در بيشتر سيستم‌هاي مترو، جايگزيني خطوط قبلي با سيستم سيگنالينگ، زيرساخت و قطارهاي جديد روندي رو به رشد مي‌باشد. مارك–اندركلمنز و فلورين نورن براك از شركت بين‌المللي آلماني DB، در حمل‌ونقل اروپا جنبه‌هاي عملياتي متفاوت متروهاي اتوماتيك را پوشش مي‌دهند.

يك سيستم پيشرفته‌ي مترو سيستمي است كه با قطارهاي بدون راهبر كار مي‌كند. بسياري از متروها درحال حاضر با چنين سيستمي كار مي‌كنند چرا كه سبب كاهش هزينه‌هاي بهره‌برداري و نيز بهبود خدمات‌رساني مي شود و ايمني كلي نيز بهبود مي‌يابد.

ممكن است نسبت به اينكه برخي از مسافرين به سفر با قطارهاي بدون راهبر تمايلي نداشته باشند، نگراني‌هايي وجود داشته باشد. هرچند، احساس مي‌شود كه اين نگراني‌ها بيشتر يك دغدغه باشد واقعيت اين است كه با توجه به سوابق ايمني بالاي اين سيستم در سطح جهان مسافران در سطح وسيعي اين روند را پذيرفته‌اند.

دسته‌بندي سيستم خودكار (GOA)

در كل دو نوع سيستم مترو خودكار وجود دارد: سيستم‌هاي با راهبر و بدون راهبر. اين سيستم‌ها طبق چارت دسته‌بندي خودكار EN6229 بر پنج نوع سيستم خودكار تقسيم‌بندي مي‌شود.

عملكرد قطار داراي راهبر دريك نگاه (GOA0)

هنگامي كه بهره‌برداري تحت اين سيستم مي‌باشد، راهبر بايد از حركت صحيح قطار، ايمني مسير، فاصله درست قطارها و از سرعت ايمن اطمينان كافي كسب كند.

درواقع، راهبر بايد قطار را درحالي كه در مسير هدايت مي‌نمايد كنترل و براند. كاركنان ايستگاه‌ها بايد برجابه‌جايي مسافران نظارت داشته باشند. درنهايت، راهبر مسئوليت برقراري ايمني درقطار را برعهده دارد كه اين شامل شناسايي و مديريت موارد اضطراري نيز مي‌باشد.

عملكرد قطارهاي غير خودكار (GOA1)

هنگامي كه تحت اين سيستم خودكار عمل مي‌كنيد سيستم كنترل قطار مسئول ايمني مسير و فاصله درست قطارها است.

كليه ابزاري كه لازمه‌ي هدايت و راندن يك قطار درمسيري امن است بايد توسط كاركنان عملياتي كنترل شود.

عملكرد قطارهاي نيمه خودكار (GOA2)

درمقايسه با عملكرد سيستم قطارهاي غيرخودكار، سيستم اتوماتيك علاوه براين مسئوليت شتاب و كنترل ترمز قطار را نيز برعهده دارد. اين بدان معناست كه راهبر ديگر مسئوليت راندن قطار را برعهده ندارد.

از وظايف كاركنان بهره‌برداري: كنترل مسيرحركت، نظارت بر جابه‌جايي مسافران ايستگاه، بهره‌برداري قطار (اجرا و عدم اجراي عمليات و نظارت بر وضعيت قطار) و اطمينان حاصل كردن از شناسايي و مديريت موارد اضطراري مي‌باشد.

عملكرد قطار بدون راهبر (GOA3)

قطار بدون راهبر به راننده نياز ندارد. تمام كارها توسط سيستم كنترل مي‌گردد و به منظورنظارت بر جابه‌جايي مسافر، عملكرد قطار و اطمينان از شناسايي و مديريت موارد اضطراري، تنها وجود يك نفر ناظر در قطار لازم مي‌باشد.

عملكرد قطاربدون راهبر  و ناظر (GOA4)

قطارهاي بدون راهبر و ناظر در زمان سوار شدن مسافران به مامور نيازي ندارند. تمام عملكردهاي لازم براي بهره‌برداري ايمن ازسيستم، ازجمله نظارت برجابه‌جايي مسافران و بهره‌برداري قطار، توسط سيستم انجام خواهد شد. شناسايي و مديريت موارد اضطراري، توسط كارمندان درمركز فرمان يا توسط خود سيستم كنترل مي‌گردد. به غير از صرفه جويي در هزينه‌هاي كاركنان، بيشترين منفعت اين قطارها، خدمات‌رساني اين قطارها است كه به طور مستقيم نسبت به تقاضاي مورد نياز هماهنگي لازم را دارد يعني با توجه به افزايش تقاضا قطارهاي لازم جهت خدمت رساني وارد شبكه مي‌شوند.

ابعاد بهره‌برداري

تفاوت‌هايي بين نحوه عملكرد سيستم‌هاي بدون راهبر با سيستم‌هاي داراي راهبر وجود دارد.

سرفاصله حركت قطار( هدوي) و فراواني قطار

سرفاصله‌ي حركت قطارها در سيستم ريلي به طرح فني سيستم‌ها بستگي دارد. در مقايسه با سيستم‌هاي ATO كه پيشرفت آن به وسيله سيستم ترمز و ايمني ازراه دورمحدود شده است، در سيستم‌هاي رايج داراي راهبر، هدوي قطار توسط بلوك بندي مشخص انجام مي‌شود. مزاياي اصلي سيستم بدون راهبر، هدوي كوتاه و سرعت بيشتر قطارها مي‌باشد كه علاوه بر اين ظرفيت حمل‌ونقل نيز افزايش مي‌يابد.

زمان برگشت و تغيير مسير

در سيستم‌هاي بدون راهبر زمان برگشت و تغيير مسير كوتاه مي‌شود. دراين سيستم‌ها زمان تغيير مسير و برگشت همان زمان توقف است و به راهبر قطار بستگي ندارد. به خصوص در حالت اختلال، تاخير قطار به حداقل رسيده  و يا حتي از بين مي‌رود.

ذخيره سازي انرژي

راهبرد روان سازي و ذخيره سازي انرژي در سيستم‌هاي بدون راهبر نسبت به سيستم داراي راهبر بهتر و  آسانتر انجام مي‌شود. عامل انساني و رفتارهاي فردي مي‌تواند از راهبرد ذخيره‌سازي  انرژي جلوگيري نمايد. بهره‌برداري بدون راهبر اجراي برنامه عملياتي بهينه انرژي را تضمين مي‌كند. بنابراين ممكن است به سيستم منبع برق فشار كمتري وارد شود و همين باعث كاهش مصرف انرژي مي‌گردد.

زمان توقف

استراتژي اعزام به موقع قطار با سيستم‌هاي بدون راهبر (GOA4) راحت‌تر از سيستم‌هاي داراي راهبر مي‌باشد. رفتارهاي فردي راهبر مي‌تواند منجر به تغيير (طولاني يا كوتاه شدن) زمان توقف گردد.

وضعيت قطار داراي راهبر در زمان افت شبكه

درسيستم‌هاي داراي راهبر دسترسي به قطار افزايش نمي‌يابد و در شرايط افت شبكه وضعيت قطار وخيم‌تر است و مشكلات فني توسط كاركنان ايستگاه‌ها يا تيم‌هاي فني رفع مي‌شود. ولي سيستم‌هاي بدون راهبر قادر هستند بيشترين خدمات را درطي شرايط سخت و استفاده‌ي مطلوب از قطارها ارائه دهند.

مزاياي سيستم‌هاي بدون راهبر شامل:

 روند سريع اعزام قطار بدون نياز به وجود كاركنان

 دسترسي به مدل‌هاي بهره‌برداري و جدول زماني جايگزيني از پيش تعريف شده در سيستم‌هاي بدون راهبر وجود دارد به عبارت ديگر در شرايط افت بهره‌برداري تغيير بهره‌برداري معمولي با جدل زماني طبيعي به حالت افت شبكه امكان پذير است.

 عدم ارتباطات زمان بر با راهبر در زمان افت شبكه

 زمان كوتاه تغيير از حالت معمولي به حالات از پيش تعريف شده افت شبكه

 در صورت نقص فني قطار، كاركنان فني لازم است سوار  قطار شوند و نقص را بر برطرف نمايند.

شرايط اضطراري

شايان ذكر است حتي اگر دسترسي به سيستم بيش از99% باشد شرايط اضطراري مي‌تواند باز هم اتفاق بيفتد. به طوركل دو مورد مهم وجود دارد كه بر عملكرد قطار تاثيرگذار است:

 در شرايطي كه راهبر و كاركنان در قطار حضور دارند: راهبر و كاركنان در شرايط اضطراري به طور مداوم دردسترس مي‌باشند. دراين مورد، كاركنان (راهبر و ناظر قطار) مي‌توانند به مسافران اطلاع‌رساني كنند و هماهنگي‌هاي لازم براي تخليه مسافران را انجام دهند و از ايمني آنها اطمينان كافي حاصل نمايند.

 در شرايطي كه راهبر و كاركنان در قطار حضور ندارند:  راهبر و كاركنان قطار دردسترس نمي‌باشند. اين شرايط اضطراري عمدتاً تصادفات سنگين هستند كه دراين حالت مسافران بايد واگن قطار را ترك نمايند و به اطلاعات مركز فرمان اعتماد كنند. تخليه كلي قطار يا اقدامات بيشترتوسط عوامل بيروني مديريت خواهند شد. اين روند در شرايط اضطراري براي سيستم‌هاي بدون راهبر طبيعي مي‌باشد. درنتيجه، درسيستم‌هاي داراي راهبر يا ناظر، دسترسي به قطار و ايمني سيستم به خودي خود افزايش نخواهد يافت اما به طور چشم‌گيري ايمني مسافران افزايش مي‌يابد.

ايمني و امنيت

ليست طويلي از متروهاي بدون راهبر درسراسر دنيا نشان مي‌دهد تا حدي خطرات مربوط به بهره‌برداري قطارهاي بدون راهبر هم‌چنان ديده مي‌شود.

سه نوع بهره‌برداري متفاوت مربوط به اين موضوع به شرح زير است:

بهره‌برداري عادي با راهبر:

هر قطار مجهز به يك راهبر مي‌باشد كه جايگاه آن در جلوي قطار است و به صورت دستي رانندگي مي‌كند و يا برنامه حركت خودكار را نظارت مي‌نمايد. هر دو مورد از ايمني و امنيت يكساني برخوردار هستند و تنها تفاوت‌ها به نحوه كيفيت عملكرد آنها مربوط مي‌شود.

عملكرد قطار بدون راهبر، درحالي كه نگهبان قطار، آن را همراهي مي‌كند :

برخلاف بهره‌برداري عادي كه داراي راهبر هستند نگهبان قطار در جلوي قطار قرار نمي‌گيرد. اين افراد بر مسافران نظارت دارند و آموزش ديده‌اند تا زماني كه براي قطار اختلال ايجاد شود قطار را به طور دستي هدايت كنند.

عملكرد قطار بدون راهبر و نگهبان

در اين حالت هيچ‌كس در بهره‌برداري ايمن داخل قطار نمي‌باشد. كليه كارها ازجمله ايمني آنها، كاملا خودكار است .

كاركنان

يكي ا ز تفاوت‌هاي عمده ديدگاه بهره‌برداري سيستم ها، كاركنان هستند. به طور كلي درمي‌يابيم كه سيستم‌هاي بدون راهبر به پرسنل ايستگاه‌ها و افراد خارج از مركز فرمان نياز ندارند.

ارتباطات

با توجه به نوع سيستم بهره‌برداري با قطارهاي بدون راهبر (GOA) ، تجهيزات مختلف جهت سيستم مخابراتي موجود ارائه مي‌شود.

تجهيزات مخابراتي با توجه به چگونگي مدل بهره‌برداري مشخص مي‌شود. در سيستم‌هاي بدون راهبر (GOA4،)بالاترين درجه از سيستم خودكار لازم است. اين سسيستم علاوه بر اين كه بايد كاملا خودكار باشد بايد سيستم ارتباطاتي كاملي نيز داشته باشد. سيستم‌هاي نظارت ويدئويي CCTV موجود، بايد امنيت عمومي و به خصوص موقعيت‌هاي داخلي بخش‌هاي قطار را نظارت كنند. پايش مركز فرمان و  ECC براي ابعاد بهره‌برداري لازم مي‌باشد. انتقال زمان واقعي تصاوير ويدئويي از قطار و مترو به مركز فرمان و ECC جهت پايش مركزي داخل قطار و سيستم الزامي است.

تصاوير ويدئويي بايد از داخل قطارهاي مترو به سيستم ضبط شده در مركز فرمان و ECC انتقال داده شود. قطارهاي مترو مجهز به سيستم پيج جهت اعلان به مسافران هستند كه از طريق سيستم راديويي به طور مستقيم به مركز فرمان و  ECCمرتبط مي‌شوند. اعلان‌هاي مسافري از جمله كنترل موقعيت اضطراري، از سوي كاركنان مركز فرمان و ECC (كه ممكن است به صورت خودكار باشد ) صورت مي‌گيرد. پايش و نظارت كاملا مركزي مي‌باشد. تمركزسازي پيشرفته‌ي فعاليت‌هاي ارتباطاتي داخل قطار با در نظر گرفتن لينك‌هاي ارتباطي سيستم‌هاي پيج و ابزارهاي مكالمه اضطراري توسط مركز فرمان ارائه مي‌شود.

هزينه بهره‌برداري و هزينه سرمايه‌گذاري

ارزيابي‌هاي ذيل بر اساس مقايسه بين بهره‌برداري با قطار بدون راهبر و قطارهاي معمولي مي‌باشد. بنابراين، تنها هزينه‌ي متفاوت مربوط به قطار، كنترل، سيگنالينگ، مخابرات و كارمندان مي‌باشد. اجزاء هزينه شامل برآوردهايي راجع به هزينه سرمايه گذاري، تعمير، نگهداري و هزينه‌ي بهره‌برداري است.

قطار

به نظر مي‌آيد تفاوت عمده، بين جايگزين‌هايي است كه ناشي از ظرفيت كاهش يافته مسافران قطارهاي داراي راهبر مي‌باشد. بنابراين قطارهاي مازاد داراي راهبر در برگيرنده‌ي هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري و بهره‌برداري هم‌چنين مصرف زياد انرژي مي‌باشد.

 

كنترل قطار و سيگنالينگ

تخمين زده مي‌شود هزينه‌هاي سيستم كنترل در قطارهاي بدون راهبر به ميزان هزينه‌هاي سيستم قطارهاي داراي راهبر(%5+) باشد. به كارگيري نرم افزار اضافي منجر به افزايش 10% ديگراز هزينه‌هاي قطارهاي بدون راهبر مي‌شود. بيشتركاركردهاي نرم افزارمنجر به افزايش 10% ديگراز هزينه‌هاي قطارهاي بدون راهبر مي‌شود. ارزيابي مي‌شود كه هزينه‌هاي تعميرات و نگهداري  2.1 % هزينه‌هاي سرمايه در زمينه‌هاي مختلف باشد. درارتباط با هزينه بهره‌برداري، تفاوت‌هاي هزينه‌اي قابل توجهي در قطار با راهبر، بدون راهبر و داراي ناظر وجود دارد. پرسنل اضافي در مدل قطارهاي بدون راهبر در بخش مركز فرمان به كارگرفته مي‌شوند. درارتباط با هزينه بهره‌برداري، تفاوت‌هاي هزينه‌اي قابل توجهي در قطار با راهبر، بدون راهبر و داراي ناظر وجود دارد. پرسنل اضافي در مدل قطارهاي بدون راهبر در بخش مركز فرمان به كارگرفته مي‌شوند.

مخابرات

بيشتر هزينه‌هاي سيستم قطار بدون راهبر توسط اقدامات مازاد سيستم راديويي و سيستم مديريت امنيت به وجود مي‌آيند.

كاركنان

كاركنان بخش عملياتي و بهره‌برداري در سيستم ريلي بدون راهبر به حداقل مي‌رسد و در هزينه‌ي بالاي كاركنان داخل قطار  صرفه‌جويي مي‌شود هم‌چنين از كاركنان در ايستگاه‌ها استفاده مي‌شود.

نتيجه

بهره‌برداري از قطارهاي بدون راهبر مزاياي بسياري دارد. پياده كردن سيستم UTO (عملكرد قطار بدون راهبر) به بهره‌برداران اجازه مي‌دهد تا زمان حركت قطارها را بهينه كنند، ميانگين سرعت سيستم را افزايش دهند، بازه زماني را كوتاه نموده و زمان توقف در ايستگاه‌ها را كاهش دهند. فارغ از معادله حركت با در نظر گرفتن عامل انساني، بهره‌برداران انعطاف پذير مي‌شوند و بهتر مي‌توانند از تجهيزات ريلي استفاده كنند. سيستم‌هاي UTO خدمات مناسب بيشتري را ارائه مي‌دهند و ظرفيت مازاد موجود را در ساعات غير پيك كاهش مي‌دهند هم‌چنين بهره‌برداران قادرخواهند بود در صورت ازدحام جمعيت و تقاضاي بيشتر، قطارهايي را به شبكه وارد نمايند علاوه براين سيستم‌هاي UTO بهره‌برداري  ايمن‌تري را با كاهش ريسك نيروي انساني ارائه مي‌دهد.

براي خطوط جديد، هزينه‌هاي مكانيزه كردن، ميزان هزينه‌ي نسبتا كمي از بودجه كل را در بر مي‌گيرد. عوامل اصلي هزينه، به طور عمده قطارهاي جديد، سيگنالينگ، سيستم‌هاي كنترلي و سيستم‌هاي حفاظتي مسير و سكو مي‌باشند.

تمام سيستم UTO   هزينه‌ي بيشتري نسبت به سيستم‌هاي سنتي ATP دارند. هر چند در روند فعلي قرار است سيستم‌هاي CBTC  با راهبر در خطوط جديد نصب شود. فن ‌آوري سيگنالينگ به طور اساسي يكسان است و اختلاف هزينه در مورد خط جديد مي‌باشد. هنگاميكه هزينه‌هاي بهره‌برداري را بررسي مي‌كنيم خطوط خودكار به طور مشخصي از خطوط رايج و معمولي پيشي مي‌گيرند.

برخي مطالعات نشان مي‌دهد در هزينه‌هاي بهره‌برداري 50% صرفه‌جويي شده است. هزينه‌هاي كاركنان به لطف برداشتن راهبران به آرامي كاهش يافته است و از راهبران در جاهاي ديگري در سيستم استفاده مي‌شود.

به علاوه الگوهاي شتاب و كاهش را مي‌توان با كاهش مصرف انرژي و افزايش بهبود انرژي تنظيم كرد در نتيجه باعث كاهش چشمگير هزينه‌هاي انرژي مي‌شود.