Введение

Счетчик осей — система, используемая в железнодорожной сигнализации для определения состояния свободности или занятости участка пути между двумя точками. Система обычно состоит из датчика колеса (по одному на каждом конце участка) и оценочного блока для подсчета осей поезда при въезде и выезде из участка. Они часто используются в качестве замены рельсовой цепи.

Принципы и функционирование

Счетчик осей состоит из датчика, который определяет отдельные оси поезда механическим, электрическим или даже волоконно-оптическим способом, и вычислителя, который подсчитывает оси, въезжающие и выезжающие из рельсового участка. Вычислитель может также преобразовывать аналоговый сигнал датчика оси в цифровой сигнал. Однако в некоторых случаях для этого используется отдельный модуль. Система настраивается путем установки датчика счетчика осей на каждом конце участка. При прохождении каждой оси поезда мимо датчика счетчика осей в начале участка счетчик увеличивается. Датчик счетчика осей состоит из двух независимых датчиков (что позволяет устройству определять направление и скорость поезда по порядку и времени срабатывания датчиков). При прохождении поезда через аналогичный датчик счетчика осей в конце участка система сравнивает итоговое значение счетчика с зафиксированным в начале участка. Если эти значения совпадают, участок считается свободным. Этот процесс выполняется централизованными компьютерами, критически важными для безопасности, называемыми "вычислителями", при этом датчики счетчика осей располагаются в необходимых точках на линии. Датчики счетчика осей подключаются к вычислителю либо по выделенному медном кабелю, либо через систему телекоммуникационной передачи. Это позволяет размещать датчики счетчика осей на значительном расстоянии от вычислителя, что полезно при использовании централизованной блокировки, но менее эффективно, когда сигнальное оборудование расположено рядом с путями в шкафах.

Железнодорожная сигнализация

Наиболее распространенное применение счетчиков осей – железнодорожная сигнализация для определения занятости пути. Это разновидность автоматической локомотивной сигнализации, которая не допускает нахождения двух поездов на одном перегоне (блоке) одновременно. Автоматическая локомотивная сигнализация снижает риск столкновения, поскольку разделение пути на перегоны гарантирует наличие достаточного расстояния между поездами, позволяющего одному остановиться перед поездом, идущим впереди.

Железнодорожные переезды

Счетчики осей также используются для включения и выключения предупреждающих устройств на железнодорожных переездах, закрывая переезд для пешеходов и автотранспорта при обнаружении поезда и открывая его после того, как поезд проехал переезд.

Защита переключателей на железнодорожных станциях

Счетчики осей используются на сортировочных горках для обнаружения вагонов в процессе сортировки. Счетчики осей устанавливаются на пути перед каждым стрелочным переводом и на каждом пути, выходящем из стрелочного перевода. Программное обеспечение управления сортировочной горкой использует данные о занятости путей, полученные от счетчиков осей, для блокировки стрелочных переводов и предотвращения отправки вагонов на пути, занятые другими вагонами.

Преимущества

В отличие от традиционных рельсовых цепей, счетчики осей не требуют установки изолирующих рельсовых стыков. Это позволяет избежать разрыва непрерывности длинных участков сварных рельсов для установки изолирующих соединений.

Электрифицированные железные дороги

Счетчики осей особенно полезны на электрифицированных железных дорогах, так как они исключают необходимость в тяговых и шунтирующих соединениях. Счетчики осей не требуют заземления и используют меньше кабелей по сравнению с рельсовыми цепями, и поэтому, как правило, обходятся дешевле в установке и обслуживании.

Изолированные железнодорожные соединения

Счетчики осей устраняют большинство рельсовых стыков (IRJ), являющихся слабым местом пути.

Загрязнение рельсового конца

Счетчики осей не подвержены проблемам, связанным с загрязнением головок рельсов ржавчиной, смазкой или уплотненными остатками листвы. Иногда поезд наносит антискользящий песок для облегчения замедления при торможении, однако этот песок загрязняет рельсы, из-за чего перестает работать рельсовая цепь. Счетчики осей невосприимчивы к этим проблемам, поскольку для создания электрической цепи им не требуется контакт колеса с головкой рельса.

Лучшие показатели в влажных условиях

Счетчики осей используются в мокрых тоннелях (таких как туннель Северн), где обычные путевые цепи работают ненадежно. Счетчики осей также полезны на стальных конструкциях (таких как мост Форт), которые могут препятствовать нормальной работе путевых цепей, если изоляция рельсов от конструкции оказывается непрактичной. Счетчики осей также полезны на длинных участках, где можно избежать установки нескольких промежуточных путевых цепей. Счетчик осей может работать на расстоянии до примерно от оценочного блока при непосредственном подключении. Однако при использовании сети Ethernet дальность ограничена пропускной способностью системы передачи.

Недостатки

По разным причинам, например, из-за отключения электроэнергии, счетчики осей могут "забыть" количество осей в секции. Поэтому для восстановления работы системы требуется ручной ввод. Этот ручной ввод вносит человеческий фактор, который может быть ненадежным. Считается, что авария, произошедшая в туннеле Северн, была вызвана неправильным восстановлением работы счетчика осей. Однако это не было доказано в ходе последующего расследования. В более старых установках вычислительные устройства могут использовать 8-битную логику, что приводит к числовому переполнению при прохождении поезда с 256 или более осями. В результате, такой поезд может остаться незамеченным. Это накладывает ограничение на длину состава в 255 осей. Более современные системы не имеют ограничений по количеству осей в поезде.

Орехи

В местах установки скрещенных стрелочных переводов необходимо устанавливать счетчик осей для каждой ветви этого перевода. На линиях с несмежными/ручными переводами обнаружение положения остряков должно контролироваться отдельно, в то время как на участках, оборудованных рельсовыми цепями, неправильно установленные остряки могут быть настроены на автоматическое размыкание рельсовой цепи.

Разбитые рельсы

Система рельсовой цепи облегчает обнаружение многих, но не всех видов сломанных рельсов, хотя и в ограниченной степени в зонах тяги переменного тока, и не обнаруживает их в общей шине в зонах тяги постоянного тока. В отличие от этого, счетчики осей вообще не могут обнаружить сломанные рельсы. Обычные рельсовые цепи имеют слепую зону длиной около метра от точек подключения проводов к изолирующему рельсовому стыку (IRJ).

Движения для выхода и смены

Счетчики осей испытывают трудности с поддержанием точного счета, когда колеса поезда останавливаются непосредственно на самом счетном механизме. Это явление известно как "раскачивание колес" и может создавать проблемы на станциях или в других местах, где вагоны перемещаются, сцепляются и разъединяются. Кроме того, там, где на основных путях имеются стрелочные переводы на боковые, подъездные или петлевые пути, потребуется установка дополнительных счетчиков для обнаружения поездов, въезжающих или выезжающих с линии, в то время как та же инфраструктура, использующая рельсовые цепи, не требует каких-либо специальных мер. В Окленде, Новая Зеландия, счетчики осей используются на всех линиях, где требуются рельсовые цепи, за исключением специальных мест, где используются машины для обслуживания путей Hi Rail как на путях, так и вне их. Все железнодорожные переезды на общественных переездах считаются точками доступа Hi Rail и для них используется короткая однорельсовая DC-рельсовая цепь. Также имеется несколько однорельсовых DC-рельсовых цепей в местах, не являющихся переездами, где машины Hi Rail могут получить доступ к путям.

Электромагнитные тормоза

Магнитные тормоза используются на высокоскоростных поездах с максимальной скоростью свыше определенного значения. Это большие металлические элементы, установленные на тележке вагона на расстоянии всего нескольких сантиметров над рельсами. Иногда счетчики осей могут ошибочно регистрировать их как дополнительную ось. Это может происходить только на одном конце перегона из-за кривизны магнитного поля, дефектов геометрии пути или других неисправностей, что приводит к сбоям в работе сигнальной системы и необходимости сброса памяти обнаружения. Современные счетчики осей устойчивы к влиянию тормозов с использованием вихревых токов, и магнитное воздействие тормозной системы, описанное выше, компенсируется, обеспечивая стабильность информации о количестве осей даже при торможении вагона, оснащенного магнитными тормозами, в момент прохождения точки подсчета.

Установка

Один из способов монтажа датчика счетчика осей – сверление рельса, однако это часто занимает много времени и имеет недостаток в виде ослабления конструкции рельса. Тем не менее, это избавляет от необходимости выравнивания, что может помочь снизить затраты на обслуживание. Другой способ установки – крепление датчика счетчика осей к кронштейну, который фиксируется с обеих сторон рельса снизу. Это быстрее и проще в подходящих условиях, но может потребовать более частых проверок для обеспечения правильного позиционирования.