Kluczowy sygnał — wykrywanie pociągu przy użyciu czujników ultradźwiękowych

Gdy tylko pociąg odjedzie z peronu, dane są usuwane z tablicy informacyjnej. Odbywa się to automatycznie i nie wymaga interwencji z centrum sterowania, ponieważ czujnik wykrywający ruch pociągu jest zamontowany na samym peronie i podłączony do systemu wyświetlaczy. Jednak sygnał z tego czujnika jest również analizowany na wyższym poziomie sterowania ruchem pociągów. System wykrywania obecności pociągów firmy HNC wykorzystuje czujniki ultradźwiękowe firmy Pepperl+Fuchs do określenia, czy dany tor jest zajęty czy też wolny.

W celu efektywnego wykorzystania torów kolejowych oraz precyzyjnego informowania pasażerów centrum sterowania musi mieć dokładne dane dotyczące zajętości danego toru. Firma HNC Controlling Networks z Mittenaar w Niemczech specjalizuje się w urządzeniach wykrywających ruch pociągów. Produkty tej firmy są używane na peronach w kilku krajach europejskich oraz w Izraelu. 

Urządzenia używane do wykrywania pociągów z serii ZHS firmy HNC są wyposażone w czujnik mikrofalowy oraz czujnik ultradźwiękowy. Czujnik mikrofalowy działa na zasadzie radaru. Fale elektromagnetyczne emitowane przez czujnik zmieniają się zależnie od tego, czy odbijają się od wagonu czy trafiają na przerwę pomiędzy wagonami, co umożliwia wykrywanie ruchu pociągu. Natomiast do niezawodnego wykrywania zatrzymanego pociągu używane są czujniki ultradźwiękowe z serii UB4000-30GM firmy Pepperl+Fuchs. „Zapewniają one uzyskanie kluczowych podstawowych informacji”, mówi Christiane Pfeiffer z firmy HNC. „Ich sygnał pomiarowy jest pewny i niezawodny. Wykrywają pociągi niezależnie od ich kształtu oraz koloru. Mokre, odblaskowe lub zabrudzone powierzchnie nie stanowią problemu dla tych czujników”. Dzięki swojej zasadzie działania mogą one działać w dowolnych warunkach pogodowych, co jest niezwykle ważne podczas ich używania na otwartym terenie. Technologia ultradźwiękowa jest odporna na działanie śniegu i mgły oraz pyłu i gazów spalinowych.

Zespolony zestaw czujników jest zwykle montowany na tablicy informacyjnej lub pod zadaszeniem peronu. W obu przypadkach czujnik ultradźwiękowy jest skierowany ukośnie z góry na zewnętrzną krawędź dachu pociągu. Czujnik emituje krótkie impulsy ultradźwiękowe i wykrywa odbicia od obiektu czyli pociągu. Obszar wykrywania zwiększa się wraz z odległością od czujnika, co często jest nazywane wiązką dźwiękową. Kształt wiązki dźwiękowej można dostosować do danego zastosowania. Czujniki używane przez firmę HNC oferują zasięg wykrywania od czterech do sześciu metrów. Ich wiązki dźwiękowe mają szczególnie dużą średnicę, co umożliwia skanowanie dużego obszaru na zewnętrznej powierzchni pociągu. Umożliwia to niezawodne wykrywanie różnych pociągów o różnych kształtach oraz wykrywanie pociągu, który zatrzymał się w taki sposób, że czujnik jest skierowany na przerwę pomiędzy wagonami. 

„Nawet zabrudzenie czujnika nie stanowi problemu dla transmisji sygnału”, podkreśla Wolfgang Fischer z firmy Pepperl+Fuchs. Służy on firmie HNC radą w zakresie technologii ultradźwiękowych. „Membrana generująca dźwięk wibruje, co utrudnia gromadzenie się znaczącej ilości zanieczyszczeń w obszarze kluczowym dla wysyłania i odbierania impulsów. Dzięki temu czujnik nie wymaga konserwacji ani czyszczenia”.

Na jednym peronie używany jest jeden lub dwa czujniki HNC. Ustawienie czujników na obu końcach peronu umożliwia niezawodne wykrywanie wjazdu oraz wyjazdu pociągu w obu kierunkach, jeśli z danego peronu pociągi odchodzą w różnych kierunkach. „Mikrofalowy czujnik ruchu służy do wykrywania ruchu”, mówi Christiane Pfeiffer, opisując działanie urządzeń. „Czujnik ultradźwiękowy wykrywa obiekt znajdujący się na torach. Jeśli po zatrzymaniu się obiekt jest nadal wykrywany przez czujnik oznacza to, że pociąg zatrzymał się. Na podobnej zasadzie wykrywany jest odjazd pociągu. Czujnik ruchu sygnalizuje ruch, a czujnik ultradźwiękowy wykrywa, że tor jest już wolny. Kombinacje różnych sygnałów umożliwiają także wykrywanie krótkich manewrów przetaczania oraz przerwanych przyjazdów lub odjazdów pociągów. Wykrywane są również pociągi przejeżdżające i niezatrzymujące się na peronie”.

W centrum sterowania dane z czujników są używane do generowania informacji dla pasażerów, np. do odtwarzania informacji o połączeniach po zatrzymaniu się pociągu. Po odjeździe pociągu informacje są usuwane z tablicy lub zmieniane odpowiednio dla kolejnego pociągu. Dane są przesyłane również do systemów punktów informacyjnych oraz inteligentnie zarządzanych instalacji oświetleniowych. Umożliwia to oszczędzanie energii na małych stacjach, na których pociągi zatrzymują się sporadycznie.

Firma HNC opracowuje aktualnie nową generację zestawu czujników ze zintegrowanym złączem komputerowym oraz złączem sieciowym do sieci LAN i WLAN, dostępem do Internetu oraz opcjonalną komunikacją Bluetooth. Znacząco zwiększa to inteligentne funkcje urządzenia oraz jego możliwości komunikacyjne. „Oferujemy użytkownikom całą gamę nowych funkcji oraz opcji związanych z użytkowaniem”, wyjaśnia Christiane Pfeiffer. „Urządzenia nowej generacji będą kompatybilne wstecz. Nadal używany podzespołów, które do tej pory doskonale sprawdziły się podczas pracy w instalacjach kolejowych”. 

Z pewnością dotyczy to czujników ultradźwiękowych. „Używany tych czujników od ośmiu lat i w tym czasie mieliśmy reklamację tylko od jednego użytkownika. Liczba dokonanych napraw także jest minimalna. Doskonale wiemy, że firma Pepperl+Fuchs jest partnerem oferującym nam swoje wsparcie zawsze, gdy tego potrzebujemy. Branża, dla której projektujemy nasze urządzenia jest niezwykle wrażliwa na kwestie związane z bezpieczeństwem oraz czasem. Czujniki UB4000-30GM umożliwiają także przesyłanie kluczowych sygnałów do urządzeń nowej generacji”