Автоматическая система предупреждения ( AWS ) — это система безопасности на железнодорожном транспорте, изобретенная и преимущественно используемая в Соединенном Королевстве. Он предоставляет машинисту поезда звуковую индикацию того, является ли следующий сигнал, к которому он приближается, ясным или предупредительным. [1] В зависимости от предстоящего состояния сигнала AWS издаст либо звуковой сигнал (в качестве предупреждающего сигнала), либо звук звонка (в качестве четкого указания). Если машинист поезда не принимает предупреждающий сигнал, AWS инициирует экстренное торможение. Однако если водитель правильно подтверждает индикацию предупреждения, нажимая кнопку подтверждения, то водителю отображается визуальный «подсолнух» как напоминание о предупреждении.
AWS — это система, основанная на поездах, обнаруживающих магнитные поля. Эти магнитные поля создаются постоянными магнитами и электромагнитами, установленными на пути. Полярность и последовательность магнитных полей, обнаруживаемых поездом, определяют тип индикации, подаваемой машинисту поезда.
На центральной линии пути установлен магнит, известный как магнит AWS . Магнитное поле магнита устанавливается на основе следующего аспекта сигнала. [1] Поезд определяет полярность магнитного поля с помощью приемника AWS, стационарно 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, движущийся по постоянному магниту, подаст машинисту предупреждающий сигнал AWS.
Дополнительный электромагнит можно использовать для предоставления машинисту 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 определяет полярность электромагнита после полярности постоянного магнита. Это связано с тем, что дополнительный электромагнит всегда устанавливается после постоянного магнита (по направлению движения). Электромагнит подключен к стороне зеленого сигнала , поэтому водитель получит индикацию очистки AWS только в том случае, если сигнал чистый (зеленый).
Постоянный магнит всегда образует южный полюс . Если на электромагнит подается питание для создания северного полюса, AWS выдаст водителю четкую индикацию AWS.
Несколько поездов имеют приемники AWS на каждом конце. Транспортные средства, которые могут работать по отдельности (одновагонные поезда и локомотивы), имеют только один; это может быть либо спереди, либо сзади, в зависимости от направления движения автомобиля.
Оборудование в поезде состоит из;
Полярности в этом примере актуальны для Великобритании. Постоянный магнит образует южный полюс в Великобритании. Другие страны могут использовать постоянный магнит, создающий северный полюс. Ключевой принцип работы заключается в том, что электромагнит создает полюс, противоположный постоянному магниту.
Поезд движется к сигналу, который горит чистым (зеленым). Поезд движется по магниту AWS (который состоит из двух магнитов: сначала постоянного магнита, а затем электромагнита). Электромагнит находится под напряжением. Приемник AWS обнаруживает магнитное поле в последовательности: Юг, Север . Южный полюс исходит от постоянного магнита, а северный полюс — от электромагнита. Эта последовательность действий на юг, а затем на север дает водителю четкие указания AWS.
Поезд движется навстречу сигналу осторожности (желтый). Поезд движется по магниту AWS (который состоит из двух магнитов: сначала постоянного магнита, а затем электромагнита). Электромагнит обесточен (т.е. на него не подается питание). Приемник AWS обнаруживает только одно магнитное поле в последовательности: Южное . Причина, по которой было обнаружено только одно магнитное поле, заключается в том, что на электромагнит не было подано напряжение. Это делает электромагнит невидимым для приемника AWS. Этот южный полюс сам по себе вызывает предупреждение AWS для водителя.
Когда поезд приближается к сигналу, он проходит над магнитом AWS. Визуальный индикатор AWS («подсолнух») в кабине водителя станет полностью черным . Если приближающийся сигнал имеет «четкий» вид, то AWS подаст звуковой сигнал (в современных поездах есть электронный звуковой сигнал, издающий характерный «пинг») и оставит «подсолнух» черным. Эта четкая индикация AWS позволяет водителю узнать, что следующий сигнал «чистый» и что система AWS работает.
Если следующий сигнал отображает ограничительный аспект (например, предупреждение или остановка), звуковой индикатор AWS подаст непрерывный звуковой сигнал. Затем у водителя есть примерно 2 секунды, чтобы нажать и отпустить кнопку подтверждения AWS (если водитель удерживает кнопку нажатой, AWS не будет отменено). [1] После нажатия кнопки подтверждения AWS звуковой индикатор AWS отключается, а визуальный индикатор AWS меняется на узор из черных и желтых спиц. Этот рисунок желтых спиц сохраняется до тех пор, пока поезд не достигнет следующего магнита AWS, и служит напоминанием машинисту об ограничительном сигнале, который он проехал.
В качестве отказоустойчивого механизма, если машинист не нажмет кнопку подтверждения AWS в течение достаточного времени для индикации предупреждения, автоматически сработает экстренное торможение, в результате чего поезд остановится. После остановки водитель теперь может нажать кнопку подтверждения AWS, и тормоза автоматически отпустятся по истечении периода безопасности.
АРМ работает так же, как и сигналы, за исключением того, что неподвижный магнит располагается на рабочем тормозном пути перед снижением скорости. Один фиксированный магнит всегда будет подавать водителю предупреждающий сигнал, который водитель должен подтвердить, чтобы предотвратить экстренное торможение. На путевой табло также будет сообщаться водителю о требованиях к скорости впереди.
Этот список ограничений не является исчерпывающим:
В ранних устройствах использовалась механическая связь между сигналом и локомотивом. В 1840 году инженер локомотива Эдвард Бери экспериментировал с системой, при которой рычаг на уровне пути, подключенный к сигналу, подавал гудок локомотива и включал установленную в кабине красную лампу. Десять лет спустя полковник Уильям Йолланд из Железнодорожной инспекции призывал к созданию системы, которая не только предупреждала бы водителя, но и автоматически включала бы тормоза при передаче сигналов об опасности, но удовлетворительного способа добиться этого не было найдено. [2]
В 1873 году Чарльзу Дэвидсону и Чарльзу Даффи Уильямсу был выдан патент Соединенного Королевства № 3286 на систему, в которой в случае подачи сигнала об опасности боковой рычаг приводил в действие свисток локомотива, включал тормоз, отключал пар и предупреждал сторожить. [3] За этим 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 стоек, для взаимодействия с парой рычагов, один из которых символизировал предостережение , а другой - стопор , установленных на крыше кабины локомотива. Чтобы решить проблему работы на скорости, подрессоренные опоры рычагов были соединены непосредственно с буксой локомотива для обеспечения правильной центровки. [4] Когда в 1929 году была электрифицирована берлинская городская железная дорога , одновременно была установлена усовершенствованная система, в которой контактные рычаги были перенесены с крыш на боковые части поездов. [ нужна цитата ]
Первое полезное устройство было изобретено Винсентом Рэйвеном с Северо-Восточной железной дороги в 1895 году, патент номер 23384. Хотя оно обеспечивало только звуковое предупреждение, оно указывало водителю, когда впереди были установлены точки для расходящегося маршрута. К 1909 году компания установила его примерно на 100 милях пути. В 1907 году Фрэнк Уятт Прентис запатентовал систему радиосигнализации, в которой использовался непрерывный кабель, проложенный между рельсами и питаемый искровым генератором для передачи « волн Герца » на локомотив. Когда электрические волны были активны, они заставляли металлические опилки в когерере локомотива слипаться вместе и пропускать ток от батареи. Сигнал отключался, если блок не был «чистым»; ток через когерер не проходил, и реле превратило белый или зеленый свет в кабине в красный и задействовало тормоза. [5] Лондонская и Юго-Западная железная дорога установила систему на своей ветке в Хэмптон-Корт в 1911 году, но вскоре после этого удалила 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 по сравнению с предыдущими системами заключались в том, что ее можно было использовать на высокой скорости, и это звучало как подтверждение в кабине, когда был пропущен сигнал об открытии.
В окончательной версии системы GWR локомотивы были оснащены электромагнитным клапаном в трубе вакуумного поезда, который удерживался в закрытом положении с помощью аккумулятора. На каждом дальнем сигнале между рельсами помещался длинный пандус. Эта рампа представляла собой прямое металлическое лезвие, установленное ребром, почти параллельно направлению движения (лезвие было немного смещено от параллельности, чтобы в фиксированном положении оно не изнашивало канавки в контактных башмаках локомотивов), установленное на деревянная опора. Когда локомотив проезжал по пандусу, подпружиненный контактный башмак под локомотивом поднялся, и цепь аккумуляторной батареи, удерживающая тормозной клапан в закрытом состоянии, была сломана. В случае четкого сигнала ток от линейной батареи, питающей рампу (но противоположной полярности), проходил к локомотиву через контакт и удерживал тормозной кран в закрытом положении, при этом ток обратной полярности звонил в колокольчик в такси. Чтобы гарантировать, что механизм успеет сработать, когда локомотив движется с высокой скоростью и поэтому внешний ток подается только на мгновение, «медленно отпускающееся реле» не только продлевает период работы, но и дополняет питание от внешнего источника ток от аккумуляторной батареи локомотива. Каждый дальний сигнал имел собственную батарею, работающую при напряжении 12,5 В и более; сопротивление , если питание поступало непосредственно от коробки управляющих сигналов, считалось слишком большим (оборудование локомотива требовало 500 мА ). Вместо этого цепь 3 В от переключателя в сигнальной коробке управляла реле.в аккумуляторном ящике. Когда был сигнал «осторожно» или «опасно», аккумуляторная батарея рампы отключалась и поэтому не могла заменить ток аккумуляторной батареи локомотива: тогда соленоид тормозного клапана освобождался, вызывая поступление воздуха в трубу вакуумного поезда через сирену, которая подал звуковое предупреждение, а также медленно затормозил поезд. Затем ожидалось, что водитель отменит предупреждение (восстановив систему в нормальное состояние) и задействует тормоза под своим собственным контролем - в противном случае соленоид тормозного клапана останется открытым, что приведет к потере всего вакуума и отключению тормозов. полностью применяется примерно через 15 секунд. Предупреждение было отменено нажатием водителем подпружиненного тумблера на аппарате УВД в кабине; ключ и схема были устроены так, что рычаг возвращался в свое нормальное положение после нажатия, а не нажатие рычага приводило в исходное положение систему - это было сделано для предотвращения блокировки системы водителями, заклинившими рычаг в нижнем положении или рычаг случайно застрял в таком положении. При нормальном использовании аккумулятор локомотива подвергался постоянному сливу, удерживая закрытым клапан в трубе вакуумного поезда, поэтому, чтобы свести это к минимуму, был встроен автоматический выключатель, который отключал батарею, когда локомотив не использовался, а вакуум в железнодорожная труба отвалилась. [7]
Специально оборудованные локомотивы GWR могли работать на линиях общего пользования, электрифицированных по принципу третьего рельса ( Смитфилд Маркет , Паддингтон Пригород и Аддисон Роуд ). При въезде на электрифицированные участки предусмотрен специальный высокопрофильный контактный пандус ( 4+1 ⁄ дюйма [110 мм] вместо обычных 2+На 1 ⁄ дюйма [64 мм]) поднимали контактный башмак локомотива до тех пор, пока он не зацепился с храповым механизмом на раме. Соответствующая приподнятая рампа в конце электрифицированной секции освободила храповик. Однако было обнаружено, что сильное тяговое течение 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 национальный стандарт (см. ниже). [7] [8]
Несмотря на тяжелые обязательства по обслуживанию линейных и локомотивных батарей, GWR установила это оборудование на всех своих основных линиях. В течение многих лет локомотивы Западного региона (преемники GWR) были оснащены двойной системой GWR ATC и BR AWS.
К 1930-м годам другие железнодорожные компании под давлением Министерства транспорта рассматривали возможность создания собственных систем. Предпочтение было отдано бесконтактному методу, основанному на магнитной индукции , для устранения проблем, вызванных снегопадом и ежедневным износом контактов, обнаруженных в существующих системах. В системе Строугера-Хадда Альфреда Эрнеста Хадда ( ок. 1883–1958 ) использовалась пара магнитов, один из которых был постоянным магнитом, а другой — электромагнитом, которые действовали последовательно, когда поезд проезжал над ними. Хадд запатентовал свое изобретение и предложил его для разработки компании по производству автоматических телефонов в Ливерпуле (дочерней компании компании по производству автоматических телефонных станций Строугера в Чикаго). [9] [10] Он был протестирован на Южной железной дороге , Лондонской и Северо-Восточной железных дорогах , а также на Лондонской, Мидлендской и Шотландской железных дорогах, но эти испытания ни к чему не привели.
В 1948 году Хадд, теперь работавший в LMS, оборудовал своей системой линию Лондон, Тилбери и Саутенд , подразделение LMS. Это имело успех, и компания British Railways усовершенствовала этот механизм, обеспечив в кабине визуальную индикацию момента последнего пройденного сигнала. В 1956 году Министерство транспорта провело оценку систем GWR, LTS и BR и выбрало систему, разработанную BR, в качестве стандартной для британских железных дорог. Это произошло в ответ на аварию в Харроу и Уэлдстоуне в 1952 году. [8]
Позже AWS был расширен, чтобы выдавать предупреждения; [11]
AWS была основана на системе 1930 года, разработанной Альфредом Эрнестом Хаддом [9] и продававшейся как система «Строугер-Хадд». Более ранняя контактная система, установленная на Великой Западной железной дороге с 1906 года и известная как автоматическое управление поездами (УВД), постепенно была вытеснена AWS в Западном регионе Британских железных дорог .
Network Rail (NR) AWS состоит из:
Система работает по принципу установки/сброса.
Когда сигнал «чистый» или зеленый («выключен»), на электромагнит подается питание. Когда поезд проходит, постоянный магнит приводит в действие систему. Спустя некоторое время, когда поезд движется вперед, электромагнит сбрасывает систему. После сброса раздается звуковой сигнал (звонок на новых моделях), и индикатор становится полностью черным, если это еще не так. Подтверждения от водителя не требуется. Систему необходимо перезапустить в течение одной секунды после установки, в противном случае она будет вести себя как предупреждающая индикация.
В проводку управления дистанционным сигналом включена дополнительная защита, гарантирующая, что индикация «чистоты» AWS выдается только в том случае, если дистанционный пульт выключен - у механических семафорных дистанционных устройств контакт в цепи катушки электромагнита замыкается только тогда, когда рычаг поднят. или понижен как минимум на 27,5 градусов. Сигналы цветного света имеют реле, определяющее ток в цепи освещения лампы, чтобы подтвердить горение сигнала. Оно используется в сочетании с реле, управляющим зеленым светом, для подачи питания на электромагнит AWS. При полупроводниковой блокировке сигнальный модуль имеет выходной сигнал «Green-Proved» от электроники драйвера, который используется для подачи питания на электромагнит.
Когда удаленный сигнал имеет статус «Осторожно» или желтый (включен), электромагнит обесточен. Когда поезд проходит, постоянный магнит приводит в действие систему. Однако, поскольку электромагнит обесточен, система не перезагружается. После односекундной задержки, в течение которой система может быть перезагружена, раздается звуковой сигнал до тех пор, пока водитель не подтвердит, нажав на поршень. Если водитель не принимает предупреждение в течение 2,75 секунды, тормоза срабатывают автоматически. Если водитель подтверждает предупреждение, диск-индикатор меняет цвет на желтый и черный, чтобы напомнить водителю, что он подтвердил предупреждение. Желто-черная индикация сохраняется до следующего сигнала и служит напоминанием между сигналами о том, что водитель следует соблюдать осторожность. Задержка в одну секунду перед звуковым сигналом позволяет системе правильно работать даже на скорости 1.+3 ⁄ мили в час (2,8 км/ч). Ниже этой скорости всегда будет подаваться предупредительный звуковой сигнал, но он будет автоматически отменен, когда электромагнит выполнит сброс системы, если водитель еще этого не сделал. После перезагрузки системы дисплей станет черным.
Система является отказоустойчивой , поскольку в случае отключения электроэнергии воздействует только электромагнит, и поэтому все проходящие поезда получат предупреждение. Система имеет один недостаток: на однопутных линиях путевое оборудование настраивает систему AWS на поезд, движущийся в направлении, противоположном тому, для которого предназначено путевое оборудование, но не сбрасывает ее, поскольку электромагнит встречается раньше, чем постоянный магнит. . Чтобы преодолеть эту проблему, вместо обычного постоянного магнита можно установить магнит-подавитель. При включении его подавляющая катушка отклоняет магнитный поток от постоянного магнита, поэтому в поезде не поступает никаких предупреждений. Магнит-подавитель является отказоустойчивым, поскольку потеря мощности приведет к тому, что он будет действовать как обычный постоянный магнит. Более дешевой альтернативой является установка знака у линии, который уведомляет водителя об отмене и игнорировании предупреждения. 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 сигналах, а при многоаспектной сигнализации она устанавливается на всех основных линейных сигналах. Все аспекты сигнала, кроме зеленого, вызывают звуковой сигнал, а цвет индикаторного диска меняется на желтый на черном.
Оборудование AWS без электромагнитов устанавливается в местах, где постоянно требуется сигнал предупреждения или где необходимо временное предупреждение (например, временное ограничение скорости). Это второстепенное преимущество системы, поскольку временное оборудование AWS должно содержать только постоянный магнит. Никакого электрического подключения или питания не требуется. В этом случае предупреждающая индикация в кабине будет сохраняться до появления следующего зеленого сигнала.
Для проверки правильности функционирования поездного оборудования на выходных линиях депо движущей силы оборудуются «Индуктор проверки навеса», который подает предупреждающую индикацию для транспортных средств, входящих в эксплуатацию. Из-за низкой скорости, используемой на таких линиях, размеры путевого оборудования уменьшены по сравнению с действующей сетью.
Магниты «стандартной силы» используются везде, кроме зон электрификации третьего рельса постоянного тока , и окрашены в желтый цвет. Минимальная напряженность поля для работы поездного оборудования составляет 2 миллитесла (измеряется на высоте 125 мм [5 дюймов] над корпусом путевого оборудования). Типичное путевое оборудование создает поле силой 5 мТл (измерено в тех же условиях). Индукторы для испытаний на отбрасывание обычно создают поле напряженностью 2,5 мТл (измерено в тех же условиях). Там, где установлена электрификация третьего рельса постоянного тока, устанавливаются магниты повышенной прочности, окрашенные в зеленый цвет. Это связано с тем, что ток в третьем рельсе создает собственное магнитное поле, которое заглушает магниты «стандартной силы».
AWS предоставляется для большинства основных сигналов аспекта на бегущих линиях, хотя есть и некоторые исключения: [1]
Поскольку постоянный магнит расположен в центре дорожки, он действует в обоих направлениях. Постоянный магнит можно подавить с помощью электрической катушки подходящей мощности.
Если сигналы, подаваемые в противоположных направлениях движения на одной и той же линии, расположены подходящим образом относительно друг друга (т. е. лицом друг к другу и на расстоянии около 400 ярдов друг от друга), можно использовать общее путевое оборудование, содержащее неподавленный постоянный магнит, расположенный между электропроводными устройствами обоих сигналов. магниты.
Система BR AWS также используется в:
