Otomatik tren işletim sistemi
Otomatik tren işletimi (ATO, trenlerin işletimini otomatikleştirmek için kullanılan bir teknolojidir. Otomasyon derecesi, GoA (Grade of Automation) olarak gösterilir ve trenin tamamen sürücü tarafından kontrol edildiği GoA0'dan tren içerisinde hiçbir personel olmadan otomatik olarak kontrol edildiği GoA4'e kadar seviyelere ayrılır.[1] GoA2 ve daha düşük otomasyon seviyelerinde işletilen çoğu sistemde, arızalar veya acil durumlarla ilişkili riskleri azaltmak için bir sürücü her zaman trende bulunur. Sürücüsüz otomasyon, özellikle güvenliği sağlamanın daha kolay olduğu izole hatlarda kullanılır. Ana hat trenleri[2] Tren otomasyonu tarihindeki ilk sürücüsüz tren deneyleri 1920'lere kadar uzanmaktadır.[3]
Uluslararası Toplu Taşıma Birliği'ne (UITP) ve uluslararası IEC 62290-1.[4][5][6] Bu seviyeler, otomotivdeki SAE J3016 sınıflandırmasına karşılık gelir.[7][8]
| otomasyon derecesi | Tren işletimi | Açıklama ve örnekler | SAE seviyeleri |
|---|---|---|---|
| GoA0 | Görsel | Otomasyon yok | 0 |
| GoA1 | Manuel | Bir makinist çalıştırma ve durdurmayı, kapıların çalıştırılmasını ve acil durumların veya ani sapmaların ele alınmasını kontrol eder. İnsan hatalarından kaynaklanan dikkate alınmayan sinyaller, ETCS L1 gibi tren koruma sistemleri tarafından korunur.[9] | 1 |
| GoA2 | Yarı otomatik (STO) | Çalıştırma ve durdurma, ETCS L2 veya L3 gibi gelişmiş tren koruma sistemleri kullanılarak otomatikleştirilir ancak bir makinist kapıları çalıştırır, gerekirse treni sürer ve acil durumlarla ilgilenir.[9][10] Birçok ATO sistemi GoA2'dir. Bu sistemde, trenler bir istasyondan diğerine kadar otomatik olarak hareket eder, ancak kabinde devamlı olarak bir sürücü bulunur ve kapının kapanmasından, trenin önündeki yolda engellerin algılanmasından ve acil durumların ele alınmasından sorumludur. GoA3 sisteminde olduğu gibi GoA2 seviyesinde işletilen trenlerde de araç içinde personel olmadan güvenli bir işletim yapılamaz. Ankara Metrosu M1-M2-M3 ve M4 hatları, bu seviyedeki hatlara örnek olarak verilebilir. | 2 |
| GoA3 | Tam otomatik (DTO) | Trenin ilerlemesi ve durması otomatiktir, ancak bir tren görevlisi kapıları çalıştırır ve acil durumlarda kontrolü ele alır. Bu sistemde, trenler istasyonlar arası otomatik olarak çalışır ancak acil durumların ele alınmasından sorumlu bir personel her zaman trende bulunur. Bir GoA3 sisteminde, personel araçta olmadan tren güvenli bir şekilde çalışamaz. Örnekler arasında Docklands Hafif Raylı Sistemi sayılabilir. | 3-4 |
| GoA4 | Sürücüsüz (UTO) | Trenin hareketi ve durması ile kapıların çalıştırılması, herhangi bir tren personeli olmaksızın tamamen otomatiktir. İstasyonlarda peron ayırıcı kapı sisteminin kurulu olması tavsiye edilir. Bu sistemde trenler; kapı kapama, engel algılama ve acil durumlar da dahil olmak üzere her an otomatik olarak çalışabilecek kapasitededir. Araçta personel, örneğin yemek servisi gibi başka amaçlar için sağlanabilir ancak güvenli operasyon için gerekli değildir. Bir bilgisayar arızası durumunda treni manuel olarak sürmek için genellikle kontroller sağlanır. CBTC, GoA4 için temel bir etkinleştirici teknoloji olarak kabul edilir.[9] Örnekler arasında İstanbul M5, M7 ve M8 hatları yer alır. | 5 |
Ek türler
| otomasyon derecesi | Açıklama ve örnekler |
|---|---|
| GoA1+ | GoA1'e ek olarak, ETCS üzerinden bağlantılı araç üstü tren enerji optimizasyonu (C-DAS) vardır.[11] |
| GoA2+ | Amsterdam Metrosu örneğinde, bir GoA2 son istasyonlarda GoA4'e geri dönebilir.[12] Bu '+' ile gösterilir. |
| GoA2(+) | Bu, metre hat açıklıklı demiryoları ile ilgili ek işlevlere sahip bir GoA2 versiyonudur.[13] |
| GoA2.5 | Bu seviyede trenin kontrol kabininde eğitimli bir sürücü yerine, kabinde tek görevi engelleri tespit etmek ve acil bir durumda yolcuları tahliye etmek olan bir tren görevlisi oturur.[14] Kyushu Demiryolu Şirketi, 24 Aralık 2020 tarihinde deneme amaçlı olarak Kashii Hattında (Nishi-Tozaki ve Kashii istasyonları arasında) ATS-DK kullanarak bu seviyedeki otomatik tren işletmeciliğinin ticari işletmesine başlamıştır. Amaç, bir "refakatçi ile sürücüsüz operasyon" biçimi olan GoA3'e ulaşmaktır.[15] |
| GoA3+ | GoA3 ve GoA4 için insan makinistin bilgisayar ile değiştirilmesi anlamına gelen kapsayıcı bir terimdir.[16] GoA3/4, GoA3,4 ve otonom tren terimleri eş anlamlı olarak kullanılmaktadır.[14][17] |
Otomatik Tren İşletiminin çalışma prensibi
Birçok modern sistem otomatik tren koruması (ATP) ve çoğu durumda otomatik tren kontrolü (ATC) ile bağlantılıdır ve burada rota belirleme ve tren düzenleme gibi normal sinyalizasyon işlemleri sistem tarafından gerçekleştirilir. ATC ve ATP sistemleri, trenin belirli bir zaman çizelgesinin tanımlanmış sınırları içinde kalmasını sağlamak için birlikte çalışır. Entegre sistem, treni tanımlanmış bir zaman çizelgesine bağlı tutmak için hareket halindeyken hız ayarlaması ve istasyonda bekleme süresi gibi faktörleri aktif olarak ayarlar.
ATP, hat boyunca trenler arasında güvenli bir mesafe bırakan ve trenin ne zaman ve nerede duracağına dair gerekli uyarıyı sağlayan bir güvenlik sistemidir. ATO ise trenin istasyonlarda duruşları ve kalkışlarıyla ilgili güvenlik dışı kısmıdır ve ATP hattın boş olduğunu onayladıktan sonra trenin duracağı tam konumu gösterir.
Tren, istasyona net sinyaller altında yaklaşır ve bu sayede normal bir işletim yapabilir. Tren kendisine durma sinyali verecek olan ilk transponder'a ulaştığı anda tren tarafından bir istasyon fren komutu alınır. Yerleşik bilgisayar, trenin tam olarak durması gereken noktada durmasını sağlamak için frenleme eğrisini hesaplar ve tren platforma doğru ilerlerken doğruluğu sağlamak için eğri yol boyunca birkaç kez güncellenir (bu sistemden sisteme değişir).[18]
Tren durduğunda bilgisayar, frenlerinin uygulandığını doğrular ve trenin kapı açma bölgesi içinde durup durmadığını kontrol eder. Bu bölgeler, trenin platforma göre konumunu ve kapıların hangi tarafa doğru açılması gerektiğini belirtir. Tüm bunlar tamamlandığında, ATO kapıları açar. Kontrol merkezi tarafından önceden belirlenen sabit veya değişken biçimde ayarlanan belli bir sürenin ardından, bu sefer kapıları kapatır ve kapının kapalı olduğunu doğruladıktan sonra treni otomatik olarak harekete geçirir. Bazı sistemlerde ayrıca peron ayırıcı kapılar da bulunur. ATO ayrıca, kendi kontrollerini tamamladıktan sonra bu kapıların açılması için bir sinyal de gönderir. Burada bir ATO işlevi olarak tanımlansa da hayati bir sistem olarak kabul edildiğinden ve ATP ile aynı güvenlik doğrulama işlemlerini gerektirdiğinden peron ayırıcı kapı etkinleştirme genellikle ATP sisteminin bir parçası olarak da kabul edilir.[18]
Kapılar kapandıktan sonra ATO, ATP sisteminin herhangi bir müdahalesi olmadığını varsayarak treni işletme hızına kadar hızlandıracak, trenin bir sonraki istasyon fren komutunu verecek olan transponder'a kadar bu hızda götürecek ve ardından bir sonraki istasyonda tekrar fren yapacaktır.[18]
GoA3+'nın Avantajları
2021'de Florida Ulaştırma Bakanlığı; Florida Eyalet Üniversitesi, Talca Üniversitesi ve Hong Kong Politeknik Üniversitesi'nden bilim adamlarının, otonom trenlerin aşağıdaki avantajlarını gösteren bir araştırmasını finanse etti:[19]
- Hatalarda insan faktörünü ortadan kaldırma.
- Mevcut demiryolu hatlarının daha verimli kullanımıyla kapasitenin artırılması.
- İşletme maliyetlerinin azaltılması. Paris Metrosu, GoA4 seviyesinde otomasyon sayesinde işletme maliyetlerini %30 oranında azalttı.[20]
- Genel hizmet güvenilirliğini artırma.
- Filo yönetimini ve hizmet esnekliğini iyileştirme.
- Enerji verimliliğini artırma.
ATO'nun dahil olduğu kazalar ve olaylar
ATO'nun demiryolu işletiminde insan hatası olasılığını büyük ölçüde azalttığı kanıtlanmış olsa da, ATO sistemlerinin karıştığı dikkate değer birkaç kaza bulunmaktadır:
| Yıl | Ülke | Açıklama |
|---|---|---|
| 2011 | Çin | 27 Eylül 2011'de yerel saatle 14.51'de (06.51 UTC), Şangay 10 Numaralı Metro Hattı üzerindeki iki tren, Yuyuan Garden istasyonu ile Laoximen istasyonu arasında çarpıştı ve 284 ila 300 kişi yaralandı. İlk araştırmalar, hattaki elektrik kesintisinin ATO ve sinyalizasyon sistemlerinin arızalanmasına neden olmasının ardından trendeki makinistlerin trenleri manuel olarak işletirken bazı düzenlemeleri ihlal ettiğini ortaya çıkardı. Kazaya dair hiç ölüm bildirilmedi.[21] |
| 2015 | Meksika | 4 Mayıs 2015'te, yerel saatle 18.00 civarında (00.00 UTC)[22] dolu ve şiddetli yağmur sırasında[23] Mexico City 5 Numaralı Metro Hattı üzerindeki Oceanía istasyonundan Politécnico istasyonuna doğru giden iki tren çarpıştı.[24] İlk tren (No:4), sürücünün bir kontrplak levhanın rayları tıkadığını bildirmesinin ardından Oceanía istasyonunun platformunun sonuna park edilmişti.[25] İkinci tren ise (No:5), sürücüden ATO sistemini kapatması ve treni manuel olarak çalıştırması istenmesine rağmen ATO sistemi aktif halde Terminal Aérea istasyonundan ayrıldı.[26] Kontrol merkezinin böyle bir şey talep etmesinin nedeni ise trenlerin yağmur altında düşük hızda gitmek zorunda olması.[27] 5 numaralı tren,31,8 km/sa hızla 4 numaralı Trene çarptı.[26] –platformlara varış hızı ortalamasının iki katı kadar bir hız[25]– ve on iki kişiyi yaraladı.[28] |
| 2017 | Singapur | Joo Koon demiryolu kazası: 15 Kasım 2017'de yerel saatle yaklaşık 08.30'da (00.30 UTC), bir SMRT Doğu-Batı Hattı C151A treni, Singapur'daki Joo Koon MRT İstasyonunda başka bir C151A trenine arkadan çarparak 38 kişinin yaralanmasına neden oldu. O sırada Doğu-Batı Hattının sinyalizasyonu, önceki Westinghouse ATC sabit blok sinyalizasyonu ve ATO sistemini, Thales SelTrac CBTC hareketli blok sinyalizasyon sistemi ile değiştirme sürecindeydi. İlgili trenlerden biri, bilinen bir yazılım hatası olan hatalı bir sinyal devresinin üzerinden geçtiğinde, dolayısıyla sinyal balonunu "patlatarak" çarpışmaya yol açtığında, bir güvenlik koruma özelliği kaldırıldı.[29] |
| 2019 | Çin (Hong Kong) | Yukarıdakine benzer bir olay, 18 Mart 2019'da Hong Kong'daki MTR Tsuen Wan Hattı'nda, MTR, hattın mevcut SACEM sinyalizasyon sistemini değiştirmeyi amaçlayan SelTrac tren kontrol sisteminin yeni bir versiyonunu test ederken, Admiralty ve Central istasyonları arasındaki geçiş yolu bölümünde iki MTR M-Tren EMU'su çarpıştığında meydana geldi. Her iki trenin operatörleri de yaralanmış olmasına rağmen, iki trende de yolcu yoktu.[30] Kaza yeri temizlenene kadar tüm Tsuen Wan hattı trenleri Merkez yerine Admiralty'de son buldu. Aynı firma, Singapur'da da benzer bir sinyalizasyon sistemi sağladı ve bu, Joo Koon demiryolu kazasıyla sonuçlandı.[31] Temmuz 2019'da Elektrik ve Mekanik Hizmetler Departmanı (EMSD) olayla ilgili bir soruşturma raporu yayınladı ve SelTrac firmasının sinyal sistemindeki bir programlama hatasının ATP sisteminin arızalanmasına ve bunun sonucunda çarpışmaya neden olduğu sonucuna vardı.[32] |
| 2021 | Malezya | 2021'de Kuala Lumpur'da Kelana Jaya LRT'de 213 kişinin yaralandığı çarpışma gerçekleşti.[33] |
| 2022 | Çin | 22 Ocak 2022'de, Şangay 15 Numaralı Metro Hattı'nda yaşlı bir yolcu tren kapısı ile peron kapısı arasına sıkıştı. Durumu gören personel, tren kapısı kontrol sistemini yanlış çalıştırdı ve sistemin peron kapısını kontrol etmeden izole olmasına sebep olarak trenin kısa bir süre çalışmasına ve mahsur kalan yolcunun ölümcül şekilde yaralanmasına neden oldu.[34] |
Kaynakça
- ^ "Thales and Knorr-Bremse will jointly develop ATO for freight trains". RailTech.com. 4 Kasım 2022. 5 Mart 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Mart 2023.
- ^ "Europe's ERTMS dream enters a new era". International Railway Journal. 5 Mart 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Mart 2023.
- ^ Unmanned driving systems for smart trains. Amsterdam. 2021. ISBN 9780128228302.
- ^ International Association of Public Transport. "A global bid for automation: UITP Observatory of Automated Metros confirms sustained growth rates for the coming years" (PDF). 1 Mayıs 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Haziran 2014.
- ^ Elisabeth Fischer (23 Ağustos 2011). "Justifying automation". Railway-Technology.com. 12 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Temmuz 2023.
- ^ "IEC 62290-1:2014 – IEC-Normen – VDE VERLAG". www.vde-verlag.de. 6 Ekim 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mayıs 2022.
- ^ "Cross-Domain Fertilisation in the Evolution towards Autonomous Vehicles". ercim-news.ercim.eu. ERCIM News. 8 Mayıs 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Mayıs 2022.
- ^ Nießen (2017). "Assistierter, automatischer oder autonomer Betrieb – Potentiale für den Schienenverkehr" (PDF). Verkehr & Betrieb. 18 Kasım 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 24 Temmuz 2023.
- ^ a b c Computers in Railways XVII Railway Engineering Design and Operation. Southampton: WIT Press. 2020. ISBN 978-1-78466-403-9. 26 Aralık 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Temmuz 2023.
- ^ Peleska (2022). "Standardisation Considerations for Autonomous Train Control". Leveraging Applications of Formal Methods, Verification and Validation. Practice. Lecture Notes in Computer Science (İngilizce). Springer Nature Switzerland. 13704: 286-307. doi:10.1007/978-3-031-19762-8_22. ISBN 978-3-031-19761-1.
- ^ European Union Agency for Railways (2017). "X2Rail–1 ATO over ETCS (up to GoA4)" (PDF). 18 Temmuz 2022 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mayıs 2022.
- ^ Wim (2010). "Anticiperen op waardevol vervoer" (PDF) (Felemenkçe). Rapportage audit Noord/Zuidlijn. 18 Temmuz 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 24 Temmuz 2023.
- ^ "01-03-00079 1.02 Branchenlösung ATO auf GoA2(+)". VÖV UTP (Almanca). 2018. 25 Aralık 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Aralık 2022.
- ^ a b "鉄道：鉄道における自動運転技術検討会 - 国土交通省". www.mlit.go.jp. 29 Mayıs 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2022.
- ^ "JR九州、自動運転の営業運転スタート！将来は「GoA2.5」の形態目指す | 自動運転ラボ" (Japonca). 4 Ocak 2021. 24 Eylül 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Haziran 2022.
- ^ Tagiew (2 Temmuz 2021). "Towards Nucleation of GoA3+ Approval Process". 2021 5th High Performance Computing and Cluster Technologies Conference. Association for Computing Machinery: 41-47. doi:10.1145/3497737.3497742. ISBN 978-1-4503-9013-2. 26 Aralık 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mayıs 2022.
- ^ "The Autonomous Train: A game changer for the railways industry". 2018 16th International Conference on Intelligent Transportation Systems Telecommunications (ITST). October 2018. ss. 1-5. doi:10.1109/ITST.2018.8566728. ISBN 978-1-5386-5544-3.
- ^ a b c "ATO". Railway Technical Web Page. 12 Nisan 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Nisan 2012.
- ^ Singh (2021). "Deployment of Autonomous Trains in Rail Transportation: Current Trends and Existing Challenges". IEEE Access. 9: 91427-91461. doi:10.1109/ACCESS.2021.3091550. ISSN 2169-3536.
- ^ Cohen. "Impacts of Unattended Train Operations (UTO) on Productivity and Efficiency in Metropolitan Railways". 26 Aralık 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Temmuz 2023.
- ^ "Signal maker: Not to blame for Shanghai rail crash". AP. 6 Ekim 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Temmuz 2023.
- ^ "Un choque en el metro de México deja al menos 12 heridos" [A train crash at Mexico's metro leaves 12 injured]. El País (İspanyolca). 5 Mayıs 2015. 27 Aralık 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Mayıs 2021.
- ^ "Chocan trenes en Línea 5 del Metro" [Trains crash ate Metro Line 5]. El Universal (İspanyolca). 5 Mayıs 2015. 30 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Mayıs 2021.
- ^ Catherine E. Shoichet (4 Mayıs 2015). "Mexico City metro trains crash; injuries reported". CNN. 3 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Mayıs 2021.
- ^ a b Noticieros Televisa (13 Mayıs 2015). "México:Dan a conocer detalles del choque en el Metro Oceanía" [Mexico: Details of crash at Oceanía station released]. Revista Rieles. Rieles Multimedio. 30 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi.
- ^ a b "Error humano causó choque en Metro Oceanía, informa comité investigador". Aristegui Noticias (İspanyolca). 12 Mayıs 2015. 15 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Mayıs 2021.
- ^ Angélica Ferrer (11 Mart 2020). "Y a todo esto, ¿cuántos choques han ocurrido a lo largo de la historia del Metro de la CDMX?" [And by the way, how many crashes have occurred throughout the history of the Mexico City Metro?]. El Financiero (İspanyolca). 30 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi.
- ^ Ilich Valdes (12 Mayıs 2015). "Error humano causó choque de trenes en Metro Oceanía" [Human error caused train crash at Oceanía station]. Milenio (İspanyolca). 4 Nisan 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Mart 2020.
- ^ Lim (16 Kasım 2017). "Joo Koon collision: 'Inadvertent removal' of software fix led to collision". Straits Times. 17 Kasım 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Kasım 2017.
- ^ "Hong Kong faces commuter chaos after rare train collision". Reuters. 18 Mart 2019. 27 Mart 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Temmuz 2023.
- ^ "Signalling system in Hong Kong MTR train collision a 'version' of that used in Singapore". CNA. 19 Mart 2019. 30 Ocak 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ocak 2021.
- ^ "Investigation Report on Incident of the New Signalling System Testing on MTR Tsuen Wan Line" (PDF). Electrical and Mechanical Services Department. 5 Temmuz 2019. 30 Ocak 2021 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ocak 2021.
- ^ Fareez Azman. "47 parah, 166 cedera ringan LRT bertembung berhampiran Stesen KLCC". Astro Awani. 5 Haziran 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Mayıs 2021.
- ^ 董怡虹 (24 Ocak 2022). "上海地铁一女乘客被屏蔽门夹住：送医抢救后身亡，有关部门已介入". 新民晚报 (Çince). 12 Mart 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Ocak 2022.
