Управление движением поездов и сигнализация на железной дороге.

Введение

Безопасность движения поездов

В системе железнодорожного транспорта управление сигнализацией – это процесс, посредством которого осуществляется контроль за движением поездов с помощью железнодорожных сигналов и систем блокировки для обеспечения безопасной эксплуатации поездов по заданному маршруту и в соответствии с расписанием. Изначально управление сигнализацией осуществлялось через децентрализованную сеть пунктов управления, известных под разными названиями, включая поста управления (международный и британский термины), диспетчерские вышки (Северная Америка) и сигнальные будки (на некоторых железных дорогах, например, GCR). В настоящее время эти децентрализованные системы объединяются в масштабные сигнальные центры или диспетчерские пункты. Вне зависимости от формы, управление сигнализацией обеспечивает взаимодействие между оператором сигнализации и сигнальным оборудованием, расположенным вдоль пути. Техническое оборудование, используемое для управления стрелочными переводами (точками), сигналами и системами блокировки, называется системой взаимосвязей (или блокировкой).

История

Первоначально вся сигнализация осуществлялась механическим способом. Стрелочники и сигнальные устройства приводились в действие локально, с отдельных рычагов или рукояток, что требовало от сигнального работника перемещаться между различным оборудованием для установки его в требуемое положение для каждого проходящего поезда. Вскоре стало очевидно, что управление должно быть сосредоточено в одном здании, которое получило название поста централизации (или сигнальный ящик). Пост централизации обеспечивал сухое, климатически контролируемое пространство для сложной аппаратуры блокировки, а также для сигнального работника. Возвышенная конструкция большинства постов централизации (которая дала начало термину "tower" – башня, в Северной Америке) также обеспечивала сигнальному работнику хороший обзор железнодорожного пути, находящегося под его контролем. Первым постом централизации стал пост Лондонской и Кройдонской железной дороги, введенный в эксплуатацию в 1843 году для управления стрелочным переводом на перекрестке Бриклайерс Армс в Лондоне. С практическим развитием электрической энергии сложность поста централизации больше не ограничивалась расстоянием, на которое механический рычаг мог воздействовать на стрелочный перевод или семафорный сигнал посредством прямого физического соединения (или пространством, необходимым для таких соединений). Электрические стрелочные переводы и сигнальные устройства значительно расширили территорию, которую мог контролировать один пункт управления – от нескольких сотен ярдов до нескольких миль. По мере развития технологии электрической релейной логики сигнальным работникам больше не требовалось управлять устройствами управления, используя какую-либо механическую логику. С переходом на полностью электронную логику физическое присутствие стало ненужным, и отдельные пункты управления могли быть консолидированы для повышения эффективности системы. Еще одним достижением, ставшим возможным благодаря замене механического управления полностью электрическими системами, стало улучшение пользовательского интерфейса сигнального работника для дальнейшего повышения производительности. Меньший размер электрических переключателей и кнопок позволил разместить больше функций в пределах досягаемости одного сигнального работника. Технология установки маршрута автоматизировала установку отдельных стрелочных переводов и маршрутов через оживленные перекрестки. Компьютерные видеодисплеи полностью устранили физический интерфейс, заменив его интерфейсом "point and click" (укажи и щелкни) или сенсорным экраном. Наконец, использование автоматической установки маршрута исключило необходимость в каком-либо вмешательстве человека, поскольку обычные движения поездов могли быть полностью автоматизированы в соответствии с расписанием или другой заданной логикой. Посты централизации также служили важными узлами связи, соединяя разрозненные участки железнодорожной линии и объединяя их для обеспечения безопасного движения поездов. Первые системы сигнализации стали возможны благодаря таким технологиям, как телеграф и блочный аппарат, которые позволяли соседним постам централизации обмениваться информацией о состоянии участка пути. Позже телефон связал централизованных диспетчеров с удаленными постами централизации, а радио позволило даже напрямую связываться с самими поездами. Возможность передачи данных на большие расстояния привела к сокращению количества местных постов централизации. Сигнальные работники, находящиеся рядом с путями, больше не нужны для выполнения функций "глаз и ушей" сигнальной системы. Информация о местоположении поездов передается в удаленные центры управления по схемам передачи данных, а также осуществляется прямое управление стрелочными переводами и сигналами. Хотя на некоторых железнодорожных системах постов централизации больше, чем на других, большинство будущих проектов в области сигнализации приведет к увеличению централизованного управления, что отодвинет посты централизации, расположенные вдоль путей, к нишевым или историческим областям применения.

Originally, all signaling was done by mechanical means. Points and signals were operated locally from individual levers or handles, requiring the signalman to walk between the various pieces of equipment to set them in the required position for each train that passed. Before long, it was realized that control should be concentrated into one building, which came to be known as a signal box. The signal box provided a dry, climate controlled space for the complex interlocking mechanics and also the signalman. The raised design of most signal boxes (which gave rise to the term "tower" in North America) also provided the signalman with a good view of the railway under his control. The first use of a signal box was by the London & Croydon Railway in 1843 to control the junction to Bricklayers Arms in London. With the practical development of electric power, the complexity of a signal box was no longer limited by the distance a mechanical lever could work a set of points or a semaphore signal via a direct physical connection (or the space required by such connections). Power operated switch points and signaling devices greatly expanded the territory that a single control point could operate from several hundred yards to several miles. As the technology of electric relay logic was developed, it no longer became necessary for signalmen to operate control devices with any sort of mechanical logic at all. With the jump to all electronic logic, physical presence was no longer needed and the individual control points could be consolidated to increase system efficiency. Another advancement made possible by the replacement of mechanical control by all electric systems was that the signalman's user interface could be enhanced to further improve productivity. The smaller size of electric toggles and push buttons put more functionality within reach of an individual signalman. Route setting technology automated the setting of individual points and routes through busy junctions. Computerized video displays removed the physical interface altogether, replacing it with a point and click or touchscreen interface. Finally, the use of Automatic Route Setting removed the need for any human input at all as common train movements could be fully automated according to a schedule or other scripted logic. Signal boxes also served as important communications hubs, connecting the disparate parts of a rail line and linking them together to allow the safe passage of trains. The first signaling systems were made possible by technology like the telegraph and block instrument that allowed adjacent signal boxes to communicate the status of a section of track. Later, the telephone put centralized dispatchers in contact with distant signal boxes, and radio even allowed direct communication with the trains themselves. The ultimate ability for data to be transmitted over long distances has proven the demise of most local control signal boxes. Signalmen next to the track are no longer needed to serve as the eyes and ears of the signaling system. Track circuits transmit train locations to distant control centers and data links allow direct manipulation of the points and signals. While some railway systems have more signal boxes than others, most future signaling projects will result in increasing amounts of centralized control relegating the lineside signal box to niche or heritage applications.

Именование

В любой системе управления, основанной на узлах, корректная идентификация критически важна для обеспечения надлежащего получения сообщений их предполагаемыми адресатами. Поэтому контрольные пункты сигнализации снабжаются названиями или идентификаторами, которые минимизируют вероятность путаницы при обмене информацией. Распространенные методы присвоения названий включают использование ближайших географических привязок, номеров миль пути, порядковых номеров и идентификационных кодов. Географические названия могут относиться к муниципалитету или району, расположенной поблизости дороге или географическому объекту, местным достопримечательностям и предприятиям, обеспечивающим железную дорогу трафиком или железнодорожными объектами, такими как сортировочные горки, боковые пути или переезды. В системах, где использовался код Морзе, было принято присваивать контрольным пунктам короткие идентификационные коды для облегчения эффективной связи, однако там, где количество сигнальных контрольных пунктов превышает количество миль, более вероятно использование порядковых номеров и кодов. Целые железнодорожные сети или административные районы могут принять единую систему наименований. Например, в Центральной Европе всем пунктам управления сигнализацией присваивались уникальные региональные коды местоположения, основанные примерно на расположении и функции пункта, в то время как штат Техас в США последовательно пронумеровал все блокировочные устройства в регуляторных целях. По мере консолидации центров управления сигнализацией может возникнуть необходимость различать устаревшие пункты управления и новые центры управления движением поездов, где обязанности и ответственность сигналистов могут различаться. Более того, название самого центра сигнализации может не использоваться в оперативной работе в пользу названия отдельных рабочих мест сигналистов. Это особенно актуально, когда центры сигнализации контролируют большие территории, охватывающие множество различных линий и географических регионов. В большинстве случаев, когда контрольные пункты расположены непосредственно рядом с железнодорожными путями, название или код контрольного пункта четко указывается на корпусе здания пункта управления в качестве дополнительного визуального напоминания для машинистов о их местоположении. Кроме того, путевые сигналы также могут быть оснащены идентификационными табличками, прямо или косвенно указывающими на того, кто контролирует данный сигнал и данный участок пути.

In any node based control system, proper identification is critical to ensuring that messages are properly received by their intended recipients. As such, signaling control points are provided with names or identifiers that minimize the likelihood of confusion during communications. Popular naming techniques include using nearby geographic references, line milepost numbers, sequence numbers, and identification codes. Geographic names can refer to a municipality or neighborhood, a nearby road or geographic feature, local landmarks, and industry that may provide the railway with traffic or railway features like yards, sidings, or junctions. On systems where Morse code was in use it was common to assign control locations short identification codes to aid in efficient communication, although wherever signalling control locations are more numerous than mileposts, sequence numbers and codes are more likely to be employed. Entire rail systems or political areas may adopt a common naming convention. In Central Europe, for example, signalling control points were all issued regionally unique location codes based roughly on the point's location and function, while the American state of Texas sequentially numbered all interlockings for regulatory purposes. As signaling control centers are consolidated it can become necessary to differentiate between older style boxes and newer train control centers, where signalmen may have different duties and responsibilities. Moreover, the name of the signaling center itself may not be employed operationally in preference to the name of individual signaling workstations. This is especially true when signaling centers control large amounts of territory spanning many diverse lines and geographical regions. In most cases where the control locations are still in the field adjacent to railway tracks, the name or code of the control point is plainly labeled on the side of the signal box structure as an extra visual reminder to the train operators where they are. Moreover, wayside signals may also be equipped with identification plates that directly or indirectly indicate who controls that signal and that stretch of the line.

Аппарат управления

Для получения дополнительной информации см. также раздел "Взаимоблокировка".

Рама рычага

Самые ранние сигнальные посты размещали механические рамки управления рычагами. Рама обычно монтировалась на балке под уровнем рабочего пола. Блокировки были прикреплены к рычагам, что гарантировало правильное показание сигналов в соответствии с положением стрелок и их работу в нужной последовательности. Вдоль железной дороги прокладывались тросы или тяги, соединенные с одного конца с сигналами и стрелками, а с другого – с рычагами в сигнальном посту. Во многих странах рычаги окрашиваются в соответствии с их назначением, например, красным – для запрещающих сигналов и черным – для стрелок, и обычно нумеруются слева направо для идентификации. В большинстве случаев над рамкой управления рычагами размещается схема расположения путей и сигналов, на которой рядом с сигналами и стрелками указаны соответствующие номера рычагов. Механические блокировки назывались "Армстронг" и ручные переводы стрелок – в Соединенных Штатах. Рамы с электроприводом имеют миниатюрные рычаги и управляют сигналами и стрелками электрическим током. В некоторых случаях блокировка оставалась механической, но в других использовались электрические блокировочные рычаги. В отдельных случаях сигналы и стрелки приводились в действие пневматически при перемещении соответствующего рычага или ползунка.

Видеодисплейная установка

Современные посты централизации обычно оснащаются системами управления на базе видеодисплейных терминалов (ВДТ) или аналогичными. Эти системы дешевле в изготовлении и проще в модификации, чем традиционная панель управления. В Великобритании крупные современные посты централизации обычно относятся к типу интегрированного электронного центра управления. Различные модификации этих систем управления используются по всему миру.

Настоящее время

Хотя они редки, некоторые традиционные сигнальные пункты всё ещё можно встретить. Некоторые из них по-прежнему управляют механическими стрелками и сигналами, хотя во многих случаях рычажная рама была демонтирована или выведена из эксплуатации, а вместо неё установлена панель управления или видеодисплейное устройство. В большинстве современных стран на железнодорожной сети практически не осталось механической сигнализации. Однако как в Великобритании, так и в Ирландии механическая сигнализация всё ещё относительно распространена на линиях с меньшей интенсивностью движения; в Европе значительное количество сохранилось в Германии, Польше и Чешской Республике. Традиционные сигнальные пункты можно найти на многих исторических железных дорогах. Современные центры управления в значительной степени заменили повсеместные сигнальные кабины. Эти центры, как правило расположенные вблизи крупных железнодорожных станций, управляют железнодорожной сетью с использованием электрических или электронных систем.