کنترل ماهواره‌ای قطار ها:راهی ایمن و ارزان برای افزایش ایمنی

خبر تلخ و گزنده بود، آن هم در یک صبح سرد و سوزناک پائیزی، آن هنگام که تعدد مطالبی با عنوان «فوری: برخورد قطار حامل زائران تبریزی امام رضا (ع) در سمنان» در شبکه های مجازی خبر از واقعه ای تلخ در جمعه ای سیاه می داد اما هر چه بود واقعیت داشت، قطار تبریز – مشهد در چند کیلومتری سمنان دچار حادثه شده بود و خبرها حاکی از درگذشت و مصدومیت مسافران قطار بود، قطاری که به شوق زیارت سوت حرکت زده بود اما به پایان خط نرسیده متوقف شده بود.

قطار شماره 4802 تبریز ـ مشهد با 13 واگن در ساعت 6:32 روز جمعه مورخ 1395/09/05 در محور تهران ـ مشهد قبل از ایستگاه هفت‌خوان و به دلیل ایراد ترمز ناشی از برودت هوا و نقص فنی احتمالی متوقف شده و به اپراتور مرکز کنترل اعلام وضعیت می‌کند.قطار شماره 3242 سمنان ـ مشهد با 5 واگن در ساعت 7:14 همان روز و در دو ترک قبل از قطار تبریز ـ مشهد متوقف شده و با کارشناس کنترل مرکزیCTC وارد مذاکره می‌شود. نهایتاً دستور حرکت در تراک های قرمز همراه با خاموش نمودن سامانه کنترل اتوماتیک قطار، به قطار سمنان ـ مشهد اعلام می‌شود.

این قطار ساعت 7:18 حرکت خود را آغاز نموده و پس از ورود به قوس محل توقف قطار تبریز ـ مشهد که به دلیل وجود تپه‌های مجاور، فاقد دید مستقیم مناسب بوده، در ساعت 7:22 و با سرعتی حدود 120کیلومتر در ساعت به انتهای قطار جلویی برخورد کرده که تعدادی از واگن‌های انتهایی قطار تبریز ـ مشهد منهدم و تعدادی نیز دچار حریق غیرقابل‌کنترل می‌شود.

سیستم کنترل قطارها در کشور

ایران جزو هشت کشور جهان است که دانش سیستم کنترل خودکار قطار را بومی کرده است. سیستم ATC اسفند 1393 به بهره‌برداری رسید و از فروردین 1394 تاکنون در مسیر تهران ـ مشهد به کار گرفته شده است. تمرکز اصلی این سیستم روی مدیریت سرعت و فاصله قطارها، کاهش حوادث و امکان استفاده از ظرفیت بیشتر شبکه حمل و نقل ریلی است.

این سیستم به منظور ایمن نمودن مسیر پیش‌بینی شده برای هر قطار با استفاده از سیستم‌های جانبی همچون سیستم تراک سیرکوئیت، سیستم بلاک، ماشین سوزن، سیگنال و غیره وجود یا نبود قطار یا واگن را در طول مسیرها بررسی می‌کند. همچنین بعد از اطمینان از عدم پیش‌بینی مسیر برای تردد سایر قطارها سوزن‌های مورد نیاز را بر اساس مسیر مورد تقاضا تعویض کرده و با حفاظت از مسیرهای جانبی و چراغ‌های قرمز و سبز و زرد مجوزهای حرکت را صادر می‌کند.

طبق اعلام سایت معاون اول ریاست جمهوری،با بهره برداری از این سیستم، سرعت قطار با توجه به نوع آن، مجوز حرکت و مشخصات مسیر، تعیین شده و کنترل می شود. این امر موجب کنترل سرعت و تامین ایمنی در مسیر گشته و از بروز حوادثی که بر اثر عدم توجه به چراغ، سرعت غیرمجاز، خرابی مسیر و غیره به وجود می آید جلوگیری می کند.

حمل و نقل هوشمند ریلی با ارتباط ماهواره‌ای

سیستم های ریلی در سراسر جهان از سیستم GPS برای ردیابی حرکت لوکوموتیو ها، ماشین های ریلی و تجهیزات ایستگاه های فرعی استفاده می کنند. هنگامی که این سیستم با سیستم های ارتباطی، کامپیوترها و سنسورهای دیگر ترکیب شود امنیت راه آهن و همچنین کارایی عملیاتی آن را افزایش می دهد. این تکنولوژی به کاهش تصادفات و تاخیر ها کمک شایانی کرده و در عین حال که ظرفیت مسافر، رضایت آن ها را افزایش می دهد باعث کاهش در هزینه های عملیاتی می شود.

خطوط ریلی مدرن در کشورهای مختلف در حال تجهیز به سیستم های کنترل مثبت قطار (PTC) هستند که از برخورد قطارها با یکدیگر و از خط خارج شدن واگن ها جلوگیری می کند. سیستم PTC از ترکیب اطلاعات مکانی در زمان حقیقی با سیستم های کنترل و فرمان پیشرفته به منظور مشاهده و کنترل حرکت قطار تشکیل شده است

سیستم GPS همچنین سیستم های ارتباطی خطوط ریلی که شامل انتقال داده ها برای سیستم PTC ، تماس صوتی بین مهندسان لوکوموتیو و فرد مسئول اعزام نیروهای امدادرسانی و ارتباط داخلی میان قطارها، ایستگاه های قطار، بنادر و فرودگاه ها است را از نظر زمانی تطبیق و یکسان سازی می کند.

با نگاه به آینده محققان در حال بررسی و کشف راه هایی هستند که سیستم GPS را با سیستم های ارتباطی خودرو به خودرو تلفیق کنند. با ترکیب این سیستم ها قادر به ارسال هشدار برخوردهای احتمالی در تقاطع های عبور قطارها و ماشین های شخصی هستند جهت جلوگیری از این برخوردها خواهیم بود.

مزایای دیگر ارتباط ماهواره‌ای در قطارها

سازمان ها و اپراتورهای مسافربری قطار شاهد افزایش روزافزون تقاضا برای اطلاعات زنده (Real Time) مسافران و ترانزیت بارهای واگن می‌باشند. وجود نیازمندی های ارتباطی، مجموعه ی گسترده ای از سرویس ها که شامل فراهم آوردن رفاه و آسایش مسافران از طریق ارائه­ ی خدمات سرگرمی، تجاری و امنیتی نیز می­باشد را به همراه دارد.

همچنین وجود این خدمات می تواند به همراه افزایش بهره وری عملیات و کنترل قطار باشد.به طور کلی ارتباط مخابراتی قطار برای دو دسته نیاز تعریف می شود. وجود ارتباط مخابراتی برای تامین نیازهای کنترل، نظارت و امنیت عملیات های قطار مانند مانیتورینگ، پیام های هشدار و ممانعت از برخورد ضروری به نظر می رسد. در اولویت دوم ایجاد بستر لازم جهت رفاه و آسایش مسافران و قرار دادن امکان وبگردی، ایمیل، شبکه های اجتماعی، اخبار، تماس صوتی و تصویری و تلویزیون نیز از دیگر موارد قابل ارائه می باشد.

مخابرات ماهواره ای نقش حیاتی در سیستم مخابرات جهانی ایفا می کنند. این ماهواره ها معمولا می توانند نیازهای مخابراتی را برای مسافت های بسیار دور و کاملا مستقل از مسیر و محدوده ی تحت پوشش شبکه های زمینی، برآورده سازند. راه اندازی تجهیزات آن بسیار سریع و آسان بوده و نیازی به حفر زمین و از این قبیل کارها ندارد.کاربردهای امروزی ستکام (SATCOM) بیشتر بر اساس ماهواره های GEO استوار هستند که در مدار دایروی شکل و در ارتفاع تقریبا 36000 کیلومتری از سطح زمین قرار دارند.

این گونه ماهواره‌ها به دلیل ثابت بودن از دید ناظر زمینی، مزیت بالاتری نسبت به ماهواره های Non-GEO دارند. برای کاربردهای ستکام متحرک، آنتن های ردیابی کننده همواره باید در دید مستقیم با ماهواره باشند. همچنین جهت دسترسی به لینک های پرسرعت پهن باند، استفاده از باند های فرکانسی Ku/Ka برای کاهش هزینه ی بخش فضایی (ماهواره)، توصیه می شود.

ایجاد سرویس مخابراتی باند پهن ماهواره ای بر روی قطاری که حرکت می کند یکی از چالش های تکنولوژیکی می باشد. راه حل های مختلفی برای این کار در بازار وجود دارد. یکی از این راه حل های مناسب و مقاوم که می تواند پوشش ممتدی بوجود آورد SOTM – Satellite On The Move می باشد که بنابر پهنای باند و کاربرد نهایی می تواند از میان چندین گزینه ی مختلف انتخاب شود. طبیعتا، مسیر جغرافیایی، شرایط محیطی، مکانیک قطار و البته کاربرد موردنظر، از جمله موارد مهم انتخاب راه حل نهایی SOTM می باشد که با انتخاب بهینه ی آن می توان از هزینه های اضافی کاست و منجر به افزایش درآمد شد.

راه‌حل دیگر کشورها:ارتباط ماهواره‌ای

در بسیاری از کشورها سیستم‌های مختلفی برای کنترل قطارها و افزایش امنیت آنها در برابر خطر تصادف به کار گرفته شده است. هرچند ممکن است سیستم‌های به کار گرفته شده دقیقا مشابه سیستم ATC نباشد، اما عملکردهای کم و بیش مشابهی دارند.به طور مثال در کشور برزیل سیستم کامپیوتری به کار گرفته شده که از ترکیب ارتباطات ماهواره‌ای، GPS و در صورت امکان GPRS یا شبکه‌های ارتباطی موبایلی و همچنین ارتباطات رادیویی برای کنترل قطارها استفاده می‌کند.

سیستم کنترل مرکزی از طریق این شبکه ارتباطی به هر قطار مجوز حرکت و سرعت را می‌دهد و به این ترتیب جلوی سرعت غیر مجاز یا تصادف ‌آنها با یکدیگر گرفته می‌شود. این سیستم ارزان است و اجرای آن نیز با سهولت زیادی انجام می‌گیرد.