Automatic Train Operation

Η Αυτοματοποιημένη Λειτουργία Τρένου (αγγλικά: Automatic Train Operation, συντομογραφία: ATO) είναι ένα σύστημα αυτοματισμού που χρησιμοποιείται στα σιδηροδρομικά συστήματα και στα μέσα σταθερής τροχιάς, με σκοπό τη μερική ή πλήρη αυτοματοποίηση της οδήγησης των συρμών. Το ATO αποτελεί μέρος ενός ευρύτερου συστήματος ελέγχου τρένων, το οποίο περιλαμβάνει επίσης το Automatic Train Protection (ATP) και το Automatic Train Control (ATC).

Στην Ευρώπη και ειδικότερα στον ενιαίο ευρωπαϊκό σιδηροδρομικό χώρο (SERA), το ΑΤΟ αποτελεί το τρίτο από τα τρία βασικά υποσυστήματα του Ευρωπαϊκού Συστήματος Διαχείρισης Σιδηροδρομικής Κυκλοφορίας (ERTMS). Για να λειτουργήσει στο πλαίσιο του ERTMS προυποθέτει την λειτουργία του Ευρωπαϊκού Συστήματος Ελέγχου Αμαξοστοιχιών τουλάχιστον στο επίπεδο 2.

Σήμερα, συστήματα ATO χρησιμοποιούνται ευρέως σε αστικά μέσα σταθερής τροχιάς (ΜΣΤ) όπως μετρό, προαστιακός και ελαφρύς (LRT) σιδηρόδρομος σε όλο τον κόσμο. Την λειτουργία τους με ΑΤΟ ευνοέι ότι είναι μικρά και κλειστά σιδηροδρομικά συστήματα, σε αντίθεση με τους περιφερειακούς και υπεραστικούς σιδηροδρόμους όπου δεν είναι τόσο διαδεδομένο.

Βασικά χαρακτηριστικά

Το ATO αναλαμβάνει λειτουργίες όπως:

• την επιτάχυνση και επιβράδυνση του συρμού,
• το άνοιγμα και κλείσιμο των θυρών στους σταθμούς,
• τη στάση του τρένου σε προκαθορισμένα σημεία,
• και σε ορισμένες περιπτώσεις, τη ρύθμιση της ταχύτητας ανάλογα με τις συνθήκες γραμμής.

Ανάλογα με τον βαθμό αυτοματοποίησης, μπορεί να απαιτείται ή όχι η παρουσία μηχανοδηγού στο θάλαμο ελέγχου ή συνοδού εντός του συρμού.

Επίπεδα αυτοματοποίησης (GoA)

Ο Διεθνής Οργανισμός Δημοσίων Συγκοινωνιών (UITP) και άλλοι φορείς έχουν καθορίσει πέντε βασικά επίπεδα αυτοματοποίησης (Grades of Automation – GoA):

Βαθμός αυτοματοποίησης	Τύπος	Περιγραφή	Παραδείγματα	Απαραίτητη παρουσία οδηγού/συνοδού	Επίπεδο SAE
GoA0	Οπτικός έλεγχος | On-sight (OS)	Χειροκίνητη οδήγηση του τρένου με οπτική επαφή και χωρίς αυτόματη προστασία.	Τραμ Αθήνας	Ναι, οδηγός	0
GoA1	Χειροκίνητο | Manual / Not Automated Train Operation (NTO)	Χειροκίνητη οδήγηση του τρένου με παρουσία μηχανοδηγού/ηλεκτροδηγού στον θάλαμο ελέγχου και αυτόματη προστασία. Ο μηχανοδηγός/ηλεκτροδηγός ελέγχει την εκκίνηση, την στάθμευση, την πορεία και τις θύρες της αμαξοστοιχίας, καθώς και τους χειρισμούς καταστάσεων εκτάκτου ανάγκης. Οι χειρισμοί και τα ανθρώπινα σφάλματα επιβλέπονται και προστατεύονται από συστήματα προστασίας αμαξοστοιχιών με κυρίαρχο το ETCS L1 .	Μετρό Αθήνας Προαστιακός Αθήνας (μόνο στα τμήματα που λειτουργεί ETCS)	Ναι, οδηγός	1
GoA2	Ημιαυτόματο | Semi-automatic (STO)	Ημιαυτόματη λειτουργία τρένου με παρουσία μηχανοδηγού/ηλεκτροδηγού στον θάλαμο ελέγχου. Το ταξίδι από την αρχή μέχρι το τέλος είναι πλήρως αυτοματοποιημένο βασιζόμενο σε συστήματα ασφαλείας όπως ETCS επιπέδου 2 και άνω. Ωστόσο ο μηχανοδηγός/ηλεκτροδηγός είναι υπεύθυνος για την εκκίνηση, την στάθμευση και τον χειρισμό των θυρών της αμαξοστοιχίας. Εάν χρειαστεί, μπορεί να αναλάβει αμέσως τον έλεγχο του τρένου. Πολλές αναβαθμίσεις/μετατροπές παλαιότερων γραμμών υλοποιούνται με αυτόν τον τρόπο.	Γραμμή Victoria, μετρό Λονδίνου Γραμμή 7, μετρό Νέας Υόρκης	Ναι, οδηγός	2
GoA3	Χωρίς οδηγό | Driverless (DTO)	Ημιαυτόματη λειτουργία τρένου με παρουσία συνοδού εντός συρμού. Η εκκίνηση και η στάθμευση είναι αυτοματοποιημένες, αλλά ένας συνοδός τρένου χειρίζεται τις θύρες και ελέγχει το τρένο σε περιπτώσεις εκτάκτου ανάγκης. Στο επίπεδο GoA3 τα τρένα κινούνται αυτόματα από σταθμό σε σταθμό, αλλά ένα μέλος του προσωπικού βρίσκεται πάντα μέσα στο τρένο, με την ευθύνη για τον χειρισμό καταστάσεων έκτακτης ανάγκης. Στο επίπεδο GoA3 το τρένο δεν μπορεί να λειτουργήσει με ασφάλεια χωρίς το μέλος του προσωπικού να βρίσκεται μέσα σε αυτό.	Docklands Light Railway, London	Ναι, συνοδός	3 και 4
GoA4	Χωρίς Πλήρωμα | Unattended (UTO) ή Manless (MTO)	Πλήρως αυτόματη λειτουργία του τρένου χωρίς παρουσία οδηγού ή συνοδού. Στο επίπεδο GoA4 συνίσταται η ύπαρξη Αυτόματου Συστήματος Θυρών (Platform Screen Doors) που είναι εγκατεστημένο στις αποβάθρες όλων των σταθμών, προφυλάσσει τους επιβάτες κατά την παραμονή τους σε αυτές, καθώς απομονώνει και καθιστά απροσπέλαστο το χώρο των σηράγγων όπου κινούνται οι συρμοί.	Μετρό Θεσσαλονίκης Μετρό Κοπεγχάγης Μετρό Μιλάνου (Μ4&Μ5)	Όχι	5

Λειτουργία ΑΤΟ

Πολλά σύγχρονα συστήματα ΜΣΤ διαθέτουν αυτοματοποιημένη προστασία αμαξοστοιχιών (ATP) και σε αρκετές περιπτώσεις αυτόματο έλεγχο αμαξοστοιχιών (ATC), όπου οι κανονικές λειτουργίες σηματοδότησης, όπως η χάραξη διαδρομής και η ρύθμιση της κυκλοφορίας των τρένων, πραγματοποιούνται από το σύστημα. Τα συστήματα ATC και ATP συνεργάζονται ώστε να διατηρούν το τρένο μέσα σε ένα προκαθορισμένο εύρος απόκλισης από το χρονοδιάγραμμά του. Το συνδυασμένο σύστημα προβαίνει σε μικρές προσαρμογές των παραμέτρων λειτουργίας, όπως η ταχύτητα κύλισης του συρμού και ο χρόνος παραμονής του σε έναν σταθμό, προκειμένου να τηρείται το προκαθορισμένο χρονοδιάγραμμα.

Ενώ το ATP (πχ το ETCS) είναι το σύστημα ασφαλείας που εξασφαλίζει την ασφαλή απόσταση μεταξύ των τρένων και παρέχει επαρκή προειδοποίηση σχετικά με το πότε πρέπει να σταθμεύσει ένα τρένο, το ATO αποτελεί το «μη-ασφαλείας» μέρος της λειτουργίας, το οποίο σχετίζεται με τις στάσεις και τις εκκινήσεις στους σταθμούς, και υποδεικνύει τη θέση ακινητοποίησης του συρμού, αφού πρώτα το ATP έχει επιβεβαιώσει ότι η γραμμή μπροστά είναι ελεύθερη.

Το τρένο προσεγγίζει τον σταθμό υπό κατάλληλη σηματοδότηση, ώστε να μπορεί να πραγματοποιήσει μια κανονική είσοδο και έξοδο χωρίς απρόοπτα όπως ανεπιθύμητες στάσεις εκτός αποβαθρών για αναμονή απελευθέρωσης της γραμμής από τα προπορευόμενα τρένα. Όταν το τρένο φτάσει στον πρώτο αισθητήρα λαμβάνει εντολή πέδησης σταθμού. Ο ενσωματωμένος υπολογιστής υπολογίζει την καμπύλη πέδησης ώστε το τρένο να σταματήσει ακριβώς στο σωστό σημείο, ενώ καθώς το τρένο συνεχίζει προς την αποβάθρα, η καμπύλη αυτή ενημερώνεται αρκετές φορές (με τον αριθμό να διαφέρει από σύστημα σε σύστημα) για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια.

Όταν το τρένο σταματήσει, το σύστημα επιβεβαιώνει ότι τα φρένα είναι εφαρμοσμένα και ελέγχει ότι έχει ακινητοποιηθεί εντός των βρόχων ενεργοποίησης θυρών. Οι βρόχοι αυτοί επαληθεύουν τη θέση του τρένου σε σχέση με την αποβάθρα και υποδεικνύουν από ποια πλευρά πρέπει να ανοίξουν οι πόρτες. Μόλις ολοκληρωθούν οι διαδικασίες αυτές, το ATO ανοίγει τις πόρτες. Μετά από προκαθορισμένο χρόνο, είτε σταθερό είτε μεταβαλλόμενο από το κέντρο ελέγχου, το ATO κλείνει τις πόρτες, επιβεβαιώνει ότι το κλείσιμο θυρών ολοκληρώθηκε επιτυχώς και επανεκκινεί αυτόματα το τρένο. Ορισμένα συστήματα ΜΣΤ διαθέτουν και θύρες αποβάθρας. Το ATO θα δώσει επίσης σήμα για το άνοιγμα αυτών των θυρών όταν ολοκληρωθεί ο ενσωματωμένος έλεγχος του συστήματος. Αν και περιγράφεται εδώ ως λειτουργία του ATO, η ενεργοποίηση θυρών στους σταθμούς συχνά ενσωματώνεται στον εξοπλισμό ATP, καθώς θεωρείται «ζωτικής σημασίας» σύστημα και απαιτεί τις ίδιες διαδικασίες πιστοποίησης ασφαλείας με το ATP.

Αφού ολοκληρωθεί η λειτουργία ανοίγματος και κλεισίματος των θυρών (άρα και αποεπιβίβασης επιβατών), το ATO επιταχύνει το τρένο στις ταχύτητες ταξιδιού και το αφήνει να κυλήσει στην χαραγμένη πορεία μέχρι τον επόμενο αισθητήρα εντολής πέδησης σταθμού. Στην συνέχεια επαναλαμβάνει όλη την παραπάνω διαδικασία για τον επόμενο σταθμό, εφόσον δεν υπάρξει παρέμβαση από το σύστημα ATP.

Πλεονεκτήματα

Η προσθήκη του ATO, ενώ διευκολύνει περαιτέρω το έργο του οδηγού, μπορεί παράλληλα να επιφέρει πολλά δυνητικά λειτουργικά οφέλη για τους σιδηροδρομικούς παρόχους και τους επιβάτες.

Τα παρακάτω παραδείγματα παρουσιάζουν τις δυνατότητες του ATO, οι οποίες εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά και τις ανάγκες του εκάστοτε δικτύου:

• Ελαχιστοποίηση αθρώπινων σφαλμάτων
• Βελτιωμένη απόδοση της λειτουργίας του δικτύου
• Ενισχυμένη χωρητικότητα της υποδομής μεταφοράς, ιδίως σε πυκνά ή κορεσμένα δίκτυα
• Αυξημένη ακρίβεια στάσης
• Βελτιωμένη σταθερότητα στο πρόγραμμα υπηρεσιών και ακρίβεια χρονοδιαγράμματος (συνέπεια δρομολογίων)
• Εξοικονόμηση ενέργειας
• Μειωμένη μηχανική φθορά και λιγότερος θόρυβος

Μειονεκτήματα

• Υψηλό αρχικό κόστος εγκατάστασης και συντήρησης
• Αυξημένη πολυπλοκότητα τεχνικής υποδομής
• Ανάγκη για εξειδικευμένο προσωπικό υποστήριξης
• Εξάρτηση από τα συστήματα ATP/ATC και επικοινωνίας δεδομένων (πχ Communications-Based Train Control - CBTC)

Δείτε επίσης

• ERTMS - Ευρωπαϊκό Σύστημα Διαχείρισης Σιδηροδρομικής Κυκλοφορίας
  • ETCS - Ευρωπαϊκό Σύστημα Ελέγχου Αμαξοστοιχιών
  • RMR - Ευρωπαϊκό Σύστημα Κινητής Ραδιοεπικοινωνίας Σιδηροδρόμων
    • GSM-R - Παγκόσμιο Σύστημα Κινητών Επικοινωνιών – Σιδηροδρόμων
    • FRMCS - Μελλοντικό Τηλεπικοινωνιακό Σύστημα Σιδηροδρόμων

• Ευρωπαϊκός Οργανισμός Σιδηροδρόμων (ERA)