Bezpieczeństwo na kolei. Od dzikich przejść do FRMCS

Dr inż. Tadeusz Syryjczyk
przedsiębiorca, minister przemysłu w rządzie Tadeusza Mazowieckiego, minister transportu i gospodarki morskiej w rządzie Jerzego Buzka, partner w Zespole Doradców Gospodarczych TOR

Pod koniec 2023 roku największe żniwo zbierają tzw. dzikie przejścia – nieautoryzowane osoby na torach, wśród których znaczący odsetek stanowią samobójcy. Owszem: raz na kilka lub kilkanaście lat na każdej kolei zdarza się duża katastrofa, ale przeciętna roczna liczba ofiar śmiertelnych w wyniku wypadków typowo kolejowych wynosi zero lub jest liczbą jednocyfrową.
To oczywista zasługa postępu technologicznego, który skupia się na systemach sterowania ruchem kolejowym. Dziś są one bliskie doskonałości, o ile… ktoś ich nie wyłącza lub nie dojdzie do awarii.

Zaufanie do kolei to nie tylko wąsko rozumiane bezpieczeństwo konkretnego pasażera, ale także szerokie spektrum działań, które odpowiadają za ugruntowanie ogólnospołecznego postrzegania kolei jako bezpiecznego środka transportu publicznego.

Przyjrzyjmy się najpierw sytuacji jednostkowego pasażera. Nie zawsze może on bezpiecznie dotrzeć na peron (np. dlatego, że w danym miejscu nie ma chodnika czy odpowiedniego oświetlenia). Zdarza się również, że najkrótsza droga jest niebezpieczna albo pasażer, który dotrze na peron i tam oczekuje na pociąg, czuje się niepewnie, oglądając zdewastowane wiaty i zastanawiając się, czy autorzy tej dewastacji nie czają się w zaroślach, aby go zaatakować. Jak można zaradzić podobnym sytuacjom?

Na poziomie planowania i modernizowania stacji i przystanków – niekiedy w porozumieniu z gminami – należy zadbać o stworzenie bezpiecznego dojścia do peronów, pozwalającego na wyeliminowanie dzikich przejść przez tory nie dzięki ustawianiu tabliczek z ostrzeżeniami, ale poprzez zaproponowanie pozytywnej alternatywy. W praktyce bywa z tym różnie.

Dla przykładu, na jednym z przystanków w Krakowie trzeba było aż dwóch lat, aby zbudować ok. 100 m chodnika i postawić kilka lamp, likwidując lukę pomiędzy poprawnie urządzonym odcinkiem ulicy a jej elegancką kontynuacją w pobliżu przystanku. W innym miejscu kilka lat upłynęło, zanim oddano do użytku krótkie dojście z małego osiedla do peronu i umożliwiono jego mieszkańcom korzystanie z przejścia nad torami (w tym wind i schodów ruchomych) w celu przedostania się na drugą stronę linii kolejowej – do przystanków tramwajowych i centrum handlowego. Przez cały ten okres nagminne było wykorzystywanie dzikiego przejścia.

Załóżmy, że pasażer dociera na peron bez przeszkód, bezpiecznym dojściem. Co jednak z wandalami i poczuciem zagrożenia ze strony ewentualnych napastników? Postęp technologiczny pozwala obecnie, nawet przy niewielkich nakładach finansowych, zainstalować kamery obserwujące wszystkie perony, także na mało używanych przystankach, a sieć komórkowa może następnie przesyłać obrazy z tych kamer do komórki odpowiedzialnej za ochronę, która obserwuje sytuację. Taka usługa nie wymaga instalowania specjalnego okablowania, natomiast wydatnie poprawia monitoring. Pracownicy ochrony obserwujący monitory są wspomagani programami wykrywającymi ruch, co eliminuje konieczność koncentrowania uwagi na obiektach i miejscach, w których w danej chwili nic się nie dzieje. Dzięki temu mogą oni szybciej zainterweniować tam, gdzie faktycznie trzeba powstrzymać wandali. Może to znacznie poprawić poczucie bezpieczeństwa wśród pasażerów korzystających z danego przystanku.

Kontynuacją powyższych zagadnień jest poczucie bezpieczeństwa w pociągu. Rejestrowanie sytuacji na przystankach to pierwsza linia obrony np. przed złodziejami; kolejną jest zamontowanie kamer wewnątrz pociągów i stawianie na pojazdy jednoprzestrzenne, co pozwala uniknąć izolacji w przedziałach. Opinie pasażerów w kwestii wagonów z przedziałami i wagonów lub składów jednoprzestrzennych są podzielone, jednak ewolucja w kierunku przynajmniej wagonów bezprzedziałowych jest raczej nieuchronna.

Innym aspektem związanym z tworzeniem poczucia bezpieczeństwa wśród pasażerów jest problem graffiti. Wagony pomalowane z zewnątrz, a tym bardziej od środka, tworzą poczucie zagrożenia i rodzą w osobach pytanie o to, kto kontroluje tę przestrzeń. Są przewoźnicy – między innymi brytyjscy – którzy stosują zasadę „zero tolerancji” i skład, którego nie dało się upilnować, nie wyjeżdża na trasę, tak jakby był uszkodzony – musi być zastąpiony innym. To kosztowne, ale zachęca do lepszego pilnowania wagonowni.

Możliwość realizacji opisanych powyżej rozwiązań w zakresie monitorowania peronów czy składów w znacznym stopniu zależy obecnie od dostępności sieci łączności komórkowej o dużej niezawodności i przepustowości. Takie wymagania wpisują się w zasadę obowiązującą od początków kolejnictwa, która mówi, że podstawową kwestią decydującą o poziomie bezpieczeństwa na kolei jest bardzo szeroko rozumiana łączność.

Przypomnijmy, że to właśnie kolej była pionierem stosowania telegrafu na większą skalę. Pierwsze urządzenia telegraficzne przesyłały poszczególne znaki poprzez kodowanie kombinacją kropek i kresek (alfabet Morse’a), które nadający wystukiwał zgodnie z kluczem. By to zrobić, musiał znać na pamięć kodowanie poszczególnych cyfr i liter. Tego samego wymagano od odbiorcy wiadomości po drugiej stronie telegrafu, który otrzymywał ciąg kresek i kropek na papierowej taśmie i musiał je zrozumieć. Z biegiem lat telegraf Morse’a został wyparty przez telefon przewodowy, dalekopis i faks.

Dziś zmiany technologiczne w zakresie łączności wciąż postępują bardzo szybko, aczkolwiek stosunkowo zamknięty rynek producentów urządzeń posiadających należytą certyfikację spowodował, że koszty ich implementacji nie zmniejszają się tak dynamicznie jak w przypadku elektroniki użytkowej, co ogranicza tempo upowszechniania tej technologii w obrębie całej sieci. Niemniej jednak nie wyobrażamy sobie już sytuacji, w której sąsiadujące ze sobą posterunki ruchu
(np. stacje) nie mogą w ogóle nawiązać łączności. Współczesna instrukcja prowadzenia ruchu nie zawiera już szczegółowych rozwiązań na taką okoliczność. A jak wyglądały niegdysiejsze zalecenia? Dla przykładu, kiedy stacja, która otrzymała – telegraficznie, telefonicznie albo pismem przesłanym pociągiem jadącym w przeciwnym kierunku – pozwolenie na wyprawienie pociągu, choć nie było na tej stacji żadnego składu, instrukcja nakazywała wysłanie posłańca samochodem, rowerem lub konno z pisemnym zezwoleniem dla pociągu z sąsiedniej stacji.

Rozwój technologii, nawet tych najbardziej zaawansowanych, nie wyeliminował jednak całkowicie luk w systemie łączności, które zagrażają bezpieczeństwu.

Przykładem może być sytuacja z roku 2010, kiedy przy prowadzeniu ruchu kolejowego na linii z mijankami bezobsługowymi, w oparciu o łączność odcinkowego dyżurnego ruchu z maszynistami, doszło do wypadku w Korzybiu. Bezpośrednią przyczyną tego wypadku była decyzja maszynisty o wyjeździe ze stacji bez otrzymania polecenia od dyżurnego ruchu, czego maszynista nie powinien uczynić. Jednak wśród przyczyn pośrednich aż cztery spośród czternastu wymienianych przez Państwową Komisję Badania Wypadków Kolejowych1 dotyczyły braku lub niesprawności urządzeń łączności, między innymi brak zasięgu publicznej sieci komórkowej.

Innym przykładem, tym razem obrazującym istotne znaczenie łączności alternatywnej do kolejowej, jest przebieg alarmowania o katastrofie w Szczekocinach. Zderzenie, na skutek którego zginęło 16 osób, miało miejsce 3 marca 2012 roku o godzinie 20.55. Pasażerka, która zadzwoniła na numer alarmowy o godz. 20.56, uruchomiła akcję Komendy Powiatowej Straży Pożarnej w Zawierciu. Dokładne ustalenie miejsca katastrofy, dzięki informacji od mieszkańca okolicy, nastąpiło o 21.02, a pierwsza jednostka straży pożarnej przybyła na miejsce katastrofy o 21.04 – 9 minut po wypadku. W kolejowym systemie łączności pierwsza informacja na temat zdarzenia pojawiła się dopiero o 21.15, pomimo że urządzenia łączności działały prawidłowo. Skąd takie opóźnienie? Rzecz w tym, że spośród siedmiu członków załóg pociągów mających dostęp do tej łączności pięciu zginęło w chwili zderzenia, a dwóch było ciężko rannych2.

Historia kolei zna inny przykład, kiedy luka w systemach łączności wywarła mniej dramatyczny, ale równie istotny wpływ na komfort pasażerów, którzy utknęli w unieruchomionych pociągach w tunelu pod kanałem La Manche. Według oceny komisji badającej ten incydent, wywołany przez zwarcie w instalacjach elektrowozów w składach Eurostar, jednym z powodów fatalnej organizacji ewakuacji pasażerów ze stacji już poza tunelem był brak możliwości połączenia kierowników i konduktorów pociągów stojących w tunelu z dyspozytorami przewoźnika. Istniejąca łączność była zarezerwowana dla maszynistów i służb tunelu. W rezultacie pasażerowie pociągów, których nie dało się od razu odholować do Londynu, oczekiwali godzinami na mrozie na stacji pozbawionej jakiegokolwiek zaplecza dla podróżujących.

Z przytoczonych historii jasno wynika, że samo wprowadzenie systemu związanego z prowadzeniem ruchu nie wystarczy. Musi mu towarzyszyć dbałość o to, aby linie kolejowe pozostawały w zasięgu publicznej telefonii komórkowej. To nie tylko kwestia wygody dla pasażerów, zapewnienia im rozrywki czy możliwości pracy. To również kolejny poziom poprawy bezpieczeństwa, nie mówiąc już o stworzeniu alternatywy dla podstawowej łączności używanej przez maszynistów i służby ruchu.

Podstawowym wyzwaniem związanym z poprawą bezpieczeństwa wciąż pozostaje zmniejszenie zagrożenia określanego żargonowo jako SPAD (ang. Signal Passed At Danger – dosł. „minięcie sygnału wskazującego zagrożenie”, przy czym „Danger” to określenie sygnału „Stój”). Mowa tu o sytuacji, gdy pociąg minie sygnał (semafor) wyświetlający sygnał „Stój”.

Ponad sto lat temu wypracowano system urządzeń mechanicznych, które uzależniały ustawienie semafora na wolną drogę od poprawnego położenia zwrotnic – zabezpieczonych kluczami lub nastawianych centralnie z nastawni – oraz od nieustawienia wolnej drogi dla przebiegów pociągów sprzecznych z tym, dla którego ustawiano wolną drogę. Dzięki tamtym rozwiązaniom (a później ich nowocześniejszym odpowiednikom, w tym systemowi elektrycznemu przekaźnikowemu lub komputerowemu) większość wypadków polegających na kolizji pociągów, z których każdy miał wolną drogę na semaforze, była wykluczona.

Słabym punktem nadal była kontrola zajętości toru. Opierała się ona na obserwacji sygnałów końcowych na pociągu w celu sprawdzenia, czy cały skład dojechał do stacji, albo na bezpośrednim monitorowaniu torów na stacji – w obu przypadkach odpowiedzialny był za to człowiek. Z biegiem czasu kontrola zajętości toru została zautomatyzowana dzięki zastosowaniu izolowanych odcinków torów albo liczników osi.

W rezultacie opisanych zmian zależność bezpieczeństwa przejazdu od sprawności człowieka utrzymuje się w zaledwie dwóch przypadkach. Pierwszy to niesprawność urządzeń sterowania ruchem i konieczność prowadzenia ruchu bez ich wsparcia, natomiast drugi dotyczy poprawnej reakcji maszynisty na sygnały. Zignorowanie przez maszynistę semafora wyświetlającego sygnał „Stój” (SPAD) albo jazda z prędkością większą niż dozwolona mogą być przyczyną katastrofy pomimo sprawnych urządzeń i poprawnej pracy służby ruchu. Kluczowe wyzwania były i nadal pozostają niezmienne – mowa o przekazaniu informacji o ustawieniu semafora z urządzeń przytorowych lub wprost z nastawni na lokomotywę oraz spowodowanie automatycznego zatrzymania w razie braku reakcji maszynisty.

Na te wyzwania odpowiadają dwa rozwiązania, do dzisiaj dominujące w Polsce. Pierwszym, związanym z wprowadzeniem klasycznej (analogowej) łączności radiowej na pokłady lokomotyw i posterunki ruchu, było zaimplementowanie systemu Radio-Stop.

To umowna kombinacja dźwięków o określonej częstotliwości – sygnał „Alarm” może zostać nadany przez maszynistę lub dyżurnego ruchu poprzez naciśnięcie zaplombowanego przycisku na radiostacji. Radiostacje na lokomotywach rozpoznają go automatycznie i uruchamiają awaryjne hamowanie. Zasięg sygnału jest ograniczony do danego odcinka linii, ale powoduje zatrzymanie się wszystkich znajdujących się na niej pociągów. Ponieważ system nie jest skomplikowany, łatwo o nadużycia skutkujące sporymi i niepotrzebnymi zakłóceniami w ruchu. Z drugiej strony jego poprawne użycie zapobiega kilku wypadkom rocznie, o ile tylko pominięcie semafora lub inne zagrożenie zostaje w porę dostrzeżone przez pracowników służby ruchu lub innych maszynistów.

Drugi bardzo prosty środek to system SHP – samoczynnego hamowania pociągu. Urządzenia przytorowe bierne są obwodami rezonansowymi o określonej częstotliwości, zainstalowanymi w pobliżu tarcz ostrzegawczych i semaforów. Gdy układ magnetyczny na lokomotywie je wykryje, uruchamia się sygnał świetlny i dźwiękowy dla maszynisty, który w ciągu kilku sekund powinien nacisnąć przycisk czuwania. Jeżeli tego nie zrobi, następuje awaryjne hamowanie. Taki system sprawdza czujność maszynisty, ale już nie to, czy poprawnie odczytał on sygnał na semaforze i czy prawidłowo zareagował.

Z żalem należy przyznać, że instalując SHP, pominięto możliwość niezbyt kosztownego zwiększenia jego funkcjonalności na wzór niemieckiego systemu Indusi. Tam, przy pomocy przekaźnika sterowanego z tarczy ostrzegawczej lub semafora, dokonuje się zwarcia części obwodu rezonansowego – wystarczy stosunkowo krótki kabel i przekaźnik, aby zmienić częstotliwość rezonansową w zależności od wskazań semafora. Na pokład lokomotywy dociera wówczas informacja o wskazaniu semafora, co pozwala uruchomić awaryjne hamowanie, jeżeli maszynista nie zareaguje poprawnie na ostrzeżenie o sygnale „Stój”.

Indusi ma pewną wadę, podobnie jak uproszczona wersja nowoczesnego systemu ETCS (ang. European Train Control System, Europejski System Sterowania Pociągami). Ostrzeżenie o sygnale „Stój” pochodzi od tarczy ostrzegawczej lub poprzedniego semafora i wymusza hamowanie (kontrolowane przez maszynistę lub awaryjne). Jeżeli w trakcie pokonywania drogi hamowania semafor pokaże wolną drogę i maszynista to dostrzeże (dzięki temu, że zdążył znaleźć się bliżej semafora), i tak nie będzie mógł przerwać hamowania, dopóki nie dojedzie do układu torowego przy tym semaforze. W rezultacie następuje zmniejszenie przepustowości linii, gdyż nawet niewielkie opóźnienia w ustawieniu semafora powodują niepotrzebne zatrzymania pociągu. Indusi uzupełniano dodatkowymi urządzeniami w połowie drogi hamowania. Z kolei system ETCS może mieć opcjonalne balisy (nadajniki sygnału do lokomotywy) – wymaga to jednak dodatkowego okablowania i większej liczby urządzeń przytorowych, co zwiększa koszty, a i tak nie eliminuje w sposób całkowity odcinka zbędnego hamowania.

Postęp w dziedzinie łączności radiowej umożliwił radyklaną zmianę. Poziom ETCS2, wykorzystujący niezawodność i przepustowość łączności cyfrowej powszechnie znanej jako telefonia komórkowa, umożliwia wprowadzenie danych o ograniczeniu prędkości i wskazaniach semaforów (a ściślej – o pozwoleniach na jazdę, gdyż w przypadku wyposażenia wszystkich podciągów w urządzenia pokładowe ETCS2 semafory przy torach są zbędne) do komputera obsługującego pewien fragment sieci kolejowej. Przy pomocy łączności systemu GSM-R informacje te są przekazywane do lokomotyw na bieżąco, bez opóźnienia. Urządzenia przytorowe służą jedynie ustaleniu lokalizacji pociągu. GSM-R zastępuje klasyczną łączność analogową także w zakresie głosowej telefonii dla maszynistów i służby ruchu.

Wprowadzenie systemu ETCS przebiega dość powoli. Konieczne uprzednie zainstalowanie GSM-R i przejście na łączność cyfrową opóźnia się wobec trudności z zabudową stacji bazowych przy liniach kolejowych. Wbrew oczekiwaniom okazało się, że ETCS może efektywnie pracować tylko z urządzeniami komputerowymi na stacjach, a przy starszych systemach jest to kłopotliwe. Wyposażenie eksploatowanych już lokomotyw i zespołów trakcyjnych w urządzenia pokładowe jest kosztowne. W dodatku system GSM-R już teraz jest przestarzały, a jego przepustowość jest mniejsza niż systemu 3G, w telefonii komórkowej postrzeganego jako anachroniczny.

Specyfikację GSM-R (GSM dla kolei) zaczęto formułować w roku 1993 jako szerszą od ówczesnych systemów GSM, ale system upowszechniał się powoli, natomiast w rozwiązaniach stosowanych poza koleją nastąpił w tym czasie znaczący postęp. W rezultacie publiczne sieci telefonii cyfrowej mają obecnie znacznie wyższe parametry niż GSM-R. Z drugiej strony pewne ich wady uniemożliwiają proste zastąpienie nimi systemów GSM-R.
Chodzi o stosunkowo długie przerwy, jakie odnotowano przy korzystaniu z sieci ogólnodostępnych do przekazywania informacji z liczników energii elektrycznej w lokomotywach i zespołach trakcyjnych. Nieoficjalnie wiadomo, że natrafiono na przerwy kilkuminutowe, które były nieszkodliwe przy rejestracji zużycia energii, ale byłyby niedopuszczalne przy wykorzystaniu przez ETCS.

Kolejną wadą sieci ogólnodostępnych jest to, że ulegają one przepełnieniu, gdy zbyt wielu abonentów koncentruje się w jednym miejscu i próbuje jednocześnie uzyskać połączenie (a taka sytuacja może mieć miejsce np. w razie wypadku). W Londynie po zamachach w metrze telefonia komórkowa okazała się dysfunkcjonalna, gdy setki tysięcy ludzi w City usiłowało w tym samym czasie powiadomić rodziny, że żyją. Jednym z wniosków wyciągniętych przez organy odpowiedzialne za bezpieczeństwo było wyposażenie pracowników służb ochroniarskich w jak najbardziej konwencjonalne i umiarkowanie staroświeckie walkie-talkie.

Nie zmienia to faktu, że zapewnienie dostępu do nowoczesnych systemów GSM poziomu 5G wokół linii kolejowych jest ze wszech miar wskazane, choćby po to, by utrzymywać rezerwowy system dla prowadzenia ruchu, zapewnić pasażerom możliwość bezproblemowego korzystania z internetu w trakcie jazdy, a konduktorom zagwarantować ciągłą pracę podręcznych kas biletowych. Poza tym umożliwi to przekazywanie na bieżąco obrazów z peronów oraz przejazdów kolejowo-drogowych, co wpłynie na szeroko pojmowane poczucie bezpieczeństwa wśród pasażerów kolei.

System ERMTS, czyli połączenie ETCS i GSM-R, staje się coraz powszechniejszy, ale już wkrótce będzie wypierany przez nowsze rozwiązanie określane jako FRMCS (ang. Future Railway Mobile Communication System, Przyszły System Mobilnej Łączności Kolejowej). Będzie przeznaczony do obsługi ruchu kolejowego w sposób niezagrożony przepełnieniem przez inne zastosowania. W roku 2030 prawdopodobnie zakończy się wsparcie dotychczasowego GSM-R, a do 2035 roku ma nastąpić migracja do FRMCS. W rezultacie dużym wyzwaniem – nie tylko dla PKP PLK – staje się następująca kwestia: co robić, gdy wciąż jeszcze obserwujemy spore opóźnienia w instalacji GSM-R, a na horyzoncie pojawia się już nowa, bardziej wszechronna specyfikacja?

Więcej tekstów dostępnych w e-wydaniu Kza Express https://feniksmedia.pl/publikacje/kza_express/22/