Теміржол қашықтық белгілері

Кіріспе

Теміржолдарда қолданылатын маяк немесе транспондер. Бализ /b//ə/'/l//iː//z/ – автоматты пойыз қауіпсіздігі (ATP) жүйесінің құрамында теміржол рельстері арасына орналастырылған электрондық маяк немесе транспондер. «Бализ» француз сөзі осы маяктарды басқа түрлерінен ажырату үшін қолданылады. Балистер француз теміржол желісінің магистральдық бағыттарында орнатылған KVB сигнализация жүйесінде қолданылады, бірақ жоғары жылдамдықты Lignes à Grande Vitesse желілерінен басқа. Балистер Еуропалық пойызды басқару жүйесінің (ETCS) негізгі бөлігі болып табылады, олар пойыздың нақты орнын көрсететін «маяктар» ретінде қызмет етеді. ETCS сигнализация жүйесі Еуропалық Одақтың барлық теміржолдарында кезең-кезеңімен енгізілуде. Балистер сондай-ақ Қытайдың жоғары жылдамдықты теміржол желілерінде орнатылған CTCS 2 және CTCS 3 нұсқаларындағы Қытай пойызды басқару жүйесінде де қолданылады, бұл жүйе Еуропалық пойызды басқару жүйесіне негізделген. Еуропалық пойызды басқару жүйесінің талаптарына сәйкес келетін бализ Евробализ деп аталады.

Шолу

Балиске әдетте қуат көзі қажет емес. Өтетін пойыздың астына орнатылған Бализалық беріліс модулі таратқан радиожиілік энергиясына жауап ретінде бализ пойызға ақпаратты жібереді (жоғары көтерілу) немесе пойыздан ақпаратты алады (төмен көтерілу, бірақ бұл функция сирек қолданылады). Eurobalises-тің тарату жылдамдығы 500 км/сағ жылдамдықпен өтетін пойызға толық «телеграмманы» қабылдауға жеткілікті. Бализ «Тұрақты деректер бализі» немесе қысқаша «Тұрақты бализ» болуы мүмкін, ол әр пойызға бірдей деректерді жібереді, немесе «Айнымалы деректер бализі», ол өзгермелі деректерді жібереді, сондай-ақ «Қосулы» немесе «Басқарылатын бализ» деп те аталады. (Еске сала кетейік, «тұрақты» сөзі бализдің физикалық орналасуына емес, оның берген ақпаратына қатысты. Барлық балистер қозғалмайды). Тұрақты бализ әрбір пойызға бірдей деректерді беру үшін бағдарламаланған. Тұрақты бализ арқылы берілетін ақпаратқа әдетте мыналар жатады: бализдің орналасқан жері; жолдың геометриясы, мысалы, қисықтар мен еңістер; және жылдамдық шектеулері. Бағдарламалау сымсыз бағдарламалау құрылғысын пайдалану арқылы жүзеге асырылады. Осылайша, тұрақты бализ пойызға өзінің нақты орналасқан жерін және келесі сигналға дейінгі қашықтықты хабарлай алады, сондай-ақ жылдамдық шектеулері туралы ескерте алады. Басқарылатын бализ желілік электроника блогына (LEU) қосылады, ол пойызға сигнал көрсеткіштері сияқты динамикалық деректерді жібереді. ETCS 1-деңгейлі сигнализация жүйесінің құрамына кіретін балистер осы мүмкіндікті пайдаланады. LEU жүйелік (ұлттық) сигнал жүйесімен, желідегі теміржол сигналына немесе сигналды басқару мұнарасына қосылу арқылы интеграцияланады. Пойыз 1→2 бағытын 2→1 бағытынан ажырата алуы үшін балистер жұптап орнатылуы керек, егер олар бұрынғы бализ тобымен байланыстырылмаса, онда олар тек бір бализден тұруы мүмкін. Деректер көлемі тым көп болса, қосымша балистер орнатылуы мүмкін. Балистер пойыздағы жабдықпен бірге жұмыс істейді, бұл пойыздың қауіпсіздігін арттыратын жүйе құрайды: көп платформалы станцияларға жақындағанда, GPS-ке толықтыру ретінде, автоматты түрде таңдамалы есіктерді ашуды қауіпсіз пайдалану үшін тұрақты балистер орнатылуы мүмкін.

A balise typically needs no power source. In response to radio frequency energy broadcast by a Balise Transmission Module mounted under a passing train, the balise either transmits information to the train (uplink) or receives information from the train (downlink, although this function is rarely used). The transmission rate of Eurobalises is sufficient for a complete 'telegram' to be received by a train passing at any speed up to 500 km/h. A balise may be either a 'Fixed Data Balise,' or 'Fixed Balise' for short, transmitting the same data to every train, or a 'Transparent Data Balise' which transmits variable data, also called a 'Switchable' or 'Controllable Balise'. (Note that the word 'fixed' refers to the information transmitted by the balise, not to its physical location. All balises are immobile). A fixed balise is programmed to transmit the same data to every train. Information transmitted by a fixed balise typically includes: the location of the balise; the geometry of the line, such as curves and gradients; and any speed restrictions. The programming is performed using a wireless programming device. Thus a fixed balise can notify a train of its exact location, and the distance to the next signal, and can warn of any speed restrictions. A controllable balise is connected to a Lineside Electronics Unit (LEU), which transmits dynamic data to the train, such as signal indications. Balises forming part of an ETCS Level 1 signalling system employ this capability. The LEU integrates with the conventional (national) signal system either by connecting to the lineside railway signal or to the signalling control tower. Balises must be deployed in pairs so that the train can distinguish the direction of travel 1→2 from direction 2→1, unless they are linked to a previous balise group in which case they can contain only one balise. Extra balises can be installed if the volume of data is too great. Balises operate with equipment on the train to provide a system that enhances the safety of train operation: at the approaches to stations with multiple platforms fixed balises may be deployed, as a more accurate supplement to GPS, to enable safe operation of automatic selective door opening.

Орнату

Бализ әдетте жолдың орта сызығындағы төсектерге немесе рельстерге немесе олардың арасына орнатылады. Ең жоғары жылдамдықпен келе жатқан пойыз әрбір Eurobalise арқылы өтетін кезде кемінде үш дана телеграмма жіберіп, қабылдайды. Алдыңғы KER бализдері (KVB, EBICAB, RSDD) белгілі бір жылдамдыққа дейін жұмыс істеуге есептелген. Пойыздың бортындағы компьютері алдағы жолдың қауіпсіз жылдамдық профилін анықтау үшін бализдерден алынған деректерді пайдаланады. Қажет болған жағдайда пойызды қауіпсіз тоқтатуға жеткілікті ақпарат болуы керек. Бализдердегі деректер келесі бализге дейінгі қашықтықты қамтуы мүмкін. Бұл басқа жағдайда қателікке әкелуі мүмкін жоқ бализдерді тексеру үшін қолданылады. АТП жабдықталған учаскенің басында және соңында, пойыздың қозғалысын бақылауды бастау немесе тоқтату үшін көбінесе екі бекітілген бализ қолданылады.

Тарих

Ең алғашқы автоматты пойыз қорғау жүйесі толыққанды механикалық болды, құрамында тежегіш жүйеге гидравликалық жүйедегі ажыратын кілт арқылы тікелей қосылатын трипкок болды. Пойыздар тоқтау сигналын асып өтіп, автоматты тоқтату жүйесіне қарамастан, жоғары жылдамдықтан апатқа ұшыраған жағдайлар болды. Жүргізушінің кабинасындағы жылдамдықты көрсету және пойыздың жылдамдығын шектеуге арналған электрондық жүйелер ойлап табылды. Жоғары жылдамдықты пойыздар пайда болғаннан кейін, желі бойындағы сигналдардағы жылдамдық көрсеткіші жеткіліксіз болады деп есептелді, сондықтан барлық пойыздарға кабиналық сигнализация қажет болды. 1965 жылы ұсынылған LZB жүйесі – бұл талаптарға жауап беретін біріктірілген шешім. Алғашқы орналымдардың барлығы дерлік қатты логикалық схемаларға негізделген. 1972 жылы алғашқы кабиналық электроника (LZB L72 деп аталды) және 1980 жылы кабиналық компьютер (LZB 80) енгізілді. LZB жүйесі рельстердің ортасында, белгілі бір аралықта тізбектелген сымдарды пайдаланды, бұл пойыздың орнын бұрынғы жүйелерге қарағанда әлдеқайда дәл анықтауға мүмкіндік берді. Осының нәтижесінде LZB жүйесі жоғары жылдамдықты жолдарда ғана емес, сонымен қатар қала маңындағы теміржолдарда да өткізу қабілетін арттыру үшін қолданылды. Бірақ жүйені енгізудің жоғары құнына байланысты, оның қолданылу аймағы осы салалармен шектелді. 1975 жылы Норвегиядағы оқиғадан кейін (Tretten), LMEricson және SRT компаниялары 1975 жылы тұрақты немесе бақыланатын ақпаратты қамтитын пассивті балистер принципін қолдана отырып, жаңа жүйе әзірлеуді бастады. LME/SRT жүйесі Ebicab жүйесіне айналды. Ebicab жүйесі магниттік байланыс, локомотивтегі антеннадан 27 МГц жиілігімен балистерді қуаттау және балистерден 4,5 МГц жиілігімен ақпараттық хабарламаларды жіберу принциптерін орнатып берді. Балистердегі бақыланатын ақпарат сигналдау жүйесінің күйлеріне сәйкес кодталған. Хабарламалар рұқсат етілген жылдамдықтар мен қашықтықтар туралы ақпаратты қамтиды. Бұл ақпарат борттық компьютерде тежеу қисықтарын есептеу, жылдамдықты бақылау және соңында тежегіштерді қолдану үшін пайдаланылады. Норвегияда 1983 жылы АТП ретінде Ebicab жүйесімен жабдықталған алғашқы желі іске қосылды. Кейіннен Ebicab принциптері KVB және RSDD жүйелерінде, сондай-ақ ERTMS ETCS балистерінде қолданылды. 1980 жылдары ескі сигналдарды оқу және оларды жақсартылған басқарумен үйлестіру үшін басқа кабиналық компьютерлер енгізілді. Неміс PZ80 жылдамдықты белгілі бір қадамдармен тексеруге мүмкіндік берді. Француз KVB жүйесі 1990 жылдардың басында сыртқы жүйені балистермен алмастырды, бұл алдағы сигналдардың күйі және рұқсат етілген пойыз жылдамдығы туралы біріктірілген ақпаратты жіберуге мүмкіндік берді. Siemens компаниясы PZB сигналдауының ізбасары ZUB 121 жүйесін 1992 жылдан бастап Швейцарияда және ZUB 123 жүйесін 1992 жылдан бастап Данияда енгізді. ABB компаниясы EBICAB 900 жүйесінде сыртқы балистерді жақсартты, ол кейін Испания мен Италияда қабылданды. Siemens 1992 жылы балистік жүйелер туралы зерттеу ұсынды, ол Еуропалық темір жол қозғалысын басқару жүйесі (ERTMS) Еуропа үшін пойыз сигнализациясын іздеген кезде KVB және GSM технологияларын таңдауға ықпал етті. Алғашқы Eurobalises 1996 жылы сынақтан өтті, ал кейінгі пойыз қорғау жүйелері оларды сигнализация қажеттіліктерінің негізі ретінде пайдаланды.

The earliest automatic train protection system were purely mechanical with a tripcock which could be connected directly to the braking system by releasing the opening a switch in the hydraulic system. There were multiple incidents where trains had overrun a stop signal but due to excessive speed still crashed despite the automatic stop. Multiple systems were invented to show the speed in the driver's cab and to provide an electronic system on the train that would prevent speeding. With the advent of high speed trains it was generally expected that a speed indicator on line side signals is not sufficient beyond so that all these trains need cab signalling. A combined solution to the requirements was the German LZB system that was presented in 1965. The original installations were all hard wired logic. The first real cab electronics was presented in 1972 (named LZB L72) and a cab computer was introduced by 1980 (LZB 80). The LZB system uses a wire in the middle of the tracks that had loops at a distance of so that the position of a train was known more precisely than in any earlier system. As a result, the LZB system was not only used on high speed tracks but also in commuter rail to increase throughput. Due to the deployment costs of the system however it was restricted to these application areas. The development of a system using the principle of passive balises with fixed or controlled information started in 1975 by LMEricson and SRT, following an incident in Norway in 1975 (Tretten). The LME/SRT system became the Ebicab system. The Ebicab system established the principles of using magnetic coupling, 27 MHz downlink from the antenna on the locomotive to energize the balises, and an uplink using 4,5 MHz to transmit information telegrams from the balises. The controlled information in the balises is encoded from statuses in the signalling system. The telegrams contains information about permitted speeds, and distances. The information is used in the on board computer to calculate brake curves, monitor speed and eventually apply brakes. In Norway, the first line equipped with Ebicab as ATP was operational in 1983. The Ebicab principles are subsequently used in KVB and RSDD systems and also for the ERTMS ETCS balises. During the 1980s, other cab computers were introduced to read the older signalling and to overlay it with better control. The German PZ80 was able to check the speed in steps of The French KVB replaced the external system with balises in the early 1990s to transmit a combined information for oncoming signal aspects and the allowed train speed. Siemens did also invent a successor to the PZB signalling that was deployed as ZUB 121 in Switzerland since 1992 and ZUB 123 in Denmark since 1992. ABB improved the external balises in the EBICAB 900 system which as then adopted in Spain and Italy. Siemens had presented a study on balise systems in 1992 which influenced the choice of using a technology based on KVB and GSM instead of LZB when the European Rail Traffic Management System was researching a possible train signalling for Europe. The first Eurobalises were tested in 1996 and later train protection systems used them as a basis for their signalling needs.