Теміржол қауіпсіздігі жүйесі

Кіріспе

Темір жол қауіпсіздігі жүйесі

Автоматты ескерту жүйесі (AWS) – Ұлыбританияда ойлап табылған және негізінен сол елде қолданылатын темір жол қауіпсіздігі жүйесі. Ол пойыз машинисіне алдағы сигналның ашық немесе сақ болуын дыбыстық хабарлама арқылы білдіреді. Алдағы сигналдың күйіне байланысты, AWS ескерту ретінде «дабыл» дыбысын немесе ашық ретінде «қоңырау» дыбысын шығарады. Егер пойыз машинисі ескерту дыбысын назарға алмаса, AWS автоматты түрде шұғыл тоқтату жүйесін іске қосады. Дегенмен, егер машинист ескерту дыбысын дұрыс қабылдап, арнайы батырманы басса, оған ескертуді еске түсіру үшін «күнбағыс» символы көрсетіледі.

Жұмыс істеу қағидаттары

AWS – магниттік өрістерді анықтауға негізделген жүйе. Бұл магниттік өрістерді теміржолға орнатылған тұрақты магниттер мен электромагниттер жасайды. Поезд анықтаған магниттік өрістердің полярлығы мен тізбегі, пойыз жүргізушісіне берілетін сигналдың түрін анықтайды. Жолдың орталық сызығына AWS магниті деп аталатын магнит орнатылады. Магниттің магниттік өрісі келесі сигналдың күйіне сәйкес реттеледі. 1873 жылы Ұлыбританияның 3286 нөмірімен Шарль Дэвидсон мен Чарльз Даффи Уильямсқа, егер сигнал қауіпті режімде болса, жол бойындағы тетік локомотивтің дабыл құрылғысын іске қосып, тежегішті қосып, буды тоқтатып, күзетшіге хабар беретін жүйеге патент берілді. Көптеген ұқсас патенттер берілді, бірақ олардың барлығы бірдей кемшілікке ие болды – механизмнің зақымдану қаупіне байланысты оларды жоғары жылдамдықпен пайдалану мүмкін болмады, нәтижесінде ешқандай нәтижеге қол жеткізілмеді. Германияда Кофлер жүйесі сигнал тіректерінен созылатын қолдарды пайдаланды, олар локомотив кабинасының шатырына орнатылған екі тетікпен жұмыс істеді: біреуі сақтандыруды, екіншісі тоқтауды білдірді. Жылдамдықпен жұмыс істеу мәселесін шешу үшін тетіктердің серіпті бекітілуі локомотивтің доңғалақ осіне тікелей қосылды, бұл дұрыс орналасуды қамтамасыз етті. 1929 жылы Берлиннің S-Bahn электрлендірілген кезде, осы жүйенің жетілдірілген нұсқасы, контактілік тетіктер шатырдан пойыздың қабырғаларына көшіріліп орнатылды. Бірінші пайдалы құрылғыны 1895 жылы Солтүстік-Шығыс темір жолының Винсент Рейвен ойлап тапты, патент нөмірі 23384. Бұл құрылғы тек дыбыстық ескертуді қамтамасыз еткенімен, жүргізушіге алдағы стрелкалардың басқа жолға ауысқандығын көрсете білді. 1909 жылға қарай компания оны шамамен 160 километрлік жолға орнатқан. 1907 жылы Франк Уайатт Прентис «Герцтік толқындарды» локомотивке жеткізу үшін рельстер арасына орнатылған, ұзақ кабельді, оны ұшқынды генератормен қуаттау арқылы радиосигнал беру жүйесін патенттеді. Электр толқындары белсенді болғанда, локомотивтегі когерердегі металл түйіршіктері бірігіп, аккумулятордан ток өтуіне мүмкіндік берді. Егер блок «бос» болмаса, сигнал өшірілді; когерер арқылы ток өтпеді және реле кабинадағы ақ немесе жасыл шамды қызылға ауыстырып, тежегіштерді қосты. Лондон және Оңтүстік-Батыс темір жолы 1911 жылы Хэмптон-Корт тармағына осы жүйені орнатты, бірақ желі электрленгеннен кейін оны алып тастады.

AWS is a system based on trains detecting magnetic fields. These magnetic fields are created by permanent magnets and electromagnets installed on the track. The polarity and sequence of magnetic fields detected by a train determine the type of indication given to the train driver. A magnet, known as an AWS magnet is installed on the track center line. The magnetic field of the magnet is set based on the next signal aspect. In 1873, United Kingdom Patent No. 3286 was granted to Charles Davidson and Charles Duffy Williams for a system in which, if a signal were passed at danger, a trackside lever operated the locomotive's whistle, applied the brake, shut off steam and alerted the guard. Numerous similar patents followed but they all bore the same disadvantage – that they could not be used at higher speeds for risk of damage to the mechanism – and they came to nothing. In Germany, the Kofler system used arms projecting from signal posts to engage with a pair of levers, one representing caution and the other stop, mounted on the locomotive cab roof. To address the problem of operation at speed, the sprung mounting for the levers was connected directly to the locomotive's axle box to ensure correct alignment. When Berlin's S Bahn was electrified in 1929, a development of this system, with the contact levers moved from the roofs to the sides of the trains, was installed at the same time. The first useful device was invented by Vincent Raven of the North Eastern Railway in 1895, patent number 23384. Although this provided audible warning only, it did indicate to the driver when points ahead were set for a diverging route. By 1909, the company had installed it on about 100 miles of track. In 1907 Frank Wyatt Prentice patented a radio signalling system using a continuous cable laid between the rails energized by a spark generator to relay "Hertzian Waves" to the locomotive. When the electrical waves were active they caused metal filings in a coherer on the locomotive to clump together and allow a current from a battery to pass. The signal was turned off if the block were not "clear"; no current passed through the coherer and a relay turned a white or green light in the cab to red and applied the brakes. The London & South Western Railway installed the system on its Hampton Court branch line in 1911, but shortly after removed it when the line was electrified.

GWR автоматты пойыз басқаруы

Кеңінен қолданылған алғашқы жүйені 1905 жылы Ұлы Батыс темір жолы (GWR) әзірледі және Ұлыбританияның 12661 және 25955 патенттерімен қорғалды. Оның бұрынғы жүйелерге қарағанда артықшылығы – жоғары жылдамдықта қолдану мүмкіндігі және сигнал ашық болғанда кабинада растау дыбысы естілуі болды. GWR жүйесінің соңғы нұсқасында локомотивтер вакуумдық поезд құбырына соленоидпен басқарылатын клапанмен жабдықталды, ол батарея арқылы жабық күйде ұсталды. Әр алыс сигналдың алдында рельстердің арасына ұзын пандус орнатылды. Бұл пандус тік металл жапырақтан тұрады, ол қозғалыс бағытына параллель (жапырақ параллельден сәл ауытқыған, сондықтан тұрақты орнында локомотивтердің контактты аяқ киімдерін тоздырмайды), ағаш тірекке бекітілген. Локомотив пандус үстінен өткенде, локомотив астындағы серіппелі контакт аяқ киім көтеріліп, тежегіш клапанын ұстап тұрған батарея тізбегі үзіледі. Егер сигнал ашық болса, желідегі батареядан келетін ток (бірақ кері полярлықта) пандусты қуаттандырып, локомотивке контакт арқылы өтеді және тежегіш клапанды жабық күйде ұстайды, ал кері полярлық ток кабинадағы қоңырауды соқтырады. Механизмнің локомотив жоғары жылдамдықпен қозғалғанда әрекет етуге уақыты болуын қамтамасыз ету үшін, сыртқы ток тек бір сәтте берілетін болғандықтан, "кешіктірілген реле" жұмыс уақытын ұзартады және сыртқы қуатты локомотив батареясынан келетін токпен толықтырады. Әр алыс сигналдың 12,5 В немесе одан да жоғары кернеулі жеке батареясы болды; егер қуат тікелей басқару сигналы қорабынан келсе, кедергі тым жоғары деп есептелді (локомотив жабдықтарына 500 мА қажет). Оның орнына, сигнал қорабындағы 3 В тізбек батарея қорабындағы релені қосады. Сигнал "сақтандыру" немесе "қауіп" күйінде болғанда, пандус батареясы ажыратылып, локомотив батареясының тогын алмастыра алмайды: тежегіш клапан соленоиді босатылып, ауа вакуумдық поезд құбырына сирена арқылы жіберіледі, бұл дыбыстық ескертуді қамтамасыз етеді және пойыздың тежегіштерін баяу қолданады. Жүргізуші ескертуді тоқтатып (жүйені қалыпты күйіне келтіріп) және өзінің бақылауымен тежегішті қолдануы керек еді, әйтпесе тежегіш клапан соленоиді ашық қалып, шамамен 15 секундтан кейін барлық вакуум жоғалып, тежегіштер толыққанды қолданылады. Ескертуді жүргізуші кабинадағы АТК аппаратындағы серіппелі ауыстырмалы рычагты басып тоқтатуға тиіс болды. Кілт пен схемалар жүйені қайта орнату үшін рычагты басудың емес, басылғаннан кейін қалыпты күйіне оралуын қамтамасыз етті – бұл жүргізушілердің рычагты төмен қарай тығып қоюы немесе рычагтың кездейсоқ осындай күйде тұрып қалуының алдын алу үшін жасалған. Қалыпты пайдалану кезінде локомотив батареясы үнемі разрядталады, вакуумдық құбырдағы клапанды жабық ұстап тұру үшін, оны азайту мақсатында, локомотив пайдаланылмағанда батареяны ажырататын автоматты сөндіру коммутаторы орнатылды. GWR локомотивтері үшін үшінші рельс принципімен электрлендірілген ортақ желілерде (Смитфилд нарығы, Паддингтон қалалық және Аддисон Роуд) жұмыс істеуге мүмкіндік болды. Электрлендірілген учаскелерге кіре берісте ерекше, биік профильді контактілік пандус (әдеттегіден өзгеше) локомотивтің контакт аяғын рамадағы тісті дөңгелекке тірелетінше көтерді. Электрлендірілген учаскенің соңында тиісті көтергіш пандус тісті дөңгелекті босатады. Алайда, ауыр тарту тогы осы бағыттар арқылы өтетін кезде борттағы жабдықтың сенімді жұмыс істеуіне кедергі келтіруі мүмкін еді және осы себепті 1949 жылы "жақсы сынақтан өткен" GWR жүйесі ұлттық стандарт ретінде таңдалмады (төменде қараңыз). Оны Оңтүстік темір жолы, Лондон және Солтүстік-Шығыс темір жолы және Лондон, Мидленд және Шотландия темір жолдары сынады, бірақ бұл сынақтар нәтижесіз аяқталды. 1948 жылы Хадд, қазір LMS-де жұмыс істеп, LMS бөлімшесі Лондон, Тилбери және Саутхенд желісін өзінің жүйесімен жабдықтады. Бұл тәжірибе сәтті аяқталды және Британдық темір жолы соңғы сигналдың қай жақтан өткенін кабинада бейнелейтін механизмді одан әрі жетілдірді. 1956 жылы Көлік министрлігі GWR, LTS және BR жүйелерін бағалап, BR әзірлегенін Ұлыбритания темір жолдары үшін стандарт ретінде таңдады. Бұл 1952 жылғы Харроу және Велдстоун апатына жауап ретінде жасалды.

The first system to be put into wide use was developed in 1905 by the Great Western Railway (GWR) and protected by UK patents 12661 and 25955. Its benefits over previous systems were that it could be used at high speed and that it sounded a confirmation in the cab when a signal was passed at clear. In the final version of the GWR system, the locomotives were fitted with a solenoid operated valve into the vacuum train pipe, maintained in the closed position by a battery. At each distant signal, a long ramp was placed between the rails. This ramp consisted of a straight metal blade set edge on, almost parallel to the direction of travel (the blade was slightly offset from parallel so in its fixed position it would not wear a groove into the locomotives' contact shoes), mounted on a wooden support. As the locomotive passed over the ramp, a sprung contact shoe beneath the locomotive was lifted and the battery circuit holding closed the brake valve was broken. In the case of a clear signal, current from a lineside battery energising the ramp (but at opposite polarity) passed to the locomotive through the contact and maintained the brake valve in the closed position, with the reversed polarity current ringing a bell in the cab. To ensure that the mechanism had time to act when the locomotive was travelling at high speed, and the external current therefore supplied only for an instant, a "slow releasing relay" both extended the period of operation and supplemented the power from the external supply with current from the locomotive battery. Each distant signal had its own battery, operating at 12.5 V or more; the resistance if the power came directly from the controlling signal box was thought too great (the locomotive equipment required 500 mA). Instead, a 3 V circuit from a switch in the signal box operated a relay in the battery box. When the signal was at 'caution' or 'danger', the ramp battery was disconnected and so could not replace the locomotive's battery current: the brake valve solenoid would then be released causing air to be admitted to the vacuum train pipe via a siren which provided an audible warning as well as slowly applying the train brakes. The driver was then expected to cancel the warning (restoring the system to its normal state) and apply the brakes under his own control if he did not the brake valve solenoid would remain open, causing all vacuum to be lost and the brakes to be fully applied after about 15 seconds. The warning was cancelled by the driver depressing a spring laden toggle lever on the ATC apparatus in the cab; the key and circuitry was arranged so that it was the lever returning to its normal position after being depressed and not the depressing of the lever that reset the system this was to prevent the system being overridden by drivers jamming the lever in the downward position or the lever accidentally becoming stuck in such a position. In normal use the locomotive battery was subject to constant drain holding closed the valve in the vacuum train pipe so to keep this to a minimum an automatic cut off switch was incorporated which disconnected the battery when the locomotive was not in use and the vacuum in the train pipe had dropped away. It was possible for specially equipped GWR locomotives to operate over shared lines electrified on the third rail principle (Smithfield Market, Paddington Suburban and Addison Road). At the entrance to the electrified sections a particular, high profile contact ramp ( instead of the usual ) raised the locomotive's contact shoe until it engaged with a ratchet on the frame. A corresponding raised ramp at the end of the electrified section released the ratchet. It was found, however, that the heavy traction current could interfere with the reliable operation of the on board equipment when traversing these routes and it was for this reason that, in 1949, the otherwise "well proven" GWR system was not selected as the national standard (see below). It was tested by the Southern Railway, London & North Eastern Railway and the London, Midland & Scottish Railway but these trials came to nothing. In 1948 Hudd, now working for the LMS, equipped the London, Tilbury and Southend line, a division of the LMS, with his system. It was successful and British Railways developed the mechanism further by providing a visual indication in the cab of the aspect of the last signal passed. In 1956, the Ministry of Transport evaluated the GWR, LTS and BR systems and selected the one developed by BR as standard for Britain's railways. This was in response to the Harrow & Wealdstone accident in 1952.

Екі бағыттағы жұмыс

Тұрақты магнит жолдың ортасында орналасқандықтан, ол екі бағытта да жұмыс істейді. Тиісті күші бар электрлік катушкамен тұрақты магнитті жоюға болады. Егер бір жолдағы қарама-қарсы бағыттағы сигналдар бір-біріне қатысты дұрыс орналасқан болса (яғни, бір-біріне қарап тұрып, шамамен 400 йрд қашықтықта болса), ортақ жол жабдықтарын қолдануға болады, ол екі сигналдың электромагниттері арасында орналасқан, жойылмаған тұрақты магниттен тұрады.