Nowoczesne technologie w realizacji projektów inwestycyjnych transportu kolejowego

Nowoczesne technologie w realizacji projektów inwestycyjnych transportu kolejowego Materiały konferencyjne Jurata, 6-8 maja 2014r

Ramowy program konferencji Nowoczesne technologie w realizacji projektów inwestycyjnych transportu kolejowego Jurata 6-8 maja 2014 r. Dzień I (wtorek 6 maja 2014 r.) do godz. 18.00 Zakwaterowanie w WDW JANTAR ul. Wojska Polskiego w Juracie 19.00 19.30 Przywitanie gości oraz przedstawienie programu spotkania 19.30 22.00 Ognisko integracyjne Dzień II (środa 7 maja 2014 r.) 8.00 9.00 Śniadanie 9.00 9.15 Uroczyste przywitanie gości Krzysztof Bielawski, Tomasz Buda, AREX Sp. z o.o., Marek Stolarski, Dorota Bartoszek, NEEL Sp. z o.o., 9.15 9.35 Przedstawiciel Zarządu PKP Polskie Linie Kolejowe S.A 9.35 9.55 Urząd Transportu Kolejowego bezpieczeństwo i nowoczesność polskiego rynku kolejowego Roman Bernacki Dyrektor Oddziału terenowego UTK w Gdańsku 9.55 10.15 Kształtowanie układu sieci kolejowej w kontekście perspektywicznych przewozów pasażerskich dr inż. Andrzej Żurkowski, Dyrektor Instytutu Kolejnictwa 10.15 10.35 Skutki awarii wywołanych przepięciami i wyładowaniami atmosferycznymi w prowadzeniu ruchu pociągów doświadczenia kolei niemieckich Thomas Weiss Stowarzyszenie Elektryków Polskich, Oddział Gdańsk Sekcja Trakcji

10.35 10.40 Uroczyste wręczenie rekomendacji Stowarzyszenia Elektryków Polskich firmie AREX Sp. z o.o 10.40 11.05 Przerwa na kawę 11.05 11.25 Nowoczesność jako element poprawy efektywności energetycznej przedsiębiorstw Radosław Burak-Romanowski, Dyrektor Biura Energetyki PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. 11.25 11.45 Nowe regulacje dotyczące dopuszczenia do eksploatacji urządzeń typu, podsystemów kolejowych z perspektywy producenta Alfred Kurkowski, Bombardier Transportation (Zwus) 11.45 12.05 Systemy zdalnego nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn a potrzeby dzisiejszej kolei Tomasz Buda, Tomasz Myzia AREX Sp. z o.o. 12.05 12.25 Nowoczesne systemy ogrzewania składów wagonów na kolejowych stacjach postojowych Marek Stolarski, NEEL Sp. z o.o. 12.25 12. 45 Nowe technologie i produkty wpływające na poprawę skuteczności ogrzewania rozjazdów kolejowych w warunkach zimowych Dariusz Brodowski, Instytut Kolejnictwa 12.45 13.05 Działalność rozwojowa firmy AREX poza rynkiem cywilnym Trenażer przenośnego przeciwlotniczego zestawu rakietowego GROM TR-PPZR GROM Krzysztof Bielawski, Dariusz Szagała AREX Sp. z o.o., kmdr por. Mirosław Chmieliński AMW Gdynia 13.05 13.25 Dyskusja 13.30 14.30 Obiad

Sesja I Infrastruktura, elektroenergetyka 14.30 14.55 Problematyka ochrony przepięciowej w urządzeniach i obiektach kolejowych Thomas Weiss, Jerzy Ustarbowski, DEHN Polska 14.55 15.15 Radiowy system sygnalizacji i ostrzegania miejsca robót torowych Jerzy Czerlunczakiewicz, KZA Lublin 15.15 15.35 Współczesne systemy łączności radiowej Radmor S.A. 15.35 15.55 Innowacyjne rozwiązania dla trakcji kolejowej w ofercie WAGO ELWAG nowości produktowe Robert Malczewski WAGO 15.55 16.15 Nowe podejście w zakresie ochrony i rozprowadzania przewodów w infrastrukturze kolejowej Beata Szulfer-Rosiak, ASTE Sp. z o.o. 16.15 16.35 Nowe rozwiązania w zakresie ogrzewania opórek zamknięć nastawczych oraz kanałów podzamknięciowych w ofercie firmy TERMORAD Jarosław Sieczka TERMORAD s.c. 16.35 16.55 Nowoczesne oświetlenie terenów zewnętrznych wykonane w technologii LED Jacek Jacak, Schréder Polska Sp. z o.o. Sesja II Sterowanie ruchem kolejowym, bezpieczeństwo ruchu, automatyka, ochrona środowiska 14.30 14.55 Zalety izolatorów kompozytowych w porównaniu z ceramicznymi Marek Stolarski, Joanna Żyłkowska NEEL Sp z o.o. 14.55 15.15 Aspekty prawne i techniczne zabezpieczeń przeciwpożarowych infrastruktury kolejowej Przemysław Steiner, PLISZKA

15.15 15.35 Kolizje dziko żyjących zwierząt z pociągami na sieci kolejowej PKP PLK prof. dr hab. Joanna Werka, prof. dr hab. Michał Wasilewski, dr Dagny Krauze, mgr Karolina Jasińska, mgr inż. Łukasz Kwaśny, Wydział Leśny SGGW 15.35 15.55 Przepusty jako element ochrony zwierząt przy torach kolejowych Karolina Wiśniewska, Iwona Nowosińska, Instytut Kolejnictwa, Zakład Dróg Kolejowych i Przewozów 15.55 16.15 Nowoczesne technologie konserwacji transformatorów olejowych dr Tomasz Weber ORGREZ 16.15 16.35 Projektowanie ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej w urządzeniach i obiektach infrastruktury kolejowej w aspekcie braku ściśle określonych wytycznych Jerzy Ustarbowski, Stowarzyszenie Elektryków Polskich, Oddział Gdańsk Sekcja Trakcji 16.35 16.55 Nowoczesna informacja pasażerska na kolei Sławomir Jankowski, PIXEL 16.55 Przerwa na kawę 18.00 19.00 Niespodzianka 19.00 19.15 Podsumowanie i zakończenie konferencji Krzysztof Bielawski, Tomasz Buda, AREX Sp. z o.o., Marek Stolarski, Dorota Bartoszek, NEEL Sp. z o.o. 20.00 Uroczysta kolacja Dzień III (czwartek 8 maja 2014 r.) 9.00 10.30 Śniadanie 10.30 Wyjazd uczestników Organizator zastrzega sobie prawo do zmian w programie

Spis treści Problematyka ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej w urządzeniach i obiektach kolejowych 11 Systemy zdalnego nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn a potrzeby dzisiejszej kolei 21 Nowoczesne systemy ogrzewania składów wagonów na kolejowych stacjach postojowych 29 Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego 38 Nowoczesne technologie VR trenażera przenośnego przeciwlotniczego zestawu rakietowego Grom TR-PPZR GROM 46 Ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa w układach sterowania 63 RSSO radiowy system sygnalizacji i ostrzegania miejsca robót torowych 78 DMR nowoczesny standard cyfrowej łączności radiowej 86 Nowe podejście w zakresie ochrony i rozprowadzania przewodów w infrastrukturze kolejowej 93 Ogrzewanie opórek zamknięć nastawczych oraz kanałów podzamknięciowych. Nowe rozwiązania w ofercie firmy Termorad 100 Nowoczesne technologie w systemach transportowych 114

The comparison between ceramic and composite insulators for railway applications 123 Aspekty prawne i techniczne zabezpieczeń przeciwpożarowych infrastruktury kolejowej 133 Kolizje dziko żyjących zwierząt z pociągami na terenie Polski 145 Przepusty jako element ochrony zwierząt przy torach kolejowych 149 Nowoczesne technologie konserwacji transformatorów olejowych 152 Projektowanie ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej w urządzeniach i obiektach infrastruktury kolejowej w aspekcie braku standardów technicznych w PLK S.A. 172 Dynamiczna informacja pasażerska na kolei 186

P Oddz. Gda sk kcja Trakcji Problematyka ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej KOLEJOWYCH w urządzeniach i obiektach mgr in. Jerzy Ustarbowski Dipl. Ing. Thomas Weiss kolejowych PROBLEMATYKA OCHRONY ODGROMOWEJ I ECIWPRZEPI CIOWEJ W URZ DZENIACH I OBIEKTACH Konferencja AREX, Jurata 6/7.05.2014r. mgr inż. Jerzy Ustarbowski, Dipl. Ing. Thomas Weiss

SEP Oddz. Gda sk Sekcja Trakcji PROBLEMATYKA OCHRONY ODGROMOWEJ I PRZECIWPRZEPI CIOWEJ W URZ DZENIACH I OBIEKTACH KOLEJOWYCH mgr in. Jerzy Ustarbowski Dipl. Ing. Thomas Weiss Konferencja AREX, Jurata 6/7.05.2014r. Sekcja Trakcji przy SEP Oddz. Gda sk zajmuje si tematyk ochrony odgromowej i przeciwprzepi ciowej w PKP od roku 2010r.: przeanalizowano istniej ce dokumenty normatywne w PKP brak ci le okre lonych standardów nawi zano kontakt z niemieck organizacj VDEI (Verband Deutsche Eisenbahn- Ingenieure), VDV (Verband Deutscher Verkehrsunternehmen) nawi zano wspó prac z czo owymi producentami m.in. z firm DEHN & SÖHNE GmbH zapoznano si z metodami rozwi zywania problemów ochrony odgromowej i przeciwprzepi ciowej w Niemczech W celu prezentacji do wiadcze niemieckich zaproszono do udzia u w konferencji specjalist ds. ochrony odgromowej i przeciwprzepi ciowej w obiektach kolejowych p. Thomasa Weiss Konferencja AREX, Jurata 6/7.05.2014r. Jurata, 6-8 maja 2014 12

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego Nastawnie Koszty i korzy ci p yn ce z doposa enia w ochron przeciwprzepi ciow nastawni steruj cych elektronicznych i przeka nikowych Szkody w DB spowodowane wy adowaniami atmosferycznymi maj 2003, zniszczony prostownik 150 Jurata, 6-8 maja 2014 13

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego Opó nienia w ruchu poci gów spowodowane uk adami ochrony przejazdów kolejowych (BÜSA) Opó nienia w min razem/rok: 22.807 minuty opó nienia liczba poci gów 9000 8000 7000 6000 5000 Szkody na przejazdach po uderzeniu pioruna 1... Bez zak óce 2... Ochrona przeciwprzepi cia skuteczna bez szkód 3... Cz ciowe zniszczenie komponentów cz ciowa wymiana 4... Ca kowite zniszczenie komponentów - zast pienie 8311 8142 4 4 4 4 4000 3000 2000 1000 0 1583 1748 1 1,2 1 1, 2 3023 170 214 251 Do 30 min. 30 do 60 min. 1,2,3 1, 2, 3 754 590 1 do 2 godz. 2 do 8 godz. ponad 8 godz. ród o: DB Netz AG, I. NPP 1 (E) Sw Ochrona odgromowa i przeciwprzepi ciowa w instalacjach kolejowych Pakiety rodków ochrony wzajemnie si uzupe niaj ce: Unikanie bezpo rednich uderze pioruna: zwody odgromowe pewne wy apywanie piorunów przewody odprowadzaj ce pewne odprowadzenie z zachowaniem odst pu bezp. uziemienie niskoomowe Uziemienie i zapewnienie wyrównania potencja ów Kontrolowana redukcja przepi poprzez zastosowanie ograniczników przepi mi dzy y i ziemi Ekranowanie kabli, np. kabel LST (sterowniczy) Jurata, 6-8 maja 2014 r. 151 Jurata, 6-8 maja 2014 14

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego Uderzenie pioruna, nastawnia w Neumarkt Awaria elektronicznego systemu zdalnego sterowania 2008 Awarie systemów sterowania spowodowane szkodami przepi ciowymi 2009 Awarie systemów sterowania spowodowane szkodami przepi ciowymi Koszty szkód > 500.000 EUR Nastawnia elektroniczna w Neumarkt Podzia minut opó nienia w uk adach DB Netz AG Bazy danych SAP R/3 (PRINZIP) Sieci dalekobie ne, miejskie i regionalne wszystkie istotne techniki oprócz telekomunikacji, E/M & 50 Hz cznie stwierdzono 229.543 minut opó nienia zwi zanych z 5.633 uderzeniami pioruna, z czego: Obszarem rozpatrywanym niniejszej oceny s jedynie uk ady wewn trzne systemów zdalnego sterowania i nastawni Grupa techn. cznie Uk ady wewn trzne Uk ady zewn trzne Wynik Min. Op. Wynik. Min. Op. Wynik Min. Op. Ablauft. 29 2.353 5 2.353 24 0 Przejazdy 2.370 40.358 - - - - RSTW 1.713 78.899 557 34.067 1.156 44.832 el.-mech. 245 1.977 115 1.081 130 896 ESTW 601 46.290 191 27.848 410 18.442 mech. 392 5.091 216 4.368 176 723 OL 91 25.547 - - - - Selbstbl. 163 26.091 - - - - LZB 29 2937 10 32 19 2.905 ród o: DB Netz AG, I. NPP 1 (E), 31.08.2007 152 Jurata, 6-8 maja 2014 15

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego Ochrona przeciwprzepi ciowa i odgromowa w instalacjach kolejowych Mo liwo ci doposa enia w nastawniach elektronicznych (ESTW): Na 191 uderze pioruna w 126 uk adów wewn trznych nastawni (ESTW) przypada 27.848 minut opó nienia ( rednio ok. 11.130 min. op./rok) 15,8% (20 nastawni) jest wyposa onych w instalacje ochrony odgromowej. Generuj one ok. 1,4%, tzn. 384 min. op. (nieredukowalne) W przypadku 57,2% (72 nastawnie) uderzenia pioruna nie spowodowa y adnych skutków 27% (34 nastawnie) bez kompletnej instalacji ochrony odgromowej (ochrona wewn trzna i zewn trzna) spowodowa o 98,6%, tzn. 27.464 minut opó nienia Doposa enie tych 34 nastawni w komponenty instalacji odgromowej wymaga rednio nak adów rz du ok. 2 mln. euro (kalkulacja wst pna) ród o: DB Netz AG, I. NPP 1 (E), 31.08.2007 Ochrona przeciwprzepi ciowa i odgromowa w instalacjach kolejowych Mo liwo ci doposa enia nastawni przeka nikowych (RSTW): Na 557 uderze pioruna w uk ady wewn trzne nastawni przypada 34.067 minut opó nienia ( rednio ok. 13.619 min. op./rok) Nale y rozpatrywa ka dy przypadek indywidualnie w kontek cie wywa enia kosztów i korzy ci z zastosowanych rodków ochrony W zale no ci od czasu u ytkowania i mo liwo ci mo na przebudowa uk ady wewn trzne Zalecenie: Zainwestowa rodki prewencyjne stoj ce do dyspozycji w doposa enie nastawni elektronicznych ESTW ród o: DB Netz AG, I. NPP 1 (E), 31.08.2007 Jurata, 6-8 maja 2014 r. 153 Jurata, 6-8 maja 2014 16

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego Prawne znaczenie ustaw, norm, przepisów itd. Rozporz dzenia np. BetrSichV, ESiV Przepisy administracyjne np. UVV, BGV Zasady techniczne np. DIN, VDE Przepisy wynikaj ce z umów np. TAB, VdS, RIL Ustawy np. BEVVG Normy ochrony odgromowej DIN EN 62305 (VDE 0185-305):2011-10, stan na 2013-02 Ochrona odgromowa" DIN EN 62305 / VDE 0185-305 Okres przej ciowy stycze 2014 Cz 1 Zasady ogólne =normy / dodatki krajowe w przygotowaniu Cz 2 Zarz dzanie ryzykiem Dodatek 1 Zagro enie piorunowe w Niemczech Dodatek 2 Pomoce kalkulacyjne do oceny ryzyka szkoda dla budynków Dodatek 3 Dodatkowe informacje dot. zastosowania normy EN 62305-2 Cz 3 Ochrona budynków i osób Dodatek 1 Dodatkowe informacje dot. zastosowania normy DIN EN 62305-3 Dodatek 2 Dodatkowe informacje odno nie budynków specjalnych Dodatek 3 Dodatkowe informacje na temat kontroli i konserwacji systemów ochrony odgromowej Dodatek 4 Zastosowanie dachów metalowych w systemach ochrony odgromowej Dodatek 5 Ochrona odgromowa i przeciwprzepi ciowa dla fotowoltaicznych systemów zasilaj cych Cz 4 Systemy elektryczne i elektroniczne w budynkach Dodatek 1 Rozp yw pr du piorunowego 154 Jurata, 6-8 maja 2014 17

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego Ochrona odgromowa i przeciwprzepi ciowa w instalacjach sterowniczych Standard 819.0808 Stan na: 05. 2006 Obecnie w trakcie nowego opracowania! Elektryczne instalacje zasilaj ce ochrona odgromowa w budynkach Standard 954.9105 Stan na: 08. 2011 Jurata, 6-8 maja 2014 r. 155 Jurata, 6-8 maja 2014 18

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego Temat: Specjalista ds. ochrony odgromowej Standard 954.9105 Wymogi kwalifikacyjne w stosunku do specjalistów ds. ochrony odgromowej: Specjalist ds. ochrony odgromowej jest osoba, która na podstawie fachowego wykszta cenia, umiej tno ci i do wiadczenia, jak równie znajomo ci w a ciwych norm i wewn trznych dyrektyw Kolei Niemieckich, zna systemy ochrony odgromowej i jest w stanie wykona ich: Planowanie/Przyj cie Sporz dzenie/monta Utrzymanie w nale ytym stanie oraz kontrol Specjalista ds. ochrony odgromowej musi by wykwalifikowanym elektrykiem i posiada wieloletnie do wiadczenie zawodowe oraz podobny sta pracy w zakresie ochrony odgromowej, jak równie obszern wiedz w wymienionych dziedzinach, w których ma ona zastosowanie. Przyk ad: Uk ady zabezpiecze przejazdów kolejowych Nowoczesne uk ady zabezpiecze przejazdów kolejowych realizowane s w pe ni elektronicznie przy pomocy wydajnej techniki steruj cej. Cel: Pe na kontrola uk adu w ka dej chwilijeder Zeit Zredukowane koszty utrzymania dzia ania i konserwacji Firma DEHN utworzy a koncepcj ochrony w celu unikni cia zagro enia bezpo rednim uderzeniem pioruna i powstania przepi. W dalszej kolejno ci mia a miejsce szeroka kontrola ca ego systemu w Laboratorium pr dów udarowych firmy DEHN w celu sprawdzenia skuteczno ci rodków ochrony. 156 Jurata, 6-8 maja 2014 19

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego Uk ady zabezpiecze przejazdów kolejowych - BÜSA Testy laboratoryjne w firmie DEHN + SÖHNE wiadectwo zgodno ci energetycznej mi dzy modu ami ogranicznika i okablowaniem ochronnym na podzespo ach Testy pr du udarowego na module wzorcowym zdalnie sterowanej techniki przejazdu z kontrol i wiat em migowym (RBÜT-Lz-Fü) w Laboratorium pr dów udarowych firmy DEHN+SÖHNE Sprz anie impulsów od 6,5kA do 40,8kA (8/20 s) na podstawie g owicy kablowej (KAG) Wynik: Brak uszkodze podzespo ów i czujników pojazdu ród o: DEHN & Pintsch Bamag Test w Laboratorium pr dów piorunowych Ogrzewanie rozjazdów firmy AREX Przebieg testu: Analiza systemu Koncepcja ochrony poprzez ca kowite wyrównanie potencja ów w ochronie odgromowej Kontrola koordynacji wszystkich stopni Testy pr du piorunowego do 100 ka (10/350us) Wszystkie testy zaliczone pozytywnie! Jurata, 6-8 maja 2014 r. 157 Jurata, 6-8 maja 2014 20

Systemy zdalnego nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn a potrzeby dzisiejszej kolei Tomasz Buda, Tomasz Myzia Zakład Automatyki i Urządzeń AREX Sp. Pomiarowych z o.o. AREX Sp. o.o.

Czy systemy zdalnego nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn odpowiadają potrzebom dzisiejszej kolei w Polsce? By odpowiedzieć na to pytanie należy wyjaśnić, czym są owe systemy, poznać ich historię oraz stan obecny istniejący i pożądany. Wstęp Systemy nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn wdrażane są na polskich kolejach od blisko 20 lat. Pierwsze systemy instalowane były w układzie innego podmiotu Dyrekcji Generalnej PKP. Zmiany, jakie miały miejsce w latach 2000-2001 i w okresie późniejszym w ramach spółki PKP PLK SA, doprowadziły do powstania innej, nowej struktury organizacyjnej kolei. Budowa systemów nadzorczych powinna być powiązana ze strukturą organizacyjną podmiotów, które je użytkują. Proces inwestycyjny jaki obecnie ma miejsce, często wzoruje się na modelach systemów nadzorczych, które budowane były jeszcze w strukturach Dyrekcji Generalnej PKP. Prowadzi to do istotnych komplikacji i nie pozwala na wykorzystanie pełni możliwości, jakie dają wspomniane systemy. Autor sygnalizuje wynikające z tego tytułu problemy oraz proponuje ścieżkę postępowania w zakresie budowy systemów elektroenergetycznych w PKP PLK SA. Czym są systemy nn? Infrastrukturę urządzeń elektroenergetycznych podzielić można na dwie warstwy: system wykonawczych urządzeń kontrolno-sterujących (instalacja właściwa ), system zdalnego nadzoru w/w instalacji. System wykonawczych urządzeń kontrolno-sterujących to zespół urządzeń elektrycznych, takich jak rozdzielnice sterowania oświetleniem, ogrzewaniem rozjazdów oraz innych urządzeń występujących w infrastrukturze kolejowej. Zawierają one aparaty pozwalające na zdalny podgląd urządzeń, sterowanie nimi i ich konfigurację. Pulpity operatorskie w nastawniach zwykle zalicza się do instalacji właściwej. Podstawowymi elementami wykonawczymi są rozdzielnice elektryczne wyposażone w sterownik i moduły wejść i wyjść (binarnych i analogowych). Sterowniki, w zależności od przeznaczenia, posiadają zaimplementowany program realizujący dedykowane funkcje, na przykład: ogrzewanie rozjazdów w funkcji warunków pogodowych, sterowanie oświetleniem w funkcji czasu lub natężenia oświetlenia. Zazwyczaj rozdzielnice pracują autonomicznie, ale w razie konieczności możliwe jest sterowanie ich pracą w trybie sterowania awaryjnego, lokalnego lub zdalnego. 66 Jurata, 6-8 maja 2014 22

Systemy zdalnego nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn a potrzeby dzisiejszej kolei Rysunek 1. Przykład systemu elektroenergetycznego System DIMaC-EK System zdalnego nadzoru to zespół urządzeń teleinformatycznych, umożliwiających realizację zdalnego podglądu pracy, sterowania, regulacji parametrów pracy i konfigurowania nadzorowanych urządzeń z odległych stanowisk komputerowych. Pojęcia zdalny nadzór używa się dla obsługi urządzeń elektroenergetycznych z perspektywy co najmniej innej stacji kolejowej oraz do wszystkich nadrzędnych systemów monitoringu na przykład: w LCS, CUiD, SMUE. Podmiotem, który na rynku posiada największe doświadczenie we wdrażaniu systemów monitorowania, jest firma AREX. Pierwsze zintegrowane systemy nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn wdrażane były na kolei w latach 1995-1997. Przez ostatnie 20 lat sukcesywnie wprowadzano analogiczne systemy w całej krajowej infrastrukturze kolejowej. Zmiany organizacyjne na kolei Wprowadzanie systemów nadzoru urządzeń elektroenergetycznych w infrastrukturze kolejowej w Polsce rozpoczęło się w latach 1995-1997 integracją urządzeń sterowania ogrzewaniem rozjazdów i oświetlenia na linii Reda Hel. Podobne zadania zrealizowano na linii Rzepin Poznań oraz Sochaczew Warszawa. Struktura organizacyjna kolei była wówczas znacząco odmienna od stanu obecnego. Kolej stanowiła jeden zwarty podmiot organizacyjny, skupiający w sobie wszystkie służby związane z prowadzeniem ruchu pociągów, utrzymaniem infrastruktury kole- Jurata, 6-8 maja 2014 r. 67 Jurata, 6-8 maja 2014 23

Systemy zdalnego nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn a potrzeby dzisiejszej kolei jowej oraz taborem. Podstawową rolą systemów zdalnego nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn w tamtym czasie było informowanie służb utrzymania ruchu o występujących awariach urządzeń. Informacja kierowana była przede wszystkim do owych służb. Stąd stanowiska obsługi lokalizowano w pomieszczeniach służb odpowiedzialnych za utrzymanie infrastruktury energetycznej. Zastosowany model sprawdzał się w zakresie utrzymania sprawności działania urządzeń, nie był jednak nastawiony na optymalizację kosztów ich eksploatacji. Po przekształceniach organizacyjnych na kolei w latach 2000-2001 zmieniono formę utrzymania i remontów urządzeń elektroenergetycznych w infrastrukturze kolejowej. Właścicielem tej ostatniej stał się nowy podmiot PKP PLK SA, który praktycznie pozbawiony został możliwości samodzielnego utrzymania i remontów infrastruktury elektroenergetycznej. PKP PLK SA wprowadziło zasadę zlecania usług remontowych i naprawczych firmom zewnętrznym, głównie PKP Energetyce. Osoby zajmujące się dotychczas utrzymaniem w sprawności urządzeń elektroenergetycznych, a tym samym korzystające ze stanowisk diagnostycznych systemów zdalnego nadzoru, zostały przejęte przez inny podmiot gospodarczy PKP Energetykę. Jednocześnie systemy zdalnego monitorowania pracy urządzeń elektroenergetycznych stały się własnością PKP PLK SA. Pierwotne przeznaczenie stanowisk zdalnego monitorowania zostało więc zdezaktualizowane. Większość stanowisk diagnostycznych przeniesiono do pomieszczeń dyżurnego ruchu, a w niektórych przypadkach zorganizowano nowe stanowiska diagnostyczne w komórkach energetycznych PKP PLK SA. Stanowiska diagnostyczne zlokalizowane w pomieszczeniach dyżurnego ruchu przestały odgrywać istotną rolę w utrzymaniu sprawności urządzeń elektroenergetycznych, gdyż ich obsługa skupiała się przede wszystkim na prowadzeniu ruchu pociągów. Obsługa stanowisk zlokalizowanych w komórkach energetycznych Zakładów Linii Kolejowych często przydzielana była osobom albo nie odpowiedzialnym bezpośrednio za utrzymanie urządzeń elektroenergetycznych, albo pracownikom mocno obciążonym innymi obowiązkami. Uogólniając można stwierdzić, że rola systemów nadzorczych urządzeń elektroenergetycznych w okresie przemian organizacyjnych polskich kolei w latach 2000-2001 uległa osłabieniu. Nowa struktura organizacyjna PKP PLK SA nie potrafiła skutecznie wykorzystać potencjału, jaki dawały systemy nadzorcze. 68 Jurata, 6-8 maja 2014 24

Systemy zdalnego nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn a potrzeby dzisiejszej kolei Inwestycje w PKP PLK SA Proces inwestycyjny, jaki ma miejsce w ostatnich kilku latach w spółce PKP PLK obejmuje także infrastrukturę elektroenergetyczną. Wymianie podlegają urządzenia sterowania ogrzewaniem rozjazdów oraz sterowania oświetleniem. Nowe urządzenia energetyczne integrowane są w systemy zdalnego nadzoru. Praktycznie powielany jest model budowy systemów nadzorczych z lat 90. ubiegłego wieku, czyli integracja lokalna urządzeń w ramach większych obiektów (stacji kolejowych, przystanków) oraz integracja globalna w ramach linii kolejowej. Przy budowie systemów wykorzystywane są aktualne rozwiązania techniczne w zakresie budowy sieci informatycznej (technologia światłowodowa, Ethernet bazujący na protokole TCP IP, itp.). Praca zintegrowanego systemu urządzeń elektroenergetycznych zobrazowana jest najczęściej na stanowiskach diagnostycznych CUiD (Centrum Utrzymania i Diagnostyki), gdzie stanowi jedno z kilku stanowisk diagnostycznych w infrastrukturze kolejowej danego odcinka linii kolejowej. Obsługa pomieszczeń, w których zobrazowane są systemy uzupełniające, a tak jest w przypadku systemu elektroenergetycznego, często nie jest całodobowa. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że informacja o awarii może zostać dostrzeżona z dużym opóźnieniem. Sam przepływ informacji oraz procedura usunięcia awarii nasuwa wątpliwości co do skuteczności i szybkości reakcji. W przypadku wykrycia awarii w nadzorowanych urządzeniach, obsługa CUiD powiadamia komórkę energetyczną danego ZLK (w godzinach pracy, czyli 7-15) lub pogotowie energetyczne (w dniach wolnych oraz poza godzinami pracy ZLK). Z uwagi na to, że utrzymanie urządzeń elektroenergetycznych zlecane jest firmom spoza PKP PLK SA, informacja o awarii kierowana jest często do odpowiednich firm zewnętrznych, które podejmują czynności naprawcze. Ścieżka przekazu informacji o awariach jest więc długa i może w konsekwencji prowadzić do utrudnień w prowadzeniu ruchu pociągów. Zatem model przyjęty przy budowie ówczesnych systemów nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nie jest już dziś skuteczny. Informacja o wystąpieniu awarii nie trafia szybko do odpowiednich służb i często rodzi negatywne opinie co do działania nadzorowanych systemów. Taki stan rzeczy wynika przede wszystkim z niewiedzy firm projektowych, braku standardów i celów wyznaczonych systemom nadzoru przez PKP PLK SA. Jurata, 6-8 maja 2014 r. 69 Jurata, 6-8 maja 2014 25

Systemy zdalnego nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn a potrzeby dzisiejszej kolei Rysunek 2. Stanowisko diagnostyczne zlokalizowane w pomieszczeniu CUiD w Mińsku Mazowieckim Centralizacja systemu Rozwój bezprzewodowych technik przekazu informacji (przede wszystkim technologii GPRS) stworzył możliwości budowy rozproszonych systemów nadzoru. Wykorzystano je przy wdrażaniu pomysłu Biura Energetyki PKP PLK SA dotyczącego budowy Systemu Monitorowania Urządzeń Elektroenergetycznych SMUE. W ramach SMUE zintegrowano pracę kilkuset urządzeń sterowania oświetleniem i ogrzewaniem. Pracę urządzeń zobrazowano na wskazanych stanowiskach każdego z 23 ZLK oraz w centrali spółki. Wyodrębniono dwie podstawowe role systemu nadzorczego: diagnostyka stanów awaryjnych oraz konfiguracja urządzeń, kontrola zużycia energii elektrycznej i jakościowe działania systemu. W zakresie realizowania funkcji diagnostycznych oraz konfiguracji urządzeń zainstalowano oprogramowanie typu SCADA umożliwiające informowanie 70 Jurata, 6-8 maja 2014 26

Systemy zdalnego nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn a potrzeby dzisiejszej kolei Rysunek 3. Przykładowy widok ekranu aplikacji wizualizacyjnej w systemie SMUE o wystąpieniu zdarzeń awaryjnych, możliwości konfigurowania urządzeń oraz zadawania parametrów algorytmów pracy urządzeń. Oprogramowanie zainstalowano na wskazanych stanowiskach we wszystkich ZLK. Realizacja drugiej funkcji systemu kontroli zużycia energii elektrycznej oraz wskaźników jakościowych dotyczących pracy urządzeń udostępniona została przez aplikację webserwerową z poziomu przeglądarek internetowych. Dostęp do informacji posiadają zautoryzowani użytkownicy (kontrola dostępu). Zabudowa systemu pozwoliła na uzyskanie dostępu do informacji przez służby bezpośrednio odpowiedzialne za pracę urządzeń. Skrócono ścieżkę przepływu informacji, ponadto wyodrębniono role w zależności od rodzaju odbiorcy. Teraz informacje o awariach otrzymują służby odpowiedzialne za poprawną pracę urządzeń, a informacje o jakości pracy urządzeń i zużyciu energii elektrycznej otrzymują osoby odpowiedzialne za koszty utrzymania systemu. Możliwą, ale jeszcze nierealizowaną, funkcją systemu jest przekazywanie wybranych informacji do zewnętrznych firm odpowiedzialnych za naprawy i remonty. Jurata, 6-8 maja 2014 r. 71 Jurata, 6-8 maja 2014 27

Systemy zdalnego nadzoru urządzeń elektroenergetycznych nn a potrzeby dzisiejszej kolei Rozwój systemów nn W ostatnich kilku latach nastąpił wzrost świadomości dotyczący znaczenia systemów nadzoru urządzeń elektroenergetycznych. Efektem tego procesu jest powołanie, w celu integracji urządzeń elektroenergetycznych, komisji i poligonu badawczego eksploatacji nadzorowanej. Obecnie opracowywane są standardy tworzenia systemów nadzorczych. W konsekwencji poprawione i uzupełnione zostaną dokumenty normalizujące budowę systemów nadzorczych. Zarówno Biuro Energetyki PKP PLK SA, jak i producenci systemów, prowadzą akcję uświadamiania biur projektowych w zakresie standardów budowy systemów nadzoru. Obowiązujący model budowy systemów nadzorczych ma swój początek w okresie, kiedy struktura organizacyjna kolei była inna. Należy zweryfikować przyjęty model i dostosować go do aktualnych potrzeb obecnego użytkownika, jakim jest PKP PLK SA. W celu zachowania bezpieczeństwa i jakości utrzymania infrastruktury elektroenergetycznej przez firmy zewnętrzne zachodzi konieczność udostępniania pewnych informacji wybranym podmiotom zewnętrznym. Zmiana modelu organizacyjnego kolei musi pociągać za sobą zmiany w budowie systemów nadzorczych. Proces ten dotychczas nie był zsynchronizowany i należy podjąć wszelkie starania, by model budowy systemów nadzorczych odpowiadał dzisiejszym potrzebom PKP PLK SA. 72 Jurata, 6-8 maja 2014 28

Nowoczesne systemy ogrzewania składów wagonów na kolejowych stacjach postojowych Marek Stolarski Przedsiębiorstwo Wdrożeniowo-Produkcyjne NEEL Sp. z. o.o.

Autor porusza zagadnienia związane z przygotowaniem do wyjazdu składów wagonów na kolejowych stacjach postojowych oraz wstępnym ogrzaniem lub wychłodzeniem wnętrza wagonów. Opisuje także nowoczesne stacjonarne systemy zasilania instalacji grzewczych i klimatyzacyjnych składów wagonów. Wstęp Pierwsze wagony osobowe, jakie zbudowano w początkowym okresie rozwoju kolei nie posiadały dachów. Wzorcem były tu konstrukcje powozów konnych, w których zamontowano koła umożliwiające jazdę po szynach oraz prymitywne sprzęgi, pozwalające łączyć takie wagony pomiędzy sobą oraz z lokomotywą. Ponieważ padały deszcze i śniegi, pudła wagonów zaczęto przykrywać dachami, ale nadal były to dobrze wentylowane środki transportu, z nieistniejącym ogrzewaniem w zimie lub chłodzeniem w lecie. Znajdujący się wówczas w stadium szczytowym rozwoju transport dyliżansowy oferował jednak znacznie korzystniejsze warunki podróży. W krótkim czasie pojawiły się pierwsze wagony osobowe z prawdziwego zdarzenia, o zamkniętej konstrukcji pudła wagonu, z szybami w oknach i opalanymi węglem lub drewnem piecami ogrzewającymi wnętrze w okresie zimy. Potem nastała epoka ogrzewania wodnego z własnego kotła w wagonie, parowego wykorzystującego energię pary z parowozu i w końcu ogrzewania elektrycznego, które ma już prawie 100 lat i co do zasady nie zmieniło zasad funkcjonowania. W dalszym ciągu energia prądu elektrycznego pobieranego z lokomotywy przetwarzana jest na ciepło i wykorzystywana do ogrzewania wnętrza wagonu. Zmieniła się tylko technika, radykalnie poprawiła sprawność i wygoda eksploatacji. Istniejący od ponad 100 lat sposób zestawiania pociągów osobowych polegał na tym, że skompletowane składy wagonów przeznaczone do obsługi konkretnych relacji czekały na tzw. stacji postojowej na dołączenie lokomotywy i wtedy, jako pociąg, ruszały w drogę do stacji docelowej. Po skończeniu biegu pociąg był odstawiany na tzw. tory postojowe lub do tamtejszej stacji postojowej. Lokomotywa odjeżdżała, a skład wagonów czekał na przyjazd następnej lokomotywy, aby wrócić razem z nią do stacji początkowej. I taki młynek kręci się do dziś na tysiącach stacji i linii kolejowych świata. W okresie jesienno-zimowym wagony w czasie jazdy są ogrzewane, jednak po odczepieniu lokomotywy dopływ prądu zostaje wyłączony i temperatura wnętrza Jurata, 6-8 maja 2014 30

Nowoczesne systemy ogrzewania składów wagonów na kolejowych stacjach postojowych Fot. 1. Pociąg pasażerski na linii kolejowej Monachium Augsburg (1840 rok) [źródło: Die Deutsche Eisenbahn, Parragon Books] Fot. 2. Wagon 3 klasy nie miał dachu, a 2 klasy okien [źródło: Die Deutsche Eisenbahn, Parragon Books] wagonu szybko spada. Czas, w jakim wyziębiony po dłuższym postoju skład wagonów może nagrzać się do wymaganej temperatury min. 18ºC jest zdecydowanie dłuższy niż średni czas od chwili podłączenia nowej lokomotywy i podstawienia pociągu na peron stacji wyjazdowej. Zatem już przed II wojną światową zaczęto stosować bardzo proste w budowie systemy dodatkowego zasilania elektrycznego, pozwalające przed podłączeniem lokomotywy wstępnie podgrzać skład wagonów i skrócić czas osiągnięcia gotowości pociągu do wyjazdu z torów postojowych. Wykorzystywano do tego gniazda zasilania elektrycznego, w które wyposażony był wagon, oraz elastyczne kable z wtykami, którymi poprzez rozłącznik podawany był prąd zmienny o napięciu 1 lub 1,5 kv. Skład zjeżdżał na stację postojową, odczepiano lokomotywę, o określonej porze włączano wtyk do gniazda zasilania wagonów i podgrzewano wagony. 104 Jurata, 6-8 maja 2014 31

Nowoczesne systemy ogrzewania składów wagonów na kolejowych stacjach postojowych Fot. 3. Pod lewym zderzakiem widoczne gniazdo zasilania systemu ogrzewania elektrycznego 1 kv, 16 Hz (1933 rok) [źródło: Deutsche Reichsbahn Geselschaft, Personenwagenheizunganleitung, Munchen 1933] Tego typu instalacje funkcjonowały bardzo długo, wiele z nich pracuje do dzisiaj. Różnica polega na tym, że pojawiły się nowe napięcia zasilania (1,5 kv DC, 3 kv DC, 15 kv AC i 25 kv AC) i gruntownie zmieniły konstrukcję wagonów oraz ilość pobieranej przez nie energii. Na komfort podróży wpływa temperatura wnętrza wagonu, zarówno w zimie, jak i w lecie. Nowoczesne wagony dysponują wydajnymi agregatami klimatyzacyjnymi, które gwarantują niezmienne warunki temperaturowe o każdej porze roku. A do tego potrzebny jest prąd. Zatem konieczna staje się możliwość zasilania składów wagonów oczekujących na podłączenie lokomotywy także i w lecie, albowiem nagrzane wnętrza trzeba przed podstawieniem składu na tor przy peronie wychłodzić. Pierwsze nowoczesne systemy ogrzewania wagonów Pierwsze nowoczesne systemy pozwalające na zasilanie elektrycznej instalacji grzewczej każdego typu wagonu osobowego pojawiły się na sieci PKP prawie 20 lat temu. Powstała wtedy rodzina urządzeń pod nazwą MSOW Mikroprocesorowy System Ogrzewania Wagonów. Pierwsze wdrożenie odbyło się na stacji postojowej Przemyśl-Bakończyce w 1996 roku. System składał się z terminali przytorowych oraz rozdzielni zasilającej z automatyką. Terminal przytorowy był wyposażony w panel obsługi oraz punkt przyłącza elektrycznego 3 kv DC z kablem zakończonym wtykiem wagonowym oraz odłącznikiem w torze zasilania. Panel obsługi pozwalał, po spełnieniu kryteriów bezpieczeństwa, na załączenie i wyłączenie zasilania obwodu grzewczego i kontrolę prądu płynącego w obwodzie. Kontrolę dostępu zrealizowano z wykorzystaniem elektronicznych identyfikatorów osobistych typu Dallas. Następną instalacją był znacznie nowocześniejszy system MSOW-3 zainstalowany w latach 2000-2003 na stacji postojowej Szczecin-Zaleskie Łęgi. Składał Jurata, 6-8 maja 2014 r. 105 Jurata, 6-8 maja 2014 32

Nowoczesne systemy ogrzewania składów wagonów na kolejowych stacjach postojowych Fot. 4. 1-napięciowy terminal przytorowy MSOW dla stacji Szczecin-Zaleskie Łęgi się z ośmiu stanowisk przytorowych oraz kontenera grzewczego z automatyką. Od rozwiązania przyjętego w Bakończycach różnił się zastosowaniem podwójnej magistrali informatycznej CAN/RS485 łączącej wszystkie terminale przytorowe oraz mikroprocesorowe sterowniki rozdzielni zainstalowanej w kontenerze grzewczym 3 kv DC. Grupa czterech torów postojowych z ośmioma stanowiskami przytorowymi (po jednym na każdym końcu toru) przyjmuje składy wagonów polskich i niemieckich przewoźników (InterCity, DB, DB Regio). Stanowisko przytorowe wyposażone jest w panel sterowania z alfanumerycznym wyświetlaczem, klawiszami funkcyjnymi oraz czytnikiem identyfikatora umożliwiającego włączenie i wyłączenie napięcia tylko przez upoważnionego pracownika. W ostatniej wersji Mikroprocesorowy System Zasilania Ogrzewania (i Klimatyzacji) Wagonów (MSOW) jest systemem sterowników kontrolnych, steru- 106 Jurata, 6-8 maja 2014 33

Nowoczesne systemy ogrzewania składów wagonów na kolejowych stacjach postojowych jących i pomiarowych połączonych siecią CAN/RS-485 i umożliwiających sterowanie zasilaniem składów wagonów na stacjach postojowych. System umożliwia włączanie i wyłączanie zasilania składów, wybór odpowiedniego napięcia, sygnalizację stanu połączeń oraz stanów awaryjnych, kontrolę ciągłości obwodów zasilających, wykrywanie stanów awaryjnych oraz zwarć. W przypadku wykrycia sytuacji awaryjnej lub przekroczenia zadanego poboru mocy system samoczynnie przerywa zasilanie odpowiedniego obwodu. Dostęp do systemu (z wyjątkiem awaryjnego rozłączania obwodów) jest kontrolowany, tak jak w poprzednich wersjach, przy pomocy elektronicznych identyfikatorów osobistych (dotykowych lub zbliżeniowych). W trybie pracy ręcznej system umożliwia zdalne sterowanie zasilaniem przy zachowaniu wszystkich warunków bezpieczeństwa. Możliwa jest także rejestracja zdarzeń z uwzględnieniem czasu ich wystąpienia, sytuacji awaryjnych oraz identyfikacją osób wykonujących operacje sterownicze. W takiej konfiguracji system jest od 2006 roku sukcesywnie instalowany na stacji postojowej Warszawa Grochów (sterowanie rozdzielniami R1 i R3, terminale przytorowe na grupach torów postojowych, w hali całopociągowej i w hali napraw). Budowa systemu MSOW-3 System MSOW-3 składa się z następujących elementów: terminali przytorowych jedno- i wielonapięciowych umieszczonych w międzytorzu i umożliwiających sterowanie oraz kontrolę stanu obwodu zasilania, elektronicznych identyfikatorów osobistych umożliwiających kontrolę osób wykonujących operacje łączeniowe, obwodów zasilania urządzeń ogrzewania (dotyczy to również zasilania urządzeń klimatyzacji wagonowej) zlokalizowanych w międzytorzu i składających się z ręcznie lub motorowo obsługiwanych odłączników oraz z kabli z wtykami łączących gniazda wagonowe ze źródłem zasilania. System umożliwia pełną sygnalizację stanów połączeń oraz sterowanie odłącznikami z napędem motorowym, sygnalizatorów świetlnych włączanych jednocześnie z włączeniem zasilania, sterowników wykonawczych w kontenerze zasilania lub rozdzielni zasilającej, umożliwiających obsługę styczników i wyłączników szybkich zasilających i zabezpieczających obwody zasilania systemu; możliwe jest Jurata, 6-8 maja 2014 r. 107 Jurata, 6-8 maja 2014 34

Nowoczesne systemy ogrzewania składów wagonów na kolejowych stacjach postojowych Fot. 5. Rozdzielnia R1 pola liniowe 1-napięciowe 3 kv DC Fot. 6. Sterownik pola liniowego 1-napięciowego 3 kv DC zasilanie wagonów napięciami 1 kv DC, 1,5 kv DC, 3 kv DC, 1 kv 50 Hz, 1,5 kv 50 Hz oraz 1 kv 16 Hz (rozdzielnia musi posiadać źródła takich napięć zasilania), sterowników pomiarowych kontenera zasilania lub rozdzielni zasilającej, zapewniających kontrolę parametrów zasilania (prądy, napięcia i czas) oraz ich rejestrację, terminala obsługi (opcja) na stanowisku dyspozytora zasilania umożliwiającego kontrolę pracy całego systemu oraz zdalną obsługę (w trybie pracy ręcznej) składników systemu, terminala technicznego (opcja) komputera głównego CAN w kontenerze zasilania lub w rozdzielni zasilającej umożliwiającego wizualną kontrolę pracy całego systemu oraz zdalną obsługę (w trybie pracy ręcznej) wszystkich składników systemu, pulpitu kontroli zamknięcia torów (opcja) umieszczonego i obsługiwanego w nastawni SRK. Tryby pracy systemu MSOW-3 System ogrzewania wagonów może pracować w trzech trybach rodzaju pracy wybieranych przełącznikiem w rozdzielni zasilającej lub w kontenerze grzewczym. W trybie praca sterownikowa sterowanie odbywa się z terminali przytorowych połączonych siecią CAN z pozostałymi elementami systemu. W trybie praca ręczna obsługa całości systemu ogrzewania odbywa się z terminala technicznego, z terminala obsługi lub z klawiatur sterowników wykonawczych. W tym 108 Jurata, 6-8 maja 2014 35

Nowoczesne systemy ogrzewania składów wagonów na kolejowych stacjach postojowych Fot. 7. Z lewej terminal przytorowy 1-napięciowy, z prawej panel operatorski terminala 6-napięciowego trybie pracy, przy odłączonym napięciu zasilania wagonów można sprawdzić działanie poszczególnych obwodów systemu. Wreszcie w trybie praca remontowa obsługa systemu odbywa się przy pomocy przycisków na panelu operatorskim, co umożliwia włączenie napięcia ogrzewania stojących składów przy braku pełnej kontroli obwodów zasilania. Podsumowanie Wygodna obsługa, najwyższy poziom bezpieczeństwa i niezawodności, odporność na niekorzystne warunki atmosferyczne to podstawowe cechy przedstawionego systemu. Na czytelnym wyświetlaczu terminala przytorowego wyświetlane są wszystkie informacje niezbędne do komfortowej i bezpiecznej obsługi, w tym również wyniki aktualnych pomiarów prądu pobieranego przez ogrzewany skład wagonów. Ta sama informacja jest pokazywana na terminalu obsługi. Pozwala to szybko ocenić stan techniczny instalacji elektrycznej (ogrzewania i chłodzenia) całego składu wagonów, sprawdzić pojedynczy wagon, zapisać w pamięci systemu wyniki pomiarów oraz historię czynności wykonywanych przy obsłudze składów Jurata, 6-8 maja 2014 r. 109 Jurata, 6-8 maja 2014 36

Nowoczesne systemy ogrzewania składów wagonów na kolejowych stacjach postojowych wagonów w funkcji czasu. Nowoczesne, skomputeryzowane wagony pasażerskie wymagają bezpiecznych i precyzyjnych systemów zewnętrznego zasilania, które zmniejszają ryzyko wystąpienia uszkodzeń skomplikowanej elektroniki, ułatwiają obsługę wagonów pracownikom stacji postojowych oraz skracają do minimum czas potrzebny do wyprawienia pociągu. 110 Jurata, 6-8 maja 2014 37

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego BEZPIECZEÑSTWO A TECHNIKA TRANSPORTU KOLEJOWEGO mgr inż. Dariusz Brodowski Instytut Kolejnictwa dr in. Marek PAWLIK Instytut Kolejnictwa 51

Artykuł przedstawia wstępną koncepcję dla opracowania nowej wersji automatu pogodowego. Automat taki posiadał by zmniejszoną ilość czujników. Cykle grzania i stygnięcia były by niezależne od temperatury szyny ogrzewanej. Wstęp Kompleksowa modernizacja głównych linii kolejowych PKP PLK S.A. to praktycznie budowa większości nowych elementów infrastruktury, w miejsce wyeksploatowanych. Dla systemów elektroenergetyki nieatrakcyjnej, oznacza to najczęściej całkowitą, kompleksową wymianę systemów ogrzewania rozjazdów i elektroenergetyki nieatrakcyjnej. W przypadku rewitalizacji linii kolejowych, szczególnie mniej obciążonych, zakres prac może być ograniczony. Jeżeli na liniach takich znajdują się urządzenia EOR i oświetlenia terenów kolejowych, zasadne może być nie wymienianie na nowe, rozbudowane systemy, ale na ich ograniczoną modernizację. Zasadniczym elementem takiej modernizacji powinna być dobudowa, do istniejących urządzeń eor, automatu EOR nowej generacji, łączącego w sobie dwie zasadnicze funkcje: automatyczne sterowanie obwodami eor w funkcji warunków pogodowych, zdalna diagnostyka i kontrola urządzeń eor, Na sieci PKP PLK zabudowanych jest jeszcze znaczna ilość automatów pogodowych eor z lat 1990 1997, głównie niemieckie WRS i brytyjskie ICELERT. Są to urządzenia różnej jakości i w różnym stanie technicznym. Niektóre z nich całkowicie wyeksploatowane i wyłączone z eksploatacji, które stanowią jedynie pozycję w statystyce, podnoszące stopień automatyzacji EOR. Niezależnie od stanu i typu, żadne z tych urządzeń nie posiada funkcji zdalnej diagnostyki i kontroli urządzeń EOR. Istnieje coraz pilniejsza potrzeba wymiany wyeksploatowanych automatów pogodowych z lat 90-tych na automaty eor nowej generacji. Techniczne aspekty zabudowy nowych automatów pogodowych Doświadczenia ostatnich kilku lat wskazują na potrzebę tworzenia systemów nadzorujących pracę urządzeń elektroenergetycznych. Do grupy tej zaliczają się przede wszystkim urządzenia EOR. Zdalne nadzorowanie pracy urządzeń EOR pozwala na: kontrolę poprawności działania urządzeń, ocenę jakości Jurata, 6-8 maja 2014 39

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego pracy systemu oraz pozwala na optymalizację kosztów zużycia energii elektrycznej. Przygotowane do wdrożenia do systemów nadzorczych są jednak urządzenia nowe zbudowane według obowiązujących wytycznych PKP PLK S.A. Należy mieć jednak świadomość, że większość infrastruktury energetycznej nie jest przygotowana do włączenia do systemów nadzorczych. Dotyczy to przede wszystkim linii o małym natężeniu ruchu. Paradoksalnie na takich właśnie obiektach powinno się przede wszystkim optymalizować koszty zużycia energii elektrycznej z uwagi na duży koszt utrzymania infrastruktury kolejowej w stosunku do realizowanych przewozów. Większość urządzeń EOR zabudowanych w infrastrukturze kolejowej przed rokiem 2000 nie posiada praktycznie zdolności włączania do systemów nadzorczych. Nakłady wymagane na dostosowanie urządzeń lub wymianę urządzeń do współpracy z systemami nadzorczymi w skali globalnej byłyby stosunkowo duże. Czy istnieje więc sposób na nadzorowanie urządzeń z poziomu systemów nadrzędnych? Żeby odpowiedzieć na to pytanie należy zastanowić się nad podstawowymi wymaganiami jakie chciałby uzyskać zarządca urządzeń EOR. Podstawowe wymagania stawiane urządzeniom EOR: Praca autonomiczna w funkcji warunków pogodowych Możliwość sterowania ręcznego na wypadek nieskutecznej pracy automatu pogodowego lub ekstremalnych warunków pogodowych Możliwość kontroli czasu pracy urządzeń w trybie: automatycznym, ręcznym, awaryjnym Możliwość zdalnej parametryzacji urządzeń Możliwość oceny jakości działania urządzeń (korelacja załączeń z warunkami pogodowymi: opadami śniegu, temperaturą powietrza lub innymi czynnikami pogodowymi) Ponadto systemom można postawić wymagania dodatkowe, głównie związane z potrzebami diagnostyki stanów awaryjnych: Detekcja uszkodzenia elementu grzejnego na rozjeździe Zadziałanie aparatu zabezpieczającego obwód grzewczy Diagnostyka przetworników pogodowych Pomiar energii Pomiar obciążeń w poszczególnych obwodach 142 Jurata, 6-8 maja 2014 40

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego Analizując wymagania podstawowe okazuje się, że dla ich spełnienia nie zachodzi konieczność ingerencji w urządzenia wykonawcze (rozdzielnice elektrycznego ogrzewania rozjazdów). Spełnienie wymagań podstawowych można zrealizować budując nakładki systemowe w miejscu instalowania tablic sterujących zlokalizowanych najczęściej w pomieszczeniu dyżurnego ruchu. Przez nakładkę systemową rozumie się automat pogodowy zintegrowany z systemem sterowania poszczególnymi rozdzielnicami wykorzystujący istniejącą infrastrukturę kablową pomiędzy rozdzielnicami i nie wymagający wykonywania żadnych prac kablowych poza budynkiem dyżurnego ruchu. Automat pogodowy umożliwiłby sterowanie urządzeniami znajdującymi się na danej stacji. Dla poprawnej pracy automatu pogodowego konieczna jest ocena warunków pogodowych. Istnieje więc konieczność zainstalowania czujników pogodowych, niektóre z nich mogą być zabudowane na budynku nastawni. Są to czujniki: opadu śniegu, opadu deszczu (marznącego) / pomiaru wilgotności, temperatury powietrza, kierunku i siły wiatru Bazując na przyjętej obecnie metodologii sterowania urządzeniami EOR konieczna jest ponadto zabudowa przetworników pogodowych na rozjeździe wzorcowym. Są to czujniki: temperatury szyny ogrzewanej, temperatury szyny nieogrzewanej, śniegu nawiewanego przez wiatr i pociągi. Pozwala to na faktyczną ocenę zaśnieżenia rozjazdów (szczególnie istotna jest detekcja śniegu zawiewanego przez pociąg). W niektórych przypadkach, gdy na danej stacji funkcjonowały wcześniej automaty pogodowe starszej generacji, do podłączenia czujników w rozjeździe wzorcowym można wykorzystać istniejące kable, o ile ilość żył i ich stan techniczny na to pozwala. Jednak często, realizacja tego wymagania w układzie istniejącego okablowania może być utrudniona. Wykonanie nowych linii kablowych poza dodatkowym obciążeniem finansowym dla inwestora może pociągać za sobą konieczność sporządzania projektów budowlanych wraz z ich uzgadnianiem co może być czynnikiem mocno zniechęcającym. Jurata, 6-8 maja 2014 r. 143 Jurata, 6-8 maja 2014 41

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego Koncepcja automatu otwartego. Problemy z doprowadzeniem okablowania do czujników w rozjeździe wzorcowym, stawiają pytanie czy możliwe jest opracowanie koncepcji automatu pogodowego EOR o sterującej ogrzewaniem rozjazdów z zredukowaną liczbą czujników, tzw. automatu otwartego EOR. Wymaga to jednak opracowania nowych algorytmów grzania, w których ilość energii dostarczanej do rozjazdu nie będzie zależeć od temperatury szyny ogrzewanej a od dynamicznych przedziałów czasowych grzania i stygnięcia, zależnych od warunków atmosferycznych określanych przez czujniki zlokalizowane poza rozjazdem wzorcowych. Automat taki wyposażony mógłby być w następujące czujniki zlokalizowane na nastawni lub w jej bezpośrednim sąsiedztwie: opadów śniegu (nie reagujący na deszcz), opadów deszczu i wykrywania wilgoci, kierunku i siły wiatru, temperatury powietrza, równoważnik temperatury szyny nieogrzewanej. Pierwsze z czterech wymienionych czujników są już stosowane w automatyce eor. Natomiast pomiar temperatury szyny nieogrzewanej, niezbędny m.in. do detekcji deszczu marznącego, mógłby być umieszczany np. na fragmencie szyny, w pobliżu nastawni. Automat otwarty pozbawiony byłby czujników temperatury szyny ogrzewanej i nieogrzewanej, co pozwoliłoby zredukować liczbę kabli doprowadzanych do rozjazdu wzorcowego. Zasadniczym problemem pozostaje detekcja śniegu nawiewanego przez wiatr i pociągi. Jak wykazały doświadczenia z lat 90-tych, kiedy wprowadzano automaty pogodowe EOR na PKP, w warunkach polskich, bez detekcji nawiewu śniegu, automatyka pracowała niepoprawnie, co powodowało utratę zaufania personelu ruchowego i skutkowało nagminnym załączaniem sterowania ręcznego. Dlatego jeżeli są doprowadzone jakiekolwiek kable do rozjazdu wzorcowego, lub gdy szafa rozdzielcza znajduje się blisko rozjazdu, należy podłączać czujnik nawiewowy. Jeżeli nie jest to możliwe, w celu znalezienia wyjścia z tego problemu można pokusić się o inne zamienne rozwiązanie: umieszczenie czujnika śniegu zawiewanego nie w obrębie rozjazdu wzorcowego a jedynie w obrębie torowiska (może on być zintegrowany najczęściej z rozdzielnicą sterującą znajdującą się 144 Jurata, 6-8 maja 2014 42

Wstępna koncepcja nowej wersji automatu pogodowego Temp. szyny ogrzewanej Temp. szyny nieogrzewanej Ogrzewanie opornic przy opadach śniegu Czujniki obligatoryjnie aktywne w realizacji funkcji Temp. powietrza Opadu śniegu opadowego Czujnik opadu deszczu/ wilgoci Opadu śniegu nawiewanego Czujnik wiatru Automat Pełny TAK NIE NIE TAK NIE TAK NIE Automat Otwarty NIE POSIADA TAK TAK TAK NIE TAK TAK Temp. szyny ogrzewanej Temp. szyny nieogrzewanej Ogrzewanie opornic przy nawiewie śniegu Czujniki obligatoryjnie aktywne w realizacji funkcji Temp. powietrza Opadu śniegu opadowego Czujnik opadu deszczu/ wilgoci Opadu śniegu nawiewanego Czujnik wiatru Automat Pełny TAK NIE NIE NIE NIE TAK NIE Automat Otwarty NIE POSIADA TAK TAK NIE NIE TAK TAK Temp. szyny ogrzewanej Ogrzewanie opornic przy opadach deszczu marznącego Temp. szyny nieogrzewanej Czujniki aktywne w realizacji funkcji Temp. powietrza Opadu śniegu opadowego Czujnik opadu deszczu/ wilgoci Opadu śniegu nawiewanego Czujnik wiatru Automat Pełny TAK TAK NIE NIE TAK NIE NIE Automat Otwarty NIE POSIADA TAK TAK NIE TAK NIE NIE Temp. szyny ogrzewanej Ogrzewanie opornic bez opadów, podczas mrozów Temp. szyny nieogrzewanej Czujniki aktywne w realizacji funkcji Temp. powietrza Opadu śniegu opadowego Czujnik opadu deszczu/ wilgoci Opadu śniegu nawiewanego Czujnik wiatru Automat Pełny TAK TAK NIE NIE NIE NIE NIE Automat Otwarty NIE POSIADA TAK TAK NIE NIE NIE TAK Jurata, 6-8 maja 2014 r. 145 Jurata, 6-8 maja 2014 43