Системы автоматического управления поездом: обзор и применение

Введение

Класс систем защиты поездов для железных дорог

Автоматическое управление поездом (АТС) – это общий класс систем защиты поездов для железных дорог, включающий в себя механизм контроля скорости в ответ на внешние сигналы. Например, система может применить экстренное торможение, если машинист не реагирует на сигнал опасности. Системы АТС, как правило, интегрируют различные технологии кабинной сигнализации и используют более плавные схемы замедления вместо резких остановок, характерных для более старой технологии автоматической остановки поезда (ATS). АТС также может использоваться совместно с автоматическим ведением поезда (ATO) и обычно рассматривается как критически важная для безопасности железнодорожной системы. На протяжении времени множество различных систем безопасности назывались "автоматическим управлением поездом". Первое экспериментальное устройство было установлено на линии Хенли в январе 1906 года компанией Great Western Railway, хотя сейчас его следует классифицировать как автоматическую систему предупреждения (AWS), поскольку машинист сохранял полный контроль над торможением. Этот термин особенно распространен в Японии, где АТС используется на всех линиях Синкансэн (высокоскоростные поезда), а также на некоторых линиях обычных железных дорог и метро, в качестве замены ATS.

Египет

В отчете об аварии 2006 года в Калюбе упоминается система управления воздушным движением.

Южная Африка

В 2017 году Huawei получила контракт на установку GSM-R, в том числе для обеспечения связи автоматических систем защиты поездов.

Япония

В Японии система автоматического управления поездами (ATC) была разработана для высокоскоростных поездов, таких как Синкансен, которые движутся настолько быстро, что у машиниста практически нет времени на распознавание сигналов, установленных вдоль пути. Хотя система ATC передает AF-сигналы, содержащие информацию об ограничении скорости для конкретного участка пути по цепи пути. При получении этих сигналов на борту текущая скорость поезда сравнивается с ограничением скорости, и тормоза автоматически применяются, если поезд движется слишком быстро. Тормоза отпускаются, как только скорость поезда снижается ниже ограничения. Эта система обеспечивает более высокую степень безопасности, предотвращая столкновения, которые могут быть вызваны ошибкой машиниста, поэтому она также установлена на оживленных линиях, таких как линия Яманоте в Токио и некоторые линии метро. Хотя ATC автоматически применяет тормоза при превышении скорости поезда ограничения скорости, она не может управлять мощностью двигателя или положением остановки поезда при въезде на станцию. Однако система автоматического ведения поезда (ATO) может автоматически управлять отправлением со станций, скоростью между станциями и положением остановки на станциях. Она установлена на некоторых линиях метро и линии Коуми в 2020 году. Она считается японским эквивалентом ETCS уровня 3.

Южная Корея

Несколько линий метро в Южной Корее используют АТК, в некоторых случаях дополненный АТО.

Пусан

Все линии используют АТК. Все линии оснащены АТО.

Сеул

На линиях 1 и 2 (только вагоны MELCO) ATC не используется, на всех остальных линиях применяется ATC. На линиях 2 (вагоны VVVF), 5, 6, 7 и 8 системы ATC дополнены функцией автоматического ведения поезда (ATO).

Дания

Система автоматической блокировки в Дании (официально обозначенная как ZUB 123) отличается от систем соседних стран. С 1978 по 1987 год шведская система автоматической блокировки испытывалась в Дании, а новая система автоматической блокировки, разработанная компанией Siemens, была внедрена в период с 1986 по 1988 год. В результате железнодорожной аварии в Соро, произошедшей в апреле 1988 года, новая система постепенно устанавливалась на всех основных железнодорожных линиях Дании с начала 1990-х годов. Некоторые поезда (такие как используемые на линии Øresundståg и некоторые поезда X 2000) оснащены как датской, так и шведской системами.

Норвегия

Bane NOR — ведомство правительства Норвегии по железнодорожной инфраструктуре — использует шведскую систему ATC. Поезда, как правило, могут пересекать границу без специальной модификации. Однако, в отличие от Швеции, система ATC, используемая в Норвегии, различает частичную ATC (delvis ATC, DATC), которая обеспечивает остановку поезда при проезде красного сигнала, и полную ATC (FATC), которая, помимо предотвращения проезда красных сигналов, также гарантирует, что поезд не превысит максимально допустимую скорость. На железнодорожном участке в Норвегии может быть установлена либо система DATC, либо FATC, но не обе одновременно. Система ATC впервые была испытана в Норвегии в 1979 году после катастрофы на поезде в Треттене, произошедшей четыре года ранее и вызванной проездом сигнала запрещающего (SPAD). DATC впервые был внедрен на участке Oslo S — Dombås — Trondheim — Grong в период с 1983 по 1994 год, а FATC — на линии Ofoten в 1993 году. Высокоскоростная линия Гардермоен оснащена FATC с момента открытия в 1998 году. После аварии в Асте в 2000 году внедрение DATC на линии Røros было ускорено, и она стала полностью функционировать в 2001 году.

Швеция

В Швеции разработка ATC началась в 1960-х годах (ATC 1) и была официально внедрена в начале 1980-х годов вместе с высокоскоростными поездами (ATC 2 / Ansaldo L10000). По состоянию на 2008 год ATC 2 был установлен на 9 831 км из 11 904 км путей, обслуживаемых Шведской транспортной администрацией – шведским агентством, ответственным за железнодорожную инфраструктуру. Однако, поскольку ATC 2 в целом несовместим с ERTMS/ETCS (как, например, на линии Bothnia Line, которая является первой железнодорожной линией в Швеции, использующей исключительно ERTMS/ETCS), и в связи с планами Trafikverket в конечном итоге заменить ATC 2 на ERTMS/ETCS в течение следующих нескольких десятилетий, был разработан специальный модуль передачи (STM) для автоматического переключения между ATC 2 и ERTMS/ETCS.

Великобритания

В 1906 году Великая Западная железная дорога в Великобритании разработала систему, известную как "автоматическое управление поездом". В современной терминологии GWR ATC классифицируется как автоматическая система предупреждения (AWS). Это была система защиты поездов с прерывистым действием, основанная на электрически активированном (или деактивированном) рельсе, расположенном между и выше ходовых рельсов. Этот рельс имел наклон с каждого конца и назывался рампой ATC, контактируя с башмаком на нижней стороне проходящего локомотива. Рампы устанавливались у предварительных сигналов. Дальнейшая разработка конструкции, предназначенная для использования на сигналах остановки, так и не была реализована. Если сигнал, связанный с рампой, показывал "осторожно", рампа не активировалась. Рампа поднимала башмак на проходящем локомотиве и одновременно запускала таймерную последовательность и включала гудок в кабине машиниста. Если машинист не подтверждал это предупреждение в течение заданного времени, автоматически применялись тормоза поезда. При испытаниях GWR продемонстрировала эффективность этой системы, пропустив экспресс-поезд на полной скорости мимо предварительного сигнала, показывающего "осторожно". Поезд был безопасно остановлен до достижения входного сигнала. Если сигнал, связанный с рампой, показывал "свободно", рампа активировалась. Активированная рампа поднимала башмак на проходящем локомотиве и включала звонок в кабине машиниста. В случае отказа системы башмак оставался деактивированным, что соответствовало состоянию "осторожно"; таким образом, система была отказоустойчивой, что является фундаментальным требованием для любого оборудования безопасности. К 1908 году система была внедрена на всех основных линиях GWR, включая участок от Паддингтона до Рединга. Однако работы начались только после поставки новых поездов, совместимых с ATC, и вывода из эксплуатации старого подвижного состава, не поддерживающего новую систему. Внедрение ATC осуществлялось поэтапно, начиная с испытаний 4 ноября 2017 года в ходе регулярного движения между станциями Дюпон и Йоркдейл. Впервые система была введена в постоянную эксплуатацию с открытием расширения метро "Торонто – Йорк Спадина" 17 декабря 2017 года между станциями [названия станций пропущены в оригинале]. Дальнейшее внедрение системы на остальной части линии осуществлялось во время закрытия метро в выходные и ночное время. Проект столкнулся с задержками, сроки полного перевода линии 1 неоднократно переносились до 2022 года. Перевод станции Финч на ATC был завершен 24 сентября 2022 года. TTC планирует в будущем перевести линии 2 Bloor Danforth и 4 Sheppard на ATC, при условии наличия финансирования и возможности замены существующего парка поездов на линии 2 на совместимые с ATC, с предполагаемой датой завершения к 2030 году.

In 1906, the Great Western Railway in the UK developed a system known as "automatic train control". In modern terminology, GWR ATC is classified as an automatic warning system (AWS). This was an intermittent train protection system that relied on an electrically energised (or unenergised) rail between, and higher than, the running rails. This rail sloped at each end and was known as an ATC ramp and would make contact with a shoe on the underside of the passing locomotive. The ramps were provided at distant signals. A development of the design, intended for use at stop signals, was never implemented. If the signal associated with the ramp was at caution, the ramp would not be energised. The ramp would lift the shoe on the passing locomotive and start a timer sequence at the same time sounding a horn on the footplate. If the driver failed to acknowledge this warning within a preset time, the brakes of the train would be applied. In testing, the GWR demonstrated the effectiveness of this system by sending an express train at full speed past a distant signal at caution. The train was brought safely to a stand before reaching the home signal. If the signal associated with the ramp was clear, the ramp was energised. The energized ramp would lift the shoe on the passing locomotive and cause a bell to sound on the footplate. If the system were to fail then the shoe would remain unenergised, the caution state; it therefore failed safe, a fundamental requirement of all safety equipment. The system had been implemented on all GWR main lines, including Paddington to Reading, by 1908. Work would however not begin until the delivery of brand new trains with ATC compatibility and the retirement of older rolling stock that was not compatible with the new system. ATC was introduced in phases, beginning with a test on November 4, 2017 during regular service between Dupont and Yorkdale stations. It was first introduced in a permanent manner with the opening of the Toronto–York Spadina subway extension on December 17, 2017, between and stations. Implementation of the system on to the remainder of the line was carried out during weekend closures and night time work when the subway would close. There were delays on the project, with deadlines for the complete conversion of Line 1 pushed back multiple times until 2022. ATC conversion was completed to Finch station on September 24, 2022. The TTC plans to convert Line 2 Bloor Danforth and Line 4 Sheppard to ATC in the future, subject to funding availability and being able to replace the current non ATC compatible fleet on Line 2 with trains that are, with an estimated date of completion by 2030.

Соединенные Штаты

Системы автоматического контроля поездов в Соединенных Штатах почти всегда интегрированы с существующими системами автоматической локомотивной сигнализации. Автоматический контроль поездов осуществляется за счет электроники в локомотиве, реализующей ту или иную форму регулирования скорости на основе данных, поступающих от системы локомотивной сигнализации. Если скорость поезда превышает максимально допустимую на данном участке пути, в кабине звучит сигнал о превышении скорости. Если машинист не снижает скорость и/или не применяет торможение для снижения скорости, автоматически включается штрафное торможение. Система Union Pacific требует немедленного применения тормозов, которые нельзя отпустить, пока скорость поезда не снизится до (для любого поезда, движущегося с превышением этой скорости). Затем скорость поезда должна быть дополнительно снижена до не более чем в течение 70 секунд после изменения сигнала в кабине. Неприменение тормозов при снижении скорости приведет к автоматическому включению штрафного торможения. Все три системы автоматического контроля грузовых поездов предоставляют машинисту определенную свободу действий при безопасном и правильном торможении, поскольку неправильное торможение может привести к сходу с рельсов или неконтролируемому движению. Ни одна из систем не используется на сложных или гористых участках пути.