Кіріспе

Темір жол сигнализациясы жүйесі

Орталықтандырылған қозғалыс басқару (CTC) – Солтүстік Америкада пайда болған темір жол сигнализациясының бір түрі. CTC бұрынғыда жергілікті сигнал операторлары немесе пойыз экипаждары жүзеге асырған пойыз бағыттарын анықтау шешімдерін біріктіреді. Жүйе орталықтандырылған поезд диспетчері кеңсесінен тұрады, ол теміржол өткелдерін және теміржол жүйесінің CTC аймағы ретінде белгіленген бөліктеріндегі қозғалыс ағынын басқарады. CTC-нің ерекше белгісі – теміржолдың графикалық кескіні бар басқару тақтасы. Бұл тақта арқылы диспетчер өзі бақылайтын аймақтағы пойыздардың орналасқан жерін қадағалай алады. Ірі теміржолдарда әр операциялық бөлім үшін бірнеше диспетчерлік кеңселер және тіпті бірнеше диспетчер болуы мүмкін. Бұл кеңселер көбінесе ең жүк көлемі жоғары аулалар мен станциялардың жанында орналасқан, ал олардың жұмыс сапасы әуе қозғалысын басқару мұнараларымен салыстырылуы мүмкін.

Өмірбаян

CTC тұжырымдамасының кілті Солтүстік Америка темір жолдарындағы қозғалыс бақылауы ұғымына байланысты. Бір жолда қарама-қарсы бағытта келе жатқан пойыздар, арнайы инфрақұрылым – мысалы, бір пойыздың жолдан шығуына мүмкіндік беретін қосымша жолдар мен алмастырғыштар болмаса, бір-бірінен өте алмайды. Бастапқыда пойыздардың мұндай өзара әрекеттесуін ұйымдастырудың екі жолы болды: оны алдын ала келісу немесе пойыз қозғалысын басқарушы (диспетчер) мен пойыздар арасында байланыс құру. Американдық теміржол компаниялары осы екі бақылау механизмін «пойыз тапсырысымен жұмыс істеу» деп аталатын процедуралар жиынтығында ресімдеді, кейіннен автоматты блок сигнализациясы (ABS) арқылы ішінара автоматтандырылды. Әрбір жүйенің бастауы – пойыз қозғалысының алдын ала жоспары болатын теміржол кестесі. Кестеге сәйкес жүретін пойыздар, қайда жолдан шығу керектігін, қай жолды ауыстыру керектігін және түйіскен жерде қандай бағытты таңдау керектігін біледі. Бірақ, егер пойыздар жоспарланғандай жүрмесе, кесте шындыққа сай келмейді, ал басылған кестеге сәйкес әрекет етуге тырысу маршрут қателеріне немесе тіпті апатқа әкелуі мүмкін. Бұл, әсіресе Солтүстік Америкадағы теміржол желілерінің көп бөлігін құрайтын бір жолды желілерде жиі кездесетін. Алдын ала белгіленген «кездесулер» егер бір пойыз келмесе үлкен кешігулерге, ал жағдайы нашар болса, кестеде көрсетілмеген «қосымша» пойыз күтпеген пойызбен соқтығысуы мүмкін. Сондықтан, кестелік жұмыс пойыздар тапсырыстарымен толықтырылды, олар кестедегі нұсқауларды жоққа шығарды. 1850 жылдардан бастап ХХ ғасырдың ортасына дейін пойыздар туралы бұйрықтар диспетчерден жергілікті станцияға Морзе кодымен телеграмма арқылы жіберілетін. Станцияда бұйрықтар стандартты нысандарға жазылып, пойыз экипажына станциядан өткен кезде берілетін. Бұйрықтар оларды әртүрлі нүктелерде белгілі бір әрекеттер жасауға бағыттайтын: мысалы, басқа пойызбен кездесу үшін жолдан шығу, қосымша нұсқаулар үшін белгіленген жерде күту, жоспарланғаннан кешіккен кезде жүру және т.б. Диспетчерлер мен пойыз экипаждары арасындағы радио немесе телефон арқылы тікелей байланыс арқылы қозғалысты басқарудың дамуы 1970 жылдары телеграфтық бұйрықтарды көптеп ескірген. Жол қозғалысының тығыздығы қажет болған жағдайда, әрқайсысы белгілі бір кестеге сәйкес қозғалыс ағыны бар бірнеше жолдар салынуы мүмкін, бұл жиі бір жолды желілердегідей «кездесуді» қажет етпейді. Осы ағынға қарсы жүретін пойыздарға пойыздар тапсырысы қажет болса, басқа пойыздарға қажет емес. Бұл жүйе автоматты блок сигнализациясы мен бұрандалы мұнараларды пайдалану арқылы автоматтандырылды, бұл түйіскен жерлерде қарама-қайшы маршруттарды тиімді және қауіпсіз орнатуға және пойыздардың қауіпсіз арақашықтығын сақтауға мүмкіндік берді. Бірақ, екі бағытта қозғалатын пойыздарға арналған кез келген жол, тіпті ABS қорғауымен, бір жолдың екі бөлігінде бір-біріне жақындаған екі пойыздың жағдайын болдырмау үшін қосымша қорғаныс қажет. Мұндай жағдай қауіпті ғана емес, сонымен қатар бір пойыздың ең жақын өткізу нүктесіне кері жүруін қажет етеді. CTC пайда болғанға дейін бұл мәселені шешудің бірнеше жолы болды, олар бірнеше бір бағытты жолдар салуды қажет етпеді. Көптеген батыс теміржолдары «абсолютті рұқсат блогы» (APB) деп аталатын автоматты жүйені қолданды, онда бір жолдың бір бөлігіне кіретін пойыздар сол жерден келесі өткізу нүктесіне дейінгі барлық қарсы сигналдарды «төмен түсіріп», тоқтату күйіне келтіретін, осылайша қарсы пойыздардың кіруіне кедергі келтіретін. Жол қозғалысының тығыздығы жоғары аймақтарда кейде екі бағытты қозғалыс адамдармен жабдықталған бұрандалы мұнаралар арасында орнатылатын. Екі бағытты жолдың әрбір учаскесінде жол қозғалысының бағытын анықтау үшін оған байланысты басқару рычагі болды. Көбінесе, екі мұнарада да қозғалыс рычагтарын бірдей орнату қажет болды, содан кейін қозғалыс бағытын белгілеуге болады. Жолдың жүру бағытындағы блок сигналдары жолдың жағдайына сәйкес көрсетілетін, ал жол қозғалысына қарсы сигналдар әрқашан ең шектеулі күйде орнатылатын. Сонымен қатар, ешқандай пойыз жолдың бір бөлігіне оның қозғалысына қарсы бағытта кіре алмайды және жол бөлігі пойыздардан таза болғанша басқару рычагтарын өзгертуге болмайды. APB және қолмен басқару қозғалысы кейбір жағдайларда пойыздар тапсырысын қажет ететін, және екеуі де басқарудың дәлдігі мен адам операторлары арасындағы компромис талап ететін.

Даму және технология

Қаражатты және нақты емес пойыздық тапсырыс жүйесіне толыққанды шешім General Railway Signal компаниясының "Орталықтандырылған қозғалыс басқаруы" технологиясы болды. Оның алғашқы орнатылуы 1927 жылы Нью-Йорк орталық темір жолының Стэнли, Толедо және Бервик (Огайо) арасындағы 64 шақырымдық бөлігінде жүзеге асты, ал CTC басқару машинасы Огайо штатының Фостория қаласында орналасқан. CTC технологиясы пойыз диспетчеріне пойыз қозғалысын тікелей басқаруға мүмкіндік беру үшін жасалды, жергілікті операторларды айналып өтіп, жазбаша пойыздық тапсырыстарды жоюға бағытталған. Оның орнына диспетчер пойыздардың орналасқан жерін тікелей көріп, сигналдар мен өткізгіштер арқылы пойыз қозғалысын тиімді басқара алатын болды. Бұл жүйе сонымен қатар кез келген жолдың бос екенін (жол тізбегін қараңыз) операторға хабарлап, қауіпсіздікті арттыруға және пойыздардың белгіленген қозғалыс бағытына қарсы кіруін автоматты түрде болдырмауға арналған. CTC машиналары стандартты араласу машиналарынан және ABS жүйесінен айырмашылығы, маңызды араласу аппараттары қашықта орналасқан, ал CTC машинасы жолдың күйін ғана көрсетіп, қашықтағы орындарға командалар жіберетін. Сигналды көрсету командасы қашықтағы араласудың қозғалыс ағынын орнатуын және араласу арқылы еркін бағытты тексеруін қажет етеді. Егер араласу логикасының салдарынан команданы орындау мүмкін болмаса, CTC машинасының дисплейі өзгермейді. Бұл жүйе қолмен басқарудың бұрынғы деңгейдегі икемділігін қамтамасыз етті, бірақ әр маршрут сегментінің соңында адаммен жабдықталған операторды ұстаумен байланысты шығындар мен күрделіліктерсіз. Бұл, әсіресе, мұндай үлкен шығындарды ақтауға мүмкіндігі жоқ, аз қозғалыс болатын желілер үшін маңызды болды. Алғашқыда байланыс арнайы сымдар немесе сым жұптары арқылы жүзеге асырылды, бірақ кейіннен бұл бір жалпы байланыс желісін пайдаланатын және релелік телекоммуникациялық технологияға негіделген импульстік код жүйелерімен алмастырылды, бұл технология кроссбарлық коммутаторларда қолданылатын технологияға ұқсас. Сонымен қатар, CTC машинасы тек жақындап келе жатқан және араласып өтетін пойыздар туралы ақпаратты көрсетумен шектелмей, әрбір блоктың күйін көрсетті, бұрын мұндай бөлімдер диспетчер үшін "қара аумақ" (яғни, белгісіз күйде) деп есептелген. CTC жүйесі бір адамға көптеген жол участаларындағы қозғалысты басқаруға және араласулардағы өткізгіштер мен сигналдарды басқаруға мүмкіндік берді, бұл орындар басқару пункттері деп те аталатын. CTC машиналары бастапқыда қолданыстағы мұнаралардағы шағын консольдер ретінде пайда болды, олар жақын маңдағы бірнеше қашықтағы араласуларды басқарды, содан кейін олар басқаратын аумақ көлемі ұлғайды, нәтижесінде аз қозғалыс болатын мұнаралар жабылды. Уақыт өте келе машиналары тікелей диспетчерлік кеңселерге көшірілді, бұл диспетчерлердің блокты операторлармен делдал ретінде байланысу қажеттілігін жойды. 20 ғасырдың соңында электромеханикалық басқару және дисплей жүйелері компьютерлік дисплейлермен ауыстырылды. Басқа елдерде де осыған ұқсас сигналдық басқару механизмдері әзірленген, бірақ CTC-ні ерекшелендіретін нәрсе – орталық биліктің бақылауы мен қадағалауындағы белгілі бір нүктелер арасындағы пойыздардың тәуелсіз қозғалысының парадигмасы.

Сигналдар мен басқару нүктелері

CTC пойыздарға диспетчердің нұсқауларын жеткізу үшін теміржол сигналдарын пайдаланады. Бұл, бақылау пункттеріндегі маршрут шешімдері арқылы жүзеге асырылады, олар пойызға жол беруге немесе тоқтауға рұқсат береді. Жергілікті сигнализация логикасы, айналадағы рельстің бос болу жағдайына және пойыздың қажетті маршрутына байланысты қандай сигналды көрсету керектігін анықтайды, сондықтан CTC жүйесінен тек "жолға шығуға/шығуға рұқсат жоқ" деген нұсқау ғана қажет. КТК аймағындағы сигналдар екі түрге бөлінеді: диспетчердің тікелей бақылауындағы және бақылау пункттерінің шектерін анықтауға көмектесетін абсолюттік сигнал, немесе сол сигнал блогындағы рельстің жағдайымен және келесі сигналдың жағдайымен автоматты түрде басқарылатын аралық сигнал. Пойыз диспетчерлері аралық сигналдарды тікелей басқара алмайды, сондықтан олар көбінесе диспетчердің басқару экранында тек анықтамалық ретінде ғана көрсетіледі. Бақылау пункттерінің көпшілігі қашықтан басқарылатын, электр қуатымен жұмыс істейтін ауыстырғыштармен жабдықталған. Бұл ауыстырғыштар қос басқарылатын болуы мүмкін, яғни оларды диспетчер қашықтан немесе ауыстырғыш механизміндегі тұтқаны немесе сорғыны қолмен иелену арқылы басқаруға болады (бірақ мұндай жағдайда диспетчердің рұқсаты қажет). Бұл ауыстырғыштар қосымша жолға немесе басқа рельске өтуге мүмкіндік беретін кроссоверге немесе пойызды баламалы рельске (немесе маршрутқа) бағыттайтын "қиылысқа" алып келуі мүмкін.

Операция

Кейбір теміржолдар әлі де ескі, қарапайым электронды жарық дисплейлері мен қолмен басқаруға сүйенсе де, қазіргі заманғы жүзеге асыруларда диспетчерлер пойыздардың орналасуын және абсолютті сигналдардың күйін немесе дисплейін көру үшін бақылау және деректерді жинау (SCADA) жүйелеріне ұқсас компьютерлік жүйелерге сүйенеді. Әдетте, бұл басқару машиналары диспетчерге екі пойызға қашықтан бұғаттауда команда сәтсіз аяқталғанша, өзара қайшы келетін рұқсат беруге жол бермейді. Қазіргі заманғы компьютерлік жүйелер көбінесе абсолютті сигналдар мен қосымша жолдардың орналасуын көрсететін жолдың өте қарапайым схемасын көрсетеді. Жолдың толып-тасуы пойызды анықтау үшін нөмірлермен (әдетте локомотивтің нөмірі) бірге жол дисплейіне жабылатын қалың немесе түрлі түсті сызықтар арқылы көрсетіледі. Диспетчер басқара алатын сигналдар тоқтау (әдетте қызыл) немесе "қосулы" (әдетте жасыл) күйінде көрсетіледі. Қосулы сигнал – тоқтау көрсетілмейтін сигнал, ал бригада көріп отырған нақты күй туралы диспетчерге хабарланбайды.

Австралия

Австралиядағы алғашқы CTC жүйесі 1957 жылдың қыркүйегінде Мельбурн қаласының маңындағы Глен Уэверли желісінде пайдалануға берілді. 10 шақырымға жуық ұзындығы бар бұл жүйені Виктория теміржолы Солтүстік-Шығыс стандартты жобасының прототипі ретінде орнатты. Кейіннен CTC кеңінен ірі мемлекетаралық теміржол бағыттарында қолданысқа енді.

Жаңа Зеландия

CTC алғаш рет 1938 жылы Жаңа Зеландияда Таумарунуи мен Окахукура арасында, сол арнайы, сол жылдары Те Куити – Пукетуту, 1940 жылы Капити желісінде Тава Флаттан Паэкакарикиге дейін орнатылды және 1943 жылы Паэкакарикиден Парапараумуға дейін кеңейтілді. Қысқа, бір рельстік бөлімде планшеттік бақылауды жалғастыру үшін, бөлімнің әр шетінде станция бастығы және үш (планшет) жұмысшысы бар, қадағалаушысы бар планшеттік станциялар қажет болды (солтүстік-оңтүстік торабын қараңыз). Бұдан кейін NIMT-де 1945 жылы Пукетуту – Копаки, 1954 жылдан 1957 жылға дейін Франктон, Гамильтон және Таумарунуи арасында; және 1954 жылы Те Кауватадан Амокураға дейін орнатылды. Басқа желілерде CTC 1955 жылы Үстіңгі Хатт пен Федерстон арасында және 1955 жылдан 1959 жылға дейін Сент-Леонардс пен Оамару арасында кезең-кезеңмен орнатылды. CTC Гамильтон мен Пейкакарики арасындағы NIMT-де 1966 жылдың 12 желтоқсанында толыққанды аяқталды. Оңтүстік магистраль желісінде CTC 1969 жылдан бастап 1980 жылдың ақпанына дейін кезең-кезеңмен орнатылды. Сент-Леонардс пен Оамару арасындағы ескі CTC қондырғысы 1991 және 1992 жылдары кезең-кезеңмен Track Warrant Control жүйесімен ауыстырылды. CTC-нің соңғы орнатылымдары 2013 жылдың тамызында MNPL-де Мартоннан Арамохоға және Дунединнен Мосгиелге дейін, ал Тайери бұғазы желісінде Солтүстік Тайериге дейін 2015 жылдың соңында аяқталды.

Америка Құрама Штаттары

CTC басқарылатын жолды салу, қажетті электроника және қауіпсіздік жүйелеріне байланысты, сигналды емес жолға қарағанда едәуір қымбат. CTC көбінесе жоғары трафик аймақтарында қолданылады, онда трафик тығыздығының артуы мен уақытты үнемдеуден туындайтын операциялық шығындар бастапқы капиталдық шығындарды асып түседі. BNSF Railway және Union Pacific Railroad желілерінің көп бөлігі CTC бойынша жұмыс істейді, ал қалған бөліктері, әдетте, азырақ трафик көлеміне ие желілер болып табылады және Track Warrant Control (BNSF және UP) немесе Direct Traffic Control (UP) жүйелерімен басқарылады. Жақында CTC құны жаңа технологиялардың пайда болуына байланысты төмендеді, мысалы, микротолқынды, спутниктік және рельстік деректер байланысы сымдық тіреулерді немесе оптикалық талшық байланыстарын қажет етпейді. Бұл жүйелер пойыздарды басқару жүйелері деп атала бастады.