ระบบอาณัติสัญญาณรถไฟ

ระบบอาณัติสัญญาณรถไฟ
       ระบบอาณัติสัญญาณรถไฟ หรือ Railway signalling system เป็นระบบกลไก สัญญาณไฟ หรือระบบคอมพิวเตอร์ ที่มีไว้สำหรับควบคุมการเดินขบวนรถไฟ ให้มีความปลอดภัยและแจ้งให้พนักงานขับ ทราบสภาพเส้นทางข้างหน้า และตัดสินใจที่จะหยุดรถ ชลอความเร็ว หรือบังคับทิศทาง ให้การเดินรถดำเนินไปได้อย่างปลอดภัย รวดเร็ว และมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะในการเดินรถสวนกันบนเส้นทางเดียว หรือการสับหลีกเพื่อให้รถไฟวิ่งสวนกันบริเวณสถานีรถไฟ หรือควบคุมรถไฟให้การเดินขบวนเป็นไปตามที่กำหนดไว้กรณีที่ใช้ระบบอาณัติสัญญาณแบบคอมพิวเตอร์

       ระบบอาณัติสัญญาณรถไฟจะควบคุมและกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ และระยะเวลาในการเดินรถ ของขบวนรถที่อยู่บนทางร่วมเดียวกัน รวมทั้งการสับหลีกบริเวณสถานีรถไฟ โดยการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบ จะออกแบบให้ทำงานสัมพันธ์กัน เพื่อให้พนักงานขับสามารถตัดสินใจเดินรถได้อย่างมั่นใจ และไม่ให้เกิดความสับสน

ระบบตราทางสะดวก
       ระบบตราทางสะดวก หรือ Token railway signaling เป็นระบบอาณัติสัญญาณแบบแรกๆที่นำมาจัดการการเดินรถไฟ โดยการแบ่งทางออกเป็นตอนระหว่างสถานีที่อยู่ข้างเคียงกัน เมื่อมีขบวนรถจะขอเข้ามาในตอน สถานีต้นทางจะใช้เครื่องตราทางสะดวก เพื่อออกตราทางสะดวกให้กับขบวนรถ เมื่อขบวนรถได้รับตราจึงจะสามารถวิ่งเข้าไปในตอนได้ เสมือนตรานี้เป็นการใบอนุญาติให้ใช้ทาง ตราทางสะดวกที่ได้นี้จะไม่สามารถออกใหม่ได้ถ้าขบวนรถยังไม่ได้ส่งคืนตราให้สถานีถัดไป ดังนั้นตราทางสะดวกจึงเป็นหลักประกันว่าไม่มีขบวนรถใดอยู่ในทางระหว่างสถานีมากกว่าหนึ่งขบวน

       เนื่องจากการใช้ตราทางสะดวก พนักงานรถจักรต้องเบารถลงบ้างเพื่อให้สามารถรับตราทางสะดวกผ่านทางห่วงหนังที่พนักงานสัญญาณยื่นให้หรือแขวนไว้กับเสาซึ่งเป็นการลำบากไม่ใช่น้อยและใช่เวลาค่อนข้างมาก อีกทั้งยังเสียพื้นที่ทางวิ่งไปโดยเปล่าประโยชน์
                                                                                                                                                            รูปภาพจากคุณ : มิราชช vilaithong)

ระบบตอนอัตโนมัติ และ ระบบวงจรราง (Track Circuit)
       เป็นวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายสำหรับตรวจสอบความเคลื่อนไหวของขบวนรถไฟ วงจรแบบแรกสุด อาศัยการปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าที่ราวทั้งสองข้างของรางรถไฟ ในเวลาต่อมาได้มีการพัฒนาวงจรไฟตอนสำหรับรางรถไฟแบบเชื่อมยาว โดยอาศัยคลื่นวิทยุเป็นตัวตรวจจับความเคลื่อนไหว ระบบวงจรไฟตอนสามารถนำไปใช้ในระบบติดตามความเคลื่อนไหวขบวนรถ                                                                                                                                                                                                                                          

       ระบบตอนอัตโนมัติ ระบบนี้ใช้ประยุกต์ใช้ระบบวงจรรางเป็นสัญญาณห้ามและสัญญาณเตือนวางไว้เป็นช่วง ๆ ระหว่างทางให้ถี่พอจะรองรับขบวนรถได้หลายขบวน สัญญาณหนึ่งชุดจะอนุญาตให้ขบวนรถเข้าสู่ตอนที่สัญญาณนั้นดูแลไปจนถึงตอนถัดไป เป็นระบบตอนอัตโนมัติโดยเมื่อขบวนรถถึงตอนถัดไปแล้ว ทางสะดวกจะถูกคืนโดยอัตโนมัติเป็นสัญญาณอนุญาติให้รถขบวนถัดไป ไม่ต้องคืนทางสะดวกโดยคนทำให้มีความสะดวกและรวดเร็วอย่างมาก
                                                                                                                                                                       ข้อมูลจาก : www.railsystem.net


 ระบบอาณัติสัญญาณแบบ Fixed Block
       ระบบอาณัติสัญญาณแบบ Fixed Block โดยหลักการพื้นฐานจะคล้ายๆกับระบบตอนอัตโนมัติ แต่ระยะของตอนจะมีระยะทางที่สั้นลงเพื่อให้สามารถรับขบวนรถได้มากยิ่งขึ้น นิยมใช้กับระบบรถไฟฟ้าในเมืองและรถไฟใต้ดิน ระบบ Track Circuit จะทำหน้าที่ในการระบุสถานะการใช้ทางตอนว่าอยู่ในสถานะใด เช่น เมื่อ ขบวน CA1 อยู่ในตอน2-3 ตอนจะมีสถานะถูกครอบครอง(occupied) ตอน 4 จะยังคงมีสถานะถูกครอบครอง(occupied)และมีเงื่อนใขว่าเมื่อ ขบวนCA2 เข้ามาในตอน4จะต้องหยุดเพื่อความปลอดภัย  และตอน5จะมีสถานะเป็นตอนกันชน(Buffer) โดยมีเงื่อนใขว่าเมื่อ ขบวน CA2 เข้ามาในตอน5จะต้องลดความเร็วลง อธิบายตามภาพด้านล่าง


       ระบบ Fixed Block เป็นระบบอาณัติสัญญาณที่แต่เดิมนั้นถูกใช้ในระบบรถไฟฟ้า BTS โดยระบบเป็นของ Siemens รุ่น LZB 700M ระบบอาณัติสัญญาณนี้มีสามารถรองรับการควบคุมขบวนรถแบบอัตโนมัติแบบ ATO (Automatic train operation) และระบบความปลอดภัยอัตโนมัติแบบ ATP (Automatic train protection)

       จากภาพจะเห็นได้ว่า ระบบอาณัติสัญญาณแบบ Fixed Block ขบวนรถจะใช้พื้นที่ทางตอนค่อนข้างมากเพื่อความปลอดภัย ทำให้การเพิ่มขบวนรถเข้าไปในระบบหรือเพิ่มความถี่การเดินรถเพื่อรองรับผู้โดยสารในชั่วโมงเร่งด่วนนั้นทำได้ยาก รวมไปถึงการปรับเปลี่ยนส่วนอื่นๆของระบบ

ระบบอาณัติสัญญาณแบบ CBTC หรือ Moving Block
       ระบบอาณัติสัญญาณแบบ CBTC (Communication Based Train control System) เป็นระบบสัญญานที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบัน เป็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการติดต่อสื่อสารแบบไร้สายมาใช้กับระบบการเดินรถ เพื่อประสิทธิภาพทางด้านการควบคุม ติดตาม และการจัดการที่ยืดหยุ่นสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามสถานะการณ์


       หลักการทำของระบบ CBTC จะมีความคล้ายคลึงกับระบบ Fixed Block ในระบบ CBTC ขบวนรถแต่ละขบวนจะมีอุปกรณ์รับส่งสัญญาณไร้สายเพื่อติดต่อกับขบวนรถอื่นๆเพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูล ทำให้ระบบสามารถปรับเปลี่ยนขนาดของ Block ได้ตลอดเวลา ทำให้ระยะห่างระหว่างขบวนนั้นแคบลง โดยที่ยังมีความปลอดภัย ทำให้สามารถเพิ่มความถี่ของขบวนรถได้เมื่อต้องการ ระบบนี้จึงมีชื่อเรียกอีกอย่างว่าระบบ Moving Block หรือตอนเคลื่อนที่ นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ Track Side หรือ Balise ที่ติดตั้งอยู่บนราง ทำหน้าที่ส่งข้อมูลและคำสั่งให้กับคอมพิวเตอร์ที่อยู่ในขบวนรถ (On-Board Computer)เมื่อขบวนรถเคลื่อนผ่าน เช่น ตำแหน่ง ความเร็วเป้าหมาย รัศมีโค้ง ตำแหน่งหยุด และอื่นๆที่ต่างกันไปในแต่ละจุด คอมพิวเตอร์ในขบวนรถจะส่งข้อมูลสถานะของขบวนให้กับ Wayside หรือ LEU เพื่อส่งต่อให้กับศูนย์ควบคุมกลาง พร้อมๆกับรับคำสั่งต่างๆจากศูนย์ควบคุมเพื่อส่งต่อให้กับขบวนรถ ภายในศูนย์ควบคุมจะมีระบบ ATO,ATP,ATS คอยประมวลผลอย่างรอบด้าน และด้วยระบบอาณัติสัญญาณแบบ CBTC ทำงานร่วมกับระบบบริหารจัดการที่มีความสามารถและความเร็วสูง จึงไม่จำเป็นต้องมีพนักงานขับ ลดความผิดพลาดที่เกิดจากมนุษย์ และระบบมีประสิทธิภาพสูงสุด