Централизованное управление движением ( CTC ) — это форма железнодорожной сигнализации , которая возникла в Северной Америке. CTC объединяет решения по маршрутизации поездов, которые ранее принимались местными операторами сигнализации или самими бригадами поездов. Система состоит из централизованного офиса диспетчера поездов , который управляет железнодорожными блокировками и транспортными потоками на участках железнодорожной системы, обозначенных как территория CTC. Одной из отличительных черт CTC является панель управления с графическим изображением железной дороги. На этой панели диспетчер может отслеживать местоположение поездов на территории, которую контролирует диспетчер. На более крупных железных дорогах может быть несколько диспетчерских офисов и даже несколько диспетчеров для каждого операционного подразделения. Эти офисы обычно располагаются вблизи самых загруженных сортировочных станций или станций , а их эксплуатационные качества можно сравнить с вышками воздушного движения .
Ключом к концепции CTC является понятие управления движением , применяемое к североамериканским железным дорогам. Поезда, движущиеся в противоположных направлениях по одному и тому же пути, не могут разминуться друг с другом без специальной инфраструктуры, такой как подъездные пути и стрелки , которые позволяют одному из поездов съехать с пути. Первоначально единственными двумя способами для поездов организовать такое взаимодействие было каким-то образом организовать его заранее или обеспечить связь между органом, отвечающим за движение поездов (диспетчером), и самими поездами. Эти два механизма управления были формализованы американскими железнодорожными компаниями в наборе процедур, называемых операцией заказа поезда , которая позже была частично автоматизирована с помощью использования автоматических блокировочных сигналов (ABS).
Отправной точкой каждой системы было расписание движения поездов , которое должно было сформировать расширенный план маршрутизации для движения поездов. Поезда, следующие по расписанию, знали, когда сворачивать, менять пути и какой маршрут выбрать на перекрестках. Однако, если движение поездов не шло по плану, расписание не соответствовало действительности, и попытка следовать распечатанному расписанию могла привести к ошибкам в маршруте или даже к авариям. Это было особенно распространено на однопутных линиях, которые составляли большую часть миль железнодорожных маршрутов в Северной Америке. Заранее определенные «встречи» могли привести к большим задержкам, если какой-либо поезд не появлялся, или, что еще хуже, «лишний» поезд, не указанный в расписании, мог столкнуться лоб в лоб с другим поездом, который его не ожидал.
Таким образом, работа с расписанием была дополнена распоряжениями о поездах, которые заменили инструкции в расписании. С 1850-х годов до середины двадцатого века распоряжения о поездах передавались по телеграфу азбукой Морзе диспетчером на местную станцию , где распоряжения записывались на стандартизированных бланках, а копии предоставлялись бригаде поезда, когда они проезжали эту станцию, предписывая им предпринять определенные действия в различных точках впереди: например, занять запасной путь для встречи другого поезда, подождать в указанном месте дальнейших инструкций, ехать позже запланированного времени или выполнить множество других действий. Развитие прямого управления движением по радио или телефону между диспетчерами и бригадами поездов сделало телеграфные распоряжения в значительной степени устаревшими к 1970-м годам.
Там, где плотность движения оправдывала это, можно было бы предусмотреть несколько путей, каждый с определенным по расписанию потоком движения, что исключило бы необходимость в частых «встречах» в стиле однопутного движения. Поезда, идущие навстречу этому потоку движения, все равно требовали бы распоряжений о поездах, но другие поезда — нет. Эта система была дополнительно автоматизирована с помощью автоматической блокировки сигнализации и блокировочных вышек , которые позволяли эффективно и безотказно устанавливать конфликтующие маршруты на перекрестках и удерживали поезда, следующие друг за другом, на безопасном расстоянии. Однако любой путь, который поддерживал поезда, идущие в двух направлениях, даже под защитой ABS, потребовал бы дополнительной защиты, чтобы избежать ситуации, когда два поезда приближаются друг к другу на одном участке пути. Такой сценарий не только представляет угрозу безопасности, но и потребовал бы, чтобы один поезд изменил направление до ближайшей точки разъезда . [ необходима цитата ]
До появления CTC существовало несколько решений этой проблемы, которые не требовали строительства нескольких однонаправленных путей. Многие западные железные дороги использовали автоматическую систему, называемую абсолютной разрешающей блокировкой (APB), где поезда, въезжающие на участок однопутья, заставляли все встречные сигналы между этим и следующим пунктом пропуска «опускаться» в положение остановки, тем самым предотвращая въезд встречных поездов. [ требуется ссылка ] В районах с более высокой плотностью движения иногда устанавливалось двунаправленное движение между обслуживаемыми вышками блокировки . Каждый участок двунаправленного пути имел рычаг управления движением, связанный с ним, для установки направления движения на этом пути. Часто обе вышки должны были устанавливать свои рычаги управления движением одинаково, прежде чем можно было установить направление движения. Сигналы блокировки в направлении движения отображались в соответствии с состоянием пути, а сигналы против движения всегда устанавливались на их наиболее ограничивающий аспект. Более того, ни один поезд не мог быть направлен на участок пути против его движения, а рычаги управления движением не могли быть изменены, пока участок пути не освободится от поездов. Как APB, так и ручное управление движением все еще требовали бы приказов на поезда в определенных ситуациях, и оба требовали компромиссов между людьми-операторами и детализацией управления маршрутизацией.
Окончательное решение для дорогостоящей и неточной системы заказа поездов было разработано компанией General Railway Signal в качестве их торговой марки «Centralized Traffic Control» (Централизованное управление движением). Первая установка в 1927 году была на 40-мильном участке Нью-Йоркской центральной железной дороги между Стэнли, Толедо и Бервиком, штат Огайо , с контрольной машиной CTC, расположенной в Фостории, штат Огайо . [1] CTC была разработана для того, чтобы позволить диспетчеру поезда напрямую контролировать движение поездов, минуя местных операторов и устраняя письменные приказы поездам. Вместо этого диспетчер поезда мог напрямую видеть местоположение поездов и эффективно контролировать движение поездов, отображая сигналы и управляя стрелками. Она также была разработана для повышения безопасности, сообщая о любой занятости пути ( см. рельсовую цепь ) человеку-оператору и автоматически предотвращая въезд поездов на путь против установленного потока движения.
Отличие машин CTC от стандартных машин блокировок и ABS заключалось в том, что жизненно важное блокировочное оборудование располагалось в удаленном месте, а машина CTC только отображала состояние пути и отправляла команды в удаленные места. Команда на отображение сигнала потребовала бы от удаленной блокировки установить поток движения и проверить наличие свободного маршрута через блокировку. Если команда не могла быть выполнена из-за логики блокировок, отображение на машине CTC не менялось. Эта система обеспечивала ту же степень гибкости, что и ручное управление движением до нее, но без затрат и сложности, связанных с предоставлением оператора в конце каждого сегмента маршрута. Это было особенно актуально для малоиспользуемых линий, которые никогда не могли надеяться оправдать такие большие накладные расходы .
Первоначально связь осуществлялась с помощью выделенных проводов или пар проводов , но позже она была вытеснена импульсно-кодовыми системами, использующими одну общую линию связи и релейную телекоммуникационную технологию, похожую на ту, что используется в перекрестных стрелках . Кроме того, вместо того, чтобы только отображать информацию о поездах, приближающихся и проходящих через централизации , машина CTC отображала статус каждого блока между централизациями, тогда как ранее такие секции считались « темной территорией » (т. е. с неизвестным статусом) с точки зрения диспетчера. Система CTC позволяла бы одному человеку в одном месте регулировать поток движения на многих участках пути, а также управлять стрелками и сигналами на централизациях, которые также стали называться контрольными точками . [2]
Машины CTC начинались как небольшие пульты в существующих башнях, управляя только несколькими близлежащими удаленными централизациями, а затем росли, контролируя все большую территорию, позволяя закрывать башни с меньшим трафиком. Со временем машины были перемещены непосредственно в диспетчерские, что исключило необходимость для диспетчеров сначала общаться с операторами блоков как посредниками. В конце 20-го века электромеханические системы управления и отображения были заменены дисплеями с компьютерным управлением. Хотя аналогичные механизмы управления сигнализацией были разработаны в других странах, то, что отличает CTC, — это парадигма независимого движения поездов между фиксированными точками под контролем и наблюдением центрального органа.
CTC использует железнодорожные сигналы для передачи инструкций диспетчера поездам. Они принимают форму решений о маршрутизации в контролируемых точках, которые разрешают поезду продолжать движение или останавливаться. Логика местной сигнализации в конечном итоге определит точный сигнал для отображения на основе статуса занятости пути впереди и точного маршрута, по которому должен следовать поезд, поэтому единственный ввод, требуемый от системы CTC, сводится к инструкции «идти/не идти».
Сигналы на территории CTC бывают двух типов: абсолютный сигнал , который напрямую контролируется диспетчером поезда и помогает проектировать границы контрольной точки, или промежуточный сигнал , который автоматически контролируется условиями пути в блоке этого сигнала и условиями следующего сигнала. Диспетчеры поездов не могут напрямую управлять промежуточными сигналами и поэтому почти всегда исключаются из отображения диспетчерского управления, за исключением инертной ссылки.
Большинство контрольных точек оборудованы дистанционным управлением, силовыми переключателями. Эти переключатели часто являются переключателями с двойным управлением , так как они могут управляться либо дистанционно диспетчером поезда, либо вручную рычагом или насосом на самом стрелочном механизме (хотя разрешение диспетчера поезда обычно требуется для этого). Эти переключатели могут вести к разъезду или могут иметь форму съезда , который позволяет перейти на соседний путь, или «стрелки», которая направляет поезд на альтернативный путь (или маршрут).
Хотя некоторые железные дороги по-прежнему полагаются на старые, более простые электронные световые дисплеи и ручное управление, в современных реализациях диспетчеры полагаются на компьютеризированные системы, похожие на системы диспетчерского управления и сбора данных ( SCADA ), чтобы просматривать местоположение поездов и аспект или отображение абсолютных сигналов. Как правило, эти машины управления не позволяют диспетчеру давать двум поездам конфликтующие полномочия без необходимости сначала получить команду, которая не сработает на удаленной блокировке. Современные компьютерные системы обычно отображают сильно упрощенную модель пути, отображая расположение абсолютных сигналов и подъездных путей. Занятость пути отображается с помощью жирных или цветных линий, наложенных на отображение пути, вместе с тегами для идентификации поезда (обычно номер ведущего локомотива). Сигналы, которыми может управлять диспетчер, представлены либо как «Стоп» (обычно красный), либо как «отображается» (обычно зеленый). Отображаемый сигнал — это тот, который не отображает «Стоп», и точный аспект, который видит бригада, не сообщается диспетчеру.
Первая установка CTC в Австралии была введена в эксплуатацию в сентябре 1957 года на линии Глен-Уэверли в пригороде Мельбурна . Длина линии составляла 6 миль (9,7 км), она была установлена Викторианскими железными дорогами в качестве прототипа для стандартного проекта Северо-Востока . [3]
В июне 1959 года Western Australian Government Railways завершили установку первого в Австралии крупномасштабного применения CTC на 3 футах 6 дюймах ( 1067 мм ) South Western Railway , которая связывает Перт с Банбери . После завершения эта система CTC покрыла 39-мильную (63 км) часть однопутной линии между Армадейлом на юго-восточной окраине Перта и Пинджаррой , дальше на юг. [4] : 36–38
С тех пор CTC широко применяется на основных межгосударственных железнодорожных линиях.
CTC был впервые установлен в Новой Зеландии между Таумарунуи и Окахукурой на загруженной магистрали Северного острова в 1938 году, за которым последовал Те Куити - Пукетуту в 1939 году и от Тава-Флэт до Паекакарики на линии Капити в 1940 году, и продлен от Паекакарики до Парапарауму в 1943 году; продолжение управления планшетами на коротком однопутном участке потребовало бы обслуживаемых планшетных станций с начальником станции и тремя (планшетными) носильщиками на каждом конце участка (см. Узел Север-Юг ). За этим на NIMT последовал Пукетуту- Копаки в 1945 году, между Франктоном, Гамильтоном и Таумарунуи с 1954 по 1957 год; и от Те Каувата до Амокура в 1954 году.
На других линиях CTC был установлен между Аппер-Хаттом и Фезерстоном в 1955 году и между Сент-Леонардсом и Оамару поэтапно с 1955 по 1959 год. CTC был завершен между Гамильтоном и Паекакарики на NIMT 12 декабря 1966 года.
На Главной южной линии система CTC была установлена от Роллстона до Пукеури к северу от Оамару на Главной южной линии поэтапно с 1969 года до завершения в феврале 1980 года. Старая система CTC от Сент-Леонардса до Оамару была поэтапно заменена системой Track Warrant Control в 1991 и 1992 годах.
Последние установки CTC были завершены в августе 2013 года на MNPL от Мартона до Арамохо и от Данидина до Мосгила , а также на линии ущелья Тайери до Северного Тайери в конце 2015 года.
Строительство пути, контролируемого CTC, значительно дороже, чем строительство пути без сигнализации, из-за необходимой электроники и отказоустойчивости. CTC обычно внедряется в районах с интенсивным движением, где снижение эксплуатационных расходов за счет увеличения плотности движения и экономии времени перевешивает капитальные затраты. Большая часть путей BNSF Railway и Union Pacific Railroad работает под управлением CTC; участки, которые обычно являются линиями с более легким движением, работают под управлением Track Warrant Control (BNSF и UP) или Direct Traffic Control (UP). [ необходима цитата ]
Недавно стоимость CTC снизилась, поскольку новые технологии, такие как микроволновые, спутниковые и железнодорожные линии передачи данных, устранили необходимость в проводных столбовых линиях или волоконно-оптических линиях. Эти системы начинают называть системами управления поездами. [ необходима цитата ]