Автоматическая система оповещения ( AWS ) — это система безопасности на железной дороге, изобретенная и в основном используемая в Великобритании. Она обеспечивает машиниста поезда звуковой индикацией того, является ли следующий сигнал, к которому они приближаются, чистым или предупредительным. [1] В зависимости от состояния приближающегося сигнала, AWS будет издавать либо звук «гудка» (как предупреждающая индикация), либо звук «колокола» (как четкая индикация). Если машинист поезда не подтверждает предупреждающую индикацию, AWS инициирует экстренное торможение. Однако, если машинист правильно подтверждает предупреждающую индикацию, нажимая кнопку подтверждения, то машинисту отображается визуальный «подсолнух» в качестве напоминания о предупреждении.
AWS — это система, основанная на обнаружении поездами магнитных полей. Эти магнитные поля создаются постоянными магнитами и электромагнитами, установленными на пути. Полярность и последовательность магнитных полей, обнаруженных поездом, определяют тип индикации, предоставляемой машинисту поезда.
Магнит, известный как магнит AWS, устанавливается на центральной линии пути. Магнитное поле магнита устанавливается на основе следующего аспекта сигнала. [1] Поезд определяет полярность магнитного поля с помощью приемника AWS, постоянно установленного под поездом. [1]
Магнит AWS состоит из 1 постоянного магнита и дополнительного электромагнита. Постоянный магнит неуправляем и всегда создает постоянное магнитное поле неизменной полярности. Поезд, проезжающий через постоянный магнит, выдаст машинисту предупреждающую индикацию AWS.
Дополнительный электромагнит может использоваться для предоставления машинисту поезда четкой индикации AWS. Если AWS поезда обнаруживает второе магнитное поле определенной полярности после первого постоянного магнита, то AWS отображает четкую индикацию вместо предупреждающей индикации. Поезд обнаруживает полярность электромагнита после полярности постоянного магнита. Это связано с тем, что дополнительный электромагнит всегда устанавливается после постоянного магнита (по направлению движения). Электромагнит подключен к зеленому сигналу , поэтому машинист получит четкую индикацию AWS только в том случае, если сигнал чистый (зеленый).
Постоянный магнит всегда производит южный полюс . Если электромагнит запитан для производства северного полюса, AWS даст водителю четкое указание AWS.
Многосекционные поезда имеют приемник AWS на каждом конце. Транспортные средства, которые могут работать поодиночке (одновагонные дизель-поезда и локомотивы), имеют только один; он может быть либо спереди, либо сзади в зависимости от направления движения транспортного средства.
Оборудование поезда состоит из:
Полярности в этом примере актуальны для Великобритании. Постоянный магнит создает южный полюс в Великобритании. Другие страны могут использовать постоянный магнит, который создает северный полюс. Ключевой принцип работы заключается в том, что электромагнит создает противоположный полюс постоянного магнита.
Поезд движется к сигналу, на котором отображается сигнал «чисто» (зеленый). Поезд проезжает через магнит AWS (который представляет собой два магнита, сначала постоянный магнит, а затем электромагнит). Электромагнит находится под напряжением. Приемник AWS обнаруживает магнитное поле в последовательности: Южный, Северный . Южный полюс исходит от постоянного магнита, а северный полюс исходит от электромагнита. Эта последовательность «южный, затем северный» дает водителю четкий сигнал AWS.
Поезд движется к сигналу, который показывает осторожность (желтый). Поезд проезжает через магнит AWS (который представляет собой два магнита, сначала постоянный магнит, а затем электромагнит). Электромагнит обесточен (т. е. он не запитан). Приемник AWS обнаруживает только одно магнитное поле в последовательности: Южное . Причина, по которой было обнаружено только одно магнитное поле, заключается в том, что электромагнит не был запитан. Это делает электромагнит невидимым для приемника AWS. Этот южный полюс сам по себе приводит к предупреждающей индикации AWS для машиниста.
Приближаясь к сигналу, поезд проедет над магнитом AWS. Визуальный индикатор AWS («подсолнух») в кабине машиниста станет полностью черным . Если приближающийся сигнал имеет вид «чисто», то AWS подаст звуковой сигнал (современные поезда оснащены электронным оповещателем, который издает характерный «пинг») и оставит «подсолнух» черным. Эта четкая индикация AWS позволяет машинисту узнать, что следующий сигнал показывает «чисто» и что система AWS работает.
Если следующий сигнал отображает ограничивающий аспект (например, предупреждение или остановка), звуковой индикатор AWS будет издавать непрерывный сигнал тревоги. Затем у машиниста есть примерно 2 секунды, чтобы нажать и отпустить кнопку подтверждения AWS (если машинист удерживает кнопку, AWS не будет отменен). [1] После нажатия кнопки подтверждения AWS звуковой индикатор AWS отключается, а визуальный индикатор AWS меняется на рисунок из черных и желтых спиц. Этот рисунок из желтых спиц сохраняется до тех пор, пока поезд не достигнет следующего магнита AWS, и служит напоминанием машинисту об ограничивающем аспекте сигнала, который он проехал.
В качестве механизма безопасности , если машинист не нажмет кнопку подтверждения AWS для предупреждающего сообщения за достаточное время, автоматически включатся аварийные тормоза, останавливая поезд. После остановки машинист теперь может нажать кнопку подтверждения AWS, и тормоза автоматически отпустятся по истечении периода безопасного тайм-аута.
AWS работает так же, как и сигналы, за исключением того, что фиксированный магнит расположен на тормозном пути перед снижением скорости. Один фиксированный магнит всегда будет вызывать предупреждающую индикацию для водителя, которую водитель должен подтвердить, чтобы предотвратить применение экстренного торможения. Предупреждающее табло на пути также сообщит водителю о требованиях к скорости впереди.
Данный список ограничений не является исчерпывающим:
Ранние устройства использовали механическую связь между сигналом и локомотивом. В 1840 году машинист локомотива Эдвард Бери экспериментировал с системой, в которой рычаг на уровне пути, соединенный с сигналом, издавал гудок локомотива и включал красную лампу, установленную в кабине. Десять лет спустя полковник Уильям Йолланд из Железнодорожной инспекции потребовал систему, которая не только предупреждала машиниста, но и автоматически включала тормоза, когда сигналы передавались в опасности, но удовлетворительного метода для этого не было найдено. [2]
В 1873 году патент Великобритании № 3286 был выдан Чарльзу Дэвидсону и Чарльзу Даффи Уильямсу на систему, в которой при прохождении сигнала опасности рычаг на пути приводил в действие свисток локомотива, включал тормоз, отключал пар и предупреждал охранника. [3] Последовало множество подобных патентов, но все они имели один и тот же недостаток — их нельзя было использовать на более высоких скоростях из-за риска повреждения механизма — и они ни к чему не привели. В Германии система Кофлера использовала рычаги, выступающие из сигнальных столбов, для взаимодействия с парой рычагов, один из которых представлял осторожность , а другой — остановку , установленных на крыше кабины локомотива. Чтобы решить проблему работы на скорости, подпружиненное крепление рычагов было напрямую соединено с буксой локомотива для обеспечения правильного выравнивания. [4] Когда в 1929 году берлинская S-Bahn была электрифицирована, в то же время была установлена модификация этой системы с контактными рычагами, перемещенными с крыш на боковые стороны поездов. [ необходима ссылка ]
Первое полезное устройство было изобретено Винсентом Равеном из Северо-Восточной железной дороги в 1895 году, патент номер 23384. Хотя оно обеспечивало только звуковое предупреждение, оно указывало машинисту, когда впереди были установлены стрелки для отклоняющегося маршрута. К 1909 году компания установила его примерно на 100 милях путей. В 1907 году Фрэнк Уайетт Прентис запатентовал систему радиосигнализации, использующую непрерывный кабель, проложенный между рельсами, питаемый искровым генератором , для передачи « волн Герца » на локомотив. Когда электрические волны были активны, они заставляли металлические опилки в когерере на локомотиве слипаться и пропускать ток от батареи. Сигнал отключался, если блокировка не была «чистой»; ток не проходил через когерер, и реле меняло белый или зеленый свет в кабине на красный и включало тормоза. [5] В 1911 году компания London & South Western Railway установила систему на своей ветке Хэмптон-Корт , но вскоре после этого демонтировала ее, когда линия была электрифицирована . [6]
Первая система, получившая широкое распространение, была разработана в 1905 году компанией Great Western Railway (GWR) и защищена патентами Великобритании 12661 и 25955. Ее преимущества перед предыдущими системами заключались в том, что ее можно было использовать на высокой скорости, а также в том, что она издавала звуковой сигнал подтверждения в кабине при прохождении сигнала «отбой».
В окончательной версии системы GWR локомотивы были оснащены соленоидным клапаном в вакуумной трубе поезда, который поддерживался в закрытом положении батареей. На каждом дальнем сигнале между рельсами устанавливалась длинная рампа. Эта рампа состояла из прямого металлического лезвия, установленного ребром, почти параллельно направлению движения (лезвие было слегка смещено от параллельности, чтобы в своем фиксированном положении оно не протирало канавку в контактных башмаках локомотива), установленного на деревянной опоре. Когда локомотив проезжал по рампе, подпружиненный контактный башмак под локомотивом поднимался, и цепь батареи, удерживающая закрытым тормозной клапан, разрывалась. В случае четкого сигнала ток от линейной батареи, питающей рампу (но с противоположной полярностью), проходил к локомотиву через контакт и поддерживал тормозной клапан в закрытом положении, при этом ток обратной полярности звонил в колокол в кабине. Чтобы гарантировать, что механизм успеет сработать, когда локомотив движется с высокой скоростью, и внешний ток, следовательно, подается только на мгновение, «медленно отпускающее реле» и продлевает период работы, и дополняет питание от внешнего источника током от аккумуляторной батареи локомотива. Каждый дальний сигнал имел свою собственную батарею, работающую при 12,5 В или более; сопротивление, если питание поступало непосредственно от контрольного сигнального ящика, считалось слишком большим (оборудование локомотива требовало 500 мА ). Вместо этого цепь 3 В от переключателя в сигнальном ящике управляла релев аккумуляторном ящике. Когда сигнал был на уровне «осторожно» или «опасность», батарея рампы отключалась и, таким образом, не могла заменить ток батареи локомотива: соленоид тормозного клапана затем отпускался, вызывая впуск воздуха в вакуумную трубу поезда через сирену, которая обеспечивала звуковое предупреждение, а также медленное применение тормозов поезда. Затем машинист должен был отменить предупреждение (восстановив систему в нормальное состояние) и применить тормоза под своим собственным контролем - если он этого не делал, соленоид тормозного клапана оставался открытым, вызывая потерю всего вакуума и полное применение тормозов примерно через 15 секунд. Предупреждение отменялось машинистом, нажимающим подпружиненный рычаг на аппарате ATC в кабине; ключ и схема были устроены таким образом, что именно рычаг возвращался в свое нормальное положение после нажатия, а не нажатие рычага сбрасывало систему - это было сделано для того, чтобы предотвратить отключение системы водителем, заклинившим рычаг в нижнем положении или случайно застрявшим в таком положении. При нормальной эксплуатации аккумулятор локомотива постоянно разряжался, удерживая закрытым клапан в вакуумной магистрали поезда, поэтому, чтобы свести это к минимуму, был встроен автоматический выключатель, который отключал аккумулятор, когда локомотив не использовался, а вакуум в магистрали поезда падал. [7]
Специально оборудованные локомотивы GWR могли работать на общих линиях, электрифицированных по принципу третьего рельса ( Smithfield Market , Paddington Suburban и Addison Road ). На въезде на электрифицированные участки была предусмотрена особая, высокопрофильная контактная рампа ( 4+1 ⁄ 2 дюйма [110 мм] вместо обычных 2+1 ⁄ 2 дюйма [64 мм]) поднял контактный башмак локомотива, пока он не вошел в зацепление с храповым механизмом на раме. Соответствующий поднятый пандус в конце электрифицированной секции освободил храповой механизм. Однако было обнаружено, что сильный тяговый ток может помешать надежной работе бортового оборудования при движении по этим маршрутам, и именно по этой причине в 1949 году «хорошо зарекомендовавшая себя» система GWR не была выбрана в качестве национального стандарта (см. ниже). [7] [8]
Несмотря на серьезную приверженность обслуживанию линейных и локомотивных батарей, GWR установила оборудование на всех своих основных линиях. В течение многих лет локомотивы Western Region (преемники GWR) были оснащены как системой GWR ATC, так и системой BR AWS.
К 1930-м годам другие железнодорожные компании под давлением Министерства транспорта рассматривали собственные системы. Бесконтактный метод, основанный на магнитной индукции, был предпочтителен, чтобы устранить проблемы, вызванные снегопадами и ежедневным износом контактов, которые были обнаружены в существующих системах. Система Строуджера-Хадда Альфреда Эрнеста Хадда ( ок. 1883 – 1958) использовала пару магнитов, один постоянный магнит и один электромагнит, действующие последовательно, когда поезд проходил над ними. Хадд запатентовал свое изобретение и предложил его для разработки компании Automatic Telephone Manufacturing Company of Liverpool (дочерней компании компании Strowger Automatic Telephone Exchange Company of Chicago). [9] [10] Она была испытана Southern Railway , London & North Eastern Railway и London, Midland & Scottish Railway, но эти испытания ни к чему не привели.
В 1948 году Хадд, теперь работающий в LMS, оснастил своей системой линию Лондон, Тилбери и Саутенд , подразделение LMS. Она оказалась успешной, и British Railways усовершенствовали механизм, обеспечив визуальную индикацию в кабине относительно вида последнего пройденного сигнала. В 1956 году Министерство транспорта оценило системы GWR, LTS и BR и выбрало систему, разработанную BR, в качестве стандарта для британских железных дорог. Это было сделано в ответ на аварию в Харроу и Уилдстоуне в 1952 году. [8]
Позднее AWS был расширен для выдачи предупреждений о: [11]
AWS была основана на системе 1930 года, разработанной Альфредом Эрнестом Хаддом [9] и продаваемой как система «Строуджер-Хадд». Более ранняя контактная система, установленная на Great Western Railway с 1906 года и известная как автоматическое управление поездом (ATC), была постепенно вытеснена AWS в Западном регионе Британских железных дорог .
Network Rail (NR) AWS состоит из:
Система работает по принципу «установка/сброс».
Когда сигнал «отключен» или зеленый («выключен»), электромагнит активируется. Когда поезд проходит, постоянный магнит устанавливает систему. Через некоторое время, когда поезд движется вперед, электромагнит сбрасывает систему. После такого сброса раздается звуковой сигнал (на новых составах — звонок), и индикатор полностью черный, если он еще не черный. Подтверждение от машиниста не требуется. Систему необходимо сбросить в течение одной секунды после установки, в противном случае она ведет себя как предупреждающая индикация.
В проводку управления дистанционным сигналом включена дополнительная защита, чтобы гарантировать, что индикация AWS «clear» выдается только тогда, когда дистанционный сигнал доказано «off» — механические дистанционные семафоры имеют контакт в цепи катушки электромагнита, замыкающийся только тогда, когда рычаг поднимается или опускается не менее чем на 27,5 градусов. Цветные световые сигналы имеют реле считывания тока в цепи освещения лампы, чтобы подтвердить включение сигнала, это используется в сочетании с реле, управляющим зеленым аспектом, для питания электромагнита AWS. В твердотельной блокировке сигнальный модуль имеет выход «Green-Proved» от своей электроники драйвера, который используется для питания электромагнита.
Когда дальний сигнал находится в состоянии «осторожно» или желтый (включен), электромагнит обесточен. Когда поезд проходит, постоянный магнит устанавливает систему. Однако, поскольку электромагнит обесточен, система не сбрасывается. После задержки в одну секунду, в течение которой система может быть сброшена, подается звуковой сигнал, пока машинист не подтвердит, нажав на плунжер. Если машинист не подтвердит предупреждение в течение 2,75 секунд, автоматически включаются тормоза . Если машинист подтверждает предупреждение, индикаторный диск меняется на желтый и черный, чтобы напомнить машинисту, что он подтвердил предупреждение. Желто-черная индикация сохраняется до следующего сигнала и служит напоминанием между сигналами о том, что машинист следует с осторожностью. Задержка в одну секунду перед звуком гудка позволяет системе работать правильно вплоть до скоростей 1+3 ⁄ 4 миль/ч (2,8 км/ч). Ниже этой скорости всегда будет подаваться звуковой сигнал, но он будет автоматически отменен, когда электромагнит сбросит систему, если водитель еще этого не сделал. После сброса системы дисплей будет полностью черным.
Система отказоустойчива , поскольку в случае отключения питания затрагивается только электромагнит, и поэтому все проходящие поезда получат предупреждение. Система имеет один недостаток: на однопутных линиях путевое оборудование устанавливает систему AWS на поезде, движущемся в противоположном направлении от того, для которого предназначено путевое оборудование, но не сбрасывает ее, поскольку электромагнит встречается раньше постоянного магнита. Чтобы преодолеть это, вместо обычного постоянного магнита можно установить подавительный магнит. При подаче питания его подавляющая катушка отводит магнитный поток от постоянного магнита, так что на поезде не поступает предупреждение. Подавляющий магнит отказоустойчив, поскольку при отключении питания он будет действовать как обычный постоянный магнит. Более дешевой альтернативой является установка знака на линии, который уведомляет машиниста о необходимости отменить и игнорировать предупреждение. Этот знак представляет собой синюю квадратную доску с белым Андреевским крестом на ней (или желтую доску с черным крестом, если она предусмотрена в сочетании с временным ограничением скорости).
При механической сигнализации система AWS устанавливалась только на дальних светофорах, а при многоаспектной сигнализации она устанавливается на всех основных светофорах. Все светофорные аспекты, кроме зеленого, вызывают включение звукового сигнала и изменение цвета индикаторного диска на желтый на черном.
Оборудование AWS без электромагнитов устанавливается в местах, где сигнал предупреждения требуется постоянно или где требуется временное предупреждение (например, временное ограничение скорости). Это вторичное преимущество системы, поскольку временное оборудование AWS должно содержать только постоянный магнит. Не требуется электрическое подключение или питание. В этом случае предупреждающая индикация в кабине будет сохраняться до следующего зеленого сигнала.
Для проверки правильности работы оборудования на поезде, выездные линии локомотивного депо оснащены «индуктором проверки депо», который выдает предупреждающую индикацию для транспортных средств, входящих в эксплуатацию. Из-за низкой скорости, используемой на таких линиях, размер путевого оборудования уменьшен по сравнению с тем, что установлено в эксплуатационной сети.
Магниты «стандартной силы» используются везде, за исключением зон электрификации третьего рельса постоянного тока , и окрашены в желтый цвет. Минимальная напряженность поля для работы оборудования на поезде составляет 2 миллитесла (измерено на высоте 125 мм [5 дюймов] над кожухом путевого оборудования). Типичное путевое оборудование создает поле 5 мТл (измерено при тех же условиях). Индукторы для испытания на провисание обычно создают поле 2,5 мТл (измерено при тех же условиях). Там, где установлена электрификация третьего рельса постоянного тока, устанавливаются магниты «дополнительной силы», окрашенные в зеленый цвет. Это связано с тем, что ток в третьем рельсе создает собственное магнитное поле, которое подавляет магниты «стандартной силы».
AWS предоставляется на большинстве основных сигналов на действующих линиях, хотя есть некоторые исключения: [1]
Поскольку постоянный магнит расположен в центре дорожки, он работает в обоих направлениях. Постоянный магнит может быть подавлен электрической катушкой подходящей силы.
Если сигналы, подающие сигналы в противоположных направлениях на одной и той же линии, расположены соответствующим образом относительно друг друга (т. е. обращены друг к другу и находятся на расстоянии около 400 ярдов), может использоваться общее путевое оборудование, включающее неподавленный постоянный магнит, зажатый между электромагнитами обоих сигналов.
Система BR AWS также используется в:
