An Independent Level Crossing Solution for Safer Operation

Year 2024, Issue: 20, 31 - 40, 31.07.2024

Çağla Adalı , Güray Kera

https://doi.org/10.47072/demiryolu.1451639

Abstract

Level crossings are critical points in railway safety since most of the railway accidents in the world occur at level crossings. This issue is more critical in Türkiye when compared to European statistics. Even though in most cases, car drivers cause accidents at level crossings; the benefit of usage of safety-developed level crossing systems, to reduce the probability of accidents, is undeniable. To improve the safety characteristics of a level crossing system, certain crucial points must be identified. In addition, achievement of SIL 4 compliance reduces both random and systematic failures. In this study, id-LX, an independent level crossing system, is presented to provide a high safety protection system; Failure Modes and Effect Analysis and Fault Tree Analysis were performed respectively. This is a system based on SIL 4 certified PLC and software as a logic unit, including SIL 4 complaint modules for activating wayside equipment and for transmitting indication information to the logic unit. This fail-safe system is also capable in emergency situations to keep safe state. SIL 4 compliance, protection against common causes between level crossing equipment, a certified logic unit and a robust train driver warning signals are key advantages to reduce accident potential at level crossings. It has been proven that with the implementation of the proposed system, common safety targets in Türkiye can be significantly improved.

Keywords

common cause failure, electrical protection, fail-safe, level crossing, level crossing logic, railway safety, safety barrier

Daha Emniyetli İşletme için Bağımsız Hemzemin Geçit Çözümü

Abstract

Hemzemin geçitler, demiryolu emniyetinde kritik noktalar olup, dünyadaki demiryolu kazalarının çoğu hemzemin geçitlerde meydana gelmektedir. Bu konu Avrupa istatistiklerine kıyasla Türkiye’de daha kritiktir. Çoğu durumda karayolu araç sürücüleri hemzemin geçitlerde kazalara neden olsa da, kaza olasılığını azaltmak için emniyet açısından geliştirilmiş hemzemin geçit sistemleri kullanımının faydası yadsınamayacak kadar fazladır. Bir hemzemin geçit sisteminin emniyet özelliklerini geliştirmek için bazı önemli noktaların tanımlanması gerekir. Bunlara ek olarak, SIL 4 uyumluluğunun sağlanması hem rastgele hem de sistematik arızaları azaltır. Bu çalışmada, yüksek emniyetli koruma sistemi sağlamak amacıyla bağımsız bir hemzemin geçit sistemi olan id-LX, sunulmuş; sırasıyla Hata Türü ve Etkileri Analizi ile Hata Ağacı Analizi yapılmıştır. Bu sistem, yolboyu ekipmanlarını etkinleştirmek ve gösterge bilgilerini mantık ünitesine iletmek için SIL 4 uyumlu modülleri de dahil olmak üzere, SIL 4 sertifikalı PLC ve mantık ünitesi olarak yazılıma dayanan bir sistemdir. Bu arıza emniyetli sistem, acil durumlarda emniyetli durumu koruma kabiliyetine de sahiptir. SIL 4 uyumluluğu, hemzemin geçit ekipmanları arasındaki ortak nedenlere karşı koruma, sertifikalı bir mantık ünitesi ve sağlam bir makinist uyarı sinyalleri, hemzemin geçitlerde kaza potansiyelini azaltmak için önemli avantajlardır. Önerilen sistemin uygulamaya konması ile, Türkiye'deki yaygın emniyet hedeflerinin önemli ölçüde iyileştirilebileceği kanıtlanmıştır.

Keywords

ortak nedenli arıza, elektriksel koruma, arıza emniyetli, hemzemin geçit, hemzemin geçit mantığı, demiryolu emniyeti, emniyet bariyeri

Ethical Statement

Sunduğumuz makalenin özgün bir çalışma olduğunu, makalenin yazımında bilimsel ve etik kurallara uyulduğunu, atıfta bulunulan kaynakların metinde ve kaynaklarda gösterildiğini, kullanılan verilerde herhangi bir değişiklik yapılmadığını beyan ederiz. .

Supporting Institution

Yapı Merkezi İDİS Mühendislik Sanayi ve Ticaret A.Ş., İstanbul, Türkiye

Thanks

Bu çalışma, Yapı Merkezi İDİS (İzleme, Denetim ve İletişim Sistemleri) Mühendislik Sanayi ve Ticaret Anonim Şirketi, İstanbul, Türkiye tarafından desteklenmiştir.

References

• [1] E. Schöne, “A risk-based method for safety assessment of level crossings,” Ph.D. tezi, Technical University of Dresden, Dresden, 2013
• [2] E. Schöne, Q. Mahboob, Handbook of RAMS in Railway Systems. Boca Raton: CRC Press, 2018
• [3] T. C. Devlet Demiryolları İstatistik Yıllığı (2010-2014), s.70
• [4] T. C. Devlet Demiryolları İstatistik Yıllığı (2013-2017), s.67
• [5] P. Sikora, M. Kiac, ve M. K. Dutta, “Classification of railway level crossing barrier and light signalling system using YOLOv3,” in 43rd Int. Conf. on Telecommunications and Signal Processing (TSP), Milano, Italya, 2020, pp. 528-532
• [6] C. C. Tao, “A combinatorial approach to quantify stochastic failure of complex component-based systems the case of an advanced railway level crossing surveillance system,” in 4th Int. Conf. on Fuzzy Systems and Knowledge Discovery (FSKD), Haikou, Çin, 2007, pp. 301-306
• [7] S. Banerjee, S. Mondal, A. Chakraborty, ve S. Chattaraj, “Global positioning system based automated railway level crossing,” in Int. Conf. on Computer, Electrical & Communication Engineering (ICCECE), Kolkata, Hindistan, 2020, pp. 1-4
• [8] K. R. Ahmed, M. A. Hossain, A. Akter, ve L. Akthar, “A Secure Automated Level Crossing and Train Detection System for Bangladesh Railway,” in Int. Conf. on Advancement in Electrical and Electronic Engineering (ICAEEE), Gazipur, Bangladeş, 2022, pp. 1–4
• [9] M. S. Durmuş, U. Yıldırım, A. Kurşun ve M. T. Söylemez, "Fail-safe signalization design for a railway yard: a level crossing case," in 10th International Workshop on Discrete Event Systems (WODES 2010), 2010, pp. 347-352
• [10] E. J. Joung. “Application of safety management process for the safety analysis of level crossing,” in Int. Conf. on Electrical Machines and Systems (ICEMS), Nanjing, Çin, 2005, pp. 2493-2497
• [11] C. Liang, and M. Ghazel. “A risk assessment study on accidents at french level crossings using bayesian belief networks,” International Journal of Injury Control and Safety Promotion, vol. 25, no. 2, pp. 162–72, Nisan, 2018. doi: 10.1080/17457300.2017.1416480
• [12] Railway applications - Communication, signalling and processing systems - Safety related electronic systems for signalling, CENELEC EN 50129, 2020
• [13] Railway Level Crossings and Application Principles Regulation, Şubat, 2023
• [14] Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems, CENELEC EN 61508-6, 2010
• [15] R. A. Humphreys, “Assigning Numerical Value to the Beta Factor Common Cause Evaluation,” in Proceedings: Reliability ’87, vol. 2C, 1987