Североамериканские железнодорожные сигналы обычно относятся к категории многоголовых устройств с электрическим освещением, отображающих сигнализацию в зависимости от скорости или слабую маршрутизацию . [ нужна ссылка ] Сигналы могут быть прожекторными , цветными , позиционными или цветными позиционными огнями , каждый из которых отображает различные аспекты , которые информируют машиниста локомотива о состоянии пути, чтобы он мог держать свой поезд под контролем и иметь возможность остановиться. за исключением каких-либо препятствий или опасных условий.
В Северной Америке нет национального стандарта или системы железнодорожной сигнализации. Отдельные железнодорожные корпорации имеют право разрабатывать свои собственные системы сигнализации при условии, что они соблюдают некоторые основные регулируемые требования безопасности. Из-за волны слияний, произошедшей с 1960-х годов, нередко можно увидеть, что одна железная дорога использует множество различных типов сигнализации, унаследованных от железных дорог-предшественниц. Это разнообразие может варьироваться от простых различий в оборудовании до совершенно разных правил и аспектов. Хотя в последнее время на железных дорогах произошла некоторая стандартизация в отношении оборудования и правил, разнообразие остается нормой.
В этой статье будут объяснены некоторые аспекты, обычно встречающиеся в сигнализации на железных дорогах Северной Америки. Более технический взгляд на то, как на самом деле работают сигналы, см. в разделе «Сигнализация железных дорог Северной Америки» .
В Северной Америке существует два основных типа систем сигнализации: сигнализация скорости и сигнализация слабого маршрута . [ нужна цитата ] Сигнализация скорости передает информацию о том, насколько быстро поезду разрешено двигаться на следующем участке пути; Слабая сигнализация маршрута передает информацию, касающуюся маршрута, по которому поезд будет следовать через перекресток, и инженер должен соответствующим образом регулировать скорость поезда. Сигнализация слабого маршрута применяется с термином «слабый» , потому что в системе могут использоваться некоторые аспекты сигнала скорости, а также потому, что точная информация о маршруте обычно не передается, а только факт расходящегося или прямого маршрута, каждый из которых имеет предсказуемый диапазон известных скоростей.
Обычно железные дороги на востоке США использовали сигнализацию скорости, а железные дороги на западе использовали сигнализацию маршрута, с некоторым смешением систем на Среднем Западе и Юге. Это произошло из-за меньшей плотности поездов на западе в сочетании с в целом более простой схемой путей. Со временем железные дороги маршрутной сигнализации путем слияния включили сегменты сигнализации скорости, а также внедрили в свои системы больше аспектов, основанных на скорости. Из пяти основных железных дорог класса 1 в США CSX использует сигнализацию скорости, Union Pacific и BNSF используют сигнализацию маршрута с повышенной скоростью (или то , что на данный момент фактически является сигнализацией скорости с некоторыми элементами маршрута), а Norfolk Southern использует сочетание скорости и сигнализация маршрута на основе первоначального владельца линии. Пригородные железные дороги и Amtrak используют сигнализацию скорости там, где они владеют или обслуживают пути, по которым они проходят. Все канадские железные дороги используют надежную систему сигнализации скорости в Канаде, но имеют некоторые сегменты маршрутной сигнализации на линиях, которые они приобрели в Соединенных Штатах.
Североамериканские сигналы обычно бывают трех типов.
Другие типы сигналов включают сигналы заказа поезда , сигналы ручной блокировки или сигналы, управляющие специальными устройствами безопасности, такими как раздвижные ограждения , разъезды без блокировки , переезды дорог и т. д. Они встречаются гораздо реже, чем три стандартных типа.
Сигналы Северной Америки обычно имеют общую схему. Высокий сигнал состоит из одной-трех головок , установленных примерно вертикально, каждая головка способна отображать от одного до четырех различных аспектов. Автоматические сигналы идентифицируются номерным знаком, тогда как абсолютные сигналы - нет. Аспект сигнала основан на комбинации аспектов, которые отображает каждая отдельная голова. Если сигнал имеет несколько головок, аспекты читаются сверху вниз и описываются как « X поверх Y поверх Z ».
Сигналы гномов — это сигналы меньшего размера, используемые в зонах с низкой скоростью или ограниченным просветом. Большинство сигнальных аспектных систем имеют параллельный набор аспектов для использования с карликовыми сигналами, которые отличаются от аспектов, используемых в высоких сигналах. Карликовые сигналы могут иметь несколько головок, как и сигнал высокого уровня, но иногда карликовые сигналы используют так называемые «виртуальные головки» для экономии места и стоимости. Здесь сигнал карлика отображает несколько ламп на том, что обычно было бы одной сигнальной головкой, создавая эффект нескольких сигнальных головок. Например, стопка карликовых ламп в порядке желтый, красный, зеленый может отображать простой желтый, красный и зеленый, а также желтый поверх зеленого и красный поверх зеленого.
За сигнальной головкой расположена темная подложка или мишень , которая помогает улучшить видимость сигнала при ярком окружающем освещении. Конструкции мишеней различаются, но обычно они имеют круглую или овальную форму, в зависимости от расположения сигнальных ламп. Для каждого типа сигнала обычно существует ряд целевых параметров, которые может выбрать отдельная железнодорожная компания. Поскольку сигналы гномов не предназначены для наблюдения с больших расстояний, они обычно не оснащены мишенями.
Сигналы чаще всего устанавливаются на путевых мачтах высотой от 12 до 15 футов (от 3,7 до 4,6 м), чтобы они находились на линии взгляда инженера. Сигналы также могут быть установлены на сигнальных мостах или консольных мачтах, охватывающих несколько путей. Сигнальные мосты и мачты обычно обеспечивают зазор не менее 20 футов (6,1 м) над верхней частью рельса. Кронштейны мачт устроены так, что несколько сигналов устанавливаются на одних и тех же мачтах, управляющих двумя соседними путями. Кронштейны-мачты, как правило, являются самым высоким типом сигнальных устройств, позволяющим поездной бригаде видеть сигнал над поездом на промежуточном пути. Сигналы на электрифицированной территории могут монтироваться на контактной конструкции, а сигналы на двунаправленных линиях могут монтироваться вплотную на одном и том же монтажном устройстве.
До 1985 года по правилам сигналы должны были устанавливаться над и справа от пути, которым они управляют. Это крепление было разработано для того, чтобы инженер мог видеть сигнал при движении паровоза или тепловоза с длинным капотом, ограничивающим обзор влево. В большинстве ситуаций, особенно при двунаправленном движении, сигналы необходимо было устанавливать над путями или на кронштейнах-мачтах, чтобы можно было разместить их справа. Поскольку конструкция локомотива изменилась, чтобы обеспечить хорошую видимость по обе стороны пути, были изменены правила, позволяющие железным дорогам переходить на двунаправленные сигналы мачтового типа, используя сигнальные мосты только в особых ситуациях, связанных с несколькими путями или ограниченным обзором.
Сигналы гномов обычно устанавливаются на земле в зонах движения с низкой скоростью или с ограниченным пространством. Сигналы гномов иногда могут быть установлены выше на небольшой мачте или другой конструкции для улучшения видимости. Они могут быть известны как «высокие карлики» или «палочные сигналы», но высокая установка не меняет применения карликового сигнала на более низкой скорости.
Электрические сигнальные лампы обычно представляют собой лампы накаливания малой мощности (35 Вт), работающие от постоянного тока низкого напряжения, или, в последнее время, светодиодные матрицы высокой мощности. В сигналах ламп накаливания используется комбинация двойных линз для направленной фокусировки их небольшой мощности на большом расстоянии (3500 футов или 1100 м при дневном свете). В новых светодиодных сигналах может использоваться либо несфокусированная матрица, либо выступать в качестве замены традиционной линзы. Сигнальные линзы США имеют стандартный диаметр 8.+3 ⁄ дюйма (210 мм). В сигналах Северной Америки используется стандартный набор цветов, определенный в октябре 1905 года и ставший общим для других видов транспорта, как показано на странице 384 Словаря сигналов Симмонса-Бордмана 1911 года.
Отдельные сигнальные головки могут быть настроены на мигание цветом для создания другого аспекта сигнала. Сигналы в Соединенных Штатах обычно мигают только одной головкой одновременно, тогда как сигналы в Канаде могут мигать двумя головками одновременно; мигающие огни, как правило, менее ограничительны , чем постоянные огни. [ нужна цитата ]
В некоторых системах скоростного транспорта используются только два цвета сигнальных ламп (лунный белый для движения и красный для полной остановки); примеры включают Baltimore Metro SubwayLink , Washington Metro и PATCO Speedline .
Правила и аспекты сигналов используют несколько заранее определенных скоростей. Эти скорости также используются в сигнализации типа Weak Route.
Аспекты сигналов разработаны с учетом некоторой степени отказоустойчивости . Аспекты часто разрабатываются таким образом, что неисправная или затемненная лампа приведет к тому, что результирующий аспект будет более ограничительным, чем предполагалось. Правила эксплуатации ( GCOR , NORAC или CROR ) требуют, чтобы темные или затемненные сигнальные головки рассматривались как отображающие их наиболее ограничивающий аспект (т. е. остановку), но отказоустойчивая конструкция аспектов может помочь инженеру принять более безопасный курс действий до выхода из строя сигнал становится очевидным. Хотя не все аспекты являются отказоустойчивыми, зеленая лампа на самой верхней головке используется только для наименее ограничительного аспекта сигнала, «Ясный», поэтому не существует случая, когда сбой мог бы случайно отобразить чистый аспект.
Если аспект сигнала включает мигающую лампу, мигающая лампа всегда применяется к менее ограничительным сигналам. Это сделано для того, чтобы застрявшее мигающее реле не могло случайно обновить сигнал.
Некоторая логика сигнализации включает в себя «перегорание лампы» (отказ лампы) или другое обнаружение неисправности, чтобы попытаться отобразить наиболее ограничительный аспект в случае неисправности. Однако эта функция не является обязательной и не является общепринятой.
Семафорные сигналы были впервые разработаны в Англии в 1841 году. [2] : 169 Некоторые железные дороги США начали устанавливать их в начале 1860-х годов, и семафоры постепенно вытеснили другие типы сигналов. Компания Union Switch & Signal (US&S) представила электропневматическую конструкцию в 1881 году. Она была более надежной, чем предыдущие, чисто механические версии, и все больше железных дорог начали их использовать. Однако в то время они были значительно дороже, чем сигналы Холла или «банджо». [2] : 171
К концу XIX века, особенно когда поезда стали длиннее и быстрее, а железнодорожные линии стали более перегруженными, считалось, что у сигнала банджо есть единственный и последний недостаток: видимость. Внутренний диск было трудно разглядеть в туманную погоду и когда на стеклянную панель налип снег. Более ранние типы электропневматических семафоров, производимые US&S, к 1880 году нашли ограниченное применение в качестве сигналов автоматической блокировки. Необходимость поддерживать давление воздуха в длинных пневматических линиях в конечном итоге привела к тому, что железные дороги прекратили их широкое использование в качестве сигналов автоматической блокировки. Тем не менее, эти типы действительно прослужили долгое время на блокирующих установках. Ранние семафоры также имели ограниченную дальность действия при ручном управлении и низкую надежность в плохую погоду. [2] : 149, 170–171 Таким образом, некоторые железные дороги продолжали использовать дисковые сигналы там, где требовалась автоматическая блокировка сигналов между станциями ручной блокировки, как это было подтверждено сводами правил того периода, вплоть до 1920-х годов и позже.
К началу 1890-х годов все больше железных дорог начали устанавливать семафорные сигналы с приводом от электродвигателей, которые были видны на расстоянии тысяч футов, в течение дня и в ненастных погодных условиях. В 1893 году дебютировал высоковольтный электродвигатель, сигнальный семафор автоматической блокировки. К 1898 году появился семафор типа «B» US&S, первый успешный семафор с электродвигателем низкого напряжения с полностью закрытым механизмом. Это было революционно, улучшая все предыдущие конструкции семафоров, причем последний такой пример был выведен из эксплуатации совсем недавно, в 2009 году, на бывшей линии Siskiyou SP, ныне CORPS.
Североамериканские семафоры с электроприводом, используемые с момента появления системы блоков рельсовых цепей в 1872 году, представляли собой форму автоматизации, востребованную железными дорогами для снижения затрат на рабочую силу и повышения надежности по сравнению с системами с ручным управлением, как в Великобритании, Германии и других странах. Сигналы карликов обрабатывались механически и пневматически для подачи сигналов ограничивающего типа, как и сигналы типа мачты при блокировках, но моторизованные карлики стали более распространены после разработки сигнала модели 2А в 1908 году. Такие гиганты, как А. Х. Радд из Пенсильванского RR, и его концепция сигнализации скорости в сочетании с его разработкой сигнала позиционного света и одновременных сигналов цветного света с использованием комбинации дублетных линз Уильяма Черчилля в практическом плане сделали семафор технически устаревшим.
Семафорные сигналы почти полностью заменены световыми сигналами в Северной Америке, но они содержат несколько важных элементов дизайна. Подавляющее большинство сигналов семафорного типа, используемых в Северной Америке, и единственный тип, сохранившийся в эксплуатации по состоянию на 2009 год, относятся к трехпозиционной разновидности верхнего квадранта. Те, что относятся к нижнему квадранту, чаще всего имеют две позиции, но три круглых знака, причем два имеют более ограничительный цвет. Эта конструкция семафорных очков с тремя апертурами в нижнем квадранте 60–75 градусов была известна как «спектакль с непрерывным светом» и предшествовала запатентованным Лори-Патеналл трехпозиционным верхним квадрантным очкам 1902 года. Цель заключалась в том, чтобы уменьшить вероятность неисправности или снегопад приводит к тому, что сигнал лишь частично поднимается по горизонтали, но при этом по-прежнему отображается наиболее ограничительная цветная ночная индикация. Цветные изображения этих сигналов подтверждают это, поскольку «Красный-красный-зеленый» домашнего сигнала и «Желтый-желтый-зеленый» дальнего плеча повсеместно использовались на семафорах LQ 60 и 75 градусов (B&M, Центральный Вермонт). Трехцветные сигналы под углом 60 или 75 градусов не использовались. «Стандартные» очки нижнего квадранта с углом обзора 90 градусов и 3 позициями имели ограниченное применение (последние использовались в терминалах Мемфиса, штат Теннесси, и Сент-Луиса, штат Миссури), поскольку очки Лорре-Патеналла UQ обеспечивали значительно больший диапазон обзора.
Лезвие семафора имело несколько конструкций, каждая из которых имела разное значение:
Цвет семафора также часто соответствует вышеуказанным категориям: абсолютные сигналы обычно имеют белую полосу на красном лопасти, а остальные имеют черную полосу (чаще всего повторяющую форму конца лопасти) квадрата или 60 градусов. были стандартом RSA.
Патентование в 1911 году комбинации «дублет-линза» для дальнего действия (2500 футов или 760 м при дневном свете) доктором Уильямом Черчиллем в исследовательском центре Corning Glass в Корнинге, штат Нью-Йорк, показало, что господство семафорного сигнала на железных дорогах было быстро приближается к своему завершению. К 1916 году эта оптическая комбинация и слабый отклик продаж побудили руководство компании Hall Signal Company осознать, что их только что представленный и самый совершенный семафорный механизм типа «L» (самый последний, произведенный любой сигнальной компанией США) действительно устарел. Это устройство с двумя объективами было разработано Уильямом Черчиллем из Корнеллского университета , когда он работал на Corning Glass Works . Он закончил разработку стандартов цвета для железнодорожной стеклянной посуды, которую компания Corning запатентовала 10 октября 1905 года. Их сразу же начали использовать в качестве сигналов дневного света ближнего действия и туннельного типа, освещаемых электрическими лампами накаливания. Затем он обратил свое внимание на сигналы дневного света средней и дальней дальности, используя те же электрические лампы накаливания со значительно улучшенной оптикой: комбинацию «дублет-линза».
Реакцией Холла на эту ситуацию стала покупка патентов, поданных в 1918 году, у некоего г-на Блейка на его сигнал «Прожектор». На самом деле сигнал прожектора представлял собой обновленную и модернизированную вариацию старого закрытого дискового сигнала Холла. Блейк использовал стандартное железнодорожное трехпозиционное поляризованное крыльчатое реле , добавил миниатюрные очки и пирекс, круглые очки из боросиликатного стекла с низким коэффициентом расширения и соединил это с очень эффективным эллиптическим отражателем и системой оптических линз с очень большой линзой .+Ступенчатая внешняя линза диаметром 1 ⁄ дюйма (270 мм). Эта революционная разработка обеспечила сигнал с видимой индикацией на расстоянии более 1 мили (1,6 км) от сигнала средь бела дня, когда сигнал находился на касательной линии пути. Первые цветные световые сигналы были видны только примерно на половине этого расстояния (2500 футов или 760 метров) при использовании примерно того же электрического тока, что в то время было серьезной проблемой на «территории первичных батарей ». К 1925 году компания Gage и Corning Glass разработала «цвета с высокой передачей цвета» для железнодорожной стеклянной посуды, увеличив это ограниченное расстояние до приемлемо конкурентоспособных 3500 футов (1100 м) по касательной.
В Великобритании оригинальные сигналы электромеханических прожекторов представляли собой маломощную лампу накаливания, установленную за семафорным очком, лишенным лопасти позади мишени. Сигнал прожектора Union Switch and Signal Company, повсеместно распространенный в Соединенных Штатах, имеет внутренний кабель с системой весов для механического выравнивания сигнала в красном положении в случае сбоя системы.
Использование прожекторных сигналов получило широкое распространение в основном из-за их относительно низких эксплуатационных расходов, высокой видимости, низкого энергопотребления, а после 1932 года использования составной линзы с 4-ваттной 3-вольтовой лампой, которая довольно хорошо работала на территории с сигнализацией с батарейным питанием. Также имело значение наличие единственной линзы, дающей показания в сигналах блокировки с несколькими головками в фиксированном месте относительно мачты и других сигнальных головок, чего не было в случае с цветными световыми сигналами с несколькими линзами. Со временем затраты на значительно более дорогое реле сигнала прожектора начали перевешивать экономию от его компактного размера и одной лампы по сравнению с простым цветным световым сигналом с несколькими линзами. К концу 1980-х годов прожектор потерял свою позицию самого популярного типа сигналов в Северной Америке.
Чтобы решить проблемы, связанные с движущимися частями, были разработаны новые твердотельные однолинзовые сигналы. Первый такой продукт, выпущенный на рынок в 1968 году под названием «Unilens» от Safetran , использует оптоволокно для концентрации излучения до четырех источников света за одной линзой. Однако, за исключением низкоскоростных сигналов, требующих видимости только на небольшом расстоянии, они не были полностью успешными, и большинство из них в настоящее время выводятся из эксплуатации после относительно короткого срока службы. Большинство образцов, способных иметь четыре аспекта, имели два ламповых блока, одновременно светившихся красным, чтобы обеспечить наиболее строгую индикацию большую дальность видимости, чем при использовании одного лампового блока.
Треугольно расположенные цветные световые сигналы представляют собой группу из трех патронов цветных ламп в центре большой круглой мишени. Они были одним из первых широко используемых типов цветных световых сигналов высокой интенсивности, в частности, принятых на железных дорогах Центральной и прибрежной береговой линии Нью-Йорка , а затем использовавшихся исключительно компаниями Conrail и New Jersey Transit . [3]
Первоначальная конструкция General Railway Signal (GRS) типа «G» представляла собой чугунный ящик, содержащий три двойных линзовых блока, расположенных треугольно. В моделях US&S «TR» и «TP» использовались три соединенных одноламповых корпуса меньшего размера с общим фоном. У давно несуществующей компании Chicago Signal Company была версия, в которой использовался стандарт 5.+Линзы переключаемой лампы диаметром 3 ⁄ дюйма (140 мм) (часто производства Macbeth) вместо стандартных обратно-выпуклых и ступенчатых линз, встречающихся в стандартной конструкции с внутренним дублетом. Версия Union позже была обновлена до единого агрегата, аналогичного модели GRS. Поскольку модульные цветные световые сигналы получили широкое распространение, наряду с конфигурациями вертикального типа обычно предлагаются конфигурации целевого типа. Треугольный цветной световой сигнал был особенно полезен в физически ограниченных и замкнутых пространствах. [3]
Вертикальные цветные световые сигналы являются вторым основным типом цветных световых сигналов и сегодня представляют собой самую популярную форму сигнала в Северной Америке, вытеснившую прожектор. [ нужна цитация ] Эти сигналы по функциям не отличаются от цветового сигнала треугольного типа, но имеют значительно измененный внешний вид.
Сохраняющиеся проблемы с надежными источниками света дальнего действия, состоящими из одной оптической цветной линзы и сфокусированной лампы, ограничили первое использование цветных световых сигналов для дневных наружных применений ближнего действия, а также для туннелей и других подземных или низкоскоростных комплексов. Проект станции Пенсильвания в Нью-Йорке 1911 года был одним из примеров такого типа цветного светового сигнала с внешней цветной оптической линзой диаметром 8 3/8 дюйма, некоторые из которых по состоянию на 2011 год все еще находятся в эксплуатации.
Разработка дублетной линзы Черчиллем на Corning Glass Works позволила сделать источник электрического света более эффективным, чем предыдущие конструкции сигналов цветного дневного света. Различают два основных типа корпусов: одиночный корпус, когда две и более лампы содержались в одном литом корпусе, и модульный светильник, где каждая лампа представляла собой самостоятельный блок, способный скомпоноваться в сигнал произвольной конфигурации, в том числе треугольной. . У US&S есть популярный одиночный тип корпуса с его стилями R/R-2, P-2/5 и N, в то время как GRS предложила свой треугольный тип G, а компания Chicago Signal Company предоставила аналогичную версию. Сегодняшний Safetrans Triangular представляет собой копию GRS Type G, но с вертикально расположенными двойными дверями.
Сигналы, подобные модели N/N-2, также можно было устанавливать прямо на земле в качестве карликового сигнала без подложки. Наиболее известными пользователями этого типа сигнала были Чесапик и Огайо , но их можно было найти на железных дорогах по всей стране.
Over time, due to its low cost and versatility, the modular color light signal became the standard in North America. The first modular system was the GRS Type "D", first marketed in 1922, and adopted by the Southern Railroad along with many others: D&RG, etc. The GRS units used a smaller "background" than the comparable US&S vertical possibly somewhat compromising long range visibility. Today the most popular type of new signal in North America is a modular design manufactured by Safetran, as it is the cheapest, with all of the four major Class 1 railroads installing it almost exclusively.[citation needed] Today, both GRS and Safetran market separate modular systems for high and dwarf signals, while US&S uses the single modular Style "R-2" design for high and Style N-2 for dwarfs.
Modular color lights allow for all the cost savings inherent in color lights, but also make it easier for railroads to stock signals and perform alterations to interlockings. Instead of having to order custom heads, new modules can be taken from stock to build new signals or modify existing heads. With simple bracketry, even triangular color lights may be built up with these standardized components.
Modular color light signals are often fitted with a full-length sun shade often called "Vader Hoods" by railroad employees and railfans due to the appearance similar to Darth Vader in the Star Wars series of films. These extended signal shades improves visibility in bright sunny conditions and blocks other light from other sources that could illuminate and provide a false aspect to the engineer. The shades also provide an unintended bonus of helping to focus the light to be more noticeable from far distances. This shade was originally adopted by the Union Pacific and Denver Rio Grand and Western railroads to prevent snow buildup on one shade from obscuring the signal lens above it.
Position light signals use rows of 5+3⁄8-inch-diameter (140 mm) lamps to simulate the positions of an upper quadrant semaphore blade. Position lights were developed by A.H. Rudd, Superintendent of Signalling of the Pennsylvania Railroad (PRR). They were introduced in 1915 as a replacement for semaphore signals on the Main Line between Paoli and Philadelphia as an effort to reduce the maintenance required by semaphore signals as well as visibility problems caused by the new overhead electrification project. The original system used rows of four lights. The system was later reduced to use rows of three lamps, surrounding a common center. This reduced the "sail" effect of the inordinately large and tombstone shaped background of the four-light variant. The original installation made use of lamps positioned in front of a free standing black sheet-iron backing, but shortly thereafter, the new circular background was fitted to the then reduced 3 lamp per row device and directly to the backing on a framework referred to as a "spider."[4]
Each position lamp unit is equipped with a 12 volt, 6 candlepower bulb mounted in front of a parabolic mirror that increases the relatively weak bulb's intensity. To avoid phantom indications the design makes use of a special inverted toric lens (i.e. a single clear Fresnel lens mounted step sides outwards) with a portion of the lens steps painted black. A light yellow tinted conical glass with frosted tip was chosen, as this color was determined to have the highest visibility under fog conditions based on empirical studies at Corning at that time.[5]
A standard high position light consists of two heads; the bottom head can remain dark unless it is needed. In addition to the high position light signals the PRR developed a dwarf position light, as with many railroads, these dwarf signals are also referred to as a "pot," a tradition carried over from the 19th century revolving "Pot Type Signal." Four plain white lamps are able to display four low-speed aspects each with two lamps. In 1930, close clearances of the Philadelphia Suburban Station complex spurred development of the pedestal-type position, which consisted of two position dwarf signals in a common cast backing.[5]
PRR type position lights were used throughout the vast PRR system as well as the Long Island Rail Road (LIRR), a PRR subsidiary, and the Norfolk and Western, which was one-third-owned by the PRR. US&S was the sole supplier of classic position light equipment as this manufacturer's factory was formerly located on the four track mainline of the P.R.R. in Swissvale, Pa.[5]
In 1954, the PRR experimented installing red lenses in the horizontal position of the upper head to help increase the at distance visibility of absolute Stop signals at Overbrook interlocking.[6] Under the Penn Central and later Conrail it became standard practice to add these red lenses to high position lights and even some pedestal signals. The Norfolk and Western modified its signals to use red and green lenses in the upper head Stop and Clear positions and yellow lenses everywhere else. In the 1980s Amtrak modified most of its former-PRR position lights to use the equivalent color light colors in all of the positions of both heads. Internally referred to as position color lights, these are not to be confused with color position lights described below, which while functionally similar are structurally considerably different.[5]
New PRR type position lights continued to be installed up until the 1980s on former Conrail systems. Today most of the old PRR position lights are slowly being replaced by modern color lights, but Amtrak, SEPTA and the LIRR continue to install new position lights (Amtrak's being of the colorized variety). US&S no longer manufactures position light equipment, but updated models from Safetran continue to be available.[5]
The color position light (CPL) signal was developed by Frank Patenal, superintendent of signaling of the Baltimore and Ohio (B&O) railroad, circa 1918. He also developed a proprietary signal aspect system to replace the earlier A.H. Rudd, ARA standard signaling system (PRR-based) then in use. The CPL system was unique in that it was a conceptually original design instead of being an update of an existing system. The CPL system incorporates several design principles that are otherwise unique to North American signaling. Use of the color red only in the case of an absolute stop or restricted speed situation is the most significant characteristic. The other 11 standard possible combinations do not display a red aspect.[7]
The CPL consists of a central position target with up to four pairs of doublet lens units around the perimeter of the background disc. The lens units are spaced at 45-degree axes using the positions: green |, yellow /, red — and a lunar white \ for restricting also being present in some installations. The main head is surrounded by up to 6 markers at the 12:00, 2:30, 4:30, 6:00, 8:30 and 10:30 o'clock positions. The function of the main head was block occupancy information with green representing two or more clear blocks, yellow one clear block, and red/lunar white representing a restricting indication, meaning the engineman was permitted to enter his train into an occupied block. The individual marker lamps provide speed information, 12 o'clock being Normal speed, 6 being Medium speed (Limited speed if flashing), 10 being Normal to Medium (Limited if flashing), 2 being Normal to Slow, 8 being Medium to Medium, 4 being Medium to Slow and no lit markers being Slow to Slow.[7]
This CPL was first deployed on the Staten Island Railroad (a B&O subsidiary) in the 1920s, and deployed system-wide shortly thereafter. Parts of the Chicago and Alton Railroad received CPLs later, when the B&O gained control of that line. In the 1980s both Amtrak's Chicago Union Station and Metra's Chicago Northwestern Station installed dwarf CPLs to replace earlier signals in those terminals.[7]
As of 2008[update] and as with all U.S. railroads, CSX is slowly replacing all of the remaining CPLs on its system with contemporary vertical color light LED signals. The signals on the old Alton Railroad have also been almost entirely replaced as have many of the CPL dwarfs at the two Chicago terminals. The sole exception is the Staten Island Railroad, which recently upgraded its signaling system with new CPLs using modern Safetran position light equipment.[7]
The first signals employed on an American railroad were a system of flags used on the Newcastle and Frenchtown Turnpike and Rail Road in the 1830s. The railroad then developed a more effective system consisting of wooden balls, painted red, white or black, and hoisted up or down a pole on a rope-and-pulley system. The initial use of these signals was merely to indicate the on-time status of trains, rather than to control train movements. The wooden balls were often configured with lanterns for nighttime use.[8]: 18 Ball signals were first used to direct train movements in 1852, on the New York and New Haven Railroad.[2]: 134 Other mechanical signals used during the 19th century include:
The Hall disc signal (also called a "banjo" signal) was the first electrically operated signal to be widely adopted by American railroads. Thomas Hall patented his disc signal design in 1867.[2]: 146–147
A banjo-shaped wooden case housed a large iron wire hoop with red silk stretched and glued over it. The opposite end had a much smaller hoop in which a very thin disc of colored glass was secured. This entire iron wire assembly was pivoted inside an electromagnet on what was known as a "Z" armature which was wound with copper magnet wire. When the coil was energized, the wire hoops were moved away from the large glass opening in the front of the wooden "banjo" case exposing its white-painted interior. The colored glass disc at the same time moving away from a clear primitive Fresnel lens at the top of the case which was backed up on the rear side of the case with a kerosene lamp.[9]: 271 The disc signal was first placed into service in 1870 on the New York and New Haven Railroad at Stamford, Connecticut, using a track treadle device to activate it, as the track circuit was not developed until 1872 by Dr. William Robinson.[10][11]
The Hall Signal Company installed the disc signals as part of automatic block signal systems, initially utilizing line wire circuits, running on poles alongside the tracks, connecting the track treadle devices. One of the earliest such systems was installed in 1871 on the Eastern Railroad (later the Boston & Maine).[12]: 18 About 1500 disc signals were operational by 1896.[13]: 80
The all-metal US&S Enclosed Disc Signal was introduced in 1896 and had one version that employed both a red and a green banner (as well as both colored glasses) that were mechanically arranged in such a way as to have the banners and glass roundels exchange places within the signal case as the indication required.
There are examples of various mechanical and electrical signals in several railway museums and in the collections of a very few railroad enthusiasts. These include signals that were manufactured by US&S, GRS, Hall and even the Federal Signal Company. The Hall Company's 1924-introduced variant of the dwarf "Position Color Light" signal (or "PCL" as they were referred to at that time) are among the most rare and sought after by collectors, as are the extremely rare mechanical dwarf semaphores of the T. George Stiles Company. These signals were installed at the beginning of the 20th century by the New Haven Railroad and used into the 1980s.
Most North American railroads have between 10 and 20 separate signal rules, each which are often represented by multiple aspects. However, all of these complicated rules revolve around the simple premise of informing the locomotive engineers how they are to operate their train in the present location, and what they are to expect at the next signal location.[citation needed] From here the large set of rules and aspects can be broken down into a small number of classes which are common to all North American signaling systems:[citation needed]
Distant signals are often referred to as approach signals as the signal block before the interlocking is known as the approach block.[citation needed]
In the aftermath of the 1996 Maryland train collision, the Federal Railroad Administration amended its regulations for push-pull train operation to prevent locomotive engineers from forgetting that they were approaching a stop signal after making a station stop. The resulting "Delay in Block Rule" requires that all distant signals, located in territory where push-pull trains operate in the absence of cab signals, be marked with a "D" placard. The placard is intended to remind engineers that they are bound by a 40 mph (64 km/h) speed restriction, and must approach the interlocking signal prepared to stop, whenever a station stop is made or train speed drops below 10 mph (16 km/h) in the approach block. The restrictions hold until the interlocking signal is clearly visible and is displaying a "proceed" indication.[15]
