В железнодорожной сигнализации подвижный блок — это система сигнальных блоков , в которой блоки определяются в режиме реального времени компьютерами как безопасные зоны вокруг каждого поезда. Это требует как знания точного местоположения и скорости всех поездов в любой момент времени, так и постоянной связи между центральной системой сигнализации и системой сигнализации кабины поезда. Подвижный блок позволяет поездам двигаться ближе друг к другу (сокращенный интервал ), сохраняя при этом требуемые запасы безопасности, тем самым увеличивая общую пропускную способность линии. Его можно противопоставить системам фиксированных блоков сигнализации.
Communications Based Train Control (CBTC) и Transmission Based Signalling (TBS) — два стандарта сигнализации, которые могут определять точное местоположение поездов и передавать обратно разрешенную рабочую скорость для обеспечения этой гибкости. [1] Европейская система управления поездами ( ETCS ) также имеет технические спецификации, позволяющие выполнять операции с подвижными блоками, хотя в настоящее время ни одна система не использует их, кроме тестовых путей. Информацию о местоположении поезда можно собирать с помощью активных и пассивных маркеров вдоль путей, а также тахометров и спидометров, установленных на поездах. Спутниковые системы не используются, поскольку они не работают в туннелях.
Традиционно, подвижный блок работает с помощью ряда транспондеров в железнодорожном коридоре, каждый из которых имеет известное местоположение. [2] Когда поезд пересекает транспондер, он получает идентификационную информацию, позволяющую поезду точно знать, где на сети он находится. [2] Поскольку поезда также имеют возможность определять свою собственную скорость, эту информацию можно объединить и передать на внешний сигнальный компьютер (в железнодорожный операционный центр). [2] Используя комбинацию времени и скорости, компьютер может сложить время с момента прохождения поездом транспондера и скорости, с которыми он двигался в течение этого времени, чтобы затем точно рассчитать, где находится поезд, даже если он находится между транспондерами. [2] Это позволяет системе сигнализации затем дать следующему поезду разрешение на движение, вплоть до хвоста первого поезда. [2] По мере поступления дополнительной информации это разрешение на движение может постоянно обновляться, достигая концепции «подвижного блока». [2] Каждый раз, когда поезд проходит транспондер, он повторно калибрует местоположение, позволяя системе сохранять точность. [3]
С технологической точки зрения, три наиболее сложных этапа создания системы подвижных железнодорожных блоков:
Подвижная блокировка сигнализации не могла быть эффективно реализована до изобретения надежных систем для двусторонней связи между поездом и сигнальной системой. Хотя технически такая система существовала десятилетиями, непрактичность ранней технологии сделала ее нежизнеспособной в течение многих лет. Импульсные коды использовались в первой версии системы сигнализации линии Victoria лондонского метрополитена . [5] [6] Однако импульсная кодовая двусторонняя система связи с использованием вычислительной техники того времени была бы сложной, поэтому вместо нее использовалась фиксированная блокировка. [5]
Целостность поезда, хотя и не является сложной проблемой на коротких пригородных линиях и линиях метро, становится гораздо более сложной проблемой при работе с различными типами поездов, длинами поездов и поездами с локомотивной тягой (в отличие от составных поездов). [4] Единственный способ, которым система подвижных блоков узнает, где находится поезд, — это собственная идентификация поезда о том, где он находится. [2] [4] Традиционно системы сигнализации используют внешние средства, такие как счетчики осей и рельсовые цепи, для определения местоположения поезда. [2] Это означает, что большинство поездов не имеют возможности положительно подтвердить, что весь поезд все еще соединен. [2] [4] Такие системы можно легко добавить к составным пассажирским поездам, особенно если они очень редко разделяются, но внедрение технологии, чтобы сделать то же самое с поездами с локомотивной тягой, значительно сложнее. [4] Каждое эффективное решение потребует дорогостоящей технологии, стоимость которой может перевесить преимущества системы подвижных блоков.
Другой вариант системы подвижных блоков — размещение компьютеров исключительно на самих поездах. Каждый поезд определяет свое местоположение по отношению ко всем остальным поездам и устанавливает свои безопасные скорости, используя эти данные. Требуется меньше путевого оборудования по сравнению с системой вне поезда, но количество передач намного больше. [ необходима цитата ]
«Подвижный блок» технически не является стандартом, скорее это концепция, которая может быть реализована посредством нескольких стандартов.
CBTC является наиболее распространенным ассоциированным стандартом, однако CBTC , как он описан в IEEE 1474 (1999) [7], не упоминает требования к работе подвижного блока. Тем не менее, подавляющее большинство систем подвижных блоков используют систему сигнализации, соответствующую стандарту IEEE 1474 (1999). Многие различные производители создают системы, соответствующие стандарту IEEE 1474, и очень немногие из них (если таковые имеются) совместимы друг с другом. [2]
Transmission-based Train Control (TBTC) — более ранняя форма CBTC, которая использовала индукционные петли на пути для связи с системой сигнализации, а не радиосигналы или какой-либо другой метод. [14] Слова Transmission и Communication и являются синонимами в некоторых обстоятельствах, поэтому ни одно из этих названий не описывает точно, что представляет собой каждый стандарт. Список систем, которые, как считается, используют TBTC:
ETCS — это протокол сигнализации для Европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS). Известно, что эта система имеет три уровня: Уровень 1 ( только система ATP ); Уровень 2 (виртуальная система блокировки, которая также может быть снабжена функцией автоматического управления поездом (ATO)); и Уровень 3 (аналогично Уровню 2, но использует подвижный блок и может обойтись без большого количества линейного оборудования. На практике Уровень 3 пока не используется, и он стал расширением Уровня 2. [4] Оборудование производится различными производителями, но этот стандарт имеет протоколы, и поэтому все оборудование ETCS совместимо, в отличие от систем CBTC. [2]
Теоретически подвижные блоки могут обеспечить преимущества в плане пропускной способности по сравнению с системами с фиксированными блоками, однако на практике такие преимущества трудно реализовать в полной мере. [16]
Основной причиной этого является сочетание практического функционирования железнодорожных сетей и допусков в системе подвижных блоков. [2]
Хотя система подвижных блоков технически может позволить поезду подойти как можно ближе к впереди идущему поезду, при этом сохраняя достаточно места для остановки (используя обычные служебные тормоза), если дальнейшее обновление полномочий движения не будет получено, на практике, если поезд должен был проехать так близко к впереди идущему поезду, крошечное несоответствие между обновлениями полномочий движения потребовало бы частых торможений и, вероятно, привело бы к тому, что поезд естественным образом имел бы тенденцию двигаться дальше позади. Большинство систем подвижных блоков также работают с буфером, чтобы учесть это, поэтому поезда могут находиться на 10-30 метров от идеального или «идеального» позиционирования. [1] [4] [16] Это помогает учесть задержки передачи и небольшую непоследовательность в расчетах позиционирования поезда. Кроме того, передача между поездом и системой сигнализации не является буквально непрерывной, вместо этого она отправляется в виде пакетов информации порядка нескольких раз в секунду, а иногда и с интервалом в несколько секунд между передачами. [17] На практике это означает, что полномочия на движение предоставляются в виде нескольких метровых секций за раз, часто с буфером и небольшой задержкой относительно фактического положения поезда впереди. Поэтому аналогичный уровень производительности может быть достигнут с использованием фиксированных, но очень маленьких блоков. Фактически, именно так работают Московское метро и линия Виктория в Лондонском метрополитене . У них нет движущихся блоков, а есть лишь очень большое количество близко расположенных «виртуальных» блоков. Эти сети часто считаются двумя железнодорожными линиями с самой высокой пропускной способностью в мире. [18]
Вторая причина, по которой пропускная способность не обязательно увеличивается, заключается в том, что поезда, работающие на железнодорожной линии со станциями, должны делать остановки на станциях. Это время, проведенное на станции, означает, что поезда не будут двигаться так близко друг к другу на 95% железной дороги, как они могли бы технически, если бы не было станций. Подумайте, что двухпутная железная дорога с четырьмя параллельными платформами (по 2 на направление) на станциях может иметь более или менее вдвое большую частоту, чем та же линия, но только с двумя платформами на станциях (по одной на направление), даже если обе линии используют эквивалентные системы сигнализации. [19] Эта реальность означает, что большинство преимуществ системы сигнализации с подвижными блоками могут быть достигнуты только на станциях и вокруг них. Однако затем подумайте, что почти на всех железных дорогах есть эксплуатационное требование, согласно которому следующий поезд не может начать въезжать на платформу поезда, пока задняя часть предыдущего поезда полностью не уедет. [20] Это действует как «фиксированный» блок даже на системах с подвижными блоками, [21] и обязательно ограничит пропускную способность линии только той, которая возможна при использовании обычных методов сигнализации. Большая часть преимуществ, которые сети получают от использования подвижного блока, на самом деле исходит от повышенной согласованности движения поездов, которую можно получить от ATO . Однако ATO возможен даже без подвижного блока. [22]
Перемещение блока может увеличить пропускную способность линии, если это ограничение будет снято с системы, что, как утверждается, было сделано на некоторых железнодорожных сетях, таких как Гонконгский метрополитен , и на некоторых станциях при определенных условиях на линии BMT Canarsie ( поезд L ) Нью-Йоркского метрополитена , однако нет никаких подтверждений этого. Кроме того, если бы было разрешено давать следующему поезду разрешение на движение за хвостом ведущего поезда (до точки, где задняя часть ведущего поезда окажется, если будут применены его экстренные тормоза), пропускная способность могла бы быть дополнительно увеличена. [4] Однако этого никогда не делалось, и в настоящее время это считается небезопасным. [4]
Вместо этого преимущество систем подвижных блоков, как правило, заключается в уменьшении количества линейного оборудования, что может сэкономить деньги по сравнению с достижением той же пропускной способности с использованием большого количества дополнительного оборудования, которое потребовалось бы для достижения этого с помощью фиксированных или виртуальных систем блоков. [2]
Подвижные блоки используются на нескольких линиях лондонского метрополитена , включая линии Jubilee и Northern , а также на участках подземных линий . [23] В Лондоне они также используются на Docklands Light Railway [24] и на основном участке линии Elizabeth . [25] Линия BMT Canarsie ( поезд L ) нью-йоркского метрополитена , Tren Urbano (Пуэрто-Рико), [26] MRT в Сингапуре и SkyTrain в Ванкувере также используют подвижные блоки. Они также используются в гонконгском MTR , на линиях Tuen Ma , Disneyland Resort , South Island и East Rail . [27]
Предполагалось, что это будет технология, обеспечивающая модернизацию главной линии Западного побережья Великобритании , которая позволит поездам двигаться с более высокой максимальной скоростью (140 миль в час или 230 км/ч), но технология была признана недостаточно зрелой, учитывая большое количество перекрестков на линии, и план был отклонен. [21] Текущие реализации подвижного блока были эффективно проверены только на разделенных сетях с небольшим количеством перекрестков. Спецификация уровня 3 Европейской системы управления железнодорожным движением (название недавно изменилось) [4] для Европейской системы управления поездами направлена на обеспечение более надежной версии подвижного блока, которая может работать со сложными железными дорогами, однако сложность в достижении этого означает, что система еще не внедрена. [4]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )