Введение
Метод управления однопутными железными дорогами
В железнодорожной сигнализации токен – это физический объект, который машинист поезда должен иметь или видеть перед въездом на определенный участок однопутного пути. Токен четко обозначен названием участка, к которому он относится. Система токенов чаще используется на однопутных линиях из-за более высокого риска столкновения в случае ошибки, допущенной диспетчером или бригадой поезда, чем на двухпутных линиях.
Принцип
При эксплуатации двунаправленной однопутной линии существует опасность столкновения двух поездов. Самый простой способ предотвратить такие столкновения – обеспечить нахождение только одного поезда на данном участке в любой момент времени. Такая система известна как "один поезд на участке" (OES) или "работа на одном поезде" (OTW). Эта система используется на некоторых ветках железнодорожных сетей и на исторических железных дорогах. Основной недостаток заключается в ограничении количества возможных рейсов поездов. Для крупной железнодорожной системы это становится крайне ограничивающим фактором в плане интенсивности движения, с повышенным риском ошибок, которые могут привести к столкновению. Вместо этого, безопасность обеспечивается не за счет использования только одного поезда, а за счет наличия единственного физического объекта, предназначенного для данного однопутного участка, и правила, согласно которому машинист может въехать на этот участок только при наличии у него этого объекта. Этот объект называется жезлом, и он промаркирован для обозначения конкретного однопутного участка, к которому он относится.
Формы токена
Токены существовали в различных физических формах: жезл, табличка, ключ и шар.
Только токены
Система токенов была разработана в Великобритании в XIX веке для обеспечения безопасной работы однопутных железных дорог. Впервые эта система была предложена г-ном Генри Вудхаусом для тоннелей Standedge в 1849 году. Если ветка представляет собой тупик с простым челночным движением, то достаточно одного токена. Машинист любого поезда, входящего на ветку (или занимающего её часть), должен иметь при себе токен, что исключает возможность столкновения с другим поездом. Для удобства передачи токена из рук в руки он часто изготавливался в форме жезла, обычно длинного и определённого диаметра, и назывался железнодорожным жезлом. Такой жезл обычно представлял собой деревянный стержень с латунной пластиной, указывающей две сигнальные посты, между которыми он действителен. В британской терминологии этот способ работы на простых ветках первоначально назывался One Engine in Steam (OES), а затем One Train Working (OTW).
Персонал и билет
Использование только одного токена не обеспечивает удобной работы при движении последовательных поездов в одном направлении. Поэтому простая система токенов была расширена: если один поезд должен следовать за другим в том же направлении, машинисту первого поезда предъявляли токен, но не передавали его в распоряжение (теоретически он должен был физически прикоснуться к токену, но это не всегда строго соблюдалось). Машинисту выдавалось письменное разрешение на въезд в однопутный участок, называемое билетом. После этого он мог продолжать движение, а за ним мог следовать второй поезд. В первые годы второй поезд мог отправляться через определенный промежуток времени, как это делалось на двухпутных участках. Однако после железнодорожной катастрофы в Армаге в 1889 году обязательным стало блочное управление. Визуальное подтверждение наличия поездного состава гарантировало отсутствие лобового столкновения. Чтобы предотвратить неправильную выдачу билета, книга пронумерованных билетов хранится в запертом ящике, ключ от которого постоянно прикреплен к токену или является его частью. Кроме того, замок не позволяет извлечь токен, пока ящик с билетами не закрыт, а ящик не может быть закрыт, если в нем нет книги билетов. После выдачи билета его номер регистрируется в журнале движения поездов, а токен помещается в безопасное место. Эта система известна как система "токен и билет". В одной из вариаций этого принципа, называемой системой делимого поездного состава, часть токена, называемая билетной частью, была сконструирована таким образом, чтобы ее можно было отделить и передать машинисту вместо бумажного билета.
Электрический жетон
Система работы персонала и выдачи билетов была слишком негибкой для загруженных участков, поскольку не предусматривала ситуаций, когда поезд, предназначенный для передачи фактического жетона, отменялся или сильно задерживался. Для решения этой проблемы была разработана электрическая система передачи жетонов. Каждый отдельный участок пути оснащался парой жетонодержателей, по одному на посту централизации в каждом конце участка. В жетонодержателях, соединенных телеграфными линиями, хранился запас одинаковых жетонов. Жетон мог быть извлечен из жетонодержателя только при одновременном согласии обоих дежурных по стрелкам. После извлечения жетона, другой жетон не мог быть извлечен, пока извлеченный жетон не будет возвращен в любой из жетонодержателей. (Существовали различные варианты этой процедуры.) Таким образом, гарантировалось, что в любой момент времени для выдачи машинисту доступен только один жетон. Жетоны, относящиеся к соседним участкам, имели различную конфигурацию, чтобы предотвратить их случайную вставку в неправильный жетонодержатель. Тем не менее, 18 января 1918 года на однопутном участке железной дороги Камбрийской железной дороги произошло лобовое столкновение. Машинисты обоих локомотивов имели правильные жетоны, выданные жетоновыдающими аппаратами Тайера перед началом движения, однако электрические цепи, соединяющие аппараты на обоих концах участка, также использовались для телефонной связи, и, в сочетании с возможным повреждением линии из-за неблагоприятных погодных условий, это позволило выдать два жетона одновременно. В результате столкновения поездов в Абермуле в 1921 году, также на Камбрийской железной дороге, несоблюдение рабочих процедур позволило обойти меры безопасности, предусмотренные электрической системой жетонов; машинисту был выдан жетон для неправильного участка, и он продолжил движение, ошибочно полагая, что жетон выдан для его участка. Чтобы предотвратить подобные случаи, Инспекция железнодорожного транспорта Совета торговли Великобритании рекомендовала блокировать сигналы, контролирующие въезд на однопутный участок (стартовые или секционные сигналы), в положении «Стоп», если жетон не был извлечен из соответствующего жетонодержателя. Эта рекомендация не была принята повсеместно, и многие однопутные участки продолжали эксплуатироваться без таких мер безопасности вплоть до 1960-х годов.
Сбор токена
В базовой ситуации на железной дороге токен мог быть лично получен машинистом в начале работы бригады на боковой линии и возвращен в конце работы на ней. Если однопутный участок является частью сквозного маршрута, то, вероятно, каждый проходящий поезд должен сдавать и получать токен на каждой токенной станции. Если поезда останавливаются на каждой станции, это удобно, но если некоторые поезда следуют без остановок (например, скоростные поезда), сигналисту необходимо было обмениваться токенами с кочегаром (в случае паровозов) во время прохождения поезда на низкой скорости. Для поездов, управляемых только машинистом, предусматривалась кнопка контроля присутствия машиниста, чтобы он мог обменять токен без срабатывания экстренного торможения. Большой жезл можно было передать без специального оборудования, но если в системе использовались миниатюрные жезлы, планшеты или ключевые токены, они обычно помещались в кожаный мешок, прикрепленный к кольцу, и кочегар мог продеть руку через кольцо, поднятое сигналистом, и наоборот, когда локомотив проезжал мимо. В Великобритании разрешенная скорость для этого составляла в светлое время суток, но есть истории о машинистах, стремившихся наверстать упущенное время при задержке и проходящих пункт обмена на гораздо большей скорости; ушибы верхних рук были распространены среди сигналистов и кочегаров на таких линиях. На некоторых железных дорогах использовались стационарные аппараты для обмена токенами. Рядом с каждой будкой сигналиста устанавливалось оборудование для удержания мешка с токеном и приема возвращаемого мешка.
Автоматический обмен
Некоторые железные дороги разработали механические системы, обеспечивавшие более быструю передачу смены с помощью устройств захвата. Эти устройства могли выдвигаться с боковой части кабины локомотива непосредственно перед прохождением поезда через пункт смены и автоматически втягиваться после этого. Примеры таких систем включают систему Уайткера на Сомерсетской и Дорсетской совместной железной дороге, систему Мэнсона на Мидлендской и Великой Северной совместной железной дороге, а также на Великой Северной железной дороге Шотландии. Когда в конце 1950-х годов пассажирское сообщение между Абердином и Инвернессом было переведено на дизельные поезда, оборудование для смены смены было закреплено рядом с купе машиниста. Специальный звуковой код подтверждал машинисту, что правильный жетон был успешно получен. Механические сменные посты также использовались там, где поезда не останавливались на однопутных участках магистральных южных, северных и северо-бережных линий правительственных железных дорог Нового Южного Уэльса в Австралии. На Викторианских железных дорогах автоматические сменные посты просуществовали на Северо-Восточной, Западной и линиях Джилонг-Балларат вплоть до конца 1980-х годов. На Южно-Австралийских железных дорогах автоматические сменные посты использовались на бывшей ширококолейной линии между Аделаидой и Порт-Пири. Во всех этих штатах Австралии как паровые, так и последующие дизель-электрические локомотивы были оснащены автоматическими сменными постами. На железных дорогах Новой Зеландии, где большинство линий однопутные, использовались различные системы, такие как блок-система Винтерса и система блокировки Сайкса. На Главной магистрали Северного острова и на других линиях, таких как линия Вайрарапа, использовалась электрическая табличка Тьера с прибором № 7. Сменные посты для табличек были разработаны Уинном после испытаний австралийской конструкции Квирка. Система табличек позволяла использовать подталкивающие локомотивы на крутых участках с отдельным ключом для подталкивающего локомотива.
Системы электронных токенов
Достижения в области технологий привели к разработке электронных систем с использованием токенов. Поезда могут двигаться по последовательным однопутным участкам, управление которыми осуществляется по радиосвязи из центрального диспетчерского пункта. Каждый поезд оснащен электронным устройством, принимающим и передающим зашифрованный блок данных, представляющий собой токен. Система спроектирована таким образом, что диспетчерский центр не может выдать новый токен для участка пути, пока текущий не будет "возвращен". Поезда не могут передавать токены друг другу. Эта система позволяет эксплуатировать всю линию без дополнительного обслуживающего персонала и функционирует без серьезных происшествий. Система "Ternkey" ("система обмена токенами с использованием случайных чисел") является гибридом традиционной системы работы с токенами и интернет-технологий. Традиционные замки с "закрепленным ключом" (удерживаемые в фиксированном положении электромагнитами) устанавливаются в устройствах выдачи ключей, расположенных на каждом конце контролируемого однопутного участка. Количество замков в каждом устройстве определяется ожидаемой интенсивностью движения; при необходимости короткие участки могут быть объединены для сокращения количества остановок. Устройства подключены к центральному управляющему компьютеру через интернет. Центральный компьютер проводит "инвентаризацию" ключей перед освобождением электромагнита и выдачей ключа для необходимого участка пути – к соответствующему ключу надежно прикрепляется бирка с обозначением участка пути. Система используется на железной дороге острова Мэн между Кастелтауном и Порт-Эрином.
Промежуточные блочные столбы
В некоторых случаях было удобно сокращать однопутные участки, устанавливая промежуточную сигнальную будку, оборудованную аппаратурой для передачи жезлов, без устройства обгонного пути. Это делалось, например, если в промежуточной точке находилось важное подключение к подъездному пути. Это также позволяло сократить интервалы между поездами, идущими в одном направлении, но не облегчало встречные движения. Из-за повышенного риска столкновения при нештатной работе эта практика не рекомендовалась в Великобритании, хотя некоторые примеры существовали, например, на станции Беддингтон-Лейн на линии Уимблдон – Уэст-Кройдон до модернизации сигнализации. Обычно в таких случаях между двумя аппаратами в промежуточной сигнальной будке предусматривалась специальная взаимоблокировка, чтобы гарантировать, что поезда не могут быть одновременно приняты с противоположных направлений. Катастрофа в такой промежуточной точке произошла на Сомерсетской и Дорсетской совместной железной дороге в Фокскоте, недалеко от Радстока, в результате столкновения в Фокскоте в 1876 году. Это произошло до того, как S&DJR была оборудована системой передачи жезлов и использовала только блок-инструменты. Цепь ошибок привела к тому, что два пассажирских поезда одновременно вошли в один и тот же перегон с противоположных концов.
Работа на длинном участке
При работе на двухпутных линиях, в периоды низкой интенсивности движения, бывает удобно "выводить из работы" промежуточный пост централизации, позволяя постам централизации по обе стороны линии напрямую взаимодействовать для управления движением поездов. На однопутных линиях это сложнее из-за привязки маршрутных жетонов к отдельным участкам пути, но эту трудность можно преодолеть, используя схему работы на длинных участках. Простейшая система использует разъединяемые маршрутные бруски, которые соединяются вместе при закрытии промежуточных пунктов блокировки, так что машинист получает брусок на два или более последовательных участка от первого диспетчера. Альтернативная система использует специальные системы маршрутных жетонов для длинных участков; перед переходом на работу на длинных участках все жетоны для коротких участков должны находиться в своих соответствующих приборах; после переключения на схему работы на длинных участках жетоны для длинного участка можно получить обычным способом. Очевидно, что все жетоны для длинных участков должны быть возвращены на место, прежде чем можно будет возобновить нормальную работу.
Работа без присмотра
Приборы с токенами могут быть настроены для работы без дежурного, когда они используются бригадой поезда на промежуточных разъездных петлях или на конечной станции линии. Эта система широко распространена в Австралии, где на многих линиях низкая интенсивность движения. В Великобритании она известна как "система токенов без ключа от поста". Примеры в национальной сети Великобритании включают линию Северный Девон, где система была введена в эксплуатацию 1 декабря 1987 года, линию "Сердце Уэльса" (введена в эксплуатацию в 1986 году), ветку Матлок в Дербишире и линию Лискеард-Лу в Корнуолле. На последней проводник не только управляет электрическим токеном Tyer No.9, контролирующим верхнюю часть ветки, но и переводит стрелки. Нижняя часть работает по принципу "Один локомотив на участке" с использованием простого деревянного жезла. Для разблокировки фланга управления стрелками на разъезде Кумб, где встречаются две секции, необходимо владение этим жезлом. На ветке нет другой сигнализации, кроме контроля въезда и выезда на главную линию.
Взаимосвязь токенов
После первых опытов с токенными системами, стало обычной практикой связывать стартовый сигнал на токенных постах с токенным аппаратом; изъятие токена освобождало рычаг стартового сигнала для одного включения. Иногда на однопутном участке предусматривается промежуточный съезд, и сам токен или ключ, закреплённый на его конце, разблокирует стрелки для маневровой работы. Токен блокируется в аппарате на съезде, и машинист не может получить токен, пока стрелки не будут установлены в положение прямого хода и снова заблокированы. В особых случаях, когда промежуточные съезды имеют значительную длину, оборудование устроено так, чтобы маневровый состав полностью помещался внутри съездов, не заходя на главный путь; в этой ситуации может быть предусмотрен промежуточный токенный аппарат, позволяющий машинисту сдать токен для обеспечения нормального движения на однопутном участке, пока его состав находится на съезде. Аналогичная схема иногда применялась при проведении работ по содержанию пути с использованием моторной дрезины. Обычно для этого использовались специальные аппараты "ключей занятия пути", которые были взаимосвязаны с обычными токенными аппаратами и устанавливались на промежуточных участках, где дрезина могла быть согнана с рельсов (или оставлена на ночевку).
Работает пилот
Вариант системы жетонов реализуется с помощью пилота, когда функцию жетона выполняет человек, назначенный пилотом. Эта система применяется в случае неисправности жетонного аппарата, сбоя сигнализации на одном перегоне или на двухпутных участках, когда один путь заблокирован и движение осуществляется в обоих направлениях по оставшемуся пути. Пилот (идентифицируется красной повязкой на руке с надписью "PILOTMAN" белыми буквами) едет в кабине машиниста, или, если за поездом следует другой состав, пилот должен выдать машинисту разрешение на работу на однопутном участке и разрешить ему въезд на перегон. Дежурный по станции не должен давать разрешающий сигнал до получения соответствующей инструкции от пилота. Пилот должен сопровождать машиниста, если это последний поезд, следующий в данном направлении. Таким образом, работа с пилотом аналогична системе "ключ и билет", описанной выше, где сам пилот выполняет роль жетона, а его устные указания эквивалентны билету. В некоторых случаях пилоту может потребоваться предоставление отдельного локомотива для обеспечения бесперебойности движения. В этом случае локомотив пилота обычно присоединяется впереди состава, однако практика может различаться в зависимости от местных особенностей пути, типа поездов и т.д. Использование пилотов для подобных целей предшествовало применению жетонов.
Современное использование
До конца 20-го века система жетонов была стандартной на британских однопутных линиях и до сих пор применяется на ряде линий, как там, так и в других местах, например, на линии между Гирваном и Странраэром на юго-западе Шотландии. Традиционные системы жетонов также используются на исторических железных дорогах Великобритании, например, на железной дороге Мид-Хантс и на железной дороге Вест-Соммерсет, которая полностью оснащена электрическими приборами для выдачи жетонов системы Tyer. На железной дороге Блюбелл используется работа с короткими перегонами между соседними постами и работа с длинными перегонами между Шеффилд-Парком и Кингскотом. Система жетонов использовалась на железнодорожной линии Хёрстбридж, Мельбурн, Австралия, между Гринсборо и Элтемом (миниатюрный электрический жезл) и Элтемом и Хёрстбриджем (поездной жезл и билет), пока не была заменена электронной сигнализацией в начале 2013 года. Участок от Гринсборо до Элтема был упразднен 31 января 2013 года, вместе с половиной участка от Элтема до Хёрстбриджа, до Даймонд-Крик. Последний участок от Даймонд-Крик до Хёрстбриджа был отменен 22 марта 2013 года. Железная дорога Puffing Billy в Мельбурне, штат Виктория, использует систему жезла и билета с момента своего открытия от Верхнего Фернтри-Галли до Гембрука. На текущей линии от Белгрейва до Гембрука имеются постоянные посты выдачи жезлов в Белгрейве, Мензис-Крик, Лейксайде и Гембруке. В городе Эмеральд имеется временный пост выдачи жезлов, позволяющий поездам проходить Эмеральд в дни с высокой загруженностью. Для активации временного поста Эмеральд жезл от Мензис-Крик до Лейксайда должен быть заблокирован в Мензис-Крик. Аналогичная ситуация возникает на станции Кокату, где для ее использования в качестве временного поста выдачи жезлов жезл от Лейксайда до Гембрука должен быть заблокирован в Лейксайде. Метод работы с использованием жетонов иногда все еще используется во временных ситуациях, таких как проведение инженерных работ или когда система сигнализации еще не установлена. В декабре 1981 года в Мельбурне была открыта новая линия метро, которая обеспечивала кольцевое сообщение вокруг центрального делового района города. Хотя регулярное движение должно было начаться позднее, в течение двух месяцев в воскресенье осуществлялись специальные рейсы, чтобы люди могли опробовать новую линию, и в течение этого периода линия работала с использованием поездного жезла, хотя использование билетов не предусматривалось. В 2006 году на линии между Пакенхэмом и Траралгоном в Виктории, Австралия, на несколько месяцев была введена весьма необычная система работы с жетонами во время модернизации линии. В этот период линия закрывалась днем, но открывалась каждую ночь для пропуска нескольких грузовых поездов. Линия двухпутная между Пакенхэмом и Мо (за исключением короткого однопутного участка). Для 100-километрового участка было предусмотрено три жезла, по одному для участков Пакенхэм — Уоррагул, Уоррагул — Моэ и Моэ — Траралгон. Первые два из них являются частично или полностью двухпутными участками, но в этом случае жезлы применялись к обоим путям, что означало, что одновременно можно было использовать только один из путей. Система жетонов до сих пор регулярно используется на современной системе Государственной железной дороги Таиланда. Хотя основное применение приходится на региональные районы, некоторое применение наблюдается и в столице Бангкоке, например, на участке Маккасан — Кхлонг-Тан и т.д. Железные дороги Шри-Ланки используют систему обмена бланками на горной железной дороге. Российские железные дороги используют электрическую блокировку по системе жетонов на некоторых линиях, в частности на железной дороге Янисярви — Лодейное Поле. Электрические приборы для выдачи жезлов, изготовленные компаниями Webb and Thompson, показанные на изображении выше, используются на линии Буэнос-Айрес (станция Конституция) — Мар-дель-Плата (Ferrocarril Roca) в Аргентине, по состоянию на 2019 год. Система жетонов также используется на трамвайной линии Ситон между Ситоном и Риверсайд и на основных путях некоторых трамвайных музеев. В Малайзии сигнальные жетоны все еще используются на линии KTM East Coast Line между Гемасом и Тумпатом. Хотя станция Гемас в основном обслуживает электрические поезда, она по-прежнему получает жетоны от поездов, прибывающих со станции Бахау на линии Восточного побережья. Аналогично, начальник станции Гемас должен передавать ключевой жетон для поездов, следующих к Восточному побережью. Окончательный обмен жетонами обычно происходит в Тумпате и Гемасе, но также происходит в Куала-Липисе и Дабонге, поскольку эти две станции являются конечными для некоторых шаттлов (SH) восточного направления. Эта система была официально отменена на линии West Coast Line KTM после завершения проекта электрифицированной двухпутной линии Ipoh — Паданг-Бесар в 2014 году.