Введение

Система защиты поездов в Великобритании и Виктории, Австралия
Система защиты и предупреждения поездов (TPWS) используется во всей британской пассажирской железнодорожной сети и в штате Виктория, Австралия. Согласно данным Совета по безопасности и стандартам железнодорожного транспорта Великобритании, назначение TPWS – остановить поезд путем автоматического включения торможения, когда оборудование TPWS установлено на путях, в случае если поезд: прошел сигнал запрещающего назначения без разрешения; приближается к сигналу запрещающего назначения с чрезмерной скоростью; приближается к участку с ограничением скорости с чрезмерной скоростью; приближается к упорам слишком быстро. TPWS не предназначена для предотвращения проезда сигналов запрещающего назначения (SPAD), а для смягчения последствий SPAD, предотвращая достижение поездом, допустившим SPAD, точки конфликта после сигнала. Стандартная установка состоит из путевого передатчика рядом с сигналом, который активируется при запрещающем сигнале. Поезд, проехавший сигнал, получает команду на экстренное торможение. Если поезд движется с высокой скоростью, этого может быть недостаточно для остановки до места столкновения, поэтому второй передатчик может быть установлен на подходе к сигналу, чтобы задействовать тормоза на поездах, движущихся слишком быстро для остановки у сигнала, и остановить поезда, приближающиеся со скоростью до 120 км/ч (75 миль/ч). Примерно в 400 местах с повышенным риском установлена система TPWS+, включающая третий передатчик, расположенный дальше от сигнала, что повышает эффективность до 160 км/ч. При использовании совместно с системами управления сигнализацией, такими как "двойная блокировка" (то есть два последовательных красных сигнала), TPWS может быть полностью эффективной при любой реалистичной скорости. TPWS отличается от автоматических остановочных устройств, выполняющих аналогичную задачу с использованием электромеханической технологии. Защита от столкновения с упорами, обеспечиваемая автоматическими остановочными устройствами, известна как "защита типа Moorgate" или "управление типа Moorgate".

История

TPWS была разработана компанией British Rail и ее преемником Railtrack после решения 1994 года о неэкономичности системы автоматической защиты поездов British Rail, стоимость которой составляла £600 000 000 (600 000 000 фунтов стерлингов в 1994 году эквивалентны примерно <расчетная сумма> в последние годы для внедрения). Это было сопоставлено со стоимостью спасенных жизней: от £3 до £4 миллионов (3 000 000 фунтов стерлингов в 1994 году эквивалентны примерно <расчетная сумма> в последние годы, а 4 000 000 фунтов стерлингов в 1994 году эквивалентны примерно <расчетная сумма> в последние годы, по состоянию на 2019 год) за одну спасенную жизнь, количество которых оценивалось в 2,9 в год. В 1997 году были проведены пробные установки оборудования, размещенного вдоль железнодорожных путей и на поездах, а в течение следующих двух лет продолжались испытания и доработка. Внедрение TPWS ускорилось после вступления в силу в 2003 году Правил безопасности на железнодорожном транспорте 1999 года, которые требовали установки устройств остановки поездов на ряде определенных участков.

Обзор

Пара электронных индукционных петель размещается на расстоянии от 50 до 450 метров перед сигналом и активируется, когда сигнал показывает запрещающее положение. Расстояние между петлями определяет минимальную скорость, при которой бортовое оборудование применит экстренное торможение поезда. Когда приемник TPWS поезда проезжает первую петлю, запускается таймер обратного отсчета. Если второй цикл пройден до истечения времени таймера, TPWS активируется. Чем выше скорость движения, тем больше расстояние между двумя петлями. Еще одна пара петель расположена непосредственно у сигнала и также активируется, когда сигнал показывает запрещающее положение. Эти петли расположены последовательно друг за другом, и таким образом инициируют торможение поезда, собирающегося проехать запрещающий сигнал, независимо от скорости.

Направление на трассу

В стандартной установке имеются две пары петель, в разговорной речи называемые "сетками" или "тостерами". Обе пары состоят из "включающей" и "вызывающей" петель. Если сигнал красный, петли будут запитаны. Если сигнал зеленый, петли будут обесточены. Первая пара, система датчиков превышения скорости (OSS), располагается в точке, определяемой скоростью движения и уклоном пути. Расстояние между петлями должно быть таким, чтобы поезд, движущийся с безопасной скоростью к красному сигналу, не мог преодолеть его менее чем за заранее определенное время – примерно одну секунду. Точное время составляет 974 миллисекунды для пассажирских поездов и 1218 миллисекунд для грузовых поездов, определяемое оборудованием поезда. Грузовые поезда используют время, увеличенное в 1,25 раза, из-за иных характеристик торможения. Первая, "включающая" петля, излучает частоту 64,25 кГц. Вторая, "вызывающая" петля, имеет частоту 65,25 кГц. Другая пара петель расположена спиной к спине у сигнала и называется системой автоматической остановки поезда (TSS). "Включающая" и "вызывающая" петли работают на частотах 66,25 кГц и 65,25 кГц соответственно. Тормоза будут применены, если бортовое оборудование обнаружит обе частоты одновременно после обнаружения только включающей частоты. Таким образом, активированная система TSS эффективна на любой скорости, но только при проезде поезда в правильном направлении. Поскольку поезду может потребоваться проехать красный сигнал при неисправности и т.п., машинист имеет возможность отключить TSS, но не OSS. Когда путевой сигнал, связанный с основным сигналом, разрешает маневровое движение, петли TSS обесточиваются, а петли OSS остаются активными. Если поезда сигнализируются в противоположных направлениях на однопутном участке, возможно несанкционированное вмешательство системы TPWS, когда поезд движется между включающей петлей OSS и любой из вызывающих петель, которые фактически связаны с разными сигналами. Для решения этой ситуации один сигнал назначается "нормальным" направлением и оснащается оборудованием "НД". Другой сигнал назначается "противоположным" направлением и оснащается оборудованием "OD". Частоты передачи TPWS в противоположном направлении немного отличаются и составляют 64,75 (включающая петля OSS), 66,75 (включающая петля TSS) и 65,75 кГц (общая вызывающая петля).

Использование TPWS в целях обеспечения безопасности персонала складов

Альтернативой использованию дерайлеров в системах защиты персонала депо является оснащение системы TPWS. Это оборудование обеспечивает безопасность персонала, предотвращая несанкционированные движения с помощью оборудования TPWS. Любое незапланированное движение приведет к автоматической остановке поезда при прохождении соответствующего сигнала, установленного в положение "опасность". Это также предотвращает повреждение инфраструктуры, тягового и подвижного состава, которое может быть вызвано системой дерайлеров. Первая известная установка такой системы осуществлена на депо Илфорд. Системы защиты депо, оснащенные TPWS, подходят только для мест, где транспортные средства въезжают и выезжают из здания обслуживания с ведущей кабины управления. Они не подходят для работы с отцепленными вагонами или обслуживания вагонов, где перемещение транспортных средств осуществляется маневровым локомотивом, толкающим состав (в этом случае головные транспортные средства не будут оснащены соответствующим оборудованием безопасности TPWS), и не предотвращают попадание неуправляемого транспортного средства в защищенную рабочую зону.

Вариации

Некоторые сигналы могут быть оснащены несколькими ОСС. В качестве альтернативы, как правило из-за низкой скорости движения, ОСС может быть не установлен. Примером является стартовый сигнал платформы терминальной станции. ОСС может использоваться для защиты постоянного ограничения скорости или упора. Хотя обычно используются стандартные петли, буферные остановки могут быть оборудованы "мини-петлями" из-за очень низкой скорости приближения, обычно 10 миль в час. Когда буферные остановки первоначально оснащались системой TPWS со стандартными петлями, часто возникали ложные срабатывания, вызывающие задержки при перезагрузке системы, при этом поезда могли блокировать вход в станцию, а также существовал риск, что пассажиры, стоящие у дверей, будут сброшены из-за резкого торможения. Эта проблема возникала, когда поезд проезжал петлю настолько медленно, что она продолжала обнаруживаться приемником поезда после завершения цикла бортового таймера. Таймер сбрасывался и начинал отсчет заново, и обнаружение петли запуска в течение этого второго цикла отсчета времени приводило к ложному вмешательству. В качестве временного решения машинистам было предписано проезжать буферные остановки ОСС со скоростью 5 миль в час, что устранило проблему, но при этом поезда теряли импульс для остановки в нормальной точке и требовали от машинистов подачи мощности после ОСС, всего в нескольких метрах от упора, что, возможно, делало столкновение с упором более вероятным, чем до установки TPWS. Переработанные "мини-петли", примерно в три раза короче стандартных, устраняют эту проблему, хотя из-за низкой скорости и небольшого запаса буферные остановки ОСС по-прежнему часто являются причиной срабатывания TPWS. Недавние внедрения в Великобритании, в сочетании с современными технологиями защиты от проезда запрещающих сигналов (SPAD), используют TPWS с внешними входными сигналами, которые защищают стрелочные переходы с повышенным риском, контролируя скорость приближающегося поезда на дополнительном сигнальном участке позади стрелочного перевода. В случае отказа, срабатывание тормозов TPWS остановит поезд до достижения точки конфликта. Эта система называется TPWS OS (Внешний сигнал).

Скорость

Стандартные установки TPWS могут остановить поезд только перед прохождением красного сигнала. В 2001 году было установлено, что примерно на трети железнодорожной сети Великобритании допускается скорость выше. При этом предполагается, что тормозная система поезда способна обеспечить тормозное замедление 12%g. Ряд типов поездов, в частности, поезда HST, не соответствовали этому требованию, несмотря на свою максимальную скорость. TPWS A мог остановить поезд до .

Сигналы прошли в опасном состоянии с разрешением

Система TPWS не способна регулировать скорость поезда после прохождения сигнала опасности с разрешением. Однако в таких случаях действуют строгие правила, определяющие действия машиниста, скорость поезда и использование TPWS. Существует множество причин, по которым машинисту может потребоваться проехать сигнал опасности с разрешением. Диспетчер сообщает машинисту о необходимости проехать сигнал опасности, двигаться с особой осторожностью, быть готовым остановиться перед любым препятствием и затем следовать всем последующим сигналам. Непосредственно перед началом движения машинист нажимает кнопку "Отключение автостопа" на панели TPWS, чтобы поезд мог проехать сигнал, не активируя торможение TPWS. После этого машинист должен двигаться со скоростью, позволяющей ему остановиться на расстоянии видимости. Даже если участок пути до следующего сигнала кажется свободным, необходимо сохранять осторожность.

Условия на трассе

TPWS не предотвратил железнодорожную аварию в Солсбери в 2021 году, поскольку, несмотря на то, что поезд включил полное экстренное торможение, скользкие условия вызвали пробуксовку колес, и поезд, таким образом, не был остановлен до точки столкновения. (ATP также не смог бы предотвратить эту ситуацию).

По сравнению с другими системами безопасности

Критики, в том числе представители жертв железнодорожных катастроф в Ладброк-Гроув и Саутхолле, а также железнодорожные профсоюзы ASLEF и RMT, в конце 1990-х годов выступали за отказ от TPWS в пользу продолжения проекта ATP, разработанного British Rail. В исследовании 2000 года "Автоматическая защита поездов для железнодорожной сети Великобритании" отмечалось, что TPWS "в плане предотвращения аварий, которые можно было бы предотвратить с помощью ATP, эффективен примерно на 70%", подчеркивая ограничение скорости. Важно отметить, что сочетание TPWS и AWS наименее эффективно в авариях, подобных той, что произошла в Пурли, где машинист неоднократно игнорировал предупреждение AWS, не применяя тормоза и проезжая мимо сигнала опасности на высокой скорости. Пурли была одной из нескольких громких аварий, связанных с проездом сигнала (SPAD), в конце 1980-х годов, что привело к первоначальному плану в 1990-х годах по массовому внедрению ATP, который впоследствии был отменен в 1994 году и заменен на TPWS. Сторонники TPWS утверждают, что даже если система не может предотвратить аварии, вызванные проездом сигнала, она, вероятно, снизит тяжесть последствий и уменьшит или исключит смертельные случаи, по крайней мере, за счет снижения скорости поезда. Однако, вероятно, в таких случаях машинист применил бы экстренное торможение задолго до срабатывания датчика превышения скорости.