Сигнализация в кабине — это система безопасности на железной дороге , которая передает информацию о состоянии и состоянии пути в кабину, кабину экипажа или кабину машиниста локомотива , автомотрисы или моторвагонного состава . Информация постоянно обновляется, предоставляя машинисту поезда или машинисту локомотива легко читаемый дисплей .
Простейшие системы отображают сигнал на путях, в то время как более сложные системы также отображают допустимую скорость, местоположение близлежащих поездов и динамическую информацию о пути впереди. Сигналы кабины также могут быть частью более комплексной системы защиты поезда , которая может автоматически задействовать тормоза, останавливая поезд, если оператор не отреагирует должным образом на опасное состояние. [1]
Основная цель сигнальной системы — обеспечить безопасное разделение между поездами и остановить или замедлить поезда перед ограничительной ситуацией. Сигнальная система кабины — это улучшение по сравнению с сигнальной системой на обочине, где визуальные сигналы рядом или над полосой отвода управляют движением поездов, поскольку она обеспечивает машинисту непрерывное напоминание о последнем сигнале на обочине или непрерывную индикацию состояния пути впереди.
Первые такие системы были установлены на экспериментальной основе в 1910-х годах в Великобритании, в 1920-х годах в Соединенных Штатах и в 1940-х годах в Нидерландах . Современные высокоскоростные железнодорожные системы, такие как в Японии, Франции и Германии, изначально проектировались для использования сигнализации в кабине из-за непрактичности наблюдения за сигналами на обочине при новых более высоких скоростях поездов. Во всем мире устаревшие железнодорожные линии продолжают видеть ограниченное внедрение сигнализации в кабине за пределами районов с высокой плотностью движения или пригородных железных дорог, и во многих случаях этому препятствует использование старой прерывистой технологии автоматической остановки поезда .
В Северной Америке система кодированных рельсовых цепей, разработанная Pennsylvania Railroad (PRR) и Union Switch & Signal (US&S), стала фактическим национальным стандартом. Разновидности этой системы также используются во многих системах скоростного транспорта и составляют основу нескольких международных систем сигнализации для кабин, таких как CAWS в Ирландии, BACC в Италии, ALSN в России и первое поколение сигнализации Shinkansen, разработанное Japan National Railways ( JNR ).
В Европе и других странах мира стандарты сигнализации в кабинах разрабатывались по странам с ограниченной совместимостью, однако новые технологии, такие как Европейская система управления железнодорожным движением ( ERTMS ), направлены на улучшение совместимости. Компонент управления поездом ERTMS, называемый Европейской системой управления поездом ( ETCS ), представляет собой функциональную спецификацию, которая включает некоторые из бывших национальных стандартов и позволяет им быть полностью совместимыми с несколькими модификациями.
Все системы сигнализации кабины должны иметь непрерывную индикацию в кабине, чтобы информировать машиниста о состоянии пути впереди; однако они делятся на две основные категории. Прерывистые сигналы кабины обновляются в дискретных точках вдоль рельсовой линии, и между этими точками на дисплее будет отображаться информация из последнего обновления. Непрерывные сигналы кабины получают непрерывный поток информации о состоянии пути впереди и могут изменять индикацию кабины в любое время, чтобы отражать любые обновления. Большинство систем сигнализации кабины, включая те, которые используют кодированные рельсовые цепи, являются непрерывными.
Немецкая Indusi и голландская ATB-NG попадают в эту категорию. Эти и другие подобные системы постоянно напоминают машинистам о состоянии пути впереди, но обновляются только в отдельных точках. Это может привести к ситуациям, когда информация, отображаемая машинисту, устареет. Системы прерывистой сигнализации кабины функционально пересекаются со многими другими системами защиты поездов, такими как остановки движения, но различие заключается в том, что машинист или автоматическая операционная система постоянно ссылаются на последнее полученное обновление.
Непрерывные системы имеют дополнительное преимущество отказоустойчивого поведения в случае, если поезд перестает получать непрерывное событие, на которое полагается система сигнализации кабины. Ранние системы использовали рельсы или петлевые проводники, проложенные вдоль пути, для обеспечения непрерывной связи между системами сигнализации на дороге и поездом. [2] Эти системы обеспечивали передачу большего количества информации, чем это было обычно возможно с современными прерывистыми системами, и именно они давали возможность отображать машинисту миниатюрный сигнал; отсюда и термин «сигнализация кабины». Непрерывные системы также легче сочетаются с технологией автоматического управления поездом , которая может обеспечивать ограничения скорости на основе информации, полученной через систему сигнализации, поскольку непрерывные сигналы кабины могут измениться в любое время, став более или менее ограничивающими, что обеспечивает более эффективную работу, чем прерывистые системы ATC.
Сигналы такси требуют средства передачи информации с пути на поезд. Существует несколько основных методов для осуществления этой передачи информации.
Это было популярно для ранних прерывистых систем, которые использовали наличие магнитного поля или электрического тока для обозначения опасного состояния. [3] Автоматическая система оповещения British Rail (AWS) является примером двухиндикаторной сигнальной системы кабины, передающей информацию с помощью магнитного поля.
Индуктивные системы — это бесконтактные системы, которые полагаются на большее, чем простое наличие или отсутствие магнитного поля для передачи сообщения. Индуктивные системы обычно требуют установки маяка или индукционной петли на каждом сигнале и других промежуточных точках. Индуктивная катушка использует изменяющееся магнитное поле для передачи сообщений поезду. Обычно частота импульсов в индукционной катушке имеет разные значения. Непрерывные индуктивные системы могут быть созданы путем использования движущихся рельсов в качестве одной длинной настроенной индуктивной петли.
Примерами прерывистых индуктивных систем являются немецкая система Indusi . Непрерывные индуктивные системы включают двухаспектную систему General Railway Signal Company "Automatic Train Control", установленную на Чикагской и Северо-Западной железной дороге, среди прочих.
Система на основе кодированной рельсовой цепи по сути является индуктивной системой, которая использует движущиеся рельсы в качестве передатчика информации. Кодированные рельсовые цепи выполняют двойную функцию: выполняют функции обнаружения поезда и обнаружения непрерывности рельса стандартной рельсовой цепи , а также непрерывно передают сигнальные указания поезду. Системы кодированной рельсовой цепи устраняют необходимость в специализированных маяках.
Примерами кодированных систем рельсовых цепей являются стандартная система Пенсильванской железной дороги , вариант которой использовался на линии Виктория лондонского метрополитена , [4] Позже, системы рельсовых цепей звуковой частоты (AF) в конечном итоге пришли на смену системам «мощных» частот в приложениях скоростного транспорта, поскольку сигналы более высокой частоты могли самозатухать , уменьшая необходимость в изолированных рельсовых стыках. Некоторые из первых пользователей систем сигнализации кабины AF включают Вашингтонское метро и Bay Area Rapid Transit . В последнее время цифровые системы стали предпочтительными, передавая информацию о скорости поездам с помощью датаграмм вместо простых кодов. Французская TVM использует ходовые рельсы для передачи цифровой сигнальной информации, в то время как немецкая система LZB использует вспомогательные провода, натянутые по центру пути, для непрерывной передачи сигнальной информации.
Системы на основе транспондеров используют фиксированные антенные петли или маяки (называемые балисами ), которые передают датаграммы или другую информацию поезду, когда он проходит над головой. Хотя транспондерные кабинные сигнализации похожи на прерывистые индуктивные системы, они передают больше информации и также могут получать информацию от поезда для помощи в управлении движением. Низкая стоимость петель и маяков позволяет использовать большее количество информационных точек, что было возможно в старых системах, а также более тонкую сигнальную информацию. Британская автоматическая защита поездов была одним из примеров этой технологии наряду с более поздней голландской ATB-NG.
Системы беспроводной сигнализации кабины обходятся без всей инфраструктуры связи на основе путей и вместо этого полагаются на стационарные беспроводные передатчики для отправки информации сигнализации поездам. Этот метод наиболее тесно связан с управлением поездами на основе связи . Уровни ETCS 2 и 3 используют эту систему, как и ряд других систем сигнализации кабины, находящихся в стадии разработки.
Дисплей кабины (CDU) (также называемый интерфейсом машины водителя (DMI) в стандарте ERTMS ) является интерфейсом между машинистом поезда и системой сигнализации кабины. Ранние CDU отображали простые предупреждающие индикации или изображения сигналов придорожной железной дороги. Позже многие железные дороги и системы скоростного транспорта отказались от миниатюрных сигналов в кабине в пользу указания того, с какой скоростью разрешено двигаться машинисту. Обычно это было связано с какой-то системой автоматического контроля скорости поезда, где для машинистов становится более важным управлять своими поездами на определенных скоростях вместо того, чтобы использовать свое суждение, основанное на показаниях сигналов. Одним из распространенных нововведений было объединение спидометра и дисплея сигнала кабины, накладывая или сопоставляя разрешенную скорость с текущей скоростью. Цифровые системы сигнализации кабины, которые используют датаграммы с информацией о «расстоянии до цели», могут использовать простые дисплеи, которые просто информируют машиниста, когда он приближается к штрафу за скорость или уже вызвал штраф за скорость, или более сложные, которые показывают движущийся график минимальных кривых торможения, разрешенных для достижения целевой скорости.
CDU также информируют оператора, в каком режиме, если таковой имеется, может находиться система, или активна ли она вообще. CDU также могут быть интегрированы в систему оповещения , обеспечивая обратный отсчет до штрафа за оповещение или средства, с помощью которых можно отменить сигнал тревоги.
Система сигнализации в кабинах поездов в Соединенных Штатах была разработана в соответствии с постановлением Комиссии по торговле между штатами (ICC) от 1922 года, которое требовало от 49 железных дорог установить ту или иную форму автоматического управления поездами на одном полном пассажирском участке к 1925 году. [5] В то время как несколько крупных железных дорог, включая Санта-Фе и Нью-Йорк-Сентрал , выполнили это требование, установив прерывистые индуктивные устройства остановки поездов, PRR увидела возможность повысить эксплуатационную эффективность и установила первые системы непрерывной сигнализации в кабинах, в конечном итоге остановившись на технологии импульсно-кодовой сигнализации в кабинах, поставляемой Union Switch and Signal .
В ответ на инициативу PRR ICC постановила, что некоторые из других крупных железных дорог страны должны оборудовать по крайней мере одно отделение технологией непрерывного сигнала кабины в качестве теста для сравнения технологий и методов эксплуатации. Пострадавшие железные дороги были не слишком воодушевлены, и многие решили оборудовать один из своих более изолированных или менее загруженных маршрутов, чтобы минимизировать количество локомотивов, которые должны быть оснащены этим устройством.
Несколько железных дорог выбрали систему индукционной петли, отвергнутую PRR. Эти железные дороги включали Центральную железную дорогу Нью-Джерси (установленную на ее Южном отделении), Редингскую железную дорогу (установленную на ее главной линии Атлантик-Сити ), Нью-Йоркскую центральную и Флоридскую восточную прибрежную . [6] Как Чикагская, так и Северо-Западная и Иллинойсская центральная использовали двухстороннюю систему на некоторых пригородных линиях около Чикаго. Сигналы такси отображали аспекты «Свободно» или «Ограничено». CNW пошла дальше и устранила промежуточные сигналы на пути между Элмхерстом и Западным Чикаго, требуя, чтобы поезда следовали исключительно на основе двухсторонней системы такси. У Чикагской , Милуоки, Сент-Пола и Тихоокеанской железной дороги к 1935 году была трехсторонняя система, работающая между Портеджем, Висконсин и Миннеаполисом, Миннесота . [7]
Поскольку система железных дорог Пенсильвании была единственной, принятой в больших масштабах, она стала фактическим национальным стандартом, и большинство установок сигналов такси в нынешнюю эпоху были этого типа. В последнее время появилось несколько новых типов сигнализации такси, которые используют технологию на основе связи для снижения стоимости путевого оборудования или дополняют существующие сигнальные технологии для обеспечения соблюдения ограничений скорости и абсолютных остановок, а также для реагирования на неисправности или вторжения на переезды.
Первой из них была система контроля скорости (SES), которую использовала New Jersey Transit на своей малонагруженной линии Pascack Valley в качестве пилотной программы с использованием специального парка из 13 локомотивов GP40PH-2 . SES использовала систему маяков-транспондеров, прикрепленных к путевым светофорам, для контроля скорости сигнала. SES не нравилась бригадам локомотивов из-за ее привычки вызывать немедленное применение штрафного торможения без предварительного включения сигнала о превышении скорости и предоставления машинисту возможности сбросить скорость. SES находится в процессе удаления с этой линии и заменяется на CSS.
Amtrak использует усовершенствованную гражданскую систему контроля скорости (ACSES) для своей высокоскоростной железнодорожной службы Acela Express на NEC. [8] ACSES была надстройкой над существующей CSS типа PRR и использует ту же технологию транспондера SES для обеспечения как постоянных, так и временных ограничений скорости на поворотах и других географических объектах. Бортовой блок сигналов кабины обрабатывает как импульсный код «скорость сигнала», так и ACSES «гражданская скорость», затем обеспечивает более низкий из двух. ACSES также обеспечивает положительную остановку на абсолютных сигналах, которая может быть отключена кодом, предоставленным диспетчером, переданным с остановленного локомотива по радиоканалу данных. Позже это было изменено на более простую кнопку «стоп-отключение» на дисплее сигналов кабины.
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )
Медиа, связанные с сигнализацией такси на Wikimedia Commons