunkach zimowych, wystêpuje ju przy 6 7 stopniach. Oznacza to, e rêczne ogrzewanie rozjazdów skutkuje kilkukrotnie wiêkszym zu yciem energii. Dy urny ruchu odpowiada przede wszystkim za punktualne prowadzenie ruchu poci¹gów, a optymalnie wygrzane rozjazdy zapewniaj¹ skuteczn¹ pracê rozjazdu. Takie podejœcie prowadzi czêsto do niepotrzebnego za³¹czania ogrzewania rozjazdów i przegrzewania zwrotnic. Zwykle zaleca siê, eby przy intensywnych opadach œniegu dy urni wspomagali siê rêcznym za³¹czaniem eor. W praktyce czêsto robi¹ to nadgorliwie gdy tylko system informuje, e ogrzewanie jest wy³¹czone, a œnieg nie przesta³ padaæ, za³¹czenie rêczne powtarza siê. Szyna nagrzewana jest w efekcie do 20 C 30 C. Automat w takiej sytuacji za³¹czy³by ponownie ogrzewanie gdy temperatury szyny spadnie do ustawionego progu (zwykle +4 C). Nale y uœwiadomiæ sobie, e na stygn¹cej szynie œnieg równie siê topi, a stygniêcie trwa zwykle d³u ej ni czas stygniêcia. Aby zobligowaæ obs³ugê stacji kolejowych do racjonalnej gospodarki energi¹ elektryczn¹ wprowadza siê zasadê pisemnego uzasadnienia rêcznego za³¹czania systemu ogrzewania rozjazdów. Jest to skuteczna metoda dyscyplinowania dy urnych ruchu, ale wymaga tak e pewnej dyscypliny od prze³o onych, przede wszystkim analizy zapisów w dzienniku za³¹czeñ. W pocz¹tkowym okresie wprowadzania na PKP automatyki EOR, skutecznym sposobem ograniczenia zbêdnego przechodzenia na sterowanie rêczne by³o plombowanie prze³¹cznika sterowania rêcznego. Czêsto po d³u szym czasie prze³o ony nie jest w stanie oceniæ, czy faktycznie za³¹czenie ogrzewania rozjazdów by³o uzasadnione. 106

108 Rys. 2. Przyk³ad automatycznej pracy systemu ogrzewania rozjazdów Jednoczeœnie wspomnieæ nale y, i w przypadku kilku Zak³adów Linii Kolejowych mo liwoœæ zdalnego podgl¹du pracy urz¹dzeñ EOR zosta³a przeniesiona do biur Naczelników Dzia³ów Energetyki. Okazuje siê, e œwiadomoœæ, i prze³o ony mo e w ka dej chwili oceniæ pracê urz¹dzeñ EOR sprawia, e w zasadzie nie ma nieuzasadnionych, rêcznych za³¹czeñ ogrzewania rozjazdów. Systemy pracuj¹ w pe³ni automatycznie i uzyskuje siê znacz¹ce oszczêdnoœci z zu yciu energii elektrycznej. Optymalne dzia³anie urz¹dzeñ EOR zale y od w³aœciwego doboru parametrów sterowania. Prawid³owe ustawienie automatu, polega na analizie danych pomiarowych, w odniesieniu do rzeczywistej efektywnoœci. Regulacja automatu, oraz analiza jego pracy, nie le y w obowi¹zkach dy urnego. Tak naprawdê na dzieñ dzisiejszy, nie wiadomo, kto jest za to odpowiedzialny, bowiem s³u by utrzymania zajmuj¹ siê urz¹dzeniami wy³¹cznie w zakresie usuwania awarii. Zasadniczy wniosek jest jeden. Nie wystarczy jedynie wprowadziæ na stacji nowoczesne systemy ogrzewania rozjazdów. Monitoring pracy urz¹dzeñ nie mo e koñczyæ siê na stanowisku komputerowym do którego sporadycznie siê zagl¹da. Mo liwoœæ zdalnego podgl¹du pracy urz¹dzeñ EOR nale y umo liwiæ bezpoœrednio osobom które za to odpowiadaj¹. Zdalne monitorowanie pracy urz¹dzeñ energetycznych ma jeszcze inne korzyœci: oceniamy jakoœæ pracy systemów, oceniamy szybkoœæ reakcji s³u b utrzymania urz¹dzeñ na wyst¹pienie awarii, mamy natychmiastow¹ informacjê o wyst¹pieniu zdarzeñ awaryjnych (nowoczesne systemy maj¹ obecnie funkcjê powiadamiania o wa nych awariach poprzez wiadomoœci SMS), mamy mo liwoœæ szybkiej zmiany progów na wypadek zmiany warunków atmosferycznych. 107

109 Aby uporz¹dkowaæ standardy w systemach EOR zarz¹d PKP PLK wprowadzi³ do obligatoryjnego stosowania wytyczne w zakresie projektowania urz¹dzeñ EOR. Obecnie wprowadzane systemy energetyki niskonapiêciowej (systemy EOR, urz¹dzenia oœwietlenia zewnêtrznego itp.) s¹ technicznie przygotowane do zdalnego monitorowania. Nowe standardy umo liwiaj¹ proste w³¹czenie do systemu monitorowania urz¹dzenia spe³niaj¹ce wytyczne EOR. Rynek firm wprowadzaj¹cych w Polsce systemy EOR rozszerza siê. Nale y jednak podkreœliæ, e poza podstawow¹ funkcj¹ systemu tzn. sterowaniem obwodami grzewczymi w funkcji warunków pogodowych zachodzi tak e koniecznoœæ integracji w zespolone systemy w obszarze ca³ych linii kolejowych. Tom drugi wytycznych projektowania systemów EOR precyzuje zasady transmisji danych pomiêdzy urz¹dzeniami EOR oraz zasady budowy zdalnych centrów sterowania. Czêsto integracja systemów wzd³u ca³ej linii kolejowej przeprowadzana jest znacznie póÿniej ni zabudowa urz¹dzeñ torowych. Prowadzi to czêsto to powa nych problemów, gdy integracja systemów niezgodnych z nowymi wytycznymi jest bardzo kosztowna. O ile sytuacja na g³ównych magistralach kolejowych jest w zasadzie uporz¹dkowana to czêsto na ma³ych stacjach poza g³ównymi szlakami spotyka siê systemy nie spe³niaj¹ce przede wszystkim wymagañ w zakresie transmisji danych. Dla umo liwienia ³atwego i szybkiego podgl¹du dzia³ania urz¹dzeñ energetyki niskonapiêciowej mo na wykorzystaæ wewnêtrzn¹ sieæ internetow¹ PKP PLK. Do monitorowania pracy urz¹dzeñ mo na wykorzystaæ przegl¹darkê internetow¹, a dostêp do strony www mo na uzyskaæ po zalogowaniu i autoryzacji podobnie jak ma to miejsce w wielu serwisach bankowych. Aby taki system wprowadziæ w ycie, konieczna jest zabudowa centralnego serwera. Serwer centralny umo liwi³by analizê danych ze wszystkich w³¹czonych do systemu urz¹dzeñ. Pozwala³by na dokonywanie szybkich statystyk i ocenê skutecznoœci pracy systemów i jakoœci ich obs³ugi. Takie rozwi¹zania nie s¹ ju nowoœci¹, a doœwiadczenia z wprowadzenia podobnych systemów maj¹ koleje Estoñskie i Litewskie a tak e Tramwaje Warszawskie. Wprowadzenie centralnego zdalnego podgl¹du pracy urz¹dzeñ EOR znacz¹co wp³ynê³oby na zmniejszenie zu ycia energii elektrycznej, skrócenie czasu wykrycia i usuniêcia awarii, oraz poprawê us³ug œwiadczonych przez firmy utrzymuj¹ce systemy energetyki niskonapiêciowej. Jako kraj, który obecnie inwestuje du e œrodki w modernizacjê linii kolejowych, powinniœmy d¹ yæ do tego, by wprowadzane systemy by³y nowoczesne i nie odstawa³y technicznie od dobrych rozwi¹zañ przyjêtych na œwiecie. 108

110 BEZPIECZEÑSTWO RUCHU POCI GÓW JAKO ASPEKT PROBLEMU OCHRONY ZWIERZ T PRZY TORACH KOLEJOWYCH Karolina Wiœniewska Izabela Pogorzelska-Gos Centrum Naukowo-Techniczne Kolejnictwa 109

111 110

112 Dynamiczny rozwój cywilizacyjny spowodowa³ gwa³towny wzrost zapotrzebowania na us³ugi transportowe, zwi¹zane z przewozem towarów i przejazdem osób. Intensywny wzrost gêstoœci po³¹czeñ sieci kolejowej i drogowej ³¹cz¹cej du e skupiska ludzi zacz¹³ powodowaæ gwa³town¹ ingerencjê systemu transportowego w œrodowisko naturalne. Ci¹gi komunikacyjne zak³óci³y naturalnie wystêpuj¹ce od setek lat korytarze ekologiczne, tworz¹c trwa³e bariery dla naturalnej migracji zwierz¹t. Zwierzêta s¹ zmuszone do wêdrówek pomiêdzy obszarami lêgowymi a wodopojami i erowiskami, napotykaj¹c po drodze spowodowane przez cz³owieka przeszkody, jakimi s¹ drogi i linie kolejowe. Powsta³y w ten sposób œmiertelne pu³apki dla fauny. Na bezpieczeñstwo ruchu kolejowego wp³yw ma wiele czynników, do których nale ¹ m.in.: stan techniczny infrastruktury kolejowej i taboru, organizacja ruchu i przewozów kolejowych, nale yte wykonywanie obowi¹zków przez pracowników kolejowych. Rozporz¹dzenie Ministra Transportu z dnia 30 kwietnia 2007 r. w sprawie powa nych wypadków, wypadków i incydentów na liniach kolejowych u ywa dla nich wspólnego okreœlenia zdarzenie. Rozporz¹dzenie to nak³ada obowi¹zek powiadomienia o ka dym zdarzeniu dy urnego ruchu (który miêdzy innymi musi powiadomiæ dyspozytora) lub bezpoœrednio dyspozytora. W przypadku zagro enia dla œrodowiska dyspozytor ten ma obowi¹zek zawiadomiæ o zdarzeniu wojewódzkiego inspektora ochrony Œrodowiska i pañstwowego powiatowego inspektora sanitarnego. Nale y pamiêtaæ, e dotyczy to równie, a mo e nawet w szczególnoœci, zdarzeñ zaistnia³ych w miejscach znacznie oddalonych od obszarów zamieszka³ych. PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. kwalifikuj¹ powa ne wypadki, wypadki i incydenty nastêpuj¹co: kolizje pojazdów kolejowych, wykolejenia, kolizje z pojazdami drogowymi, wypadki poci¹gów w ruchu z ludÿmi, po ary i inne. Zdarzenia spowodowane kolizj¹ poci¹gu ze zwierzêtami PKP PLK zalicza w kategorii inne. Poniewa wszystkie zdarzenia spowodowane wtargniêciem zwierz¹t na linie kolejowe traktowane s¹ w œwiadomoœci pracowników kolejowych jako zdarzenia nie kolejowe, ze wzglêdu na przyczyny tych zdarzeñ i mo liwoœæ ich likwidacji le ¹c¹ poza mo liwoœciami kolei, s¹ one czêsto lekcewa one. Zagro enia z udzia- ³em zwierz¹t wymagaj¹ szczegó³owej analizy, która musi byæ przeprowadzana w ramach sporz¹dzania Systemu Zarz¹dzania Bezpieczeñstwem, zwany w skrócie SMS (z ang. Security Management System), przez przewoÿników kolejowych i zarz¹dców infrastruktury. Rejestrowane przypadki kolizji ze zwierzêtami dotycz¹ zdarzeñ, podczas których nast¹pi³o zatrzymanie ruchu poci¹gów lub uszkodzenie lokomotywy. W statystyce wypadków w roku 2007 odnotowano tylko 11 takich przypadków, a w 2008 roku tylko 6. Nie oznacza to, e takich przypadków by³o w rzeczywistoœci tylko 17 w latach Statystyka okreœla wy³¹cznie incydenty zwi¹zane z kolizjami ze zwierzêtami, nie uwzglêdniaj¹c wypadków ani powa nych wypadków z ich udzia³em. Trudno jest okreœliæ rzeczywist¹ liczbê kolizji ze wzglêdu na kryteria stosowane w statystyce. W rejestrze Dyspozytury, bêd¹cym w posiadaniu PKP PLK mo na przeczytaæ o znacznie wiêkszej liczbie przypadków kolizji ze zwierzêtami, pod warunkiem, e w wyniku takiego zdarzenia nast¹pi³o conajmniej zatrzymanie ruchu poci¹gu lub uszkodzenie pojazdu. 111

113 Fot. 1. Œmieræ zwierz¹t na torach kolejowych ( ród³o: Przedsiêbiorstwo Wdro eniowo- -Produkcyjne NEEL Sp. z o.o.) System Zarz¹dzania Bezpieczeñstwem, jest dokumentem, który ma na celu wychwycenie ryzyka wystêpowania danego zdarzenia, które mo e mieæ wp³yw na bezpieczeñstwo, w tym zw³aszcza bezpieczeñstwo ruchu poci¹gów. SMS jest przygotowywany indywidualnie dla ka - dego przewoÿnika kolejowego i zarz¹dcy infrastruktury, a nastêpnie zatwierdzany przez tzw. Narodowy Organ ds. Bezpieczeñstwa, w przypadku Polski jest to Urz¹d Transportu Kolejowego (UTK). Prawid³owo sporz¹dzony SMS uwzglêdnia zagro enia dla œrodowiska naturalnego spowodowane u ytkowaniem linii kolejowych i taboru, ale tak e zagro enia powodowane przez naturê, w tym katastrofy naturalne, maj¹ce wp³yw na kolej. Zazwyczaj aspekty œrodowiskowe w SMS-ie s¹ marginalizowane, poniewa zak³ada siê, e nie maj¹ du ego wp³ywu na bezpieczeñstwo ruchu poci¹gów. Nale y pamiêtaæ, e zagro eniem zarówno dla przewoÿników jak i zarz¹dców infrastruktury jest wtargniêcie zwierz¹t na tory. Prawid³owa identyfikacja tego zagro enia, a nastêpnie prawid³owo przygotowana procedura SMS, ma na celu ograniczenie wystêpowania danego ryzyka, a w przypadku jego wyst¹pienia ograniczenie spowodowanych szkód oraz poinformowanie stosownych s³u b porz¹dkowych i ratowniczych. Procedury SMS mog¹ uwzglêdniaæ w przypadku zarz¹dców infrastruktury m.in. wygrodzenia szlaków kolejowych, stosowanie specjalistycznych urz¹dzeñ do odp³aszania zwierz¹t, ograniczenia prêdkoœci na liniach kolejowych, regularne kontrole szlaków migracji zwierz¹t w s¹siedztwie linii kolejowych, wspó³pracê ze s³u bami leœnymi. W przypadku przewoÿników mog¹ uwzglêdniaæ m.in. stosowanie materia³ów i rozwi¹zañ technicznych ograniczaj¹cych uszkodzenia pojazdów na skutek kolizji ze zwierzêtami, montowanie specjalistycznych urz¹dzeñ odp³aszaj¹cych, ograniczanie prêdkoœci pojazdów w pobli u terenów du ych kompleksów leœnych. Poniewa zwierzêta nie traktuj¹ poci¹gów ani lokomotyw jak swojego naturalnego wroga, potrafi¹ siê do ha³asu i dÿwiêków wydawanych przez pojazdy szynowe przyzwyczaiæ, a nawet czasem byæ przez te dÿwiêki przyci¹gane w niebezpieczne dla ich ycia obszary. Zwierzêta, 112

114 które najczêœciej gin¹ lub s¹ ranne w wyniku kolizji z poci¹gami to du e ssaki leœne, takie jak: ³osie (Alces alces), jelenie (Cereus elaphus), daniele (Dama dama), sarny (Capreolus capreolus), ubry (Bison bonasus), dziki (Sus strofa), wilki (Canis lapus) czy lisy (Vulpes vulpes). Zderzenia zwierz¹t z poci¹giem prowadz¹ najczêœciej do œmierci zwierzêcia, czasem tylko rani¹ zwierzê, ale nieraz przyczyniaj¹ siê równie do du ych strat materialnych bezpoœrednich i poœrednich. Zdarzaj¹ siê przypadki uszkodzenia lokomotyw, czy nawet wykolejenia. Pojazdy szynowe ze wzglêdu na swoj¹ lekk¹ konstrukcjê s¹ bardziej nara one na uszkodzenia ni lokomotywy. Pojazdy te mog¹ w wyniku kolizji ze zwierzêciem ulec bardzo powa nym awariom, których naprawa lub remont niejednokrotnie przewy sza koszty zakupu nowego taboru. Kolizja ze zwierzêciem mo e doprowadziæ na przyk³ad do zerwania p³ugu œnie no-b³otnego, uszkodzenie pod³ogi maszynisty, wybicia przedniej szyby kabiny maszynisty, uszkodzenia zderzaków i lamp. Fot. 2. Spód pod³ogi kabiny maszynisty, pobrudzony krwi¹, z uszkodzonym z³¹czem Hartinga ( ród³o: Przedsiêbiorstwo Wdro eniowo-produkcyjne NEEL Sp. z o.o.) S³u by Parków Narodowych i leœnicy twierdz¹, e prêdkoœæ poci¹gu wynosz¹ca km/h pozwoli³aby zwierzêtom na zejœcie z torów, a maszynistom w porê zauwa yæ zagro enie i zwolniæ lub nawet zatrzymaæ poci¹g. Droga hamowania poci¹gu (wa ¹cego z lokomotyw¹ niejednokrotnie powy ej 500 ton), jad¹cego z prêdkoœci¹ 100 km/h przekracza 800 m. Przy takiej prêdkoœci maszynista nie ma czasu zareagowaæ na zbli aj¹ce siê zagro enie, jakim jest kolizja z przekraczaj¹cym tory zwierzêciem, a stosowanie nag³ego hamowania stwarza okreœlone zagro- enie dla pasa erów poci¹gu lub przewo onego ³adunku. Nale y jednoczeœnie pamiêtaæ, e w wyniku planowanych modernizacji i budowy nowych linii kolejowych, ruch poci¹gów prowadzony bêdzie na wiêkszoœci linii z prêdkoœci¹ przekraczaj¹c¹ 160 km/h, co jeszcze bardziej zwiêksza takie zagro enie. W przypadku projektowania linii kolejowych du ych prêdkoœci nale y zwróciæ szczególn¹ uwagê na ochronê zwierz¹t i pojazdów szynowych przed mo liwymi kolizjami. Kolizje z ptactwem s¹ najrzadziej rejestrowane, poniewa zazwyczaj nie dochodzi do zatrzymania poci¹gu, lub jego do uszkodzenia. Jako ciekawostkê mo na podaæ zdarzenie, które 113

115 mia³o miejsce w listopadzie 2008 roku na terenie województwa wielkopolskiego. Dosz³o tam do kolizji poci¹gu z Or³em Bielikiem (Haliaeetus albicilla). Zaklinowany pomiêdzy lamp¹ a zderzakiem orze³ przejecha³ kilkadziesi¹t kilometrów. Rehabilitacja or³a trwa³a ponad 9 miesiêcy. Fot. 3. Zderzenie czo³owe Or³a Bielika z poci¹giem osobowym ( ród³o: Zderzenia z ³osiami s¹ najczêstsze w rejonie Biebrzañskiego Parku Narodowego. W samym styczniu 2009 roku na terenie Parku w wyniku kolizji z poci¹giem zginê³y 2 ³osie. Doros³e samce ³osia osi¹gaj¹ wagê kg. Przez wiêksz¹ czêœæ roku ³osie przebywaj¹ na terenach bagiennych, jednak póÿn¹ jesieni¹ rozpoczynaj¹ wêdrówkê do lasów, w których jest im ³atwiej prze yæ zimê. osie s¹ gatunkiem chronionym. Fot. 4. osica po zderzeniu z poci¹giem (fot. Robert Maku³a, Ÿród³o: Œmiertelnoœæ poszczególnych gatunków zwierz¹t bytuj¹cych w s¹siedztwie linii kolejowych jest ró na dla poszczególnych gatunków, mo e siêgaæ nawet do kilkunastu procent liczebnoœci ca³kowitej liczebnoœci populacji zamieszkuj¹cej na danym terenie. 114

116 Fot. 5. Zderzenie stada dzików z poci¹giem osobowym (fot. Zbigniew WoŸniak ród³o: Istnieje wiele metod unikniêcia kolizji zwierz¹t z poci¹gami. Nale ¹ do nich: ogrodzenia linii kolejowych, odp³aszacze akustyczne, odp³aszacze odblaskowe, p³ugi œnie no-b³otne po- ³¹czone ze zderzakiem lokomotywy (rozwi¹zanie skandynawskie). Umieszczone nisko, wykonane z solidnych materia³ów i odpowiedniej wielkoœci p³ugi œnie no-b³otne maj¹ na celu maksymalne zmniejszenie mo liwoœci dostania siê szcz¹tków zwierz¹t pod podwozie lokomotywy. Przy kolizji z dzikiem dostanie siê szcz¹tków zwierzêcia mo e doprowadziæ do uniesienia siê pojazdu szynowego, a czasem nawet do jego wykolejenia. Do najskuteczniejszych nale ¹ oczywiœcie te rozwi¹zania, do których zwierzêta siê nie przyzwyczajaj¹, a tak e takie, które nie utrudniaj¹ migracji zwierz¹t. Fot. 6. i 7. Skandynawski p³ug œnie no-b³otny ( ród³o: Przedsiêbiorstwo Wdro eniowo- -Produkcyjne NEEL Sp. z o.o.) 115

117 Budowa przejœæ dla zwierz¹t, po³¹czona z wygrodzeniami linii kolejowej, wymaga niejednokrotnie przebudowy nasypów i wykopów, zmian w instalacjach srk i sieci trakcyjnej. Harmonogram prac przy budowie przejœcia, zarówno górnego jak i dolnego, musi uwzglêdniaæ mo liwoœæ prowadzenia ruchu po przynajmniej jednym torze. Szacunkowy ³¹czny koszt budowy dolnego przejœcia dla zwierz¹t jest tak wysoki, e czêsto rezygnuje siê z tego rozwi¹zania na rzecz innych, tañszych rozwi¹zañ. Nie mo e to jednak byæ powodem rezygnacji z odpowiedniego zabezpieczania miejsc czêstych wêdrówek zwierz¹t. Literatura [1.] Ustawa z dnia 28 marca 2003 r. o transporcie kolejowym (tekst jednolity) (Dz.U nr 16 poz. 94 z póÿniejszymi zmianami). [2.] Rozporz¹dzenie Ministra Transportu z dnia 19 marca 2007 r. w sprawie systemu zarz¹dzania bezpieczeñstwem w transporcie kolejowym (Dz.U nr 60 poz. 407). [3.] Rozporz¹dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 22 maja 2009 r. zmieniaj¹ce rozporz¹dzenie w sprawie systemu zarz¹dzania bezpieczeñstwem w transporcie kolejowym (Dz.U nr 91 poz. 744). [4.] Rozporz¹dzenie Ministra Transportu z dnia 30 kwietnia 2007 r. w sprawie powa nych wypadków, wypadków i incydentów na liniach kolejowych (Dz.U nr 89 poz. 593). [5.] Dyrektywa 2004/49/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 29 kwietnia 2004 r. w sprawie bezpieczeñstwa kolei wspólnotowych oraz zmieniaj¹ca dyrektywê Rady 95/ 18/WE w sprawie przyznawania licencji przedsiêbiorstwom kolejowym, oraz dyrektywê 2001/14/WE w sprawie alokacji zdolnoœci przepustowej infrastruktury kolejowej i pobierania oplat za u ytkowanie infrastruktury kolejowej oraz certyfikacjê w zakresie bezpieczeñstwa (Dz.U. L 164 z , str Polskie wydanie specjalne: Rozdzia³ 07 Tom 08 P ). [6.] Dyrektywa 2008/110/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 16 grudnia 2008 r. zmieniaj¹ca dyrektywê 2004/49/WE w sprawie bezpieczeñstwa kolei wspólnotowych (dyrektywê w sprawie bezpieczeñstwa kolei) (Dz.U. L 345 z , str ). [7.] Kurek Rafa³ T. Ochrona dziko yj¹cej fauny oraz korytarzy migracyjnych wzd³u magistralnej linii kolejowej: przyk³ad dzia³añ na linii E20 w Polsce (odcinek Rzepin-granica Pañstwa). Poznañ, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza. 116

118 METODY OCHRONY ZWIERZ T WE WSPÓLNYM OBSZARZE RÓWNOLEGLE PRZEBIEGAJ CEJ LINII KOLEJOWEJ ORAZ DROGI KO OWEJ Marek Stolarski Przedsiêbiorstwo Wdro eniowo-produkcyjne NEEL Sp. z o.o. 117

119 118

120 1. WSTÊP Kolej znana jest jako jeden z najbardziej ekologicznych œrodków transportu. W porównaniu z ruchem lotniczym charakteryzuje siê mniejszym zu yciem energii i powoduje znacznie mniejsz¹ emisjê zanieczyszczeñ do œrodowiska. W porównaniu z ruchem samochodowym kolej mniej ingeruje w œrodowisko, stanowi tak e mniejsze zagro enie dla dzikich zwierz¹t. Natê enie ruchu poci¹gów na liniach magistralnych jest wielokrotnie ni sze ni w przypadku dróg samochodowych. Jedn¹ z uci¹ liwoœci, jakie powoduje ruch poci¹gów, jest mo liwoœæ kolizji z dzikimi zwierzêtami. Zwierzêta zwykle gin¹ w takich wypadkach na miejscu. W przypadku du ych zwierz¹t, jak ³oœ i jeleñ albo wataha dzików, istnieje tak e zagro enie dla cz³owieka. Czêste s¹ uszkodzenia lokomotyw, zdarza³y siê te wypadki wykolejenia poci¹gów. Problem siê nasila, gdy w bezpoœredniej bliskoœci linii kolejowej przebiega droga ko³owa, po której poruszaj¹ siê samochody osobowe, znacznie bardziej nara one na skutki kolizji ze zwierzêtami. Jeœli linia kolejowa wyposa ona jest we wdra any od kilku lat akustyczny system ochrony zwierz¹t, istnieje powa ne zagro enie spowodowania kolizji odp³oszonego od toru zwierzêcia z nadje dzj¹cym w tym momencie samochodem. Stosowanie odpowiednich znaków ostrzegawczych, jak wykaza³a wieloletnia praktyka, odnosi bardzo ograniczony skutek, poniewa kierowcy nagminnie lekcewa ¹ tego typu ostrze enia. Z kolei najlepsz¹ metod¹ zmniejszenia liczby i skutków tego typu kolizji jest skuteczne wymuszenie na kierowcach ograniczenia szybkoœci jazdy oraz wzmo enia koncentracji i uwagi na zasygnalizowanym zagro eniu. Wymaga to zastosowania odpowiednich œrodków technicznych, które na szczêœcie s¹ ju w ofercie firm zajmuj¹cych siê technik¹ sygnalizacji w ruchu drogowym. 2. URZ DZENIA OCHRONY ZWIERZ T TYPU UOZ-1 Urz¹dzenia UOZ-1 zosta³y opracowane wy³¹cznie dla potrzeb ruchu kolejowego. Jest to oryginalny polski wynalazek, unikalny w skali œwiatowej. Jego sposób dzia³ania opiera siê na znajomoœci zachowañ zwierz¹t i bazuje na instynkcie samozachowawczym. Do odstraszania wykorzystywane s¹ naturalne sygna³y akustyczne, które powinny byæ zrozumia³e dla szerokiego przekroju gatunków du ych zwierz¹t. Na krótki czas przed przejazdem poci¹gu urz¹dzenie emituje dÿwiêki imituj¹ce polowanie drapie ników. Do budowy sekwencji wykorzystano miêdzy innymi takie odg³osy jak alarmowe skrzeczenie sójki (ptaka reaguj¹cego krzykiem na potencjalne zagro enie i tym samym ostrzegaj¹cego inne zwierzêta), szczekanie psów (stanowi¹cych jedno z g³ównych zagro eñ dla zwierz¹t polnych i leœnych), kwik zarzynanej œwini i kniazienie zaj¹ca. Reakcja dzikich zwierz¹t na te sygna³y jest uwarunkowana genetycznie. Urz¹dzenia UOZ-1 umo liwiaj¹ wykorzystanie praktycznie nieograniczonej liczby sygna- ³ów dÿwiêkowych, co zapobiega przyzwyczajaniu siê zwierz¹t do sygna³ów i spadkowi sku- 119

121 tecznoœci odstraszania. Poziom g³oœnoœci emitowanych dÿwiêków odpowiada naturalnym g³osom zwierz¹t. Fot. 1. Urz¹dzenia UOZ-1 zamontowane na granicy rezerwatu Stawy Broszkowskie Poniewa poci¹gi mog¹ poruszaæ sie znacznie szybciej ni samochody, a zwierzyna nie reaguje na ha³as nadje d aj¹cego poci¹gu ani na œwiat³a lokomotywy, konieczne jest ostrze- enie zwierz¹t z odpowiednim wyprzedzeniem. Emisja sekwencji alarmowych rozpoczyna siê wiêc od oko³o 30 sekund do 3 minut przed przejazdem poci¹gu i trwa do momentu, gdy poci¹g mija urz¹dzenia. Obecnie dzia³aj¹ce urz¹dzenia wspó³pracuj¹ z urz¹dzeniami sterowania ruchem kolejowym i od nich otrzymuj¹ informacje o ruchu poci¹gów, na podstawie której wyliczaj¹ moment rozpoczêcia odstraszania. Fot. 2. Urz¹dzenie UOZ-1 120

122 Zasiêg skutecznego oddzia³ywania na zwierzêta jest nie mniejszy ni 70 m. Aby wiêc zapewniæ ci¹g³¹ ochronê danego odcinka linii, urz¹dzenia UOZ-1 montowane s¹ w linii s³upów trakcyjnych co ok. 70 m, naprzemiennie po obu stronach torowiska. Pozwala to na uzyskanie ci¹g³oœci bariery akustycznej. UOZ-1 dzia³a przez ca³¹ dobê, co jest jego przewag¹ nad reflektorami odblaskowymi. Ma te bardzo szerokie mo liwoœci regulacji, aby maksymalnie dostosowaæ je do warunków w danej lokalizacji. Przyk³adowo mo na przyciszyæ urz¹dzenia znajduj¹ce siê najbli ej siedzib ludzkich, albo obni yæ g³oœnoœæ sygna³u w godzinach nocnych. Mo na te uzale niæ wybór emitowanej sekwencji dÿwiêków od pory dnia, pory roku oraz sytuacji na torach. Skutecznoœæ dzia³ania urz¹dzeñ do odstraszania zwierz¹t zosta³a potwierdzona wstêpnymi badaniami przeprowadzonymi na obecnych lokalizacjach urz¹dzeñ UOZ-1 przez Instytut Badawczy Leœnictwa oraz dwuletnimi badaniami monitoringowymi przeprowadzonymi przez Szko³ê G³ówn¹ Gospodarstwa Wiejskiego. Badania te wykaza³y wysok¹ skutecznoœæ dzia³ania urz¹dzeñ od ich instalacji na chronionym obszarze linii kolejowej zginê³y tylko dwa du e ssaki (³ania i sarna gopnione przez psy), podczas gdy na niedalekich obszarach kontrolnych mia³o miejsce kilkanaœcie takich przypadków. Nie sprawdzi³y siê obawy, e zwierzêta uciekn¹ ze swych siedlisk albo przyzwyczaj¹ siê do dÿwiêków. Po szeœciu latach dzia³ania urz¹dzeñ zwierzêta nadal chêtnie przebywaj¹ w pobli u linii kolejowej, a jednoczeœnie nadal reaguj¹ na sygna³y (80% zwierz¹t reaguje na sygna³y œciœle wg przewidywañ staj¹ siê czujne, a nastêpnie wycofuj¹ w kierunku œciany lasu). Trwaj¹ca kilka lat eksploatacja urz¹dzeñ wykaza³a te ich wysok¹ niezawodnoœæ oraz odpornoœæ na próby kradzie y i zniszczenia. Kompozytowa konstrukcja obudowy okaza³a siê bardzo odporna na próby dewastacji, nie ulegaj¹c takim dzia³aniom, jak usi³owanie wyrwania jej ³añcuchem przymocowanym do samochodu lub ci¹gnika. 3. OCHRONA ZWIERZ T NA RÓWNOLEGLE BIEGN CYM ODCINKU LINII KOLEJOWEJ I DROGI RUCHU KO OWEGO W przypadku linii kolejowych biegn¹cych równolegle w bezpoœredniej bliskoœci dróg ko³owych, w przypadku koniecznoœci instalowania urz¹dzeñ UOZ-1 zawsze bêdzie wystêpowa³o ryzyko wtargniêcia odp³oszonego zwierzêcia prosto pod ko³a nadje d aj¹cego samochodu. Skutki takiej kolizji, zw³aszcza w przypadku du ych saków jak dzik, jeleñ czy ³oœ, mog¹ byæ wrêcz tragiczne. Aby zminimalizowaæ ryzyko wyst¹pienia takiego zdarzenia, powsta³ projekt wspólnej ochrony obszaru kolejowo-drogowego, gdzie za ochronê zwierz¹t przy torach odpowiadaj¹ urz¹dzenia UOZ-1 a za ochronê kierowców zdalnie sterowane znaki drogowe o zmiennej treœci. Znaki takie powinny byæ instalowane na granicach obszarów ochrony zwierz¹t, przekazuj¹c kierowcom informacje o koniecznoœci chwilowego ograniczenia prêdkoœci spowodowane- 121

123 go podwy szonym prawdopodobieñstwem kolizji ze sp³oszonym zwierzêciem. Jako zasilane i sterowane przez wspó³pracuj¹ce z nim urz¹dzenia przytorowe UOZ-1, mog¹ odpowiednio wczeœnie ostrzec u ytkowników drogi o gro ¹cym niebezpieczeñstwie. Rys. 1. Struktura systemu ochrony zwierz¹t dla wspólnego obszaru kolejowo-drogowego Ogólna zasada ich dzia³ania jest nastêpuj¹ca: jeœli urz¹dzenia UOZ-1 milcz¹, znak jest ciemny i nie obowi¹zuj¹ adne dodatkowe ograniczenia, uruchomienie emisji sekwencji akustycznych powoduje równoleg³e (lub wyprzedzaj¹co wczeœniejsze) wyœwietlenie na tablicy znaku drogowego informacji o ograniczeniu prêdkoœci wraz ze s³ownym komunikatem o przyczynach takiego stanu (np. UWAGA, ZWIERZÊTA), po zakoñczeniu emisji sekwencji akustycznych przez urz¹dzenia UOZ-1 i przejeÿdzie pociagu, znak zostaje wygaszony i ograniczenie prêdkoœci przestaje obowi¹zywaæ, na koñcu obszaru wspólnej ochrony jest zlokalizowany sta³y znak odwo³ania ograniczenia prêdkoœci. Fot. 3. Znak drogowy wyœwietlaj¹cy informacjê o ograniczeniu szybkoœci 122

124 Fot. 4. Znak ostrzegawczy i czasowego ograniczenia prêdkoœci zamontowany na bramce Fot. 5. Znak ostrzegawczy i czasowego ograniczenia prêdkoœci zamontowany na konstrukcji s³upowej Metoda ograniczenia prêdkoœci i poinformowania kierowców o koniecznoœci zachowania szczególnej ostro noœci jest jednym z najbardziej skutecznych sposobów na unikniêcie lub minimalizacjê skutków kolizji samochodu ze zwierzêtami. Praktyka ycia codziennego pokazuje, e kierowcy zaczynaj¹ traktowaæ powa nie obowi¹zuj¹ce ich ograniczenia tylko wtedy, gdy przekazywana im informacja jest spersonalizowana. Kiedy przestaj¹ byæ anonimowi na drodze. 123

125 Tak¹ mo liwoœæ daje opracowany przez krakowsk¹ firmê TRAX system znaków drogowych zmiennej treœci wyposa onych w mikrofalowy miernik prêdkoœci oraz kamerê do skanowania numeru rejestracyjnego nadje d aj¹cego samochodu. Pojawienie siê obok œwiec¹cego znaku ograniczenia prêdkoœci s³ownej informacji typu KR zwolnij pokazuj¹cej kierowcy numer rejestracyjny jego samochodu daje prawie pewnoœæ prawid³owej reakcji na wyœwietlony znak. Fot. 6. Znak drogowy z pomarem prêdkoœci samochodu i skanerem tablicy rejestracyjnej Fot. 7. Znak drogowy z pomiarem prêdkoœci i skanerem tablicy rejestracyjnej samochodu zamontowany na bramce Technicznie, powi¹zanie systemu UOZ-1 ze zdalnie sterowanym znakiem drogowym bêdzie polegaæ na zapewnieniu zasilania oraz przekazywania sygna³ów steruj¹cych powoduj¹cych wyœwietlenie odpowiedniej informacji. Praktycznie to bêdzie na poprowadzeniu od najbli szego urz¹dzenia przytorowego UOZ-1 kabla zasilaj¹cego 230 VAC oraz kabla steruj¹cego prac¹ znaku drogowego. W urz¹dzeniu UOZ-1 wykorzystany zostanie wolny styk przekaÿnika, sterowanego portem mikroprocesora kontroluj¹cego pracê ca³ego urz¹dzenia. Umo liwi to ca³kowicie programowe wyliczanie momentu rozpoczêcia i zakoñczenia wyœwietlania informacji na znaku drogowym, uwzglêdniaj¹ce koniecznoœæ ewentualnego wyprzedzenia dzia³ania znaku wzglêdem emisji sekwencji odp³aszaj¹cych. Reasumuj¹c, I tak dzia³aj¹cy system powinien równie skutecznie chroniæ zwierzêta, pociagi i samochody. 124

126 OCHRONA ZWIERZYNY W S SIEDZTWIE SZLAKÓW KOMUNIKACYJNYCH dr hab. in. Andrzej Czerniak prof. nadzw. dr in. Ma³gorzata Górna Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Katedra In ynierii Leœnej dr Dariusz Kayzer dr Ewa Bakinowska Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Katedra Metod Matematycznych i Statystycznych 125

127 126

128 WSTÊP Oddzia³ywanie szlaków komunikacyjnych na œrodowisko zale ny od wielu czynników, miêdzy innymi od natê enia ruchu, konstrukcji drogi lub torowiska oraz lokalizacji. Degradacja krajobrazu, fragmentacja kompleksów leœnych, emisje zanieczyszczeñ i ha³asu, ska enie wód powierzchniowych i gruntowych, zaburzenie stosunków wodnych, utrata naturalnych siedlisk to najczêœciej wymieniane skutki budowy i eksploatacji dróg. Z tego powodu coraz wiêksze obszary terenów rolniczych i leœnych ulegaj¹ niekorzystnym dla zwierz¹t przekszta³ceniom. Budowa szlaków komunikacyjnych przyczynia siê do wyraÿnych zmian w krajobrazie; pojawiaj¹ siê ca³kiem nowe elementy: urz¹dzenia techniczne (fot. 1), budowle, wysokie nasypy w dolinach i g³êbokie wykopy przecinaj¹ce wzgórza. Wyró nia siê dwa etapy wystêpowania szkód na obszarach s¹siaduj¹cych z drogami tzn. szkody wczesne wynikaj¹ce bezpoœrednio z procesu budowy drogi oraz szkody póÿniejsze, bêd¹ce efektem d³ugookresowego oddzia³ywania ruchu samochodowego i czynników antropopresji (zanieczyszczenia powietrza, wód i gleb, ha³as Czerniak i Inn. 2007), wibracje, œmiertelnoœæ zwierz¹t na drogach, brak wymiany genów miêdzy populacjami). Stosowane w budownictwie drogowym materia³y na ogó³ nie zmieniaj¹ chemizmu œrodowiska glebowego. Zanieczyszczenia chemiczne destabilizuj¹ce równowagê chemiczn¹ œrodowiska generuj¹ g³ównie œrodki transportu. Powa ne skutki biogeochemiczne mog¹ wywo³ywaæ zanieczyszczenia chemiczne wymywane z podbudów i nawierzchni wykonanych z nieprzetworzonych odpadów przemys³owych. Fot. 1. Ekran akustyczny przy szlaku kolejowym (fot. A. Czerniak) 127

129 Tereny przydro ne nara one s¹ na ska enie tlenkiem wêgla, wêglowodorami pierœcieniowymi, tlenkami azotu i siarki, aldehydami, py³ami czerni wêglowej, azbestem oraz pierwiastkami œladowymi: kadmem, o³owiem, cynkiem. W wyniku emisji spalin nastêpuje wzrost stê- enia substancji toksycznych w powietrzu, glebie i roœlinach, co w konsekwencji powoduje toksyczne zagro enie dla ³añcucha pokarmowego zwierz¹t (Czerniak 2006). Sp³ukane z nawierzchni drogowych substancje ropopochodne (SR) przenikaj¹ do œrodowiska gruntowo-wodnego obszarów leœnych s¹siaduj¹cych z drogami. W gruntach przepuszczalnych migracja SR odbywa siê g³ównie w uk³adzie pionowym. Po dotarciu do zwierciad³a wód gruntowych substancje ropopochodne rozchodz¹ siê poziomo w strefie wzniosu kapilarnego. Substancje ropopochodne hamuj¹ rozwój a nawet eliminuj¹ wiêkszoœæ mikroorganizmów glebowych poprzez naruszenie warunków troficznych i tlenowych, a w mniejszym stopniu poprzez dzia³anie toksyczne. Obecnoœæ SR ogranicza dop³yw tlenu do gruntu i zak³óca obieg sk³adników pokarmowych, wzrasta iloœæ wêgla organicznego, maleje iloœæ azotu i fosforu, obni a siê ph. Przyczyn¹ zanieczyszczenia wód i gleb stref przydro nych w lasach s¹ równie chemiczne œrodki stosowane do zwalczanie zimowej œliskoœci nawierzchni drogowych oraz herbicydy u ywane do usuwania roœlinnoœci ze skarp i poboczy. W przypadku stwierdzenia istotnie silnego wp³ywu szlaków komunikacyjnych na strefy przydro ne nale y d¹ yæ do ograniczenia migracji zanieczyszczeñ chemicznych generowanych przez œrodki komunikacji poprzez zastosowanie geomembran, separatorów ropopochodnych, barier biogeochemicznych oraz remediacji gleb (Czerniak 2004 a, b, c, d). Od wielu lat w Katedrze In ynierii Leœnej Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu prowadzi siê badania dotycz¹ce kolizji drogowych z udzia³em zwierz¹t. Na przestrzeni analizowanych lat ( ) liczba wypadków z udzia³em zwierz¹t znacznie wzros³a. W 2008 roku na polskich drogach dosz³o do zdarzeñ drogowych, z czego z udzia³em zwierz¹t. Odnotowano 157 wypadków, kolizji, 6 osób zabitych i 208 rannych. Z zebranych danych wynika, e najwiêcej wypadków ma miejsce na drogach krajowych i wojewódzkich, nieco mniej na drogach powiatowych. Najmniej zdarzeñ drogowych notowanych jest na drogach gminnych i autostradach. Najwiêcej zdarzeñ drogowych z udzia³em zwierz¹t notuje siê w kwietniu, maju i paÿdzierniku (Tyburski 2009). Zwi¹zane jest to ze zwiêkszon¹ aktywnoœci¹ sezonow¹ oraz migracj¹ m³odych osobników. W ci¹gu doby zauwa alna jest zwiêkszona liczba wypadków w godzinach rannych (miêdzy godzin¹ 6:00 a 7:00) a tak e w godzinach popo³udniowych i wieczornych (miêdzy godzin¹ 16:00 a 23:00). Liczba wypadków z udzia³em zwierz¹t w ci¹gu tygodnia wzrasta znacz¹co w pi¹tek, sobotê i niedzielê. Z zebranych danych wynika, e najwiêkszy udzia³ w zg³oszonych zdarzeniach drogowych ma sarna, dalej dzik, ³oœ i jeleñ. Swobodna migracja zwierz¹t jest podstaw¹ trwa³ego funkcjonowania populacji. W celu wyeliminowania kolizji z udzia³em zwierz¹t kompleksy leœne wzd³u tych tras komunikacyjnych powinny byæ wygrodzone. Prowadzi to do zmian dotychczasowych tras migracyjnych zwierzyny. Brak mo liwoœci wymiany genów mo e powodowaæ krzy owanie siê osobników 128

130 blisko spokrewnionych (chów wsobny), a w konsekwencji uwstecznienie poszczególnych populacji na danym areale wystêpowania. Grodzenia powoduj¹ fragmentacjê œrodowiska, rozdzielaj¹ populacje zwierz¹t na izolowane subpopulacje. W tak izolowanych grupach zwiêksza siê podatnoœæ zwierz¹t na choroby, co w konsekwencji mo e powodowaæ drastyczne zmniejszenie liczebnoœci. Zjawisko to ilustruje przyk³ad zmniejszania area³u dla zaj¹ca (rys. 1). Rys. 1. Skutki fragmentacji area³u zaj¹ca (Trocme 1996) METODY OCHRONY ZWIERZ T MIGRUJ CYCH PRZEZ SZLAKI KOMUNIKACYJNE Poszczególne populacje dla w³aœciwego funkcjonowania potrzebuj¹ odpowiedniej przestrzeni yciowej o zró nicowanych biotopach. Zwierzêta okresowo zmieniaj¹ miejsca swojego bytowania i w zale noœci od gatunku przemieszczaj¹ siê na znaczne odleg³oœci. Przerwanie korytarzy migracyjnych zwierz¹t powoduje ich izolacjê. Brak wymiany genów pomiêdzy odleg³ymi populacjami powoduje ich os³abienie i degeneracjê. Wiele gatunków mo e funkcjonowaæ tylko dziêki ochronie i tworzeniu nowych ci¹gów korytarzy ekologicznych. Fragmentacja siedlisk na coraz to mniejsze powierzchnie powoduje stopniowe zmniejszenie siê liczby zwierz¹t a do ca³kowitego ich wyeliminowania. Bezpieczn¹ wêdrówkê dzikich zwierz¹t zapewniaj¹ ci¹g³e drzewostany, korytarze rzeczne, zadrzewienia, ³¹ki i tereny bagniste. Jedn¹ z najprostszych, ale ma³o skutecznych metod ochrony zwierz¹t przy drogach jest ograniczanie prêdkoœci jazdy na obszarach szczególnie zagro onych kolizjami ze zwierzêtami. Badania naukowe sugeruj¹, e na terenach leœnych prêdkoœci maksymalnie nie powinny przekraczaæ 70 km/h, a w miejscach szczególnie czêstych kolizji 50 km/h. Lepszym rozwi¹zaniem s¹ aktywne systemy ograniczania prêdkoœci, sk³adaj¹ce siê z systemu czujników podczerwieni wykrywaj¹cych zwierzêta zbli aj¹ce siê do krawêdzi jezdni i przesy³aj¹ce sygna³ do aktywnych znaków drogowych. 129

131 Na drogach w USA stosuje siê grodzenia naprowadzaj¹ce w celu zmuszenia zwierzyny do przechodzenia przez szlaki komunikacyjne w okreœlonych i specjalnie oznakowanych miejscach (rys. 2). Wykazano, e takie rozwi¹zania zmniejszaj¹ liczbê wypadków drogowych (szczególnie z udzia³em jeleni) i s¹ zdecydowanie tañsze od przejœæ nadziemnych i podziemnych. W celu wyeliminowania kolizji drogowych z udzia- ³em zwierz¹t kompleksy leœne wzd³u tras o du ym natê eniu ruchu powinny byæ wygrodzone. Autostrady i drogi szybkiego ruchu najczêœciej zabezpiecza siê siatk¹ stalow¹ o ma³ych lub œrednich Rys. 2. Znak informuj¹cy o przejœciu zwierzyny przez drogê oczkach, o wysokoœci cm, zmniejszaj¹c œrednicê oczek ku do³owi. Prowadzi to do zmian dotychczasowych tras migracyjnych zwierzyny. Brak mo liwoœci wymiany genów mo e bowiem powodowaæ krzy owanie siê osobników blisko spokrewnionych (chów wsobny), a w konsekwencji uwstecznienie poszczególnych populacji na danym areale wystêpowania. W celu unikniêcia kolizji ze zwierzêtami kopi¹cymi nory, drogi grodzi siê siatk¹ lub plastikow¹ p³yt¹ wkopan¹ w ziemiê na g³êbokoœæ 50 cm. Grodzenie dróg jest najbardziej skutecznym sposobem zmniejszania kolizji ze zwierzêtami, jednak powinno byæ stosowane wy³¹cznie wzd³u dróg o najwy szym natê eniu ruchu. Grodzenie ogranicza lub ca³kowicie uniemo liwia migracjê zwierzyny, co powoduje brak wymiany genów pomiêdzy populacjami. Ciekawe rozwi¹zanie poprawiaj¹ce bezpieczeñstwo ruchu zastosowano na autostradzie A2. W maju i lipcu 2007 roku rozdano kierowcom w sumie 10 tys. specjalnych gwizdków do zamontowania z przodu samochodu. Przy prêdkoœci powy ej 60 km/h, emituj¹ one ultradÿwiêki odstraszaj¹ce zwierzêta, nie s¹ natomiast s³yszalne dla ludzi. Dzia³ania s¹ czêœci¹ programu Europejskiej Karty Bezpieczeñstwa Ruchu Drogowego, która jest inicjatyw¹ Komisji Europejskiej i przewiduje zmniejszenie liczby wypadków œmiertelnych o po³owê do 2010 roku. Dla ograniczenia liczby wypadków z udzia³em zwierz¹t stosuje siê elementy odblaskowe typu SWAREFLEX ostrzegaj¹ce dzik¹ zwierzynê o nadje d aj¹cych pojazdach tzw. wilcze oczy. Elementy odblaskowe umieszcza siê po obu stronach jezdni, na przydro nych s³upkach. Odbijaj¹ one œwiat³a przeje d aj¹cych pojazdów w sposób przypominaj¹cy blask oczu drapie nika. Natychmiast po przejechaniu pojazdu elementy odblaskowe przestaj¹ odbijaæ œwiat³o reflektorów, co likwiduje optyczn¹ barierê i zwierzêta bezpiecznie mog¹ przekroczyæ jezdniê. Odblaskowe elementy ostrzegawcze nadaj¹ siê do stosowania bez wzglêdu na rzeÿbê terenu i mog¹ byæ instalowane na drogach p³askich i pochy³ych. Urz¹dzenia s¹ tak skonstruowane aby odbijaæ œwiat³o jedynie w w kierunku stref przydro nych. 130

132 Z badañ przeprowadzonych w USA, Kanadzie i Anglii wynika, i zastosowane elementy odblaskowe prowadz¹ do zmniejszenia liczby wypadków z udzia³em zwierz¹t o ponad 80% (dane z Firmy APM). Urz¹dzenia te zosta³y zainstalowane przez Generaln¹ Dyrekcjê Dróg Krajowych i Autostrad Oddzia³ w Bia³ymstoku w miejscach, w których najczêœciej dochodzi³o do kolizji dzikiej zwierzyny z pojazdami, na odcinkach dróg krajowych nr 8, 16, 61 (dane z GDDKiA). Bardzo ciekawe rozwi¹zanie umo liwiaj¹ce bezpieczn¹ migracjê zwierzyny przez szlaki kolejowe proponuje firma NEEL Sp. z o.o. Urz¹dzenia UOZ-1 ograniczaj¹ w znacz¹cym stopniu œmiertelnoœæ zwierz¹t na torach. Zastosowana metoda polegaj¹ca na ostrzeganiu zwierzyny o nadje d aj¹cym poci¹gu jest przysz³oœciowa i mo liwe s¹ jej ró ne modyfikacje podnosz¹ce funkcjonalnoœæ i skutecznoœæ dzia³ania. PRZEJŒCIA DLA ZWIERZ T OCENA FUNKCJONALNOŒCI Najskuteczniejsze, ale te najbardziej kosztowne metody ochrony zwierz¹t przy drogach to odpowiednio zlokalizowane i wkomponowane w œrodowisko przejœcia górne lub dolne (Curzyd³o 1999, Jêdrzejewski i Inn. 2004). Budowane przejœcia zapewniaj¹ ci¹g³oœæ migracji. Ró ni¹ siê rozmiarem i przeznaczeniem, budowane s¹ przejœcia p³askie betonowe i paraboliczne z blachy falistej. Pierwszy zielony most powsta³ we Francji w 1962 roku w miejscu, gdzie autostrada przecina las Fontainebleau pod Pary em. Wybudowany most okaza³ siê zbyt w¹ski i do 2008 roku zaplanowano jego poszerzenie, gdy ponad 20 tysiêcy ha lasu jest miejscem bytowania oko³o 800 jeleni i oko³o 800 dzików. Obecnie podobne rozwi¹zania stosuje siê w wiêkszoœci krajów europejskich. Aktualnie w Europie dominuje koncepcja budowy przejœæ górnych w technologii samonoœnych nasypów gruntowych wspartych konstrukcj¹ z blachy falistej. W 2007 roku w Polsce funkcjonowa³y 184 przejœcia dla zwierz¹t ró nej wielkoœci i konstrukcji, w tym 103 przepusty, 13 przejœæ dolnych, 20 przejœæ górnych, 44 przejœcia zespolone, 2 przejœcia górne kolejowe i 2 przejœcia dolne kolejowe. Koszty budowy przejœæ s¹ bardzo wysokie dlatego konieczna jest analiza funkcjonalnoœci tego rodzaju obiektów wyra- aj¹cej siê natê eniem migracji przez poszczególne gatunki (Górna i Czerniak 2008a,b). Zaprezentowane poni ej wyniki badañ stanowi¹ element realizowanego interdyscyplinarnego projektu badawczego, którego celem jest: okreœlenie fizycznych i chemicznych warunków bytowania zwierzyny w s¹siedztwie przejœæ, opracowanie optymalnych parametrów technicznych tych obiektów oraz sposobów ich urz¹dzania (Czerniak i Górna 2009). Przejœcie dla zwierz¹t nad drog¹ krajow¹ nr 5 w WPN W roku 2003 w Wielkopolskim Parku Narodowym wybudowano nad najbardziej niebezpieczn¹ przeszkod¹ migracyjn¹ drog¹ krajow¹ nr 5 przejœcie dla zwierz¹t typu górnego. Drogê odgrodzono od lasu, siatk¹ leœn¹ (typ M-200/22/15), która naprowadza zwierzêta w kierunku przejœcia. Przejœcie wykonane jest w nowatorskiej technologii ze stalowych blach falistych 131

133 SuperCor. Na œwiecie wybudowano dotychczas ponad 500 obiektów in ynierskich o tej konstrukcji, a w Polsce kilkanaœcie. Ca³kowita szerokoœæ wiaduktu w koronie nasypu wynosi 30 m, a ca³kowita d³ugoœæ przejœcia ³¹cznie z rampami naprowadzaj¹cymi wynosi 168 m. W 1993 roku stan liczebny dzików w WPN by³ ma³y i wynosi³ oko³o 60 osobników. W przeliczeniu na 1 tys. ha powierzchni dawa³o to 13 sztuk. W 1997 roku zagêszczenie dzików osi¹gnê³o ponad 40 osobników na 1 tys. ha powierzchni leœnej. Aktualnie w Polsce zauwa a siê dynamiczny wzrost populacji dzika. Podobn¹ tendencjê wykaza³a inwentaryzacja zwierzyny w WPN z roku 2008 roku. W stosunku do 2007 roku, nast¹pi³ ponad dwukrotny wzrost liczebnoœci tego gatunku. Celem przeprowadzonych badañ by³a ocena funkcjonalnoœci wybudowanego przejœcia nad drog¹ krajow¹ nr 5 w Wielkopolskim Parku Narodowym. Stopieñ akceptacji obiektu oceniano miedzy innymi na podstawie intensywnoœci migracji dzików. Obserwacje migruj¹cej zwierzyny przez przejœcie prowadzono ju od listopada 2003 roku (termin oddania przejœcia do u ytku). Regularne migracje lisów i jenotów stwierdzono ju w trakcie realizacji prac wykoñczeniowych. Zim¹ z przejœcia zaczê³y korzystaæ sarny. W okolicach przejœcia oraz na samym przejœciu odnotowano równie tropy chmar jeleni i watah dzików (Górna i Czerniak 2009). Analiza œladów i tropów nie umo liwia jednak pe³nej oceny funkcjonalnoœci oddanego obiektu. Opady œniegu w Wielkopolsce wystêpuj¹ tylko przez kilka tygodni w roku, a w pozosta³ym okresie poprawne odczytanie tropów utrudnia pokrywa roœlinna. Metoda badañ Dotychczas ocenê funkcjonalnoœci przejœæ przeprowadzano metod¹ tropieñ. Aby dok³adnie rozpoznaæ strukturê migracji, czas przebywania zwierz¹t na przejœciu i behawior zwierzyny autorzy zastosowali pierwszy w Polsce prototypowy zestaw monitoringu telewizyjnego (fot. 2). Fot. 2. Przejœcie dla zwierz¹t nad drog¹ krajow¹ nr 5 oraz zestaw obserwacyjny wraz z uk³adem zasilaj¹cym (fot. M. Górna) 132

134 Zaprojektowany zestaw monitoruj¹cy sk³ada siê z trzech odrêbnych elementów: zestawu obserwacyjnego zamontowanego na przejœciu wraz z uk³adem zasilaj¹cym, urz¹dzenia rejestruj¹cego, stanowiska do odtwarzania i analiz badawczych. W sk³ad zestawu obserwacyjnego wchodzi: kamera w hermetycznej, podgrzewanej obudowie, radiowy nadajnik sygna³u wizyjnego, oœwietlacz podczerwieni z wy³¹cznikiem zmierzchowym oraz zespó³ urz¹dzeñ zasilaj¹cych baterie ogniw fotowoltaicznych, regulator napiêcia, baterie akumulatorów. Pobór mocy ca³ego zestawu w zale noœci od pory dnia i roku zmienia siê w granicach od 10 W do 45 W. Urz¹dzenia zestawu obserwacyjnego zaprojektowano do bezobs³ugowej pracy przez 24 godziny na dobê. Fot. 3. Przyk³adowe sekwencje filmowe migruj¹cych dzików przejœciem dla zwierz¹t nad drog¹ krajow¹ nr 5 (uwaga data i godzina migracji widoczna na zdjêciach) (fot. M. Górna) Zamontowany uk³ad telewizyjny umo liwia analizê: struktury gatunkowej i wiekowej zwierzyny korzystaj¹cej z przejœcia, sezonowoœci rocznej i dobowej migracji, wp³ywu czynników fizycznych (ha³asu i œwiat³a) generowanych przez ruch samochodowy na zachowanie zwie- 133

135 rzyny na przejœciu (fot. 3). Uzyskiwano tak e informacje o kierunku migracji i czasie przebywania zwierz¹t na przejœciu. Ca³odobowy zapis sekwencji filmowych migruj¹cej przejœciem zwierzyny prowadzono od 2007 roku. Urz¹dzenie umo liwia okreœlenie czasu migracji z dok³adnoœci¹ do 1 sek. W pracy przedstawiono wyniki badañ migracji dzików prowadzone przez jeden rok (od marca 2008 roku do lutego 2009 roku). Zebrane wyniki z zarejestrowanych sekwencji filmowych analizowano dwukierunkowo tzn. uwzglêdniaj¹c: liczbê migruj¹cych osobników poszczególnych gatunków, liczbê zdarzeñ w ramach trzech przedzia³ów czasowych w czasie doby. Liczbê migruj¹cych sztuk poszczególnych gatunków przedstawiono graficznie z podzia³em na miesi¹ce (rys. 3). Liczbê zdarzeñ opracowano statystycznie. Analiza liczby sztuk przechodz¹cych monitorowanym obiektem mo e nie w pe³ni obrazowaæ sk³onnoœæ poszczególnych gatunków do pokonywania przejœcia. W przypadku stadnego przekraczania obiektu (chmara jeleni i wataha dzików) decyzjê o migracji przejœciem podejmuje osobnik przewodz¹cy (licówka i locha). W zwi¹zku z tym podjêto próbê przeprowadzenia analizy sk³onnoœci przekraczania obiektu traktuj¹c zarówno migracjê jednej sztuki jak i watahy jako zdarzenie tej samej rangi. W ten sposób starano siê wyeliminowaæ niedoskona³oœæ analizy wykonanej w oparciu o sam¹ liczebnoœæ. Hipotez¹ wyjœciow¹ by³o za³o enie, e np. u dzików decyzjê o migracji podejmuje locha a nie warchlaki. Celem analizy statystycznej by³o porównanie prawdopodobieñstwo zdarzeñ zarejestrowanych przez zestaw monitoruj¹cy modelowe przejœcie dla zwierz¹t. Jako zdarzenie przyjêto przejœcie pojedynczych sztuk dzików lub watah. Analizê migracji dzików zosta³y przeprowadzone w ramach poszczególnych miesiêcy i czterech pór roku. Zdarzenia opisuj¹ce liczbê przekroczeñ przejœcia przez dzika lub watahy w ci¹gu doby zosta³y zaklasyfikowane do trzech roz³¹cznych przedzia³ów czasowych: pory wieczorno-nocnej (18:01 24:00), pory nocno-porannej (00:01 06:00) oraz pory dziennej (06:01 18:00). Dla porównania czêstoœci przekraczania przejœcia przez dzika w ró nych okresach czasowych oraz w ró nych porach roku zastosowano model logistyczny (Agresti 1984, McCullagh i Nelder 1989). Przyjêto, e pierwsz¹ grupê stanowi³y miesi¹ce wiosenne (marzec, kwiecieñ, maj), drug¹ miesi¹ce: czerwiec, lipiec, sierpieñ (okres letni), trzeci¹: wrzesieñ, paÿdziernik, listopad (okres jesienny), czwart¹: grudzieñ, styczeñ, luty (okres zimowy). Stosuj¹c model logistyczny za³o ono, e w eksperymencie badane s¹ 4 niezale ne obiekty (pory roku), reprezentowane przez liczê przekroczeñ podlegaj¹c¹ klasyfikacji z podzia³em na wyró nione 3 okresy czasowe. Liczba przekroczeñ przejœcia przez dzika lub watahy (liczba zdarzeñ) zosta³a przedstawiona w tabeli 1. Niech p ji oznacza prawdopodobieñstwo przynale noœci badanej jednostki do j-tej kategorii (okres czasowy) odpowiadaj¹cej i-temu obiektowi (porze roku). Wówczas model logistyczny mo na zapisaæ w nastêpuj¹cej postaci (Rao i Toutenburg, 1999): 134

136 (1) gdzie: q j jest granic¹ j-tej kategorii, t i jest efektem i-tego obiektu oraz g ji jest j-tym skumulowanym prawdopodobieñstwem odpowiadaj¹cym jednostkom i-tego obiektu (g ji = p 1i + p 2i p ji ). Prawdopodobieñstwa te wyliczone z modelu (1) przyjmuj¹ postaæ: (2) (Miller i inni 1993, Bakinowska i Kala 2007). Stosuj¹c wa on¹ metodê najmniejszych kwadratów, na podstawie wyników przedstawionych w tabeli 1 otrzymano oszacowania nieznanych parametrówq j i efektów obiektowych t i (tabela 2). Korzystaj¹c z tych oszacowañ, zgodnie z modelem (2), wyliczono estymatory skumulowanych prawdopodobieñstw g Ù ji. Oceny tych prawdopodobieñstw zosta³y przedstawione w tabeli 2, przy czym g Ù 1i oznacza oszacowane prawdopodobieñstwo przejœcia przez przejœcie dzika w porze wieczorno-nocnej w ustalonej i-tej porze roku, natomiast g Ù 2i oznacza oszacowane sumy prawdopodobieñstw przejœcia przez przejœcie dzika w porze wieczorno-nocnej i w porze nocno-porannej dla ustalonej i-tej pory roku. Wyniki badañ i dyskusja Analizy zarejestrowanych sekwencji filmowych wykaza³y, e z przejœcia korzysta³a zarówno zwierzyna gruba jak i ma³e drapie niki. W ci¹gu analizowanego roku odnotowano migracjê z udzia³em: 6138 dzików oraz 1,5 tys. saren, 1,4 tys. jeleni, 1,5 tys. lisów, 137 jenotów, 134 kun, 66 borsuków. ¹cznie odnotowano w ci¹gu roku migracjê 11 tys. sztuk zwierzyny grubej i drobnej. Migracjê dzików w poszczególnych miesi¹cach przedstawia rys.3. Dziki najczêœciej korzysta³y z przejœcia od lipca do paÿdziernika oraz w kwietniu. W ka dym z wymienionych miesiêcy zarejestrowano ponad 600 sztuk, a w paÿdzierniku a 832 osobniki. Natomiast w maju na przejœciu pojawi³o siê tylko 97 sztuk. Dziki czêœciej migrowa³y w porze wieczorno-nocnej (987 zdarzeñ) (tab. 1). W porze nocno-porannej wyst¹pi³o 807 zdarzeñ, a w dzieñ 234 zdarzenia. W dzieñ najczêœciej dziki migrowa³y w paÿdzierniku (53) i w grudniu (57). Analizuj¹c pory roku stwierdzono, e najwiêcej zdarzeñ z udzia³em dzików mia³o miejsce jesieni¹ (678) i zim¹ (573). Latem zarejestrowano ³¹cznie 456 zdarzeñ a wiosn¹

137 Rys. 3. Migracja dzika (Sus scrofa L.) przejœciem dla zwierz¹t nad drog¹ krajow¹ nr 5 Tabela 1. Liczba zdarzeñ tzn. przejœæ pojedynczych sztuk lub grup zwierzyny przez przejœcie nad drog¹ krajow¹ nr 5 Miesi¹c Pora wieczorno- -nocna (18:01 24:00) Pora nocno- -poranna (00:01 06:00) Pora dzienna (06:01 18:00) Suma zdarzeñ Dzik (Sus scrofa) marzec kwiecieñ maj wiosna 321 czerwiec lipiec sierpieñ lato 456 wrzesieñ paÿdziernik listopad jesieñ 678 grudzieñ styczeñ luty zima 573 Suma W tabeli 2 przedstawiono wartoœci umownych granic pomiêdzy kategoriami, efektów obiektowych oraz prawdopodobieñstw skumulowanych. Na ich podstawie stwierdzono, e czêstoœæ przejœæ dzika w wyznaczonych okresach czasowych ró ni siê pomiêdzy porami roku. Czêstoœæ 136

138 przekroczeñ przejœcia dla zwierz¹t przez dziki ró ni³a siê wysoce istotnie wiosn¹ i latem, a jesieni¹ istotnie w porównaniu do przeciêtnej czêstoœci przekraczania przejœcia przez dziki w ró nych porach roku. Wartoœci efektów obiektowych t i oraz wielkoœci prawdopodobieñstw skumulowanych g Ù ji œwiadcz¹ o tym, e dziki w porze wieczorno-nocnej przekracza³y przejœcie czêœciej wiosn¹ i zim¹ ni latem i jesieni¹, a w porze letniej rzadziej. Ponadto nale y podkreœliæ, e zwierzêta przekracza³y przejœcie najczêœciej wiosn¹ w porze wieczorno-nocnej. Tabela 2. Wartoœci umownych granic pomiêdzy kategoriami q, efektów obiektowych t, prawdopodobieñstw skumulowanych g ji. q q 1-0,014 q 2 1,828 g Ù ji g Ù 1i g Ù 2i t 1 (wiosna) 0,304** g Ù j1 (wiosna) 0,572 0,894 t 2 (lato) -0,257** g Ù j2 (lato) 0,433 0,828 t 3 (jesieñ) -0,143* g Ù j3 (jesieñ) 0,461 0,844 t 4 (zima) 0,096 g Ù j4 (zima) 0,520 0,873 * istotnoœæ na poziomie a = 0.05 ** istotnoœæ na poziomie a = 0.01 Przyk³adowe zachowania dzików na przejœciu Dziki korzysta³y z przejœcia zazwyczaj w grupach, ale doœæ czêsto obserwowano migruj¹ce pojedynki. Watahy czêsto migrowa³y dwa razy w ci¹gu tej samej doby tzn. z pó³nocy na po- ³udnie i w przeciwnym kierunku. Dziki migrowa³y stêpem i k³usem, zdarza³ siê tak e galop i sporadycznie skoki. Odyñce przechodzi³y najczêœciej powoli. Dziki czêsto traktowa³y przejœcie jako miejsce erowania. Dla przyk³adu 23 czerwca 2008 roku wataha sk³adaj¹ca siê z 3 doros³ych osobników i 5 m³odych buchtowa³a na przejœciu 5 minut. W dniu 27 lipca 2 doros³e i 5 m³odych erowa³y na przejœciu a 14 minut, a 31 sierpnia 5 osobników a 15 minut na œrodku przejœcia. Zdarza³o siê, e dziki migrowa³y przez przejœcie jednoczeœnie z innymi gatunkami; np. 4 sierpnia dzik razem z lisem, 11 paÿdziernika dziki (2 doros³e osobniki i 3 m³ode) razem z sarn¹ z koÿlêciem, 20 listopada dzik razem z lisem, 15 stycznia dziki 1 doros³y i 3 m³ode razem z bykiem. W efekcie przeprowadzonych badañ stwierdzono e: monitorowane przejœcie nad drog¹ krajow¹ nr 5 jest akceptowane przez dziki, bowiem korzysta³y one z przejœcia bez obaw nawet w porze dziennej, czêstotliwoœæ migracji ró ni³a siê w poszczególnych porach roku i miesi¹cach. Wiosn¹ i zim¹ dziki czêœciej przekracza³y przejœcie w porze wieczorno-nocnej ni latem i jesieni¹. W porze nocno-porannej najrzadziej przekracza³y przejœcie wiosn¹, a najczêœciej latem i jesieni¹, 137

139 - czas pokonywania i przebywania dzików na przejœciu by³ zmienny i wynosi³ od kilku do kilkunastu minut. Zachowanie migruj¹cej zwierzyny nie zawsze by³o zdeterminowane natê eniem ruchu samochodowego, o funkcjonalnoœci przejœcia zadecydowa³y parametry techniczne obiektu i sposób jego zagospodarowania. Zaprezentowane wyniki badañ œwiadcz¹, e w³aœciwie umiejscowione przejœcie, dobrze wkomponowane w otaczaj¹ce œrodowisko leœne, z prawid³owo zaprojektowanymi rampami naprowadzaj¹cymi jest akceptowane przez dziki. Analizowane przejœcie o szerokoœci 30m w tym konkretnym przypadku (tylko 2 pasy ruchu) nale y uznaæ jako funkcjonalne. Nale y jednak mieæ na uwadze, e w przypadku budowy przejœæ nad drogami o wiêcej ni dwu pasach ruchu szerokoœæ obiektów powinna byæ wiêksza. Przejœcia dla zwierz¹t nad lini¹ kolejow¹ E 20 Monitorowane przejœcia kolejowe w okolicach Rzepina oddano do u ytku w listopadzie 2007 roku. S¹ to pierwsze w Polsce przejœcia górne nad lini¹ kolejow¹. Budowa przejœæ w tych miejscach by³a niezbêdna, bowiem dosz³o tu do wykolejenia poci¹gu po kolizji z watah¹ licz¹c¹ ponad 20 dzików. Przejœcia zosta³y wykonane z jednoprzês³owych ³uków ze stalowych blach falistych wspó³pracuj¹cych z gruntem (gruboœæ blachy 7 mm). Szerokoœæ u ytkowa ka dego z przejœæ to 40 m, rozpiêtoœæ w wezg³owiu wynosi 20 m. Obiekty wyposa one zosta³y w ekrany akustyczne i przeciwolœnieniowe, w postaci lekkiej konstrukcji drewnianej. Obie strony przejœæ ogrodzono metalow¹ siatk¹ powlekan¹ PVC. Rys. 4. Tropy zwierzyny grubej 138

140 Zakres badañ obejmowa³: inwentaryzacjê parametrów technicznych obiektów, identyfikacjê czynników przyrodniczych i antropogenicznych maj¹cych wp³yw na akceptacjê przejœæ przez zwierzynê, przeprowadzenie wizji lokalnych w celu identyfikacji tropów i œladów migruj¹cych przejœciami zwierz¹t, zebranie informacji o funkcjonalnoœci badanych przejœæ od specjalistów zarz¹dzaj¹cych monitorowanymi obiektami (leœnicy, myœliwi). Analizowano wysokoœæ ekranów os³aniaj¹cych oraz stan szaty roœlinnej wprowadzanej na przejœcia i rampy naprowadzaj¹ce. Akceptacjê przejœcia przez zwierzynê okreœlano na podstawie zaobserwowanych tropów i œladów (fot. 4.). Tropienie przeprowadzano w miarê mo - liwoœci w okresie zalegania pokrywy œnie nej. Tropy i œlady erowania badano równie w miesi¹cach letnich. Wiele cennych informacji o funkcjonalnoœci przejœæ uzyskano od leœników i myœliwych dzier awi¹cych obwody, na których by³y zlokalizowane obiekty. Fot. 4. Tropy na przejœciu dla zwierz¹t wybudowanym w okolicy Rzepina (fot. M. Górna) 139

141 Przeprowadzone badania przejœæ dla zwierz¹t nad lini¹ kolejow¹ E 20 wykaza³y, e migruj¹ca zwierzyna zaakceptowa³a oba obiekty (fot. 4). Sprzyja³o temu: bardzo poprawny wybór lokalizacji przejœæ, zastosowane parametry konstrukcyjne, s¹siedztwo mateczników, ograniczona antropopresja, czêstotliwoœæ przejazdów poci¹gów. Monitorowanymi przejœciami migrowa³y miêdzy innymi: sarny, dziki i jelenie. Z przejœæ bez adnych obaw korzysta³y lisy oraz na ogó³ bardzo ostro ne odyñce (pojedynki). WNIOSKI 1. Szlaki komunikacyjne o du ym natê eniu ruchu stanowi¹ istotn¹ barierê dla migracji zwierzyny i znacz¹co oddzia³ywaj¹ na œrodowisko. G³ówne skutki dzia³ania barierowego to: kolizje i wypadki drogowe z udzia³em zwierz¹t, fragmentacja obszarów cennych przyrodniczo oraz rozdzielanie populacji na izolowane subpopulacje. 2. Przejœcia dla zwierz¹t s¹ kosztownymi obiektami minimalizuj¹cym wp³yw inwestycji liniowej na œrodowisko przyrodnicze. Celowa jest wiêc kontrola funkcjonalnoœci oddawanych do u ytku ekoduktów. Monitoring ma na celu kontrolê, czy zastosowane rozwi¹zania techniczne i biologiczne zosta³y przez zwierzêta zaakceptowane. Najpe³niejsz¹ analizê struktury migracji zwierzyny przez przejœcia zapewnia telewizyjny zestaw obserwacyjno-rejestruj¹cy z oœwietlaczem podczerwieni. 3. Aby eliminowaæ negatywne skutki grodzeñ, celowe jest poszukiwanie i stosowanie nowatorskich rozwi¹zañ takich jak np. urz¹dzenie UOZ-1 alarmuj¹ce zwierzynê o nadje d aj¹cym poci¹gu. Literatura Agresti A. (1984): Analysis of ordinal categorical data. Wiley, New York. Bakinowska E., Kala R. (2007): An application of logistic models for comparison of varieties of seed pea with respect to lodging. Biometrical Letters 44(2), Curzyd³o J. (1999): Problem ekologicznych mostów i przepustów dla zwierz¹t wolno yj¹cych w Polsce. Miêdzynarodowe Seminarium. Ekologiczne przejœcia dla zwierz¹t wolno yj¹cych i przydro ne pasowe zadrzewienia niezbêdnymi sk³adnikami nowoczesnych inwestycji transportowych. (Autostrady i linie kolejowe). Katedra Ekologicznych Podstaw In ynierii Œrodowiska AR w Krakowie, ss Czerniak A. (2004a): The influence of the cement-ground road foundations on the content of heavy metals in the assimilatory organs of the trees growing in the ecotone forest area. Polish Journal of Environmental Studies, vol. 13/III, Czerniak A. (2004b): Wp³yw ruchu samochodowego na aktywnoœæ enzymatyczn¹ poziomów próchnicznych leœnych gleb p³owych. Pr. Kom. Nauk Roln. Kom. Nauk Leœn. PTPN 96:

142 Czerniak A. (2004c): Wytrzyma³oœæ na œciskanie cementogruntu ze zbrojeniem rozproszonym typu torus. Tenth International Conference Durable and Safe Road. Kielce 2004, Road and Bridge Research Institute, Warszawa. ISBN : Czerniak A. (2004d): Zanieczyszczenie i bioindykacja stref ekotonowych lasu mieszanego œwie ego (LMœw) w zasiêgu oddzia³ywania cementowo-gruntowych podbudów drogowych. Rozprawa habilitacyjna. Wydawnictwo AR w Poznaniu. Czerniak A. (2006): Horizontal and vertical migration of heavy metals leached out from forest roads cement-groun surfaces. Polish Journal of Environmental Studies, Vol. 15, No. 2A, Czerniak A., Górna M. (2009): Warunki bytowania zwierzyny w s¹siedztwie dróg. Miêdzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna Ochrona Œrodowiska i Estetyka a Rozwój Infrastruktury Drogowej. Kazimierz Dolny, r. Materia³y konferencyjne: Czerniak A., Poszyler-Adamska A., Kayzer D. (2007): Ocena propagacji ha³asu komunikacyjnego na terenach zadrzewionych. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 1/2007. PAN Oddz. w Krakowie, Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi, Górna M., Czerniak A. (2008a): Analiza migracji zwierzyny leœnej przejœciami wybudowanymi nad szlakami komunikacyjnymi. Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich, Polska Akademia Nauk, Oddzia³ w Krakowie, strony: , ISSN Górna M., Czerniak A. (2008b): Telewizyjny monitoring przejœæ dla zwierz¹t, Las Polski nr 21/ 2008, strony Górna M., Czerniak A. (2009): Migracja jelenia szlachetnego Cervus elaphus L. przejœciem dla zwierz¹t nad drog¹ krajow¹ nr 5 w Wielkopolskim Parku Narodowym. Studia i Materia³y Centrum Edukacji Przyrodniczo-Leœnej. Zdobycze Nauki i Techniki dla Ochrony Przyrody w Lasach, pod redakcja Dariusza Anderwald, Rogów 2009, R.11. Zeszyt 2 (21): Jêdrzejewski W., Nowak S., Kurek R., Mys³ajek R.W., Stachura K. (2004): Zwierzêta a drogi. Metody ograniczania negatywnego wp³ywu dróg na populacje dzikich zwierz¹t. ISBN Mccullagh P., Nelder J. A. (1989): Generalized linear models. 2nd ed. Chapman and Hall, London. Miller M. E., Davis CH. S., Landis J. R. (1993): The analysis of longitudinal polytomous data: generalized estimating equations and connections with weighted least squares. Biometrics 49, Rao C. R., Toutenburg H.(1999): Linear Models. 2nd ed. Springer-Verlag, New York. Trocme M., Magnin B., Lebeau R. P. (1996): La reconstitution de corridors ecologiques: une reponse an morcellement croissant des habitats. ENV. No 4/1996, Tyburski. (2009): Wypadkowoœæ zwierzyny na drogach. Maszynopis w Kat. In ynierii Leœnej Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu. 141

143 142

144 ANALIZA ZACHOWAÑ ZWIERZ T W WARUNKACH ZAGRO ENIA KOLIZJ Z NADJE D AJ CYM POCI GIEM CZYLI DLACZEGO ZWIERZÊTA WPADAJ POD POCI GI? Joanna y³kowska Przedsiêbiorstwo Wdro eniowo-produkcyjne NEEL Sp. z o.o. 143

145 144

146 LINIA KOLEJOWA JAKO ELEMENT ŒRODOWISKA YCIA ZWIERZ T Ludzie postrzegaj¹ kolej przede wszystkim jako sposób przemieszczania siê z miejsca na miejsce. Ma to swoje odbicie w definicji, któr¹ mo na znaleÿæ w internecie na popularnym portalu encyklopedycznym: Linia kolejowa element sieci kolejowej sk³adaj¹cy siê z jednego, dwóch lub kilku torów kolejowych ³¹cz¹cych punkty pocz¹tkowy i koñcowy. Dalsza czêœæ definicji rozszerza pojêcie linii kolejowej o aspekty istotne tak e z punku widzenia przyrody: Do linii kolejowej zalicza siê równie grunty zajête pod torowisko oraz do nich przyleg³e wraz z budynkami, budowlami i urz¹dzeniami stworzonymi do prowadzenia ruchu (pl.wikipedia.org). Liniê kolejow¹ tworz¹ tory (drogi szynowe) u³o one na specjalnym pod³o u, do tego dochodz¹ zwykle elementy odwodnienia (np. rowy ewaporacyjne lub tzw. korytka krakowskie), czasem skarpy nasypu lub przekopu oraz przyleg³y pas gruntu szerokoœci co najmniej 3 metrów, w którym nie mog¹ siê znajdowaæ adne budowle ani drzewa. W praktyce oznacza to, e linia kolejowa biegnie w dosyæ szerokim korytarzu niskiej, okresowo wykaszanej roœlinnoœci (fot. 1). Wymiary linii kolejowych okreœlone s¹ w Rozporz¹dzeniu Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 10 wrzeœnia 1998 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadaæ budowle kolejowe i ich usytuowanie. Dla przyk³adu linia magistralna i pierwszorzêdna dwutorowa ma szerokoœæ rzêdu 11 metrów (plus szerokoœæ ewentualnego nasypu lub przekopu oraz przyleg³ego pasa gruntu), linia jednotorowa ma oko³o 6,5 metra szerokoœci, przy czym podane wymiary obejmuj¹ sam¹ drogê szynow¹, bez odwodnienia, skarp i przyleg³ego pasa gruntu (Dz.U. z 1998 r. nr 151 poz. 98). Fot. 1. Centralna Magistrala Kolejowa szeroki twór antropogeniczny rozcinaj¹cy œrodowisko (fot. Jacek Jastrzêbski). 145

147 W Polsce bardzo ma³o buduje siê linii kolejowych od zera. Wiêkszoœæ linii istnieje od dziesiêcioleci, a inwestycje czêsto polegaj¹ g³ównie na modernizacji: wymianie pod³o a i szyn oraz niewielkich zmian po³o enia linii kolejowej na ³ukach (tzw. korekta ³uków). Dla zwierz¹t urodzonych na danym terenie linia kolejowa jest wiêc elementem istniej¹cym od zawsze w ich œrodowisku. Linie kolejowe maj¹ stosunkowo niewielkie oddzia³ywanie na otaczaj¹ce je œrodowisko naturalne, w ich bezpoœrednim s¹siedztwie wystêpuj¹ nieraz cenne przyrodniczo siedliska i gatunki. Mo na wydzieliæ dwa rodzaje oddzia³ywañ linii kolejowych na zwierzêta: Oddzia³ywanie trwa³e, wynikaj¹ce z samej obecnoœci infrastruktury kolejowej. G³ównie jest to oddzia³ywanie barierowe, ró ne dla ró nych gatunków zwierz¹t. Zale y m.in. od wielkoœci i nachylenia skarp, urz¹dzeñ odwadniaj¹cych (tzw. korytka krakowskie s¹ nieprzekraczaln¹ barier¹ dla p³azów), obcego ekologicznie nieprzyjaznego pod³o a pod torowiskiem. Oddzia³ywanie chwilowe podczas przejazdu poci¹gu, w tym p³oszenie zwierz¹t, wypadki (Michaj³ow 2008). Nie uwzglêdniono tu oddzia³ywania zwi¹zanego z pracami konserwacyjnymi czy remontowymi na linii. Zwierzêta ginê³y pod ko³ami poci¹gów od pocz¹tków istnienia kolei. Paradoksalnie postêp techniczny zwiêkszaj¹cy bezpieczeñstwo pasa erów mo e z kilku wzglêdów zwiêkszaæ œmiertelnoœæ zwierz¹t na torach. Jednym czynnikiem jest wiêksza prêdkoœæ poci¹gów, innym coraz lepsze wyciszenie linii kolejowej i zabezpieczenia przed drganiami pod³o a. DLACZEGO ZWIERZÊTA PRZECHODZ PRZEZ TORY? 1. Tory rozcinaj¹ siedliska zwierz¹t Polska ma na tle Europu bardzo wysoki wskaÿnik ró norodnoœci biologicznej. Na terenie ca³ego kraju wystêpuj¹ cenne obszary Natura Niestety przy inwestycjach o charakterze liniowym nie zawsze mo liwe jest ominiêcie wszystkich cennych przyrodniczo terenów (Czerniak, Górna 2009). Zwierzêta zasiedlaj¹ oczywiœcie nie tylko obszary sieci Natura 2000 i inne prawnie chronione. Gatunki takie jak sarna, dzik czy lis wystêpuj¹ powszechnie na obszarze prawie ca³ego kraju i linie kolejowe czêsto przebiegaj¹ przez ich area³y osobnicze (fot. 2). Zwierzêta przemieszczaj¹c siê w obrêbie swojego terenu w poszukiwaniu po ywienia lub gdy miejsce nocnego (lub dziennego) odpoczynku znajduje siê po drugiej stronie linii kolejowej ni miejsce erowania si³¹ rzeczy przekraczaj¹ tory. 2. Linie kolejowe krzy uj¹ siê z trasami wêdrówek Linie kolejowe, podobnie jak i inne obiekty liniowe, niejednokrotnie krzy uj¹ siê ze szlakami wêdrówek zwierz¹t, zarówno z lokalnymi trasami przemieszczania (jak wy ej wspomniane 146

148 Fot. 2. Trasa wêdrówek saren (fot. Iwona Rychter) przemieszczanie z miejsca nocnego spoczynku na erowisko), trasami migracji sezonowych, jak i korytarzami ekologicznymi o znaczeniu ponadregionalnym (Jêdrzejewski i in. 2004). Swobodna migracja zwierz¹t jest niezbêdna, by móg³ nast¹piæ przep³yw genów pomiêdzy populacjami danego gatunku. Niewielka populacja izolowana od innych populacji, skazana jest na zag³adê, poniewa zwierzêta s¹ zmuszone do ³¹czenia siê w pary w bliskim pokrewieñstwie, co w konsekwencji prowadzi do ujawnienia siê wad genetycznych. Dlatego te nawet u gatunków, które jako doros³e prowadz¹ osiad³y tryb ycia na okreœlonym terenie, czêœæ osobników podejmuje wêdrówki w celu znalezienia nowego terytorium. Zjawisko dyspersji m³odych osobników po oddzieleniu od matki jest powszechne u wielu krêgowców (Wasilewski, Werka, Nasiadka 2007). U wilków czêœæ m³odych zostaje z rodzinnym stadem, ale niektóre oddzielaj¹ siê i wyruszaj¹ w nieraz bardzo dalekie trasy. U jeleniowatych, zajêcy i lisów czas okres przemieszczania siê m³odzie y przypada g³ównie na sezon letni. M³ode osobniki jako niedoœwiadczone czêœciej podejmuj¹ nieostro ne decyzje i ³atwiej ulegaj¹ wypadkom ni zwierzêta doros³e. Trochê inaczej wygl¹da sytuacja w przypadku ³osi. osie s¹ sk³onne do podejmowania dalekich wêdrówek, a poniewa gatunek jest w trakcie powtórnej ekspansji na tereny, z których zosta³ wyparty, wêdruj¹ce ³osie mo na spotkaæ niezale nie od pory roku (Wasilewski, Werka, Nasiadka 2007). Inny rodzaj wêdrówek to przemieszczanie siê poprzedzaj¹ce sezon godowy do miejsc odbywania godów oraz przemieszczanie siê zwierz¹t podczas walk terytorialnych. Pobudzone instynktem rozmna ania staj¹ siê czêsto mniej ostro ne, co dodatkowo zwiêksza ryzyko ich œmierci na torach (Wasilewski, Werka, Nasiadka 2007). 147

149 3. Sytuacje zagro enia zwierzêta gonione przez psy, ludzi W sytuacji bezpoœredniego zagro enia ycia faktycznego lub wyimaginowanego instynkt samozachowawczy bierze górê nad wyuczonymi nawykami i rozs¹dkiem. Zwierzê gonione przez sforê psów mo e uciekaæ niemal e na oœlep (fot. 3 5). W tej sytuacji linia kolejowa nie jest dla zwierz¹t przeszkod¹ ani dla ofiary, ani dla goni¹cych j¹ drapie ników (Wasilewski, Babiñska- Werka, Nasiadka 2009). Sp³oszone zwierzê ma wiêksz¹ szansê wpaœæ pod poci¹g, gdy mniej zwraca uwagê na element, który w jego opinii jest zagro eniem nieistotnym w porównaniu z drapie nikiem za plecami. Na uciekaj¹ce w panice zwierzê nie zadzia³aj¹ urz¹dzenia maj¹ce zapobiegaæ œmiertelnoœci zwierz¹t, takie jak tak zwane wilcze oczy czy urz¹dzenia akustyczne wysy³ane przez nie bodÿce s¹ nieporównywalnie mniej istotne od ywego drapie nika. Fot Sarna goniona przez psy przed nadje d aj¹cym poci¹giem (obraz z kamery monitoruj¹cej liniê kolejow¹; Wasilewski, Babiñska-Werka, Nasiadka 2009) 4. Pod¹ anie za przewodnikiem stada U zwierz¹t stadnych wystêpuje silny imperatyw trzymania siê grupy. Gdzie idzie przewodnik stada (u kopytnych czêœciej jest to przewodniczka), tam pójd¹ wszyscy jego cz³onkowie. Stado mo e siê poruszaæ w sposób bardziej lub mniej zwarty. Czasem przewodnik przekracza drogê lub liniê kolejow¹, gdy nie widaæ jeszcze nadje d aj¹cego pojazdu, ale gdy drogê przekracza ostatnie zwierzê, pojazd jest ju blisko. Pojedynczy osobnik stara siê za wszelk¹ cenê unikn¹æ rozdzielenia od stada i woli podj¹æ ryzyko przebiegniêcia tu przed nadje d aj¹cym poci¹giem, ni zostaæ po drugiej stronie torów. Tak¹ sytuacjê przedstawiaj¹ fotografie 6 i 7. Fot Stado saren przekraczaj¹ce tory kolejowe (obraz z kamery wideo; youtube.com) 148

150 DLACZEGO JESZCZE ZWIERZÊTA ZNAJDUJ SIÊ NA TORACH? 1. Linia kolejowa Ÿród³em pokarmu Wykoszony pas roœlinnoœci traktowany jest przez zwierzêta roœlino erne jako naturalne pastwisko. Zjawisko to szczególnie saren, dzików i zajêcy. Wykoszone skarpy nasypu oraz bezdrzewne pasy roœlinnoœci przy torach stanowi¹ wspania³e pastwisko. Szczególnie gdy w naturalnym œrodowisku nie ma dostatecznej iloœci po ywienia (okres zimy i przedwioœnia), okolice torów przyci¹gaj¹ zwierzêta (Wasilewski, Babiñska-Werka, Nasiadka 2009). Mniej istotnym Ÿród³em po ywienia s¹ ró nego rodzaju odpadki wyrzucane z poci¹gu. Mog¹ one przyci¹gaæ zwierzêta wszystko erne, takie jak dziki i lisy. Dla padlino erców (lisy i psy a tak e kruki i kanie) atrakcyjnym Ÿród³em pokarmu bêd¹ zabite przez poci¹g zwierzêta (fot. 8). 2. Torowisko jako trasa migracji W okresie œnie nej zimy torowisko, na którym pokrywa œnie na jest znacznie cieñsza, okazuje siê wygodn¹ tras¹ do wêdrówek (fot. 9). Fot. 8. Lis penetruj¹cy okolice torów (obraz z kamery monitoruj¹cej liniê kolejow¹; Wasilewski, Babiñska-Werka, Nasiadka 2009) Fot. 9. oœ biegn¹cy po torach (obraz z kamery w kabinie maszynisty; youtube.com) DLACZEGO ZWIERZÊTA NIE BOJA SIÊ POCI GU? O narz¹dach zmys³ów Ze œrodowiska bezustannie nap³ywa fala bodÿców oddzia³uj¹cych na wszystkie zmys³y. Znacz¹ca wiêkszoœæ tych bodÿców nie niesie informacji istotnych dla danego organizmu, jest wiêc ignorowana. Zwierzê nie reaguje wydaje siê nie zauwa aæ danego bodÿca, choæ jego narz¹dy zmys³ów go odbieraj¹. Brak reakcji mo e wiêc oznaczaæ albo, e zwierzê nie zauwa- y³o bodÿca, albo, e bodziec zosta³ zaklasyfikowany jako nieistotny. Reakcja zwierzêcia jest 149

151 zwykle wypadkow¹ odpowiedzi¹ na ró ne bodÿce œrodowiskowe (oraz na stan samego zwierzêcia) (Kossak 2006). Zmys³ wzroku dla wiêkszoœci ssaków pe³ni funkcje drugorzêdn¹ za wêchem czy s³uchem. Dla zwierz¹t stanowi¹cych ofiary drapie ników najwa niejsze jest wychwycenie ruchu ewentualnego skradaj¹cego siê drapie cy. Wzrok s³u y przede wszystkim do oceny odleg³oœci oraz szybkoœci przemieszczania siê zaobserwowanego obiektu (Kossak 2006). Oczywiste jest, e w nocy silne Ÿród³o œwiat³a oœlepia i dezorientuje zwierzêta. Co jest dodatkowo istotne, oczy zwierz¹t, które dobrze widz¹ w ciemnoœci po takim oœlepieniu znacznie wolniej przystosowuj¹ siê na powrót do ciemnoœci ni dzieje siê to w przypadku zwierz¹t dziennych czy ludzi. Z bodÿców s³uchowych zwierzêta reaguj¹ przede wszystkim na te, na które s¹ ewolucyjnie uwra liwione g³os innych zwierz¹t w³asnego gatunku, krzyki alarmowe (w³asnego gatunku lub innych), dÿwiêki towarzysz¹ce skradaj¹cemu siê drapie nikowi. Sarny i jelenie potrafi¹ nie reagowaæ na og³uszaj¹cy warkot pi³y mechanicznej, a poderwaæ siê do ucieczki, gdy obok trzaœnie ga³¹zka (Kossak 2006). Bardzo wa ne s¹ bodÿce wêchowe zarówno dla drapie nych ssaków (namierzaj¹cych wêchem ofiary), jak i dla ich ofiar reaguj¹cych na zapach drapie nika. Czêsto ju sam zapach drapie nika niepokoi jego ofiary. Wiele zwierz¹t, tak e gospodarskich, boi siê podejœæ do œcie ki, któr¹ niedawno przeszed³ wilk, tak silna jest ich obawa. Zmys³ dotyku umo liwia m.in. wyczuwanie drgañ pod³o a wywo³anych przemieszczaniem siê innych zwierz¹t lub pojazdów (Kossak 2006). O zachowaniach zwierz¹t Zachowaniem zwierz¹t steruje instynkt oraz wychowanie w okreœlonym œrodowisku. Do pewnego stopnia mo na rozgraniczyæ zachowania instynktowne i zachowania wyuczone. Zachowania instynktowne wykszta³ci³y siê w toku ewolucji jako przystosowanie do œrodowiska ycia gatunku. Do nich nale y reakcja na drapie nika czy nawet sugestiê, e mo e siê on pojawiæ (np. stan zaalarmowania po us³yszeniu krzyku sójki). Elementy antropogeniczne, które pojawi³y siê w œrodowisku danego gatunku stosunkowo niedawno, nie wywo³uj¹ reakcji instynktownych. Je eli w œrodowisku pojawia siê nowy element, który nie przypomina adnego naturalnego zagro enia zwierzê mo e na niego nie reagowaæ lub reagowaæ w sposób, który nie uchroni go przed ewentualnym niebezpieczeñstwem. Zachowanie zwierzêcia w obliczu nieznanego zagro enia nie odbieranego przez nie jako powa ne niebezpieczeñstwo okazuje siê nieadekwatne do sytuacji, a reakcja spóÿniona (Kossak 2006). Zwierzêta, które praktycznie nie maj¹ naturalnych wrogów, jak przyk³adowo ubry, mog¹ wcale nie reagowaæ na takie obiekty jak samochody czy poci¹gi, a w razie ataku mog¹ odpowiedzieæ kontratakiem. Natura wyposa y³a je w ogromn¹ masê i si³ê oraz rogi i w naturze to inne zwierzêta schodz¹ im z drogi, ubr nie ma wiêc powodu s¹dziæ, e poci¹g mu nie ust¹pi. Jeœli jednak zwierzê prze yje wypadek, staje siê znacznie ostro niejsze oraz mo e przekazaæ potomstwu nawyk zwiêkszania ostro noœci w okolicy torów (Kossak 2006). 150

152 O czasie reakcji i dystansie ucieczki Czas up³ywaj¹cy miêdzy pojawieniem siê alarmuj¹cego bodÿca a reakcj¹ jest specyficzny dla gatunku i rodzaju zagro enia. W przypadku zachowañ ratuj¹cych ycie szybkoœæ ofiary ma œcis³y zwi¹zek z zachowaniami drapie ników. Sposób poruszania siê poluj¹cego drapie - nika jest specyficzny: gdy zauwa y on potencjaln¹ zdobycz, najpierw siê powoli skrada, dopiero, gdy jest ju blisko, gwa³townie rusza do ataku. Je eli drapie nik zostanie zauwa ony w du ej odleg³oœci, nie ma sensu od razu reagowaæ ucieczk¹ wystarczy go obserwowaæ, eby w razie potrzeby na czas siê oddaliæ i unikn¹æ ataku. Potencjalna ofiara reaguje dopiero, gdy zagro enie zbli y siê na okreœlon¹ odleg³oœæ krytyczn¹ na tzw. dystans ucieczki. Zbyt szybkie rzucenie sie do ucieczki oznacza bowiem niepotrzebny wysi³ek. Zwykle wystarczy obserwowaæ drapie nika, eby ujœæ z yciem (fot. 10; Kossak 2006). Przy prêdkoœci rozwijanej przez dzisiejsze pojazdy mechaniczne, zagro one kolizj¹ zwierzê zdaje siê reagowaæ z wyraÿnym opóÿnieniem. Poci¹g porusza siê bowiem ze sta³¹ prêdkoœci¹ w przybli eniu odpowiada to sytuacji, gdy drapie nik nie poluje, lecz jedynie przemieszcza siê z miejsca na miejsce. Dopiero po przekroczeniu odleg³oœci równej dystansowi ucieczki, ofiara reaguje. W przypadku ucieczki przed poci¹giem jest to czêsto zbyt póÿno, co wynika z na³o enia dwóch czynników. Po pierwsze, poniewa poci¹g nie jest traktowany, jak drapie nik, dystans ucieczki siê skraca, zwierzê reaguje dopiero, gdy poci¹g jest ju bardzo blisko. Po drugie, poci¹gi mog¹ poruszaæ siê znacznie szybciej, ni jakiekolwiek zwierzêta poluj¹ce na ziemi (Kossak 2006). Fot. 10. Spokojna obserwacja zagro enia przez potencjaln¹ ofiarê (nairobinationalpark. wildlifedirect.org) Jeœli porównamy sytuacje, gdy zwierza z tej samej odleg³oœci zauwa y zbli aj¹cego siê drapie nika i zbli aj¹cy siê poci¹g, zagro enie przez poci¹g narasta znacznie szybciej. Gdy poci¹g pojawia siê nagle, np. wyje d a zza zakrêtu ofiara jest praktycznie bez szans. 151

153 JAK DLA ZWIERZ T JAWI SIÊ POCI G? Podsumowuj¹c, mo na stwierdziæ, e poci¹g nie pachnie, nie brzmi, nie wygl¹da i nie porusza siê jak drapie nik. Nieraz jad¹c poci¹giem mo na obserwowaæ zwierzêta pas¹ce siê tu przy torach przyzwyczai³y siê one do widoku poci¹gów, do ha³asu i do drgañ i nie reaguj¹ nawet lekkim zaniepokojeniem. W ten sposób te zwierzêta utwierdzaj¹ siê w przekonaniu, e poci¹g nie jest dla nich groÿny a do momentu, gdy kiedyœ podczas przejazdu znajd¹ siê na torach. Literatura 1. Czerniak A., Górna M., Warunki bytowania zwierzyny w obszarach linii kolejowej, materia³y z Konferencji Naukowo-Technicznej Problematyka ochrony zwierz¹t w aspekcie bezpieczeñstwa ruchu poci¹gów na zelektryfikowanych liniach magistralnych PKP, Warszawa, listopad Jêdrzejewski W., Nowak S., Kurek R., Mys³ajek R.W., Stachura K., Zawadzka B., Zwierzêta a drogi. Metody ograniczania negatywnego wp³ywu gróg na populacjê dzikich zwierz¹t, Zak³ad Badania Ssaków PAN, Bia³owie a, Kossak S, Zasada dzia³ania atrapy bodÿców kluczowych zastosowanej w urz¹dzeniu UOZ-1 wyp³aszaj¹cym zwierzêta z torów kolei szybkiego ruchu, materia³y z Miêdzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej Oddzia³ywanie infrastruktury transportowej na przestrzeñ przyrodnicz¹, Poznañ, wrzesieñ Michaj³ow Urszula, Ochrona korytarzy ekologicznych w strategii rozwoju infrastruktury kolejowej o znaczeniu krajowym, Ochrona ³¹cznoœci ekologicznej w Polsce, materia³y z konferencji miêdzynarodowej Wdra anie koncepcji korytarzy ekologicznych w Polsce, Bia³owie a, listopad Nairobi National Park, nairobinationalpark.wildlifedirect.org. 6. Poprawski L., i in., Modernizacja linii kolejowej E 30 na odcinku Kraków-Tarnów-Medyka/ granica Pañstwa, Etap III, Raport o oddzia³ywaniu na œrodowisko streszczenie nietechniczne, PKP Polskie Linie Kolejowe S.A., Projekt nr TEN-T 2004-PL S, Wroc³aw, sierpieñ Wasilewski M., Werka J., Nasiadka P., Monitoring urz¹dzeñ UOZ 1 do odstraszania zwierz¹t; opracowanie wykonane na zlecenie PKP Polskie Linie Kolejowe S.A., Warszawa, grudzieñ Wasilewski M., Babiñska-Werka J., Nasiadka P., Akustyczne i optyczne metody ograniczaj¹ce œmiertelnoœæ zwierz¹t na torach kolejowych, materia³y z konferencji Nowoczesne technologie w realizacji projektów inwestycyjnych transportu kolejowego, Jurata, maj Rozporz¹dzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 10 wrzeœnia 1998 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadaæ budowle kolejowe i ich usytuowanie (Dziennik Ustaw z 1998 r. nr 151 poz. 987). 10. Wikipedia Wolna Encyklopedia, pl.wikipedia.org. 11. Youtube, 152

154 Kamil Kiraga 1, El bieta Szychta 2, Jan Andrulonis 3, Dariusz Brodowski 4, Andrzej Toruñ 5 Politechnika Radomska, Instytut Systemów Transportowych i Elektrotechniki (1,2), Centrum Naukowo-Techniczne Kolejnictwa, Zak³ad Sterowania Ruchem i Teleinformatyki (3,4,5) WYKORZYSTANIE ANALITYCZNEGO MODELU GRZANIA INDUKCYJNEGO SZYNY KOLEJOWEJ DO OPRACOWANIA SYSTEMU OGRZEWANIA ROZJAZDÓW KOLEJOWYCH Streszczenie. W artykule przedstawiono ideê grzania indukcyjnego, która mo e byæ przydatna do opracowania skutecznej metody ogrzewania rozjazdów kolejowych w Polsce. Omówiono wyniki badañ z prób zastosowania metody indukcyjnego ogrzewania rozjazdów przeprowadzonych w latach 1978/79 na PKP, na których podstawie ponownie podjêto badania. Przedstawiono model numeryczny szyny kolejowej niezbêdny do wyznaczenia rozk³adu indukcji magnetycznej i natê enia pola magnetycznego w szynie i w jej otoczeniu. S³owa kluczowe: indukcyjne ogrzewanie rozjazdów, trójwymiarowy model szyny kolejowej, indukcja magnetyczna, natê enie pola magnetycznego. 153

155 Wstêp Rozjazdy kolejowe s¹ newralgicznymi elementami dróg, nara onymi na negatywne warunki atmosferyczne, takie jak opady œniegu, zaleganie œniegu nawiewanego, niskie temperatury, czy deszcze marzn¹ce. Wa ne jest zatem, aby rozjazdy kolejowe by³y utrzymywane w pe³nej sprawnoœci, pomimo niekorzystnych warunków atmosferycznych. Padaj¹cy œnieg dostaj¹cy siê pomiêdzy iglicê a szynê (opornicê) oraz pomiêdzy elementy zamkniêcia nastawczego, przymarzanie iglicy do siode³ek œlizgowych oraz zamarzanie elementów zamkniêcia nastawczego mo e spowodowaæ zablokowanie rozjazdów. Zapewnienie prawid³owego dzia³ania rozjazdów kolejowych wp³ywa na poprawê sprawnoœci i bezpieczeñstwa ruchu kolejowego. W krajach europejskich najbardziej rozpowszechnione s¹ trzy metody ogrzewania rozjazdów kolejowych: a) elektryczne grzanie rozjazdów (eor) wykorzystuj¹ce grzejniki oporowe (zasilane najczêœciej z sieci [V], zasilanie grzejników 230 [V], lub z sieci trakcyjnej 15 [kv] 16 2/3 [Hz] przez transformator obni aj¹cy napiêcie), b) gazowe ogrzewanie rozjazdów, c) wodne grzanie rozjazdów stosowane na mniejszych obiektach kolejowych g³ównie w Niemczech. Pierwsze takie instalacje pojawi³y siê w Polsce na stacji Boguszów [1,6]. Grzanie indukcyjne rozjazdów kolejowych Próby z ogrzewaniem indukcyjnym rozjazdów kolejowych (oryginalny polski pomys³) prowadzone by³y na PKP w latach 1978/1979 na piêciu rozjazdach stacji Poronin i 26 rozjazdach na stacji Tarnów Zachodni. Do badañ zastosowano prêty grzewcze w pow³oce izolacyjnej. Prêt grzewczy nie mia³ galwanicznego kontaktu z szyn¹. Zasada dzia³ania ior polega³a na nagrzewaniu szyny od zaindukowanych w niej pr¹dów wirowych. U yty prêt grzejny te nagrzewa³ siê do temperatury w zakresie +15 C do +20 C [2]. Prêty grzewcze wykonane by³y z miedzi owijanej taœm¹ tarflonow¹ i umieszczane w os³onie stalowej. Prêt grzejny zasilany by³ napiêciem 3 3,3 [V] i czêstotliwoœci 50 [Hz], a pr¹d w prêcie wynosi³ do 350 [A]. Zastosowano nastêpuj¹ce odmiany prêtów grzejnych: 2,55 [m] o mocy 750 [W] dla szyn UIC-49 3,00 [m] o mocy 900 [W] dla szyn UIC-60 Do zasilania wykorzystano transformator 2800 [VA] niezale nie od typu grzejników. Przy czêstotliwoœci sieciowej 50 [Hz] wystêpowa³o wibrowanie prêtów grzejnych z powstawaniem fali akustycznej, w s³yszalnym dla cz³owieka zakresie, o czêstotliwoœci dwukrotnie wiêkszej ni czêstotliwoœæ napiêcia zasilaj¹cego. Indukcyjny charakter obci¹ enia sieci energetycznej przez ówczesne urz¹dzenia ior zmusza³ do wprowadzenia, dodatkowego kondensatora do kompensacji mocy biernej w celu poprawienia wspó³czynnika mocy cosj z ok. 0,5 na 0,85 0,9. Na jeden rozjazd zastosowano kondensatory 154

156 o mo liwoœci korygowania mocy biernej 4 [kva], lub wiêkszej. Urz¹dzenia ior indukowa³y w szynie nieznaczne napiêcia wzd³u ne. W warunkach normalnej pracy, kompensacyjne w³¹czenie grza- ³ek sprowadza³o to napiêcie do wartoœci kilkudziesiêciu miliwoltów, a tym samym nie zak³óca³o pracy obwodów torowych. Przy uszkodzeniu jednoczesnym kilku grza³ek, mog³o ono wzrosn¹æ do 0,3 [V] i nie powodowa³o w dalszym ci¹gu zak³ócenia pracy obwodów torowych. Materia³y przedstawione w artykule [2] odnoœnie prób badawczych nad ior s¹ jedynymi jakie zachowa³y siê z tamtego okresu a do chwili obecnej i s¹ to nieliczne materia³y archiwalne wtedy z COBiRTK (Centralny Oœrodek Badañ i Rozwoju Techniki Kolejnictwa), dzisiaj CNTK. Zjawisko grzania indukcyjnego Zjawisko grzania indukcyjnego mo na wyjaœniæ na przyk³adzie bardzo wielkiej p³askiej p³yty (Ÿród³o energii), w której przep³ywa pr¹d elektryczny sinusoidalnie zmienny o gêstoœci J z w kierunku ujemnym osi z (rys. 1a). Przep³ywowi tego pr¹du przez p³ytkê towarzyszy pole elektromagnetyczne, które powstanie zarówno w samej p³ytce jak i wokó³ niej. Je eli w pobli u p³ytki umieœci siê du y blok metalowy w postaci odbiornika energii (rys. 1b), którego powierzchnia od strony Ÿród³a energii bêdzie p³aska i równoleg³a do niego, to znajdzie siê on w zasiêgu dzia³ania pola elektromagnetycznego. Dzia³anie to mo na scharakteryzowaæ za pomoc¹ natê enia pola magnetycznego i elektrycznego na powierzchni tego bloku. Natê enie pola elektrycznego E w szczelinie miêdzy Ÿród³em a odbiornikiem ma dwie sk³adowe, z których jedna E s jest równoleg³a do osi z oraz do powierzchni Ÿród³a i odbiornika, druga prostopad³a do nich i skierowana od Ÿród³a do odbiornika (na rys. 1a nie jest ona oznaczona). Rys. 1. a) Pole elektromagnetyczne miêdzy Ÿród³em i odbiornikiem: H wektor natê enia pola magnetycznego, E s sk³adowa statyczna wektora natê enia pola elektrycznego, E s0 wartoœæ sk³adowej statycznej wektora natê enia pola elektrycznego na powierzchni odbiornika, E sz wartoœæ sk³adowej statycznej wektora natê enia pola elektrycznego na powierzchni Ÿród³a [3], b) pr¹d indukowany w p³aszczyÿnie odbiornika [4]. 155

157 Natê enie pola magnetycznego ma tylko jedn¹ sk³adow¹ H skierowan¹ wzd³u osi y, a jej wartoœæ jest sta³a w przeciwieñstwie do E s, która zmienia wartoœæ i kierunek (rys. 1a). Sk³adowa natê enia pola elektrycznego E s ma wartoœæ na powierzchni odbiornika równ¹ E s0. Sk³adowa pola magnetycznego H jest równoleg³a do odbiornika i Ÿród³a, a jej wartoœæ oznaczona jest na powierzchni przez H 0. Zgodnie z regu³¹ prawej rêki, czêœæ energii pola elektromagnetycznego z obszaru szczeliny miedzy Ÿród³em a odbiornikiem, w której E s jest dodatnie, bêdzie przenoszona w kierunku osi x prostopad³ym do E s oraz H i wnikaæ bêdzie do odbiornika. Obie te wielkoœci wytworzone s¹ pr¹dem sinusoidalnie zmiennym, bêd¹ tak e sinusoidalnie zmienne. Fala elektromagnetyczna promieniuj¹ca przez Ÿród³o w kierunku odbiornika osi¹ga równie sinusoidalne zmiany, przy czym jej dwie sk³adowe E s i H s¹ prostopad³e wzglêdem siebie. Prêdkoœæ rozchodzenia siê fali, a wiêc i transport energii w powietrzu, które wype³nia przestrzeñ miêdzy Ÿród³em a odbiornikiem, jest równa prêdkoœci œwiat³a v = 3 * 10 5 [km/s]. Przy czêstotliwoœci zmian fali f = 50 [Hz] jej d³ugoœæ wynosi [3]: (1) Gdy fala elektromagnetyczna o d³ugoœci l przechodzi z powietrza do przewodnika, to jej d³ugoœæ maleje do u³amka metra a prêdkoœæ do kilku metrów na sekundê. Po wnikniêciu do odbiornika fala bêdzie ponadto bardzo silnie t³umiona i odda swoj¹ energiê w pobli u powierzchni. Zjawisko to t³umaczy siê tym, e pole elektryczne wywo³uje w odbiorniku przep³yw pr¹dów, poniewa jest on przewodnikiem. Pr¹dy te nosz¹ nazwê pr¹dów wirowych. Wywo³uj¹ one w³asne pole magnetyczne, które bêdzie skierowane przeciwnie ni H 0 i bêdzie je os³abiaæ. Os³abienie to bêdzie tym wiêksze, im dalej od powierzchni. Czêstotliwoœæ tych pr¹dów jest równa czêstotliwoœci fali wnikaj¹cej. Energia, która jest wprost proporcjonalna do iloczynu natê enia pola elektrycznego i magnetycznego oraz czasu po wnikniêciu do odbiornika rozk³ada siê na dwie czêœci: czynn¹ i biern¹. Czêœæ bierna jest to czêœæ energii elektromagnetycznej, która ulega ci¹g³emu przekszta³ceniu z postaci elektrycznej w magnetyczn¹ (przekazywanej z pola elektrycznego do magnetycznego i na odwrót) i nie przyczynia siê do wytworzenia ciep³a w odbiorniku. Przekszta³ceniu w ciep³o ulega jedynie czêœæ czynna energii elektromagnetycznej [3]. Oznaczaj¹c przez E s0 wartoœæ tej czêœci natê enia pola elektrycznego na powierzchni odbiornika oraz przez H 0 wartoœæ tej czêœci natê enia pola magnetycznego, które powoduj¹ wydzielanie siê mocy czynnej w odbiorniku (o odró nieniu od wartoœci E s0 i H 0 charakteryzuj¹cych ca³kowit¹ moc wnikaj¹c do odbiornika), mo na okreœliæ efekt t³umienia fali elektromagnetycznej nastêpuj¹cymi zale noœciami: (2) 156

158 przy czym: H x i E x s¹ to wartoœci natê eñ w odleg³oœci x od powierzchni odbiornika, d sta³a, zwana g³êbokoœci¹ wnikania [m] okreœlona nastêpuj¹co: (3) przy czym: m - przenikalnoœæ magnetyczna wzglêdna materia³u odbiornika, r rezystywnoœæ [W*m], f czêstotliwoœæ zmian pola [Hz] [5]. G³êbokoœæ wnikania jest jedn¹ z wielkoœci charakteryzuj¹cych nagrzewanie indukcyjne i okreœla odleg³oœæ x od powierzchni odbiornika, w której natê enie pola elektrycznego i magnetycznego maleje e krotnie w stosunku do wartoœci na powierzchni (rys. 2). Rys. 2. Wnikanie pola magnetycznego do odbiornika energii H m amplituda natê enia pola magnetycznego na powierzchni odbiornika, H mx amplituda natê enia pola magnetycznego w odleg³oœci x od powierzchni, H x wartoœæ skuteczna natê enia pola magnetycznego, H(t) wartoœæ chwilowa natê enia pola magnetycznego, d g³êbokoœæ wnikania, t czas, e podstawa logarytmów naturalnych [3] Im wiêksza jest czêstotliwoœæ zmian pola i przenikalnoœæ magnetyczna, tym mniejsza jest g³êbokoœæ wnikania. W odwrotny sposób na g³êbokoœæ wnikania d wp³ywa rezystywnoœæ. Wzbudnikiem wywo³uj¹cym powstawanie pola magnetycznego bêdzie w systemie ior prêt równolegle biegn¹cy wzd³u stopki szyny (opornicy). Opisana wy ej interpretacja rozk³adu pola elektrycznego i magnetycznego, musi byæ przeprowadzona dla pola ko³owego prêta przewodz¹cego pr¹d. Wzrost czêstotliwoœci wp³ynie na wartoœæ przenikalnoœci magnetycznej odbiornika przenikalnoœæ bêdzie maleæ. W ior bezpoœrednim odbiornikiem bêdzie szyjka i stopka szyny, której przenikalnoœæ magnetyczna bêdzie musia³a zostaæ okreœlona laboratoryjnie. W wyniku przep³ywu pr¹dów wirowych w odbiorniku powstaje energia cieplna, która powoduje przyrost jego temperatury. Aby zbadaæ efekt cieplny pola elektromagnetycznego, nale y 157

159 okreœliæ rozk³ad pr¹dów wirowych lub rozk³ad mocy grzejnej, która jest proporcjonalna do kwadratu pr¹du. Rozk³ad mocy, odniesiony zostanie do poszczególnych elementów odbiornika, gdy na ka dym elemencie moc wydzielona bêdzie inna. W uk³adzie jak na rysunku 1a element odbiornika odleg³y od powierzchni o x ma d³ugoœæ dz, przekrój ds, oraz rezystywnoœæ r. Niech pr¹d wirowy I x wywo³any polem elektrycznym przep³ywa przez niego w kierunku prostopad³ym do ds, zgodnie z kierunkiem osi z, a tym samym zgodnie z kierunkiem pola elektrycznego E x. Moc czynna P x wydzielona w takim elemencie jest okreœlona nastêpuj¹co [3]: (4) Mno ¹c licznik i mianownik zale noœci (4) przez ds, otrzymuje siê: (5) przy czym dv objêtoœæ elementu. Dziel¹c stronami równanie (5) przez dv oraz oznaczaj¹c gêstoœæ pr¹du zale noœæ okreœlaj¹c¹ moc czynn¹ przypadaj¹c¹ na jednostkê objêtoœci: uzyskano (6) Zwi¹zek miêdzy gêstoœci¹ pr¹du J x i natê eniem pola magnetycznego H x w rozwa anym elemencie okreœla wzór: (7) Na podstawie zale noœæ (6) i (7), otrzymuje siê: (8) przy czym: r vx moc czynna jednostkowa objêtoœciowa [W/m 3 ], H 0 [A/m], r [W*m], d [m]. Wielkoœæ r vx maleje dwukrotnie szybciej w funkcji odleg³oœci x od powierzchni odbiornika w porównaniu z H x, E x, J x, co ilustruje rysunku 3, na którym wartoœæ tych wielkoœci na powierzchni odbiornika s¹ oznaczone indeksem

160 Rys. 3. Wzglêdny rozk³ad natê enia: a) pola magnetycznego, elektrycznego, gêstoœci pr¹du, b) mocy jednostkowej objêtoœciowej w funkcji odleg³oœci wzglêdnej od powierzchni p³yty [3] Z równania (8) wynika, e w jednostce objêtoœci odleg³ej od powierzchni o x = d wydziela siê zaledwie 14% mocy w porównaniu z wydzielaj¹c¹ siê w takiej samej jednostce objêtoœci, znajduj¹cej siê przy powierzchni odbiornika. Opieraj¹c siê na równaniu (8) mo na równie wykazaæ, e a 87% mocy wydziela siê w warstwie przypowierzchniowej odbiornika o gruboœci d, czyli równej g³êbokoœci wnikania [3]. Moc czynna wnikaj¹ca przez jednostkê powierzchni odbiornika do jego wnêtrza r s0 [W/m 2 ] mo e byæ tak e okreœlona na podstawie (8) nastêpuj¹co: (9) W rozwa aniach przyjêto, e odbiornik jest bardzo gruby. W konsekwencji ca³a energia wnikaj¹ca do niego bêdzie poch³oniêta, w bli szej lub dalszej odleg³oœci od powierzchni. W przypadku gdy odbiornik jest cienki i fala magnetyczna (pierwotna) po dojœciu do powierzchni przeciwleg³ej do tej, przez któr¹ wniknê³a, nie zostanie ca³kowicie wyt³umiona, mo e ona ulec czêœciowemu odbiciu (daj¹c falê wtórn¹) i na³o y siê na falê pierwotn¹. Dok³adn¹ analizê powy szego zjawiska przedstawiono w [3]. Z powy szych równañ wynika, e empiryczne wyznaczenie g³êbokoœci wnikania d, które zwi¹zane jest z przenikalnoœci¹ magnetyczn¹ m (3) okreœli obszar generowania pr¹dów wirowych w szynie, a wiêc skutecznoœæ jej nagrzewania. Stosowane obecnie grzanie rozjazdów bazowa³o na zasilaniu pr¹dem sta³ym oraz przemiennym o czêstotliwoœci 50 Hz. Z przedstawionych rozwa añ teoretycznych nale y dokonaæ weryfikacji symulacyjnej i doœwiadczalnej skutecznoœci 159

161 grzania rozjazdów metod¹ pr¹dów o podwy szonej czêstotliwoœci oraz oceniæ jego efektywnoœæ energetyczn¹ dla szerokiego zakresu zmian czêstotliwoœci napiêcia zasilaj¹cego. Przedstawione zale noœci ogólnie okreœlaj¹ ideê grzania indukcyjnego œwiadcz¹c o jego z³o onoœci. Okreœlenie tego zjawiska w przypadku ogrzewania szyn rozjazdów kolejowych wymaga dok³adnej znajomoœci rozk³adu pola magnetycznego w szynie. Rozk³ad pola magnetycznego zwi¹zany jest œciœle z przenikalnoœci¹ magnetyczn¹ szyny m (rys. 2), która zale y od bardzo wielu czynników (m.in. od naprê eñ kontaktowych na warstwê przypowierzchniow¹ szyny, czy sprê ystoœci stali) i nie da siê jej w prosty sposób okreœliæ. Z³o ona struktura wewnêtrzna szyny kolejowej W Polsce na liniach zarz¹dzanych przez PKP PLK stosowane s¹ dwa g³ówne typy szyn: UIC-60 (obecnie 60E1) oraz typ S49 (teraz 49E1). Powy sze oznaczenia typów szyn wprowadzono wraz z implementacj¹ norm prawa unijnego w Polsce. Typy szyn wyró niane s¹ ze wzglêdu na ciê ar metra bie ¹cego oraz wymiary przekroju poprzecznego. Szyna 49E1 (masa 49,39 kg/mb i powierzchnia przekroju 62,92 cm 3 ) wystêpuje na liniach o ma³ym obci¹ eniu przewozami. Szyna 60E1 (masa 60,21 kg/mb i powierzchnia przekroju 76,70 cm 3 ) stosowana jest na liniach o du ym obci¹ eniu przewozami oraz prêdkoœciach powy ej 100 km/h. W strukturze szyny znajduj¹ siê procentowe domieszki pierwiastków (metale i nie metale), które wp³ywaj¹ na zmianê w³aœciwoœci magnetycznych szyny [7,8]. Podczas nagrzewania i ch³odzenia stali, przy zmianach temperatury, wystêpuj¹cych w trakcie procesów technologicznych wytwarzania szyn, zachodz¹ przemiany strukturalne. W koñcowym procesie produkcyjnym, szyna kolejowa jest poddawana walcowaniu na gor¹co w temperaturze ( ) C [8]. W wyniku tych procesów zostaj¹ ukszta³towane struktura i w³aœciwoœci materia³owe szyny. Rys. 4. Wymiary geometryczne szyny UIC-60 [9] 160

162 Znormalizowane wymiary szyny normalnotorowej UIC-60 przedstawiono na rysunku 4 [9]. Na podstawie tych wymiarów stworzony zosta³ trójwymiarowy model numeryczny szyny kolejowej, który pozwoli badaæ rozk³ad indukcji i natê enia pola magnetycznego. Znajomoœæ w³aœciwoœci magnetycznych materia³u, z którego jest wykonana szyna jest niezbêdna do opracowania metody indukcyjnego ogrzewania rozjazdów kolejowych. Dobieraj¹c czêstotliwoœæ zasilania wzbudnika, nale y okreœliæ sprawnoœæ systemu przy optymalnej wartoœci m w funkcji czêstotliwoœci. Nale y te uwzglêdniæ ewentualny wp³yw fali odbitej, powstaj¹cej na zewnêtrznej œciance szyjki szyny i jej przeciwfazowe na³o enie siê na falê wnikaj¹c¹ do odbiornika i obni enie przez to sprawnoœci systemu. Obliczenia te powinno siê wykonaæ w fazie projektowania wzbudnika, a negatywny wp³yw fali odbitej mo na próbowaæ korygowaæ czêstotliwoœci¹ lub faz¹ napiêcia zasilania. Jak podano w literaturze [12], dla stali o sk³adzie chemicznym, bardzo zbli onym do sk³adu stali szynowej, przenikalnoœæ magnetyczna m zosta³a okreœlona jako m = 600. Jednak Ÿród³a te nie podaj¹, w jakich warunkach wykonano pomiary przenikalnoœci m. Analizuj¹c przekrój szyny S-60 zauwa ono zmiany struktury przekroju krawêdzi szyjki szyny i na powierzchni g³ówki szyny. Zmiany te powsta³y w procesie walcowania i mog¹ w istotny sposób wp³ywaæ na parametry magnetyczne szyny, zw³aszcza w warstwie przypowierzchniowej. eby uwzglêdniæ zmiany struktury szyny i jej wp³yw na sprawnoœæ pracy wzbudnika, wyciêto próbki z przekroju szyjki szyny i poddano badaniom przenikalnoœci magnetycznej. Badania laboratoryjne w³aœciwoœci materia³owych zosta³y wykonane na Uniwersytecie Œl¹skim w Katowicach. Struktura wewnêtrzna szyny posiada obszary o ró nych w³aœciwoœciach magnetycznych (rys. 5). G³ówkê oraz krawêdzie boczne szyjki szyny charakteryzuj¹ inne w³aœciwoœci materia³owe. Dla pozosta³ych czêœci szyny (np. œrodek) w³aœciwoœci magnetyczne s¹ jednakowe. Model trójwymiarowy zosta³ wzbogacony o strefy, dla których uzyskano odrêbne krzywe pierwotnego magnesowania, œwiadcz¹ce o ró nicach strukturalnych powsta³ych w procesie walcowania szyny w procesie technologicznym. Rys. 5. Podzia³ szyny na strefy posiadaj¹ce ró ne w³aœciwoœci magnetyczne (ró - ne krzywe pierwotne magnesowania) 161

163 Badania wykaza³y, e istnieje czêstotliwoœæ graniczna w zakresie Hz, przy której przenikalnoœæ m gwa³townie maleje. Mo na z tego wyci¹gn¹æ wstêpny wniosek, e zakres czêstotliwoœci pracy grzania indukcyjnego nie przekroczy czêstotliwoœci 1000 Hz. St¹d zak³ada siê, e dalsze badania systemu grzania indukcyjnego bêd¹ prowadzone dla zakresu czêstotliwoœci Hz. Na rysunku 6 przedstawiono zmiany przenikalnoœci magnetycznej m dla próbki szyny pochodz¹cej ze stopki od zmian czêstotliwoœci pola magnetycznego f, przy natê eniu tego pola wynosz¹cym H = 0,5 [A/m]. Rys. 6. Zmiany przenikalnoœci magnetycznej m dla próbki szyny pochodz¹cej ze stopki od zmian czêstotliwoœci pola magnetycznego f Na rysunku 7 przedstawiono krzywe pierwotne magnesowania dla próbek pochodz¹cych z brzegów szyjki szyny, g³ówki oraz œrodka uzyskane w czasie prób laboratoryjnych. Przedstawione poni ej krzywe zosta³y u yte do zdefiniowania w prezentowanym modelu stref o odrêbnych w³asnoœciach magnetycznych. Rys. 7. Krzywe pierwotne magnesowania dla wycinka pochodz¹cego z brzegów szyjki szyny, z g³ówki szyny oraz ze œrodka szyny 162

164 Trójwymiarowy model szyny kolejowej uic-60 Trójwymiarowy model szyny kolejowej pozwala na analizê zjawisk magnetycznych i elektrycznych zachodz¹cych w strukturze wewnêtrznej (materia³owej) pod wp³ywem dzia³ania na szynê pola magnetycznego. Na rysunku 8 przedstawiono model numeryczny szyny kolejowej wykonany w programie Flux 3D bazuj¹cy na trójwymiarowej metodzie elementów skoñczonych, uwzglêdniaj¹cy wymiary geometryczne szyny (rys. 4) oraz strefy o zró nicowanych w³aœciwoœciach magnetycznych (rys. 5). Rys. 8. Model numeryczny szyny kolejowej Rozk³ad indukcji magnetycznej i natê enia pola magnetycznego w szynie i w jej otoczeniu Na podstawie opracowanego modelu numerycznego przeprowadzono szereg symulacji komputerowych. W obliczeniach przyjêto nastêpuj¹ce uproszczenia: pominiêto histerezê magnetyczn¹ oraz za³o ono sta³¹ gêstoœæ w ca³ym przekroju prêta. Na rysunku 9 pokazano przyk³adowy rozk³ad wartoœci bezwzglêdnej indukcji magnetycznej dla gêstoœci pr¹du wynosz¹cego 11,14 A/mm 2. Rysunek 10 przedstawia kierunek pola magnetycznego uzyskany dla szyny kolejowej umieszczonej w polu magnetycznym prêta. Konstrukcja samej szyny nie stanowi obwodu magnetycznie zamkniêtego, przez co wystêpuje du e rozproszenie pola magnetycznego w przestrzeni (powietrze) (rys. 11). Konsekwencj¹ tego zjawiska jest s³absze wnikanie pola magnetycznego w strukturê szyny. Os³abione pole magnetyczne mo e byæ nie wystarczaj¹ce do powstania w szynie pr¹dów wirowych, co sprawi, 163