Systemy sterowania infrastruktury miejskiej i elektroenergetyki kolejowej

WPROWADZENIE
Zakład Automatyki i Urządzeń Pomiarowych Arex Sp. z o.o. z Gdyni bazuje na swoim 35-letnim doświadczeniu w projektowaniu, produkcji, wdrażaniu, szkoleniach i obsłudze posprzedażowej w zakresie urządzeń i systemów automatyki przemysłowej. AREX Sp. z o.o. nieustannie doskonali się w budowaniu wysokoefektywnego zespołu specjalistów gotowego do realizacji ambitnych wyzwań oraz jak najefektywniejszą reakcję na potrzeby klientów i użytkowników dostarczanych urządzeń i systemów [14]. AREX Sp. z o.o. specjalizuje się w projektowaniu i produkcji technologii dedykowanych trzem branżom:

• Kolejowej – m.in. systemy elektroenergetyczne dla infrastruktury kolejowej, sztandarowy produkt – system elektrycznego ogrzewania rozjazdów jako element bezpiecznego ruchu pociągów w warunkach zimowych.
• Specjalnej – m.in. zestawy treningowe do różnego typów uzbrojenia, podzespoły, systemy sterowania napędami w sprzęcie wojskowym.
• Energoelektronicznej – m.in. falowniki, silniki, magazyny energii, ładowarki.

AREX Sp. z o.o. jest członkiem Grupy WB będącej największą prywatną grupą kapitałową polskiego przemysłu obronnego, oferującą zaawansowane rozwiązania dla sił zbrojnych i podmiotów cywilnych z całego świata. Obecnie we wszystkich oddziałach Grupy WB pracuje ponad 2000 osób, z czego ponad połowę stanowią inżynierowie i pracownicy działów badawczo–rozwojowych. Zakład Automatyki i Urządzeń Pomiarowych AREX Sp. z o.o. została założona w 1989 roku przez dr inż. Andrzeja Darskiego i do dnia dzisiejszego specjalizuje się w projektowaniu i produkcji technologii dedykowanych branży specjalnej oraz cywilnej [2].

AREX Sp. z o.o. dbając o stały rozwój technologiczny dotychczas powstałych produktów, tworzy także nowe rozwiązania, poprzez prowadzenie prac naukowo-badawczych przy współpracy z uczelniami i ośrodkami naukowo-badawczymi m.in. z Politechniką Gdańską, Akademią Marynarki Wojennej, Uniwersytetem Morskim w Gdyni oraz Politechniką Świętokrzyską. Dlatego też, tak ukierunkowana działalność i szereg różnorodnych projektów pozwoliły na zdobywanie doświadczeń i pogłębianie umiejętności w zakresie projektów dedykowanych branży zarówno specjalnej jak i kolejowej [1].

1. SYSTEMY STEROWANIA INFRASTRUKTURY MIEJSKIEJ
Jednym z istotnych elementów polityki transportowej miast jest problem zarządzania infrastrukturą miejską. Możliwości realizowania tej polityki stają się mocno ograniczone w starych, historycznych centrach oraz tam, gdzie ruch tranzytowy i codzienne potrzeby komunikacyjne aglomeracji miejskich stają się powodem ogromnych strat czasu uczestników ruchu, co pociąga za sobą niepotrzebne napięcia społeczne i ograniczanie inicjatywy w działalności gospodarczej.

1.1. System CESTER
System CESTER (rys. 1) odpowiedzialny jest za komunikację stacji operatorskich z podłączonymi urządzeniami i umożliwia:

• zdalne sterowanie urządzeniami,
• gromadzenie i archiwizację danych z podłączonych sterowników,
• prezentację szczegółowych danych na stacjach operatorskich natychmiastowe informowanie konserwatora o awariach urządzeń za pomocą wiadomości SMS.

System CESTER pozwala łączyć w większy system urządzenia różnych typów, takie jak:

• sterowniki sygnalizacji świetlnej ASC;
• sterowniki parkingowe ASP;
• rozdzielnice oświetleniowe RSOU;
• stacje pogodowe;
• inne urządzenia poprzez zastosowanie konwerterów [13].

Zastosowanie centralnego serwera zapewnia:

• łatwe administrowanie systemem,
• dostęp do danych z dowolnego miejsca na świecie.

1.2. System DIMaC-OM
System DIMaC-OM to profesjonalne rozwiązanie służące do sterowania pracą instalacji oświetleniowych dróg w miastach i większych obszarach. Zapewnia optymalne sterowanie oświetleniem oraz minimalizację kosztów energii i eksploatacji. Zdalny nadzór umożliwia pełną kontrolę rozproszonej instalacji oświetleniowej. Spośród innych rozwiązań podobnego typu wyróżnia się tym, że algorytm sterowania oświetleniem uwzględnia zmiany poziomu natężenia oświetlenia mierzone kamerą luminancyjną oraz tym, że zegar astronomiczny umieszczony w sterownikach rozdzielnic nie wymaga żadnych korekt związanych ze zmianami pór roku. Szczególny nacisk położono również na automatyczną synchronizację czasów we wszystkich rozdzielnicach oświetleniowych w mieście. Zdalny nadzór umożliwia pełną kontrolę rozproszonej instalacji oświetleniowej [1]. Zastosowanie systemu wpływa na minimalizację kosztów poniesionych na zużycie energii i eksploatację, a także umożliwia szybką reakcję na ewentualne sytuacje awaryjne. W rozwiązaniu DIMaC-OM wykorzystano wiele rozwiązań stanowiących wyróżniki systemu, które zapewniają jego autonomiczną i zautomatyzowaną pracę:

• bazowanie na zegarach astronomicznych pracujących wg funkcji astronomicznych, nie wymagających żadnych korekt związanych ze zmianami pór roku. Istnieje opcja załączania oświetlenia na podstawie zegara astronomicznego, na wypadek chwilowego zerwania łączności z centrum w okresie zmierzchu lub świtu,
• uwzględnienie natężenia oświetlenia naturalnego mierzone luksometrem, bądź sygnałów od przekaźników zmierzchowych.,
• powiadomienie operatorów poprzez SMS o zaistniałych awariach.

Podstawowym wymaganiem dla systemu oświetleniowego w mieście jest zapewnienie, że oświetlenie nie może być mniejsze od wartości dopuszczalnych, zgodnych z obowiązującymi normami. Wymaganie to musi być spełnione niezależnie od pogody oraz lokalnych warunków terenowych. Z warunkiem tym łączy się zapewnienie niezawodności działania urządzeń systemu oświetlenia, a zwłaszcza skrócenia do minimum czasu przerwy wynikających z awarii.

Przytoczone wymagania muszą być spełnione bezwzględnie. Wymagania bezpieczeństwa i dobra funkcjonalność są spełnione przy zastosowaniu odpowiednio długiego czasu załączania oświetlenia. Niestety może to być w sprzeczności z oczekiwaniami ekonomicznymi, zwłaszcza że od współczesnych systemów oświetlenia wymaga się dodatkowo spełnienia warunku ograniczenia kosztów eksploatacji oświetlenia. Jedną z podstawowych metod redukcji kosztów eksploatacji systemu oświetlenia, jest ograniczenie czasu załączania oświetlenia, jednak nigdy poniżej minimum. Do prezentacji aktualnego stanu instalacji oświetleniowych w mieście (rys. 2), zmiany ustawień, przeglądania danych archiwalnych, konfiguracji systemu oraz połączeń komunikacyjnych służy program wizualizacyjny.
 
Dane są pobierane z serwera pracującego w Centrum Sterowania, dzięki temu szereg stanowisk korzysta z tego samego kompletu danych. Stanowiska dyspozytorskie mogą być podłączone do serwera poprzez sieć lokalną w przedsiębiorstwie lub też za pośrednictwem Internetu. Zastosowanie w systemie serwera pracującego jako pośrednik powoduje znaczącą redukcję ilości danych przesyłanych w systemie.

Priorytetem systemu jest informowanie operatora o stanach awaryjnych. Sygnalizacja obszaru dotkniętego uszkodzeniem odbywa się na planie miasta wyświetlanym na monitorze komputera. Wskazanie sektora wyróżnionego czerwonym kolorem powoduje jego powiększenie i umożliwia identyfikację uszkodzonej rozdzielnicy, linii kablowej lub oprawy oświetleniowej. Na ekranach wizualizacyjnych przedstawiane są informacje o aktualnym czasie systemowym, ogólnym stanie systemu sterowania oświetleniem oraz uprawnieniach operatora obsługującego stanowisko [11].

Program umożliwia przeglądanie archiwum oraz zmianę konfiguracji systemu. Dla każdej rozdzielnicy przewidziano ekran diagnostyczny prezentujący schemat elektryczny z wartościami prądów i napięć oraz pola ustawień i archiwum. Symbole aparatów i urządzeń przedstawiają ich aktualne stany. Umieszczono także przyciski do zdalnego sterowani oświetleniem. WizAr opracowany został w AREX Sp. z o.o.

1.3. System ASTRUD
System sterowania ruchem drogowym ASTRUD (rys. 3) umożliwia płynny ruch pojazdów poprzez adoptowanie się do warunków panujących na drodze oraz zdalny monitoring i sterowanie sygnalizacją na poszczególnych skrzyżowaniach.

 
System ASTRUD składa się z:

• sterowników sygnalizacji świetlnej ASC-42;
• serwera centralnego gromadzącego dane z poszczególnych sterowników;
• stanowisk operatorskich monitorujących skrzyżowania.

Automatyczne dostrajanie sygnalizacji w obszarach jest realizowane przez sterowniki sygnalizacji. Funkcje Centrum Sterowania Ruchem ograniczają się do monitorowania, nadzoru i modyfikacji parametrów pracy systemu. Zmniejsza to zdecydowanie wrażliwość systemu na awarie pojedynczych ogniw i sieci transmisji danych [2]. Sterowniki ASC-42 usytuowane na s krzyżowaniach kierują ruchem według zadanego programu. Istnieje możliwość automatycznej zmiany programu w zależności od natężenia ruchu na skrzyżowaniu oraz od pory dnia. Zmiana programu może nastąpić poprzez polecenie wysłane z centrum dyspozytorskiego.

Monitorowanie i gromadzenie danych, na temat natężenia ruchu i klasyfikacji pojazdów na skrzyżowaniach, ma na celu ułatwienie analizy sytuacji na poszczególnych skrzyżowaniach w celu dokonania ewentualnych poprawek w programie sygnalizacji. Jest wyposażone w odpowiednią liczbę komputerowych stanowisk sterowania. W celu umożliwienia komunikacji ze sterownikami sygnalizacji jeden z komputerów pełni rolę serwera. Program WizAr posiada możliwość filtrowania bazy alarmów w celu czytelnego przedstawienia raportów np. o awarii pętli indukcyjnych.

Wartości natężenia ruchu (prócz postaci tabelarycznej) są przedstawiane w postaci praktycznych wykresów. Mogą także być zapisane w pliku dyskowym do przetworzenia przy pomocy innego programu np. MS Excel. Operator z Centrum Sterowania Ruchem ma możliwość zdalnego sterowania pracą sterownika sygnalizacji [1].

System ASTRUD umożliwia dołączanie szeregu systemów towarzyszących Należy do nich system zarządzania parkingami. Wykorzystuje on sterowniki parkingowe komunikujące się z Centrum za pośrednictwem sieci przewodowej lub GSM.

2. SYSTEMY STEROWANIA ELEKTROENERGETYKI KOLEJOWEJ
2.1. System DIMaC-EK
System energetyki kolejowej DIMaC-EK to zestaw urządzeń elektroenergetycznych zintegrowanych z systemem nadrzędnym, dzięki któremu możliwe jest zdalne sterowanie i monitorowanie urządzeń rozproszonych na znacznym obszarze kolejowym. Specyfika infrastruktury kolejowej sprawia, że urządzenia energetyczne rozproszone są na znacznym obszarze. Urządzeniom tym stawiane są wysokie wymagania pod względem niezawodności. Dla zapewnienia prawidłowego ruchu na szlaku kolejowym w gotowości utrzymywanych jest wiele służb. Szybkość reagowania tych służb na zaistniałe sytuacje awaryjne zależy przede wszystkim od czasu, w jakim zostaną one powiadomione o awarii. Ponadto nowoczesne zarządzanie przedsiębiorstwem nie może odbyć się bez racjonalnie prowadzonej gospodarki energetycznej.

Opracowany w Zakładzie Automatyki i Urządzeń Pomiarowych AREX Sp. z o.o. system energetyki kolejowej DIMaC-EK (z ang. Distributed Inteligent Monitoring and Control System) umożliwia zdalne monitorowanie pracy urządzeń energetycznych NN rozproszonych na znacznym obszarze [7]. Przeznaczony jest szczególnie do instalowania na stacjach i na całych odcinkach linii kolejowych, nadzorowanych z jednego centrum dyspozytorskiego. System energetyki kolejowej DIMaC-EK (rys.4) składa się rozdzielnic energetycznych współpracujących ze sobą przy wykorzystaniu magistrali transmisji danych. Podstawowe funkcje systemu DIMaC-EK to:

• zapewnienie sprawnego działania rozjazdów w zimie,
• oświetlenie terenów kolejowych, peronów, tuneli i przejazdów.

Sterowanie automatyczne realizowane jest przez sterownik zgodnie z algorytmem na podstawie wskazań detektorów i czujników wg zaprogramowanych nastaw. W tym trybie pracy urządzenie pracuje autonomicznie.

Sterowanie zdalne umożliwia załączanie i wyłączanie obwodów wyjściowych (tryb ZAŁ i WYŁ) z poziomu sterownika nadrzędnego lub stanowiska diagnostycznego [3].

Sterowanie lokalne (awaryjne) umożliwia pracę urządzenia na wypadek awarii sterownika. W przypadku rozdzielnic eor tryb ten powoduje wymuszenie załączenia obwodów, a w przypadku innych rozdzielnic oświetleniowych pracę wg. przetwornika zmierzchowego.

Urządzenia systemu DIMaC-EK umożliwiają pełną diagnostykę pracy rozdzielnic. System DIMaC-EK jest systemem otwartym [5]. Umożliwia współpracę i innymi systemami na różnych poziomach.

 
Wizualizację pracy sytemu DIMaC-EK zapewniają stanowiska sterowania CS i monitorowania MS. Umożliwiają one zdalne nadzorowanie, diagnostykę, zmianę parametrów i sterowanie w dowolnym obiekcie systemu. Wizualizacja oparta jest na oprogramowaniu WizAr typu SCA- DA. Połączenie stanowisk do serwera realizowane jest w technologii Ethernet. 

2.2. System eor DIMaC-EK
System elektrycznego ogrzewania rozjazdów kolejowych eor DIMaC-EK (Distributed Inteligent Monitoring and Control System) to zestaw urządzeń elektroenergetycznych zintegrowanych z systemem nadrzędnym, dzięki któremu możliwe jest zdalne sterowanie i monitorowanie urządzeń rozproszonych na znacznym obszarze [12]. System jest instalowany na stacjach i na całych odcinkach linii kolejowych, nadzorowanych z jednego centrum dyspozytorskiego. Funkcją systemu jest:

• sterowanie elektrycznego ogrzewania rozjazdów (funkcja EOR),
• sterowanie oświetleniem zewnętrznym (funkcja SO).

System DIMaC-EK w zakresie EOR służy do automatycznego wytapiania śniegu w rozjazdach kolejowych. Automat pogody działa na podstawie warunków pogodowych oraz ustawionych parametrów. Urządzenia systemu posiadają rozbudowaną autodiagnostykę i zliczanie pobranej energii. System elektrycznego ogrzewania rozjazdów (rys. 5) składa się z:

• grzałek opornic i zamknięć wraz z uchwytami,
• puszek przytorowych PP,
• transformatorów separacyjnych ST,
• rozdzielnic RESO-3F,
• kompletu przetworników pogodowych TST-137, TST-201,
• sterownika nadrzędnego.

Transformatory separacyjne są wymagane ze względu na separację pomiędzy trakcją i linią potrzeb nietrakcyjnych, jak również eliminację zakłóceń w przypadku stosowania niektórych systemów sterowania ruchem kolejowym [3]. Każda rozdzielnica RESO-3F systemu EOR jest wyposażona w komplet przetworników pogodowych.

Za pośrednictwem transmisji z nadrzędnym sterownikiem NEK, pomiary te rozsyłane są do wszystkich rozdzielnic na stacji. Detektor śniegu wraz z czujnikiem temperatury szyny ogrzanej umieszczany jest na stopce opornicy. Czujnik temperatury szyny nieogrzanej montowany jest pod stopką szyny w odległości około 2 metrów od grzejnika [4].

Sterownik mikroprocesorowy umieszczony w rozdzielnicy działa według odpowiednich algorytmów załączania gwarantujących wytopienie śniegu i optymalizację zużycia energii elektrycznej. Rozdzielnica wyposażona jest w układy pomiaru prądu w każdym obwodzie. Umożliwia to natychmiastowe wykrycie przepalonej grzałki. Sterownik kontroluje także stan wszystkich podzespołów rozdzielnicy, łącznie z pracą przetworników.

2.3. System DIMaC-SO
System oświetlenia terenów kolejowych DIMaC-SO służy do automatycznego sterowania oświetleniem terenów kolejowych (peronów, placów przeładunkowych, bocznic, ramp).
Zapewnia optymalne oświetlenie określonych obszarów stacji kolejowej i znaczną oszczędność energii elektrycznej. Umożliwia załączanie i stopniowanie natężenia oświetlenia w zależności od potrzeb użytkownika. Działa automatycznie zgodnie z zegarem astronomicznym, programem czasowym oraz przekaźnikiem zmierzchowym. Sterowanie, zmiana parametrów pracy oraz diagnostyka a także interwencyjne załączanie oświetlenia może być realizowane bezpośrednio w rozdzielnicy, ze sterownika nadrzędnego NEK z nastawni i z odległych stanowisk sterowania. W systemie stosowane są dwie metody redukcji natężenia oświetlenia. Jest to ściemnianie poprzez dodatkowe sterowanie dzielonych dławików w oprawach oświetleniowych oraz redukcję napięcia. Elementami redukcji napięcia są jednofazowe reduktory RDO-01, które montuje się zazwyczaj na zasilaniu rozdzielnic.
Zaletami tego systemu są: wysoka jakości wykonania, modułowa budowa, unifikacja elastyczna liczba obwodów obwody odpływowe 3-fazowe, oszczędność okablowania, mniejsza asymetria zbiorcza lub indywidualna redukcja mocy [5].

Reduktor oświetlenia RDO-01 przeznaczony jest do regulacji napięcia zasilającego instalacji oświetleniowej. Zmiana napięcia zasilającego może odbywać się w zakresie od 70% do 105% Un i uzależniona jest od typu opraw oświetleniowych. Pozwala to na oszczędności energii zużywanej przez oprawy od 30% do nawet 50%. Dodatkowo reduktor RDO-01 spełnia rolę stabilizatora napięcia wyjściowego co znacząco zwiększa żywotność instalacji oświetleniowej. Reduktor RDO-01 współpracuje z systemem DIMaCSO. Dzięki temu możliwe jest zdalne monitorowanie pracy reduktorów, zmiana ich nastaw i powiadomienie o zaistniałej awarii. Reduktor RDO-01 funkcjonuje również autonomicznie.

2.4. Automaty sterujące
Automaty sterujące to urządzenia w niewielkim stopniu uproszczone w stosunku do rozdzielnic, ale mogące występować w instalacji na równi z nimi (rys. 6). Automaty podobnie jak rozdzielnice pełnią funkcje elektrycznego ogrzewania rozjazdów oraz sterowania oświetleniem. Zapewniają przy tym realizację najnowszych algorytmów sterowania przy współpracy z pełną gamą dostępnych przetworników.
 

Są to urządzenia, które mają zastosowanie w obszarach, gdzie ze względu na koszty lub małą liczbę obsługiwanych obiektów, oczekuje się optymalnych kosztowo rozwiązań. Automaty są kompatybilne z systemem DIMaC-EK [5].

2.5. Platforma DIVIS
Platforma DIVIS to profesjonalny system monitoringu urządzeń lub dowolnych instalacji energetyki i automatyki zbudowany w oparciu komunikację TCP/IP w protokole DIMNET-P5 [6]. Rozwiązanie doskonale sprawdza się w systemach elektrycznego ogrzewania rozjazdów, sterowania oświetleniem zewnętrznym czy ruchem drogowym.

Wykorzystanie Platformy DIVIS zapewnia:

• komunikację z monitorowanymi urządzeniami i stacjami klienckimi,
• rejestrację danych (w serwerze),
• przetwarzanie danych (w serwerze),
• prezentację danych w stacjach klienckich w postaci tabel i wykresów,
• podgląd działania nadzorowanych urządzeń w zakresie danych bieżących i zapisów archiwalnych,
• zdalną zmianę parametry urządzeń.

Budowa urządzenia:

• urządzenia konwersji danych do zabudowy w monitorowanych instalacjach (tzw. Gateway) komunikacja DIM NET-PS,
• serwer komunikacyjno- rejestrujący SEZAM,
• klient desktop WizAr- program typu SC ADA, uruchamiany na komputerach w systemem MS Windows,
• webservice DIVIS – zapewniający łatwą obsługę z poziomu przeglądarki internetowej.

Elementy bazowe platformy, czyli komunikacja DIMNET-P5 i oprogramowanie serwerowe są z powodzeniem wykorzystywane w systemach:

• monitorowania ruchu drogowego ASTRUD (miasta: Olsztyn, Gdańsk),
• sterowania oświetleniem zewnętrznym DIMaC-OM (miasta: Białystok, wcześniej Olsztyn),
• serwer LCS w zakresie energetyki nietrakcyjnej (Mińsk Mazowiecki, Tczew, Pomorska Kolejmetropolitalna).

Do wdrożeń pełnej postaci platformy DIVIS z warstwą prezentacji www można zaliczyć:

• DIVIS-EK AREX – na potrzeby własne Spółki i klientów zewnętrznych,
• DIVIS-LG – dla Kolei Litewskich (Lietuvos Gelezinkeliai) w zakresie elektrycznego ogrzewania rozjazdów,
• DIVIS-PLI – dla Polskich Linii Kolejowych (PKP PLK S.A.) w zakresie elektrycznego ogrzewania rozjazdów.

Sieć DIMNET stanowi system łączności urządzeń włączonych do systemu DIMaC-EK i może być realizowana poprzez linie światłowodowe, modemy GPRS, modemy telefoniczne. Zapewnia stałe połączenie z urządzeniami przy minimalizacji kosztów instalacji i utrzymania, a także pozwala na kontrolę i rejestrację pracy monitorowanych obiektów „on-line” całą dobę.

2.6. Astronomiczny zegar czasowy DIMAstro – LA133
Sterownik DIMAstro – LA133 to precyzyjny, bezobsługowy programator czasowy z wbudowanymi funkcjami astronomicznymi Słońca (rys. 7). Rozwiązanie przeznaczone jest do sterowania oświetleniem urządzeń obsługiwanych i programowanych według wspólnych reguł, z wykorzystaniem precyzyjnego algorytmu obliczania położenia Słońca [5].

Zasada działania DIMAstro to innowacyjna metoda łącząca dużą dokładność astronomiczną z intuicyjną regulacją jaśniej – ciemniej. Położenie słońca obliczane jest przez funkcje astronomiczne na podstawie pozycji geograficznej z uwzględnieniem wysokości n.p.m. Bezpośredni odczyty z odbiornika GPS zapewniają synchronizację zegara i precyzyjne wyznaczenie zjawisk astronomicznych dla dowolnego miejsca, bez konieczności wprowadzania korekt [9].
 
Oprócz wschodu i zachodu obliczane są także punkty graniczne nocy, które oznaczają dopuszczalne maksimum ciemności, czyli 100% skali. Sposobem tym jednym parametrem wyrażanym w % zmierzchu (świtu), można włączać (wyłączać) urządzenie, przy tym samym położeniu Słońca. Położenie 0% oznacza moment wschodu i zachodu Słońca. 100% skali to koniec zmierzchu cywilnego/początek świtu cywilnego. Urządzenie może służyć jako synchronizator czasu dla innych systemów (możliwość realizacji dowolnego protokołu na porcie RS232).

3. PRACE BADAWCZO-ROZWOJOWE W ZAKRESIE SYSTEMÓW STEROWANIA ELEKTROENERGETYKI KOLEJOWEJ
Systemy oświetlenia zewnętrznych terenów kolejowych SO oraz systemy elektrycznego ogrzewania rozjazdów EOR zaliczane są do nietrakcyjnej elektroenergetyki kolejowej. Stanowią one dużą część infrastruktury kolejowej, która wpływa na usprawnienie prowadzenia ruchu pociągów i poprawia bezpieczeństwo użytkowania obiektów kolejowych.

Stosunkowo duża liczba instalacji EOR i SO oraz ich energochłonność wpływa na duży udział w zużyciu energii elektrycznej w całej infrastrukturze kolejowej. Modernizacje linii kolejowych i dopasowanie instalacji do aktualnych wymagań technicznych dodatkowo generują zwiększenie zapotrzebowania na energię elektryczną, a tym samym podnoszą koszty utrzymania infrastruktury kolejowej. W takie sytuacji, poszukiwanie rozwiązań pozwalających na podniesienie efektywności energetycznej instalacji związanych z infrastrukturą kolejową stało się koniecznością. PKP Polskie Linie Kolejowe SA wyszły  z inicjatywą uruchomienia prac badawczo-rozwojowych między innymi w poszukiwaniu nowych rozwiązań w zakresie elektroenergetyki nietrakcyjnej.

W 2017 roku, w ramach wspólnego przedsięwzięcia PLK i NCBR uruchomiono pierwszą edycję konkursu BRIK. Jednym z sugerowanych tematów prac było opracowanie systemu sterowania oświetleniem. Temat podjęło i dofinansowanie otrzymało konsorcjum w składzie: Instytut Kolejowy, ABZ, AREX, SILED. W latach 2017-2022 zrealizowano projekt LMProject po tytułem „Innowacyjny system zarządzania infrastrukturą oświetleniową na sieci zarządzanej przez PLK S.A.”. Rezultatem było opracowanie systemu LMP – energooszczędnego systemu sterowania oświetleniem.

W 2022 roku ruszyła druga edycja konkursu BRIK. Tym razem jednym z tematów było opracowanie energooszczędnego systemu ogrzewania rozjazdów. Nowe konsorcjum w składzie Instytut Kolejowy, Politechnika Warszawska, AREX, przystąpiło do realizacji projektu ESAR po tytułem „Energooszczędny System Elektrycznego Ogrzewania Rozjazdów z adaptacyjnym układem dystrybucji ciepła na rozjeździe kolejowym”. Zakończenie projektu ESAR zaplanowano na rok 2025.

Projekt LMP dotyczył opracowania standardów sterowania oświetleniem terenów kolejowych w skali całej infrastruktury PKP PLK S.A. Istotą systemu było uzyskanie interoperacyjności elementów instalacji oświetleniowej, zarówno na poziomie opraw oświetleniowych, czujników, jak i urządzeń sterujących.

Główną innowacyjnością wprowadzoną przez projekt jest metoda dynamicznego sterowania intensywnością oświetlenia, uwzględniająca rzeczywisty ruch pociągów oraz obecność ludzi na peronach. Informacje o ruchu pociągów są odczytywane z systemu informatycznego CSDIP (Centralnego Systemu Dynamicznej Informacji Pasażerskiej). System LMP, dzięki stałej łączności z systemem CSDiP uwzględnia w sterowaniu oświetleniem bieżące zmiany w rozkładzie jazdy pociągów – bieżące opóźnienia pociągów. Drugim czynnikiem wpływającym na jasność oświetlenia są informacje o obecności ludzi, odczytywane z czujników ruchu, zamontowanych bezpośrednio na peronach. Badania eksploatacyjne przeprowadzono na dwóch stacjach kolejowych: w Gdyni Orłowie i w Cieplewie. Badania pokazały, że zastosowane metody dynamicznego sterowania oświetleniem przyniosły duże oszczędności w zużyciu energii elektrycznej. Na stacji Gdynia Orłowo uzyskano wynik na poziomie 30% oszczędności. Dużo lepszy rezultat osiągnięto na przystanku osobowym w Cieplewie. Ze względu na małą liczbę pociągów oraz osób poruszających się na peronach, oszczędności energii na oświetlenie przekroczyły 50%.

Kolejny projekt, ESAR dotyczy opracowania systemu elektrycznego ogrzewania rozjazdów kolejowych o zmniejszonym zapotrzebowaniu na moc zainstalowaną i zmniejszonym zużyciu energii elektrycznej. Ideą pracy nowego systemu ESAR jest adaptacyjne sterowanie dystrybucją mocy grzewczej w obrębie rozjazdu, przy jednoczesnym zachowaniu jego pełnej drożności w warunkach zimowych. Optymalizacja zużycia energii dostarczanej na potrzeby ogrzania rozjazdu realizowana będzie poprzez indywidualne dopasowanie chwilowej mocy grzewczej do poszczególnych elementów rozjazdu. Zakłada się, że nowy system może przyczynić się do uzyskania minimum 25% oszczędności w zużyciu energii elektrycznej. Dodatkowo wskazany system ma umożliwić redukcję o 25% mocy umownej instalacji EOR. Końcowe efekty projektów zostaną zweryfikowane w warunkach rzeczywistych poprzez zabudowę instalacji demonstracyjnej. Badania terenowe nowej instalacji EOR przewidziane są w sezonie zimowym 2024 / 2025.

3.1. System LMP
Innowacyjny system zarządzania infrastrukturą oświetleniową na sieci zarządzanej przez PLK S.A tj. System LMP (rys. 8) łączy konwencjonalne funkcje załączania/wyłączania obwodów z nowoczesnymi metodami sterowania intensywnością świecenia lamp, wyposażonych w cyfrowe złącza w technologii DALI. Duża liczba modernizacji obiektów kolejowych realizowana w ostatnich kilkunastu latach doprowadziła do zabudowy wielu nowych instalacji oświetlenia zewnętrznego. W tym okresie na rynku zaczęto powszechnie oferować rozwiązania oparte na nowych źródłach światła wykonanych w technologii LED. Wraz z nowym typem opraw na rynku rozpowszechniła się cyfrowe sterowanie oświetleniem – standard DALI [10].

W realizowanym w ramach konkursu BRIK systemie LMP opracowano prototypy urządzeń sterujących, przygotowano oprogramowanie i zbudowano instalacje demonstracyjne. W ten sposób został opracowany system LMP, który wyznaczył nowe standardy budowy i sterowania instalacji oświetleniowych w obszarach kolejowych. Nowy system sterowania oświetleniem LMP pozwala realizować dotychczas stosowane metody sterowania: automatyczne załączanie nocne, ręczne załączanie/wyłączanie obwodów na polecenie operatorów, a także użycie indywidualnych programatorów czasowych w celu uzyskania przerw nocnych.

Cechami charakterystycznymi nowego systemu LMP są:

• dynamiczne sterowanie intensywnością oświetlenia (na podstawie informacji o ruchu pociągów oraz o obecności ludzi w oświetlanych obszarach),
• synchroniczne załączenia nocne (wspólne na poziomie stacji sygnały noc/dzień pozwalają zminimalizować problemy związane z uszkodzeniem lub zabrudzeniem czujników zmierzchowych),
• użycie wspólnych dla całej stacji programatorów czasowych w celu zmiany intensywności ściemniania lub uzyskania przerw nocnych,
• użycie interfejsu DALI w celu sterowania intensywnością oraz do diagnostyki poszczególnych urządzeń oświetleniowych, opraw a także czujników DALI,
• dwupoziomowe max/min sterowanie intensywnością,
• ręczne na polecenie operatora rozjaśnianie (max) i ściemnianie oświetlenia (min) dla obszarów torowych, rozładunkowych,
• ręczne na polecenie operatora rozjaśnianie oświetlenia na peronach. Ściemnianie następuje tylko automatycznie,
• sekcjonowanie obwodów (co ogranicza rozjaśnianie tylko do obszaru wykrycia obecności ludzi),
• konfigurowanie obwodów przez przypisanie im kategorii obiektów oświetlanych, co umożliwia blokowanie niedopuszczalnych operacji jak np. wyłączenie oświetlenia na peronie, wyłączenie lub ściemnienie oświetlenia na przejeździe kolejowym.

Obsługa systemu jest możliwa ze wszystkich dotychczas stosowanych punktów sterowania: z pulpitu w nastawni, z poziomu Lokalnych Centrów Sterowania LCS oraz z systemu SMUE będącego w użytkowaniu PKP PLK S.A.

• W budowie systemu LMP wyróżnić można następuje elementy:
• podsystem serwera centralnego,
• podsystem elektro instalacji (sterownik nadrzędny + szafy sterownicze + infrastruktura kablowa),
• komponenty DALI (oprawy i sensory DALI),
• (opcjonalnie) podsystemy komunikacji radiowej,
• (opcjonalnie) samodzielne sterowniki lamp.

Kluczowym elementem systemu LMP jest podsystem serwera centralnego, który składa się z trzech rozdzielnych komponentów programowych:

• Serwer aplikacji (sterownik centralny Cso),
• Serwer monitoringu,
• Serwer zobrazowania.

Serwer aplikacji realizuje funkcje centralnego sterownika oświetlenia Cso, którego głównym zadaniem jest informowanie instalacji oświetleniowych o ruchu pociągów. W tym celu system LMP korzysta z Centralnego Systemu Dynamicznej Informacji Pasażerskiej – ogólnokrajowego systemu informatycznego, którego właścicielem jest PKP PLK S.A.

Serwer monitoringu odpowiada za utrzymanie łączności z nadzorowanymi urządzeniami, odczytywanie z urządzeń stanów pracy (danych bieżących) oraz zapisów archiwalnych (tzw. logów pracy) i rejestrowanie ich w postaci rekordów baz danych.
Serwer zobrazowania odpowiada za prezentację stanu bieżącego urządzeń oświetleniowych: sterowników, lamp, czujników, a także za prezentację danych archiwalnych: zapisów pracy urządzeń, tabel i wykresów.

Podsystem elektroinstalacji stanowią sterownik nadrzędny (pulpit umieszczony w pomieszczeniu dyżurnego ruchu) oraz rozdzielnice sterujące, które zasilają wszystkie lampy na stacji oraz bezpośrednio obsługują lampy i czujniki podłączone bezpośrednio do magistral DALI. System LMP bazuje na lampach z interfejsem DALI, dzięki czemu możliwe jest sterowanie intensywnością oświetlenia, a także odczyt statusu pracy każdej z opraw.

Umożliwiło to także wprowadzenie nowych funkcjonalności systemu:

• sekcjonowanie obwodów oświetleniowych – czyli podział lamp zasilanych z jednego obwodu na sekcje, grupy sąsiednich lamp sterowanych w jednakowy sposób,
• dwupoziomowe sterowanie intensywnością świecenia za pomocą dwóch poziomów max i min, konfigurowalnych indywidualnie dla każdej sekcji,
• automatyczne przełączanie między poziomami max / min na podstawie informacji o ruchu pociągów (odczytywanych on-line z systemów informatycznych PKP), a także na podstawie czujników obecności ludzi w kontrolowanych obszarach,
• ręczne sterowanie intensywnością oświetlenia – poziomami max / min na podstawie: wymuszeń poziomu max przez operatorów zdalnych (z wyższym priorytetem niż sterowanie automatyczne),
• ustawiania poziomów max / min przez użytkowników na terenie stacji, za pomocą przycisków [MAX] lub [MIN], umieszczonych w obszarze sekcji, a także przez operatorów zdalnych poleceniami (z nastawni, z LCS),
• diagnostykę urządzeń z interfejsem DALI – z wszystkich zaadresowanych urządzeń DALI system odczytuje statusy pracy.

Umożliwia to zidentyfikowanie i zlokalizowanie, zgłaszanych przez urządzenia usterek.
Podstawowa metoda ograniczenia zużycia energii w systemie LMP polega na ściemnieniu oświetlenia, gdy obiekt kolejowy, a dokładnie sekcja (fragment obiektu) nie jest użytkowany – nie ma pociągów i nie ma ludzi. W przeciwnym przypadku, gdy trwa okres związany z przejazdem i postojem pociągu (tzw. okno pociągu) lub gdy wykryty zostanie ruch ludzi na peronie, system rozjaśnia określoną sekcję (ustawia poziom max). W przypadkach awaryjnych: braku informacji o ruchu pociągów (utraty łączności z systemem CSDIP) lub wykryciu usterki czujników ruchu, odpowiednie sekcje są rozjaśniane do poziomu max.

Drugim, istotnym czynnikiem wpływającym na zużycie energii jest minimalizacja czasu załączenia pełnego oświetlenia. Podstawą do wyznaczenia momentów załączenia i wyłączenia oświetlenia jest użycie funkcji astronomicznych położenia Słońca oraz poprawne wyregulowanie czujników zmierzchowych. System LMP oblicza astronomiczne momenty doby: wschód i zachód Słońca, a także momenty świtu i zmierzchu cywilnego. Pozwala to jednoznacznie określić przedział „pełnej nocy”, gdy czujniki zmierzchowe nie mogą już wyłączyć oświetlenia. Nastawy należy dobrać w taki sposób, by najwyższy priorytet postawić na bezpieczeństwo korzystania z obiektów kolejowych.
Reprezentatywne obiekty infrastruktury kolejowej na którym przeprowadzono badania systemu to posterunek odgałęźny Cieplewo oraz przystanek Gdynia Orłowo znajdujące się na terenie ZLK Gdynia. Poniżej przedstawione zostały obiekty poddane zostały badaniom.
 

Na przedstawionym diagramie zobrazowano działanie systemu na stacji testowej (Cieplewo ZLK Gdynia).

• Okres świecenia podzielono na dwa okresy:
• okres od załączenia oświetlenia o zmierzchu do godziny 23:30 – w porze tej odbywa się ruch pociągów, poziom redukcji oświetlenia w okresie, kiedy nie wykrywana jest obecność pasażerów ustawiono na 60%,
• okres pomiędzy 23:30 a świtem – na obiekcie na ma planowanych postojów pociągów, poziom redukcji oświetlenia ustawiono na 20%.

Na białym tle pokazano czasy przejazdu 4 pociągów (oznaczone kółkami 1,2,3,4). Dane te są czytane on-line z systemu CSDIP. Charakterystyczne jest, że w okresie przejazdu pociągu (paski pod kółkami z numerami – „okna pociągów”) redukcja oświetlenia nie jest stosowana. W pozostałych okresach system dopuszcza redukcję oświetlenia.

Dodatkowym efektem projektu jest możliwość dopasowania natężenia oświetlenia do wymagań norm. Zwykle nowe oprawy pozwalają na uzyskanie znacznie wyższych niż dopuszczalne parametrów oświetlenia. Na podstawie okresowych pomiarów parametrów oświetleniowych obiektu można poprzez system LMP dopasować wymagane przepisami natężenie oświetlenia. Pozwala to na istotne oszczędności zużycia energii szczególnie w pierwszej fazie użytkowania instalacji. Ilustruje to rys. 12.

W wyniku testów systemu uzgodniono nowe nastawy systemu. Wyniki z badań natężenia oświetlenia na posterunku odgałęźnym Cieplewo i stacji Gdynia Orłowo wykazały, że zainstalowane tam oprawy oświetleniowe spełniają podstawowe wymagania normy w zakresie poziomu natężenia oświetlenia zawarte w PN-EN 12464-1:2014 zarówno w konfiguracji 100% oraz 67% mocy.

Porównując zużycie energii przez instalację oświetleniową okresów z redukcją natężenia do okresów bez redukcji natężenia oświetlenia możemy oszacować średnie oszczędności w zużyciu energii elektrycznej [5].

Na przedmiotowej instalacji uzyskano 15,8% oszczędności energii, przy założeniu, że jest spełnione kryterium wymaganego natężenia na obiekcie. Zauważyć należy, że redukcja oświetlenia następuje przy braku wykrycia pasażerów na obiekcie oraz w okresach poza ruchem pociągów. Dalsze redukcje natężenia oświetlenia są możliwe, ale wymagają one zastosowania odstępstwa od wymagań normy PN-EN 12464-1:2014. Obecnie powszechną praktyką stosowaną na niektórych obiektach kolejowych jest całkowite wyłączanie oświetlenia peronów w okresach, kiedy nie odbywa się na nich ruch pociągów (tzw. „przerwy nocne”).

System LMP umożliwia automatyczne obniżenie poziomu natężenia oświetlenia w okresach braku użytkowania tych obiektów przez pasażerów. Potencjał dalszych oszczędności zużycia energii jest wysoki. W czasie testów systemu LMP uzyskiwano możliwość nawet 50% oszczędności energii w porównaniu do instalacji bez redukcji natężenia oświetlenia.

Należy podkreślić, że mimo okresowej redukcji natężenia oświetlenia cały czas zachowane jest wysokie bezpieczeństwo użytkowe, gdyż sterowanie oświetleniem bazuje na kontroli obecności pasażerów w obiekcie oraz informacji o rzeczywistym ruchu pociągów. Nie dopuszcza się sytuacji, kiedy system całkowicie wyłącza oświetlenie w porze nocnej.

W czasie kilkumiesięcznych testów stosowano różne nastawy systemu i stwierdzić można, że redukcje natężenia oświetlenia pozwalające na oszczędności zużycia energii w przedziale od 25 do 40% były optymalne.

3.2. System ESAR
Podniesienie efektywności energetycznej urządzeń Elektrycznego Ogrzewania Rozjazdów – EOR z adaptacyjną dystrybucją mocy grzewczej było jednym z proponowanych obszarów infrastruktury kolejowej, które mogą uzyskać wsparcie PKP PLK S.A. i NCBiR w przeprowadzeniu badań naukowych i prac rozwojowych w ramach II konkursu pn. Badania i Rozwój w Infrastrukturze Kolejowej – BRIK, a zaprezentowane rozwiązania realizowane były w ramach konkursu pn. „System ESAR – Energooszczędny System Elektrycznego Ogrzewania Rozjazdów z adaptacyjną dystrybucją mocy grzewczej”. Przedmiotowy projekt zyskał aprobatę komisji kwalifikacyjnej i aktualnie przystąpiono do jego realizacji.

Idea projektu dotyczy opracowania rozwiązań poprawiających skuteczność systemów EOR przy jednoczesnej możliwości redukcji zapotrzebowania na moc zainstalowaną w miejscu przyłączenia do sieci dystrybucyjnej. Zastosowanie urządzeń do ogrzewania rozjazdów jest praktykowane przez zarządców infrastruktury kolejowej od wielu dziesięcioleci.
 
Najbardziej rozpowszechnioną metodą ogrzewania rozjazdów jest ogrzewanie elektryczne oparte w większości na płaskoowalnych prętowych grzejnikach rezystorowych. Celem stosowania ogrzewania rozjazdów kolejowych jest umożliwienie zmiany pozycji nastawczej rozjazdu kolejowego w warunkach zimowych tzn. przy opadach śniegu i deszczu marznącego, nawiewania śniegu przez wiatr i pociągi oraz podczas dużych mrozów. Czynniki te mogą doprowadzić do uniemożliwienia zmiany pozycji nastawczej rozjazdu kolejowego i utrudnić lub uniemożliwić ruch pociągów na linii kolejowej. Szukając nowych obszarów optymalizacji zużycia energii elektrycznej w systemach EOR zidentyfikowano kilka obszarów dających duży potencjał rozwojowy:

• położenie iglicy rozjazdu (odsunięta/dosunięta) – skutkuje zróżnicowanym zapotrzebowaniem na ciepło z uwagi na brak potrzeby wytapiania śniegu między opornicą, a iglicą przy iglicy dosuniętej,
• zróżnicowanej ilości śniegu na długości iglicy odsuniętej, wynikającej z różnej odległość iglicy od opornicy, od ok. 20 cm przy ostrzu do ok. 7 – 8 cm w części środkowej, oraz zmiennego skoku iglicy na jej długości, od ok. 20 cm do ok. 0,5 cm, co również skutkuje różnym zapotrzebowaniem na ilość ciepła potrzebnego do wytopienia śniegu,
• możliwości zwiększenia skuteczności wytapiania śniegu i nagrzewania płyt ślizgowych przez zastosowanie zmodyfikowanych, kompaktowych nakładek radiacyjnych.

Punktem wyjścia do dalszych analiz było oszacowanie zapotrzebowania na energię elektryczną potrzebną w klasycznych systemach elektrycznego ogrzewania rozjazdów [4].

W przypadku systemów o budowie klasycznej sprawność procesu ogrzewania rozumiany jako stosunek energii cieplnej przekazanej w obszar zalegającego śniegu i lodu do całkowitej energii dostarczonej do rozjazdu kolejowego na potrzeby EOR jest niewielka i wynosi od 0,5% do 2,2% [8]. Większość energii przekazywanej do układu grzewczego na rozjeździe jest tracona na ogrzewanie obszarów nieużytecznych z punktu widzenia utrzymania drożności rozjazdu (rys. 17).
 

Poniżej przedstawione zostało oszacowanie niezbędnej energii wymaganej do wytopienia śniegu z obszaru roboczego rozjazdu (dla 1 m rozjazdu) dla ekstremalnych warunków pogodowych [9]. Obliczenia wykonano dla standardowego grzejnika (330 W/m) umieszczonego na stopce rozjazdu. Przyjęto temperaturę otoczenia -24,1^oC, a czas ogrzewania przyjęto jako 4 godz. ciągłego grzania (czas, gdy temperatura szyny się ustabilizowała na 20,7^oC, przyrost temperatury wynosi więc ΔT = 44,8^oC). Wyniki porównano do efektów rzeczywistych prób wykonanych w analogicznych warunkach (rys. 18).

Wyniki obliczeń i badań wskazują, że obecna metoda ogrzewania rozjazdów może być dla pewnych warunków otoczenia nieskuteczna. Konieczne jest więc szukanie nowych skuteczniejszych metod ogrzewania. Jedno z rozwiązań wykorzystanych w projekcie ESAR opiera się na rozwiązaniu firmy Termorad z Radomia (rys. 19) bazującym na innym sposobie wytapiania śniegu i oblodzeń w rozjazdach kolejowych (zawarta została stosowna umowa licencyjna). Główną ideą jest zastosowanie nakładek radiacyjnych, które ukierunkowują ciepło grzejnika w obszary, gdzie może zalegać śnieg lub lód. Poniżej przedstawione zostało oszacowanie niezbędnej energii wymaganej do wytopienia śniegu z obszaru roboczego rozjazdu (dla 1 m rozjazdu) dla ekstremalnych warunków pogodowych.

 

Obliczenia wykonano dla zastosowania nowego sposobu ogrzewania przy wykorzystaniu nakładek radiacyjnych na standardowym grzejniku (330 W/m) umieszczonego na stopce rozjazdu. Przyjęto temperaturę otoczenia -24,1oC, a czas ogrzewania przyjęto jako 15 min ciągłego grzania (gdy temperatura radiatora ustabilizowała się). Wyniki porównano do efektów rzeczywistych prób wykonanych analogicznych warunkach (rys. 20).

 

Obliczenia wskazują na ponad 10 krotnie mniejsze zużycie energii niż w metodzie klasycznej. Należy spodziewać się uzyskane wyniki nie są do końca miarodajne i że w warunkach rzeczywistych duży wpływ na skuteczność ogrzewania będą miały dodatkowe czynniki pogodowe jak np. wiatr. Kolejną obserwacją dotyczącą możliwości optymalizacji zużycia energii w systemach EOR jest zróżnicowana ilość śniegu występująca na długości iglicy odsuniętej, wynikającej z różnej odległości iglicy od opornicy, od ok. 20 cm przy ostrzu do ok. 7 – 8 cm w części środkowej.

Obecnie przyjęte w systemach EOR metody ogrzewania rozjazdów nie dają możliwości dopasowania mocy liniowej w różnych sekcjach rozjazdu. Ze względów utrzymaniowych (logistyka dostaw grzejników) nie stosuje się innych grzejników niż te z mocą 330W/m.

Celowym jest stosowanie w nowych systemach EOR rozwiązań umożliwiających regulację mocy w różnych sekcjach rozjazdu kolejowego przy stosowaniu standardowego grzejnika 330W/m. Kolejnym obszarem dającym możliwości zmniejszenia zużycia energii elektrycznej na potrzeby EOR jest uwzględnienie w sposobie sterowania ogrzewaniem pozycji rozjazdu.

Uwzględnienie w sposobie ogrzewania informacji o położeniu iglicy rozjazdu może dać kluczowy efekt optymalizacji zużycia energii niezbędnej dla celów ogrzewania rozjazdów. 

Idea pracy systemu ESAR polegać będzie na opracowaniu rozwiązań umożliwiających optymalizację działania systemów EOR we wszystkich zidentyfikowanych obszarach. Realizacja projektu ESAR pozwoli na uzyskanie rozwiązań zapewniających redukcję zużycia energii elektrycznej systemów EOR i zmniejszenie zapotrzebowania na moc elektryczną w miejscu ich przyłączenia do sieci dystrybucyjnej. System ESAR umożliwi uzyskanie celów projektu poprzez adaptacyjne sterowanie dystrybucją mocy grzewczej w obrębie rozjazdu, przy jednoczesnym zachowaniu jego pełnej drożności w warunkach zimowych. Optymalizacja mocy EOR w rozjeździe realizowana będzie poprzez segmentację, oczujnikowanie i indywidualne dopasowanie dostarczanej mocy grzewczej dla poszczególnych obszarów i elementów rozjazdu.

4. Podsumowanie
Dla potrzeb monitorowania urządzeń energetyki kolejowej AREX Sp. z o.o. wdrożyła dla zarządcy infrastruktury kolejowej PKP PLK S.A. system SMUE (System Monitorowania Urządzeń Elektroenergetycznych), który zapewnia skuteczny nadzór urządzeń elektroenergetycznych na terenach wszystkich 23 zakładów PKP PLK. Natomiast System LMP przeznaczony jest do instalowania na pojedynczych stacjach lub na całych odcinkach linii kolejowych, nadzorowanych z jednego centrum dyspozytorskiego. Dzięki zastosowanym w systemie rozwiązaniom, cechuje się on dużą efektywnością co pozwala na znaczne oszczędności w zużyciu energii elektrycznej.

Nowe rozwiązania bazują na rozwoju technologii urządzeń energoelektronicznych związanych z przetwarzaniem energii elektrycznej. Nowe możliwości techniczne w szczególności dotyczące możliwości regulacji mocy urządzeń odbiorczych aktywują nowe obszary rozwoju w tym systemów stosowanych w infrastrukturze kolejowej. Instalacje SO i EOR, ze względu na skalę ich zastosowania na kolei, powinny być w szczególności poddane procesowi optymalizacji a prezentowane nowe rozwiązania w postaci systemu LMP oraz systemu ESAR dobrze wpisują się w aktualne potrzeby branży kolejowej.

Bibliografia

• Bielawski K., Chmieliński M., Myzia T., Wpływ rozwiązań technicznych w systemach automatyki kolejowej i drogowej na poprawę bezpieczeństwa ruchu. Inżynieria bezpieczeństwa – ochrona przed skutkami nadzwyczajnych zagrożeń. Warszawa, Bel Studio, 2017.
• Bielawski K., Chmieliński M., Innowacyjne rozwiązania systemów kontrolnych i diagnostycznych objętych zdalnym nadzorem w odniesieniu do poprawy bezpieczeństwa AUTOBUSY– Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe nr 6/2017.
• Brodowski D., Flis M. Ocena skuteczności działania bezstykowych grzejników radiacyjnych w systemach EOR. Materiały konferencyjne – Nowoczesne technologie w realizacji projektów inwestycyjnych transportu kolejowego – Jurata 2019.
• Brodowski D., Flis M., Experimental Verification of Contactless Heating Method in Railway Turnouts Heating System. Problemy Kolejnictwa 2022.
• Buda T., Metody oszczędzania energii elektrycznej w systemach EOR, Materiały konferencyjne – Nowoczesne technologie w realizacji projektów inwestycyjnych transportu kolejowego., Jurata 2010.
• Buda T., Myzia T., Platforma DIVIS jako nowoczesne narzędzie zarządzania infrastrukturą energetyki nietrakcyjnej, Materiały konferencyjne – Nowoczesne technologie w realizacji projektów inwestycyjnych transportu kolejowego, Jurata 2012.
• Buda T., Myzia T., Wytyczne monitoringu, analizy i zobrazowania danych dla urządzeń EOR w systemie DIVIS-PLK (SMUE). Materiały Konferencyjne. Nowoczesne technologie w realizacji projektów inwestycyjnych transportu kolejowego. AREX Sp. z o.o. Jurata, 2012 r.
• Burak-Romanowski R., Kazimierski A., Nowoczesne systemy zarządzania urządzeniami elektroenergetyki kolejowej. Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Materiały Konferencyjne, tom Nr 3(99) Rocznik 2012.
• Flis M., Rozprawa doktorska – Analiza efektywności energetycznej elektrycznego ogrzewania rozjazdów kolejowych, Politechnika Gdańska – 2018.
• Myzia T., Innowacyjny system zarządzania infrastrukturą oświetleniową na sieci zarządzanej przez PKP PLK S.A. Wiadomości Elektrotechniczne R. 90, nr 2/2022.
• Towpik K., Infrastruktura transportu kolejowego, Oficyna Wyd. Polit. Warszawskiej, Warszawa 2009.
• Szuflita, J., Figiel, D., Rozwiązania transmisyjne w systemach automatyki kolejowej. Infrastruktura Transportu nr 6/2014.
• http://www.arex.pl dostęp [15.01.224]

Podrozdział 3.1. „Opracowanie innowacyjnego systemu zarządzania infrastrukturą oświetleniową na sieci zarządzanej przez PLK S.A.” Nr projektu NCBR: POIR.04.01.01-00-0020/17. W ramach konkursu: „Badania i Rozwój w Infrastrukturze Kolejowej – BRIK”. 

 

Krzysztof Bielawski
Mirosław Chmieliński
Zbigniew Chyliński
Tomasz Myzia
Zakład Automatyki i Urządzeń Pomiarowych AREX Sp. z o.o.
81-212 Gdynia, ul. Hutnicza 3