Устройство железнодорожной сигнализации и блокировки

Введение

Устройство железнодорожной сигнализации

В железнодорожной сигнализации, блокировка – это комплекс аппаратуры сигнализации, предотвращающий противоречивые движения по участкам пути, таким как стрелочные горловины или переезды. В Северной Америке комплекс сигнальных устройств и путей, объединенных в единую систему, иногда называют станцией блокировки или просто блокировкой. Система блокировки спроектирована таким образом, чтобы подача разрешающего сигнала была невозможна, пока не будет подтверждена безопасность выбранного маршрута. Блокировка – это мера безопасности, предназначенная для предотвращения изменения сигналов и стрелок в неправильной последовательности. Например, блокировка не позволит изменить сигнал на показывающий переводящий маршрут, если соответствующие стрелки не были предварительно переведены. В Северной Америке официальное определение блокировки в железнодорожной сфере звучит следующим образом: "Комплекс сигналов и сигнальных устройств, взаимосвязанных таким образом, что их действия должны следовать друг за другом в правильной последовательности".

История

Железнодорожная централизация (или система блокировки) берет начало в Великобритании, где было выдано множество патентов. В июне 1856 года Джон Саксби получил первый патент на централизацию стрелок и сигналов. В 1868 году Саксби (от компании Saxby & Farmer) был удостоен патента на то, что сегодня в Северной Америке известно как "предварительная фиксация защелкой". Предварительная фиксация защелкой оказалась настолько успешной, что к 1873 году 13 000 механических блокирующих рычагов использовалось только на Лондонской и Северо-Западной железной дороге. В то время Тауси занимал должность генерального суперинтенданта, а Бьюкенен – суперинтенданта по механике на NYC&HRR. В 1878 году Тауси и Бьюкенен основали компанию Toucey and Buchanan Interlocking Switch and Signal Company в Харрисбурге, штат Пенсильвания. Первые важные установки их механизмов были выполнены на стрелках и сигналах Манхэттенской эстакадной железной дороги и Нью-Йоркской эстакадной железной дороги в 1877–78 годах. В 1884 году централизация была установлена на узле Боунд-Брук в штате Нью-Джерси, где пересекаются железные дороги Филадельфия и Рединг и Лихайская долина. Еще один подобный узел был установлен в Вестенде, недалеко от Берлина, в 1896 году. В Северной Америке первая установка централизационного поста с использованием электрических стрелочных переводов была осуществлена в 1901 году в Эу-Клэр, штат Висконсин, на железной дороге Чикаго, Сент-Пол, Миннеаполис и Омаха компанией General Railway Signal Company (GRS, ныне подразделение Alstom, штаб-квартира в Левальуа-Перре, недалеко от Парижа).

Электромеханическое блокирование

В силовых блокировках также может использоваться механическая блокировка для обеспечения правильной последовательности движения рычагов, но сами рычаги значительно меньше, так как они не управляют полевыми устройствами напрямую. Если блокирующая кровать позволяет рычагу свободно двигаться, контакты на рычаге приводят в действие стрелки и сигналы, которые управляются электрически или электропневматически. Прежде чем рычаг управления сможет быть перемещен в положение, которое разблокирует другие рычаги, от полевого устройства должен поступить сигнал о том, что оно фактически заняло запрошенное положение. Блокирующая кровать, представленная на схеме, предназначена для силовой блокировочной машины GRS.

Релейное блокирование

Электрические блокировки, осуществляемые исключительно электрически (иногда называемые полностью электрическими), состоят из сложных схем, построенных на реле в соответствии с принципами релейной логики, которые определяют состояние или положение каждого сигнального устройства. При изменении положения устройств, некоторые цепи размыкаются, блокируя другие устройства, которые могли бы создать конфликт с новым положением. Аналогично, другие цепи замыкаются, когда устройства, которыми они управляют, становятся безопасными для работы. Оборудование, используемое для железнодорожной сигнализации, как правило, дорогостоящее из-за его специализированного характера и принципа обеспечения безопасности. Блокировки, управляемые исключительно электрическими схемами, могут управляться локально или дистанционно, при этом большие механические рычаги предыдущих систем заменяются кнопками, переключателями или тумблерами на панели или видеоинтерфейсе. Такая блокировка может быть спроектирована и для работы без участия оператора. Такие системы называются автоматическими блокировками, и приближение поезда автоматически задает его маршрут, при условии отсутствия конфликтующих движений. Компания GRS изготовила первую систему релейных блокировок в 1929 году. Она была установлена в Линкольне, штат Небраска, на железной дороге Chicago, Burlington and Quincy (представлена в Европе компанией Metropolitan Vickers). Появление полностью электрической технологии блокировки позволило автоматизировать процедуры задания маршрутов по сравнению с ручным управлением каждым участком маршрута оператором. Система NX позволяла оператору, просматривающему схему сложной станции, просто нажать кнопку на известном входном пути и другую кнопку на желаемом выходном пути. Логическая схема выполняла все необходимые действия для управления базовой релейной блокировкой, устанавливая сигналы и переводя стрелки в правильной последовательности, необходимой для обеспечения допустимого маршрута через блокировочный пост. Первая установка NX была осуществлена в 1937 году в Брансуике на Чеширских линиях, Великобритания. Первая установка в США была выполнена на железной дороге New York Central Railroad (NYCRR) на станции Girard Junction, штат Огайо, в 1937 году. Другие системы, подобные NX, были внедрены другими поставщиками железнодорожных сигналов. Например, Union Route (UR) было торговым названием их системы "вход-выход", поставляемой компанией Union Switch & Signal Co. (US&S) и представленной в 1951 году. Системы типа NX и их дорогостоящая логика управления на дискретных элементах обычно устанавливались только на более загруженных или сложных станционных участках, где это могло увеличить пропускную способность и сократить потребность в персонале. В ходе шага, популярного в Европе, сигнализация для всей территории была сведена к одному большому посту централизации с панелью управления в зоне оператора и эквиваленту телефонной станции на этажах ниже, которая объединяла в одном месте релейную логику блокировки и некритическую логику управления. Такие передовые системы также включали технологии описания и отслеживания поездов. Вдали от сложных станций системы управления рычагами оставались популярными до 1980-х годов, когда твердотельные системы блокировки и управления начали заменять старые релейные установки всех типов.

Interlockings effected purely electrically (sometimes referred to as all electric) consist of complex circuitry made up of relays in an arrangement of relay logic that ascertain the state or position of each signal appliance. As appliances are operated, their change of position opens some circuits that lock out other appliances that would conflict with the new position. Similarly, other circuits are closed when the appliances they control become safe to operate. Equipment used for railroad signalling tends to be expensive because of its specialized nature and fail safe design. Interlockings operated solely by electrical circuitry may be operated locally or remotely, with the large mechanical levers of previous systems being replaced by buttons, switches or toggles on a panel or video interface. Such an interlocking may also be designed to operate without a human operator. These arrangements are termed automatic interlockings, and the approach of a train sets its own route automatically, provided no conflicting movements are in progress. GRS manufactured the first all relay interlocking system in 1929. It was installed in Lincoln, Nebraska on the Chicago, Burlington and Quincy Railroad. (represented in Europe by Metropolitan Vickers). The advent of all electric interlocking technology allowed for more automated route setting procedures as opposed to having an operator line each part of the route manually. The NX system allowed an operator looking at the diagram of a complicated junction to simply push a button on the known entrance track and another button on the desired exit track. The logic circuitry handled all the necessary actions of commanding the underlying relay interlocking to set signals and throw switches in the proper sequence, as required to provide valid route through the interlocking plant. The first NX installation was in 1937 at Brunswick on the Cheshire Lines, UK. The first US installation was on the New York Central Railroad (NYCRR) at Girard Junction, Ohio in 1937. Other NX style systems were implemented by other railroad signal providers. For example, Union Route (UR) was the brand name of their Entrance Exit system supplied by Union Switch & Signal Co. (US&S), and introduced in 1951. NX type systems and their costly pre solid state control logic only tended to be installed in the busier or more complicated terminal areas where it could increase capacity and reduce staffing requirements. In a move that was popular in Europe, the signalling for an entire area was condensed into a single large power signal box with a control panel in the operator's area and the equivalent of a telephone exchange in the floors below that combined the vital relay based interlocking logic and non vital control logic in one place. Such advanced schemes would also include train describer and train tracking technologies. Away from complex terminals unit lever control systems remained popular until the 1980s when solid state interlocking and control systems began to replace the older relay plants of all types.

Электронная блокировка

Современные блокировки (установленные с конца 1980-х годов) обычно являются твердотельными, в которых проводные сети реле заменяются программной логикой, выполняемой на специализированном контрольном оборудовании. Примерами служат VPI (торговая марка General Railway Signal, ныне Alstom), MicroLok (торговая марка Union Switch & Signal, ныне Hitachi Rail STS), Westlock и Westrace (торговые марки Invensys Rail, ныне Siemens), [Smartlock] (торговая марка Alstom) и EBI Lock (торговая марка Bombardier).

Определенные формы блокировки

Электрическая блокировка – "Сочетание одной или нескольких электрических блокировок или управляющих схем, посредством которых рычаги в блокировочном аппарате, стрелочные переводы или другие устройства, работающие в связи с сигнализацией и блокировкой, фиксируются в определенном положении и защищены от произвольного управления в определенных условиях." Блокировка участка – "Электрическая блокировка, действующая, когда поезд занимает определенный перегон маршрута, и предназначенная для предотвращения управления рычагами, которые могли бы создать опасность для поезда, находящегося на этом перегоне." Маршрутная блокировка – "Электрическая блокировка, вступающая в действие, когда поезд проходит сигнал, и предназначенная для предотвращения управления рычагами, которые могли бы создать опасность для поезда в пределах принятого маршрута." Перегонная маршрутная блокировка – "Маршрутная блокировка, устроенная таким образом, что поезд, освобождая каждый перегон маршрута, снимает блокировку, действующую на этом перегоне." Предварительная блокировка – "Электрическая блокировка, действующая, когда поезд приближается к сигналу, установленному для его проследования, и предназначенная для предотвращения управления рычагами или устройствами, которые могли бы создать опасность для этого поезда." Замковая блокировка – "Электрическая блокировка, вступающая в действие при установке сигнала для проследования поезда, снимаемая проходящим поездом и предназначенная для предотвращения управления рычагами, которые могли бы создать опасность для приближающегося поезда." Блокировка по показаниям – "Электрическая блокировка, предназначенная для предотвращения любого управления рычагами, которое могло бы привести к небезопасному состоянию в случае, если сигнал, стрелочный перевод или другое управляемое устройство не совершит движение, соответствующее движению управляющего рычага; или предназначенная непосредственно для предотвращения работы одного устройства в случае, если другое устройство, которое должно быть приведено в действие первым, не совершит требуемое движение." Контрольная блокировка или блокировка по движению – "Электрическая блокировка, обеспечивающая согласованные действия операторов на двух соседних постах управления таким образом, чтобы не допускалось одновременное выставление разрешающих сигналов, регулирующих один и тот же путь. Кроме того, после того как сигнал был выставлен и принят поездом, контрольная блокировка предотвращает выставление встречного сигнала на соседнем посту управления до тех пор, пока поезд не пройдет этот пост."

Electric locking "The combination of one or more electric locks or controlling circuits by means of which levers in an interlocking machine, or switches or other devices operated in connection with signalling and interlocking, are secured against operation under certain conditions." Section locking "Electric locking effective while a train occupies a given section of a route and adapted to prevent manipulation of levers that would endanger the train while it is within that section." Route locking "Electric locking taking effect when a train passes a signal and adapted to prevent manipulation of levers that would endanger the train while it is within the limits of the route entered." Sectional route locking "Route locking so arranged that a train, in clearing each section of the route, releases the locking affecting that section." Approach locking "Electric locking effective while a train is approaching a signal that has been set for it to proceed and adapted to prevent manipulation of levers or devices that would endanger that train." Stick locking "Electric locking taking effect upon the setting of a signal for a train to proceed, released by a passing train, and adapted to prevent manipulation of levers that would endanger an approaching train." Indication locking "Electric locking adapted to prevent any manipulation of levers that would bring about an unsafe condition in case a signal, switch, or other operated device fails to make a movement corresponding with that of the operating lever; or adapted directly to prevent the operation of one device in case another device, to be operated first, fails to make the required movement." Check locking or traffic locking "Electric locking that enforces cooperation between the Operators at two adjacent plants in such a manner that prevents opposing signals governing the same track from being set to proceed at the same time. In addition, after a signal has been cleared and accepted by a train, check locking prevents an opposing signal at the adjacent interlocking plant from being cleared until the train has passed through that plant."

Полные и неполные блокировки (терминология США)

Сцепления позволяют поездам переходить с одного пути на другой, используя стрелочный перевод и серию стрелок. В железнодорочной терминологии типы сцеплений определяются как полные или неполные в зависимости от доступных маневров. Хотя расписания обычно не указывают, является ли сцепление полным или неполным, и правила не определяют эти термины, нижеприведенные термины общеприняты среди машинистов и сотрудников, ответственных за соблюдение правил. Полные сцепления обеспечивают непрерывное движение с любого пути с одной стороны сцепления на любой путь с противоположной стороны без необходимости выполнять маневры задним ходом в пределах сцепления. Это верно даже при различном количестве путей на противоположных сторонах или при наличии у сцепления нескольких сторон. Неполные сцепления не обеспечивают таких маневров, как описано выше. Маневры на неполном сцеплении могут быть ограничены и даже могут потребовать маневров задним ходом для достижения желаемого маршрута.