Turvalaitteiden perusteet: alussa oli rata, juna ja kuski

Jotta ymmärretään miksi rautatiet nykyään ovat täynnä digitaalitekniikkaa, pitää hetkeksi palata perusasioihin. Eli mitä isoilla rautateillä tehdään, jotta monta junaa voi ajaa turvallisesti samalla radalla törmäämättä toisiinsa.

Junan ajaminen poikkeaa olennaisesti auton ajamisesta. Auto on junaan verrattuna suhteellisen pieni ja kevyt. Autoahan pitäisi periaatteessa ajaa niin, että sen pystyy aina tarvittaessa pysäyttämään tien näkyvällä osalla. Jos tie on rakennettu sopivasti, tämä onnistuu kohtuullisen hyvin. Toisin sanoen luotetaan siihen, että kuljettaja reagoi eteen tuleviin tilanteisiin riittävän nopeasti.

Juna puolestaan on autoon verrattuna suuri ja raskas. Jarrutusmatkat ovat moninkertaiset. Jos junaa ajettaisiin kuin autoa, näköetäisyyden päässä edellisestä, nopeutta ei sopisi nostaa juuri kävelyvauhtia suuremmaksi. Siksi pitää jollain menetelmällä varmistaa, että juna pääsee turvallisesti perille, ennen kuin sen annetaan edes lähteä liikkeelle.

Kaikkein yksinkertaisinta on, kun on vain yksi juna ja yksi raide. Silloin pitää vain varmistaa, että juna ajaa sellaisella nopeudella, että se pysyy kiskoilla. Heti kun radalle laitetaan toinen juna, pitää varmistaa, etteivät nämä kaksi törmää toisiinsa.

Huvipuistoissa ja tivoleissa on usein kiskoilla kulkevia laitteita. Possujunassa on yksi juna, joka kiertää yhtä lenkkiä aidatulla alueella. Siinä täytyy lähinnä vahtia, etteivät matkustajat hypi pois kesken kierroksen. Linnanmäen puisessa vuoristoradassa kiertää useita junia samaa lenkkiä. Siinä on opastimet, joiden avulla jarrumiehet pitävät junat turvallisen välimatkan päässä toisistaan. Vastaavasti saman huvipuiston yksiraiteinen kulkee niin hitaasti, että sen ehtii jarruttaa pysähdyksiin näköetäisyydeltä.

Skaalan toisessa päässä on läheinen Helsingin asema, mutta eipä mennä sinne vielä. Otetaan yksinkertaisempi esimerkki. Otetaan kuvitteellinen rautatie, jossa on kolme asemaa: vasemmalta oikealle A, B ja C. (Liikennepaikka on meidän radallamme yhtä kuin asema kaikkine laitteineen, mutta muuten sillä on laajempikin merkitys.) Jokaisen aseman raidekaavio on samanlainen. Asemia yhdistää linja eli rata, joka ei kuulu liikennepaikkaan.

asema2

Kummassakin junassa on pieni moottoriveturi ja yksi vaunu. Oranssi juna on tässä matkalla vasemmalle, sininen oikealle. Sovitaan, että suora raide on 1 ja sivuraide, jossa oranssi juna seisoo, on 2. Vaihteet ovat V (vasemmassa päässä asemaa) ja O (oikeassa päässä). Liikenne menee pääsääntöisesti näin: junat lähtevät A:sta ja C:stä, kohtaavat B:ssä ja päätyvät radan toiseen päähän, jossa veturi irrotetaan ainokaisesta vaunusta ja ajetaan sen ympäri raidetta 2 pitkin. Tämä kuva esittää asemaa B, jonne sininen juna on saapumassa A:sta. Se kohtaa C:stä saapuneen oranssin junan, joka jatkaa A:han sinisen junan saavuttua.

Nyt voidaan esittää kysymys: mitä kaikkea pitää varmistaa, jotta sininen juna voi lähteä A:sta kohti B:tä? Tehdäänpä lista.

  1. A:n vaihde O, josta alkaa linja kohti B:tä, pitää kääntää junaa kohti. Junan lähtöraide on 1, eli vaihteen pitää olla ykkösraidetta päin. Kuljettaja voi kääntää vaihteen itse, jos muuta henkilökuntaa ei ole paikalla.
  2. B:n vaihde V pitää vastaavasti kääntää A:n tuloraiteelle. Tätä ei itse asiassa tarvitse tehdä vielä, vaan vasta sitten kun sininen juna lähestyy B:tä. Kuljettaja voi kääntää tämänkin vaihteen itse. Kuitenkin pitää varmistua siitä, että B:ssä voidaan saada tuloraide vapaaksi. Tässä tapauksessa se ei ole ongelma, koska raiteet eivät missään tapauksessa voi loppua kesken. Jos loppuvat, rupeaa tulemaan tenkkapoo.
  3. Oranssia junaa ei saa enää tässä vaiheessa päästää B:stä kohti A:ta. Jos se tulee B:hen ennen A:ta, sen on käskettävä odottaa. Tässä on ensimmäinen kohta, jossa tarvitaan jonkinlainen turvaamisjärjestely.

Kolmoskohta voidaan hoitaa monella tavalla. Jos veturinkuljettajia on täsmälleen kaksi, he voivat periaatteessa sopia liikenteestä keskenään. Perinteinen tapa kuitenkin on, että liikennettä koordinoi B:ssä junanlähettäjä eli modernimmin junasuorittaja tai vielä modernimmin liikenteenohjaaja. Hänen tehtävänsä on pitää kirjaa lähtevistä ja saapuvista junista ja siitä, milloin mikäkin linjaosuus on vapaa ja milloin varattu. Tieto tästä pitää välittää veturinkuljettajille yksinkertaisessa ja selkeässä ennalta määrätyssä muodossa. Veturinkuljettajia pitää opastaa liikkumaan tai olemaan liikkumatta. Toisin sanoen pitää antaa opaste.

Opaste voidaan antaa suullisesti radion välityksellä, käsillä tai lipulla viittilöimällä, semaforin siivellä, värillisillä tai värittömillä valoilla tai vaikka pilliin viheltämällä, miten vain on kulloinkin sovittu. Jos opasteen antamiseen on kehitetty erityinen laite, siitä käytetään usein nimitystä opastin. (Loogista, eikö vain?) Jollei opastimia ole, suorittajan pitää antaa opasteet itse. Suomalaisen käytännön mukaan saapuva juna antaisi äänimerkin liikennepaikkaa lähestyessään, ja sille annettaisiin opasteet lipulla. Karkeasti yleistäen seis-opaste kertoo, että juna on pysäytettävä ennen tulovaihdetta, aja-opaste, että tuloraiteelle saa tulla, muttei sen edemmäs, ja ohikulku sallittu, että juna saa jatkaa pysähtymättä seuraavalle asemalle.

Entäpä jos suorittaja joutuu muun työnsä ohella myymään lippuja, neuvomaan asiakkaita ja punnitsemaan matkatavaroita eikä aina kuule veturin hentoa vihellystä (120 dB)? Voisiko sen opasteen laittaa jo valmiiksi kuljettajaa odottamaan? Voisipa hyvinkin.

Otetaan kourallinen opastimia ja ruvetaan sirottelemaan niitä ympäri piskuista rataverkkoamme. Voidaan väittää, että meidän tapauksessamme tärkeintä tehtävää suorittaa tulo-opastin. Se sijoitetaan näkymään linjalle päin jonkin matkaa ennen ensimmäistä vaihdetta eli tulovaihdetta. Tulo-opastimen tehtävänä on suojata itse liikennepaikkaa. Se näyttää suurimman osan elämästään seis-opastetta. Aja-opasteen siihen saa ainoastaan siinä tapauksessa, että junalle on turvattu linjalta tulokulkutie, toisin sanoen varmistettu junan turvallinen pääsy tuloraiteelleen.

Kulkutien turvaaminen tarkoittaa, että varmistetaan tiettyjen kulkutie-ehtojen täyttyvän. Meidän B-liikennepaikkame tapauksessa ne voisivat olla vaikka seuraavat:

  • Vaihde on tuloraidetta kohti.
  • Tuloraide on vapaa.
  • Joko vastapäinen vaihde on eri raidetta kohti tai vastapäinen vaihde on samaa raidetta kohti ja vastapäinen tulo-opastin näyttää seis-opastetta.

kulkutie

Nyt aletaan jo mennä digitaalitekniikan alueelle. Tässä ruvetaan käsittelemään jo Boolen algebraa, mutta säästetään se myöhemmäksi. Tästä selvitään kyllä vielä ilmankin.

Tarkastellaan B-liikennepaikan kulkuteitä. Niihin liittyvistä muuttujista voidaan muodostaa lukitustaulu. Tämä taulu on yksinkertainen malli, joka käyttää hieman omintakeisia merkintöjä. Taulu on sikälikin yksinkertaistettu, että se käsittää vain tulokulkutiet, eli ne vaihteiden ja opastimien asennot, jotka vaaditaan junien saapumiseen, ei lähtökulkuteitä. Liikennepaikallahan on se suorittaja, joka antaa lähtöopasteet.

Kulkutie A V 1 2 O C
A1 + +  + /  +
A2 + / +
C1 + + / + +
C2 / + +

Taulun merkinnät tarkoittavat seuraavaa:

  • A1 = kulkutie A:n suunnasta raiteelle 1
  • A2 = kulkutie A:n suunnasta raiteelle 2
  • C1, C2 = kulkutiet C:n suunnasta raiteille C1 ja C2
  • A, C = tulo-opastimet A:n ja C:n suunnissa
  • V, O = vaihteet V ja O
  • 1, 2 = raiteet 1 ja 2
  • + = raide vapaa / vaihde suoralle raiteelle / opastin näyttää ajon sallivaa opastetta
  • – = raide varattu / vaihde poikkeavalle raiteelle / opastin näyttää seis-opastetta
  • / = ei lukitusta, ts. ei väliä

Lukitustaulusta nähdään minkä asioiden täytyy toteutua, jotta kulkutie voidaan turvata. Esimerkiksi ensimmäinen rivi, tulokulkutie A1 kertoo paljon:

  • Samaan aikaan ei voida lukita muita tulokulkuteitä.
  • Raiteen 1 täytyy olla vapaa.
  • Raide 2 saa olla vapaa tai varattu. (Pakko olla, jotta junien kohtaaminen onnistuu!)
  • Molempien vaihteiden täytyy olla suorille raiteille.
  • Opastimessa A täytyy olla ajon salliva opaste.
  • Opastimessa B täytyy olla seis-opaste.

Homma toimii suunnilleen näin: Ensin käännellään vaihteet ja varmistutaan, että rata on vapaa koko matkalta tuloraiteen rajamerkkiin asti. (Eli niin pitkälle kuin raiteelle voi ajaa haittaamatta viereisiä raiteita.) Sitten laitetaan opastimeen ajon salliva opaste eli värit. Suomalaisessa rautatieslangissa seis-opaste ei ole väri vaan punainen. Lukitustaulun voi toteuttaa miten vain: sähköisesti, mekaanisesti tai vaikka kemiallisesti, jos huvittaa. Pääasia että yllä kuvattu keskinäinen lukitus toteutuu. Nyt B:n suorittaja voi turvata A:sta tulevalle junalle kulkutien heti kun vain matkatavaroiden punnitsemiselta ennättää. Tai oikeastaan tärkeysjärjestys menee toisin päin: matkatavaroita voi punnita sikäli kuin liikenteenhoidolta ennättää.

Apropoo, lukitustaulu voisi olla toisenkin näköinen. Entä jos suorittaja on turvannut A:sta tulevalle junalle kulkutien, mutta B:stä onkin juna tulossa ensin?

Liikennepaikalla voi olla enemmänkin opastimia. Nyt junille annetaan lähtöopaste edelleen perinteisellä menetelmällä. Suorittajan pitää siis edelleen kävellä laiturille lippua heiluttamaan. Voisiko senkin hoitaa opastimella?

Entä mitä tapahtuu jos sininen juna saa moottorivian A:ssa?

Tästä jatketaan myöhemmin lisää. Miettikää rauhassa.

Merkitty: ,