Кіріспе

Ұлыбритания және Австралияның Виктория штатындағы пойызды қорғау жүйесі
Пойыздарды қорғау және ескерту жүйесі (TPWS) – Ұлыбританияның жолаушылар магистральдық темір жол желісінде және Австралияның Виктория штатында қолданылатын пойызды қорғау жүйесі. Ұлыбританияның Темір жол қауіпсіздігі және стандарттар жөніндегі кеңесінің мәліметінше, TPWS-тің мақсаты – егер пойыз: рұқсатысыз қауіпті сигналдан өтсе; қауіпті сигналға тым жоғары жылдамдықпен жақындаса; рұқсат етілген жылдамдықты төмендетуді тым жоғары жылдамдықпен жасаса; буферлік тоқтауға тым жоғары жылдамдықпен жақындаса, пойызды автоматты түрде тежеуді іске қосу болып табылады. TPWS қауіпті сигналдарды (SPAD) болдырмауға емес, SPAD салдарларын азайтуға арналған, яғни сигналдан кейінгі қақтығыс нүктесіне SPAD жасаған пойыздың жетіп баруына жол бермейді. Стандартты орналым – сигналға жақын орналасқан жол трансляторынан тұрады, ол сигнал қауіпті күйде болғанда іске қосылады. Сигналдан өткен пойыздың шұғыл тежегіші автоматты түрде іске қосылады. Егер пойыз жоғары жылдамдықпен келе жатса, соқтығысу нүктесіне дейін тоқтату үшін бұл жеткіліксіз болуы мүмкін, сондықтан сигналға жақындағанда екінші транслятор орнатылуы мүмкін, ол сигналда тоқтау үшін тым жоғары жылдамдықпен келе жатқан пойыздардың тежегішін іске қосады, бұл 75 миль/сағ (120 км/сағ) жылдамдықпен жақындаған пойыздарды тоқтатуға мүмкіндік береді. Шамамен 400 жоғары тәуекелді учаскеде TPWS+ орнатылған, онда үшінші транслятор сигналдан артқа қарай қосымша орнатылып, тиімділігін 100 миль/сағ (160 км/сағ) дейін арттырады. «Қос бұғаттау» (яғни, бір-бірінен кейін екі қызыл сигнал) сияқты сигналды басқару жүйелерімен бірге қолданылғанда, TPWS кез келген нақты жылдамдықпен толық тиімділікті қамтамасыз ете алады. TPWS электромеханикалық технологияны қолданатын, ұқсас міндеттерді орындайтын пойыз тоқтату жүйелерінен өзгеше. Пойыз тоқтату жүйелерін пайдаланып буферлік тоқтауды қорғау «Moorgate қорғауы» немесе «Moorgate бақылауы» деп аталады.

Тарих

TPWS British Rail және оның ізбасары Railtrack компанияларымен әзірленді. 1994 жылы British Rail-дің Автоматты пойыз қауіпсіздігі жүйесінің экономикалық тиімді еместігі анықталды, оның құны 1994 жылы 600,000,000 £ (600 000 000.0) құрады. Бұл соңғы жылдары сақталған өмірлердің құнымен салыстырғанда, әрбір сақталған өмір үшін 3-4 миллион £ (3 000 000.0 және 4 000 000.0 1994 жылының ақшасымен, соңғы жылдармен салыстырғанда) шамасына тең еді, ал сақталған өмірлердің саны жылына шамамен 2,9 деп бағаланды. 1997 жылы жол бойындағы және пойызға орнатылатын жабдықтардың сынақ орнатулары жүзеге асырылды, ал сынақтар мен дамыту келесі екі жыл бойына жалғасты. 2003 жылы Темір жол қауіпсіздігі ережелерінің 1999 жылы күшіне енуінен кейін TPWS-тің енгізілуі үдеді, бұл ережеге сәйкес бірнеше учаскелерде пойыз тоқтату қажет болды.

Шолу

Сигналға жақындау жағында 50–450 метр аралықта электронды контурлар орналастырылады, олар сигнал қауіпті күйде болғанда қосылады. Контурлар арасындағы қашықтық, пойыз бортындағы жабдықтың пойыздың шұғыл тежегішін қолдану үшін қажетті ең төменгі жылдамдықты анықтайды. Пойыздың TPWS қабылдағышы бірінші контурдан өткенде таймер кері санауды бастайды. Егер таймер нөлге жетпес бұрын екінші контурдан өтілсе, TPWS белсенді болады. Желінің жылдамдығы жоғары болған сайын, екі контур арасы да соғұрлым кең болады. Сигналда да бір жұп контур бар, олар да сигнал қауіпті күйде болғанда қосылады. Бұл контурлар бірінен соң бірі орналасқан, сондықтан жылдамдығына қарамастан, қауіпті сигналдан өтуге дайындалып тұрған пойыздың тежегішін іске қосады.

Жолдағы жабдық

Стандартты орналымда екі жұп цикл бар, олар көбінесе «торлар» немесе «тост тіректері» деп аталады. Екі жұптың да «қосу» және «іске қосу» циклы бар. Сигнал қауіпті болса, циклдар қуаттанады. Сигнал таза болса, циклдар қуаты өшіріледі. Бірінші жұп – Жылдамдық сенсор жүйесі (OSS), оның орны жол жылдамдығы мен еңісіне байланысты анықталады. Циклдар арасындағы қашықтық шамамен бір секунд ішінде еңбеуге болмайтын деңгейде болуы керек, егер пойыз қауіпті сигналға қауіпсіз жылдамдықпен жақындаса. Нақты уақыт жолаушылар пойыздары үшін 974 миллисекунд, ал жүк пойыздары үшін 1218 миллисекунд, бұл пойыз жабдықтарымен анықталады. Жүк пойыздары тежегіш қасиеттерінің өзгешелігіне байланысты 1,25 есе ұзақ уақыт пайдаланады. Бірінші, «қосу» циклы 64,25 кГц жиілігін шығарады. Екінші, «іске қосу» циклының жиілігі 65,25 кГц. Екінші цикл жұбы сигналда бір-біріне тікелей жанасып орналасқан және олар Пойызды тоқтату жүйесі (TSS) деп аталады. «Қосу» және «іске қосу» циклдары тиісінше 66,25 кГц және 65,25 кГц жиіліктерінде жұмыс істейді. Пойыз жабдығы егер «қосу» жиілігін анықтағаннан кейін екі жиілікті бірдей анықтаса, тежегіштер қосылады. Осылайша, қуаттандырылған TSS кез келген жылдамдықпен тиімді, бірақ тек пойыз дұрыс бағытта өткен жағдайда ғана. Пойыз ақау кезінде қауіпті сигналдан өтуі мүмкін болғандықтан, жүргізуші TSS-ті күшпен тоқтатуға мүмкіндігі бар, бірақ OSS-ті емес. Бастық сигналға қосымша сигнал, маневрлік қозғалыс үшін ашылғанда, TSS циклдары қуаты өшіріледі, бірақ OSS циклдары белсенді күйінде қалады. Егер пойыздар бір жолда қарама-қарсы бағытта сигналданса, онда OSS «қосу» циклы мен нақтыда басқа сигналдарға тиесілі «іске қосу» циклдері арасында жүретін пойыздың қате ТПВС араласуына себеп болуы мүмкін. Мұндай жағдайды болдырмау үшін бір сигнал «қалыпты бағыт» деп белгіленіп, «НД» жабдығымен жабдықталады. Екінші сигнал «қарсы бағыт» деп белгіленіп, «OD» жабдығымен жабдықталады. Қарсы бағыт ТПВС тарату жиіліктері сәл өзгеше: 64,75 кГц (OSS қосу), 66,75 кГц (TSS қосу) және 65,75 кГц (ортақ іске қосу).

TPWS-ті қойма қызметкерлерінің қауіпсіздігі үшін пайдалану

Деподағы персоналды қорғау жүйелерінде дерайлерлерді пайдаланудың орнына TPWS жабдықтау мүмкіндігі бар. Бұл жабдық TPWS құрылғысын пайдалану арқылы қызметкерлерді рұқсатсыз қозғалыстардан қорғайды. Кез келген жоспардан тыс қозғалыс, пойыз қауіпті сигналдан өткеннен кейін автоматты түрде тоқтауға себеп болады. Бұл, сондай-ақ, дерайлер жүйесінен туындайтын инфрақұрылымға, локомотивтерге және вагондарға зиян келтірудің алдын алуға мүмкіндік береді. Мұндай жүйенің алғашқы орнатылуы Ilford Depot-та тіркелген. TPWS жабдықталған депо қорғау жүйелері тек көлік құралдары техникалық қызмет көрсету ғимаратына бағытты жүргізуші кабинасынан кіретін және шығатын жерлерге ғана қолайлы. Олар бос вагондармен немесе вагонды жөндеумен пайдалануға жарамсыз, мұнда көлік құралдарының қозғалысы итергіш локомотивпен жүзеге асырылады (бұл жағдайда алдыңғы көліктер тиісті TPWS қауіпсіздік жабдықтарымен жабдықталмайды), сондай-ақ, бұл жүйе қашып кеткен көлік құралының қорғалған жұмыс аймағына кіруіне де тосқауыл қоймайды.

Вариациялар

Кейбір сигналдарда бірнеше OSS орнатылуы мүмкін. Әдетте, желінің төмен жылдамдығына байланысты, OSS орнатылмауы да мүмкін. Мысалы, терминал станциясы платформасының бастапқы сигналы. Жеке OSS тұрақты жылдамдық шектеуін немесе буферлік тоқтауды қорғау үшін қолданылуы мүмкін. Бұрандалар стандартты болғанымен, буферлік тоқтаулар өте төмен жылдамдықпен, әдетте сағатына 10 миль жылдамдықпен жақындағандықтан, «мини бұрандалармен» жабдықталуы мүмкін. Бафферлік тоқтауларға бастапқыда стандартты бұрандаларды пайдалана отырып TPWS орнатылғанда, көптеген қате қолдану жағдайлары болды, бұл қайта іске қосылғанда кешігулерге әкелді, пойыздар станцияның кіреберісін тоқтатып тастауы мүмкін, сондай-ақ жолаушылардың кенеттен тежелуден құлау қаупі туды. Бұл мәселе пойыз қаруландыру бұрандасынан тым баяу өткенде туындады, себебі пойыздың қабылдағышы оны пойыз борттық таймері циклын аяқтағаннан кейін де анықтады. Таймер қайта орнатылып, қайтадан уақыт санауды бастады, ал екінші уақыт санау циклында анықталған триггерлік бұранда жалған араласуға алып келді. Уақытша шешім ретінде жүргізушілерге буферлік тоқтау OSS-ін сағатына 5 миль жылдамдықпен өтуге нұсқау берілді, бұл мәселені жойды, бірақ пойыздар енді қалыпты тоқтау орнына дейін инерциямен жүрмейтін болды және жүргізушілерге буферлерден аз қашықтықтағы OSS-тен өткеннен кейін қуат беру қажет болды, бұл TPWS орнатылғанға дейін буферлік тоқтау соқтығысуының ықтималдығын арттырды. Шамамен стандартты бұрандалардың үштен бірі ұзындығындағы қайта жасалған «мини бұрандалар» бұл мәселені жояды, бірақ төмен жылдамдық және төмен қауіпсіздік маржасының салдарынан буферлік тоқтау OSS-тері әлі де TPWS іске қосылуының негізгі себебі болып табылады. Ұлыбританиядағы соңғы қолданыстар, жетілдірілген SPAD қорғау техникасымен бірге, TPWS-ті сыртқы үй сигналдарымен қолданады, олар жоғары қауіпті конвергенциялық түйіндерді жақындап келе жатқан пойыздың жылдамдығын басқару арқылы қорғайды, түйіннің артындағы қосымша сигнал бөлімі арқылы. Егер бұл сәтсіз аяқталса, нәтижесінде TPWS тежегішін іске қосу пойыздан соқтығысу нүктесіне жетпей тұрып тоқтатуға мүмкіндік береді. Бұл жүйе TPWS OS (Сыртқы сигнал) деп аталады.

Жылдамдық

Стандартты TPWS орналымдары пойызды қызыл сигналдан өткенге дейін тоқтатуға ғана мүмкіндік береді. 2001 жылы Ұлыбритания теміржолының шамамен үштен бірінде сигналдан кейін жоғары жылдамдыққа рұқсат етілетіні анықталды. Бұдан әрі, бұл пойыздың тежегіштері 12%g тежегіш күшін қамтамасыз ете алады деп есептеледі. Көптеген пойыз түрлері, ең әйгілісі HST пойызтары, мұны істей алмады, максималды жылдамдығына қарамастан, TPWS A пойызды тоқтатуға қабілетті болды.

Қауіп кезінде рұқсатпен берілген сигналдар

TPWS қауіпті сигналдан өткеннен кейін пойыздың жылдамдығын реттеу мүмкіндігіне ие емес. Дегенмен, мұндай жағдайларда жүргізушілердің әрекеттеріне, пойыз жылдамдығына және TPWS-ті пайдалануға қатысты қатаң ережелер сақталады. Жүргізуші қауіпті сигналдан өтуіне себеп болатын көптеген жағдайлар болуы мүмкін. Сигнал беруші жүргізушіге қауіпті сигналдан өтуді, сақтықпен жүруді, кез келген кедергіге дейін тоқтауға дайын болуды және содан кейін басқа барлық сигналдарды орындауды ескертеді. Қозғалысты бастамас бұрын, жүргізуші TPWS панеліндегі "Пойызды тоқтатуды күштен шығару" батырмасын басады, осылайша пойыз TPWS тежегіш жүйесін іске қоспай сигналдан өтеді. Содан кейін жүргізуші көзбен көре алатын қашықтықта тоқтауға мүмкіндік беретін жылдамдықпен жүруі керек. Егер келесі сигналға дейінгі бөлім таза көрінсе де, сақтық шараларын сақтау қажет.

Жолдың жағдайы

TPWS 2021 жылы Солсберидегі теміржол апатын болдырмады, себебі пойыз толық апаттық тежеуге өткеніне қарамастан, жылғақты жағдай дөңгелектердің сырғанауына себеп болды және пойыз соқтығысу орнына жеткенше тоқтатыла алмады. (ATP осы жағдайды да болдырмас еді).

Басқа қауіпсіздік жүйелерімен салыстырғанда

Ладброк Гроув және Саутхолл теміржол апатының құрбандарын өкілдік еткен сыншылар, сондай-ақ ASLEF және RMT теміржол кәсіподақтары 1990-шы жылдардың соңында British Rail-дің ATP жобасын жалғастыруды ұсынды, ал TPWS-тің тоқтатылуын қалады. 2000 жылғы "Ұлыбританиядағы теміржол желісі үшін автоматты пойызды қорғау" атты зерттеуде TPWS "ATP-нің алдын алуға болатын апаттарды болдырмау тұрғысынан шамамен 70% тиімді" екені айтылды, бұл жылдамдық шектеуін көрсетеді. Маңыздысы, TPWS және AWS комбинациясы Пурлидегідей апаттарда ең тиімсіз болып табылады, онда жүргізуші AWS ескертуін бірнеше рет тоқтатқан, бірақ тежегішті қолданбастан қауіпті сигналдан жоғары жылдамдықпен өткен. Пурли 1980-ші жылдардың соңындағы бірнеше резонансты SPAD апаттарының бірі болды, осыған байланысты 1990-шы жылдары ATP-ні жаппай енгізу жоспары жасалды, бірақ 1994 жылы ол тоқтатылып, орнына TPWS енгізілді. TPWS-ті қолдаушылар, тіпті SPAD салдарынан апаттарды болдырмаса да, ол пойыздардың жылдамдығын төмендету арқылы салдары мен қаза болғандар санын азайтуға немесе тоқтатуға мүмкіндік беретінін айтады. Дегенмен, мұндай жағдайларда жүргізуші жылдамдық сенсоры жұмыс ілегенге дейін авариялық тежегішті қолданған болуы мүмкін.