Статья посвящена сигнализации в метрополитене, рассказывается о ее истории, развитии и технологиях. Рассматриваются автоматическая система поездов, контроли скорости и тормозной путь.
Ключевые слова: транспорт, технологии, эксплуатация, автоматизация, системы управления, сигнализация
Key words: transport, technologies, operation, automation, control systems,alarm system
Сигнализация, используемая на маршрутах метро с высокой плотностью движения, основана на тех же принципах, что и сигнализация на магистральных линиях. Линия разделена на блоки, и каждый блок защищен сигналом, но для метрополитенов блоки короче, так что количество поездов, использующих линию, может быть увеличено. Они также обычно снабжены каким-то автоматическим контролем, чтобы предотвратить прохождение поездом сигнала остановки.
Первоначально сигнализация в метро была основана на простой двухсторонней (красный / зеленый) системе. Скорости невелики, поэтому в трехмерных сигналах не было необходимости, а желтые сигналы использовались только в качестве ретрансляторов там, где прицел был ограничен.
Многие маршруты метро проходят в туннелях, и некоторые операторы уже давно практикуют обеспечение контроля за сигналом путем установки дополнительного оборудования. Это стало известно как автоматическая защита поездов (ATП). Она может быть как механической, так и электронной.
Лондонский метрополитен, например, использует оба типа на своих линиях, в зависимости от возраста установки. Более старая механическая версия — это остановка поезда; более поздняя электронная версия зависит от производителя. Остановка поезда состоит из стального кронштейна, установленного вдоль пути и связанного с сигналом. Если на сигнале горит зеленый или «продолжайте движение», остановка поезда опускается, и поезд может свободно проехать. Если сигнал красный, то остановка поезда поднимается, и, если поезд пытается проехать его, рычаг нажимает на «растяжку» на поезде, применяя тормоза и предотвращая движение.
Электронная ATП включает в себя передачу аспектов сигнала от поезда к поезду и связанных с ними ограничений скорости. Бортовое оборудование сверит фактическую скорость поезда с разрешенной и замедлит или остановит поезд, если какой-либо участок въезжает со скоростью, превышающей разрешенную.
Если линия оборудована простой ATП, которая автоматически останавливает поезд, если он проезжает красный сигнал, это не предотвратит столкновение с впереди идущим поездом, если этот поезд стоит непосредственно за сигналом.
Должно быть место для того, чтобы поезд мог затормозить и остановиться. Это известно как «безопасный тормозной путь», и для его размещения за каждым сигналом предусмотрено пространство. В действительности сигнал размещается позади входа в блок, а расстояние между ним и блоком называется «перекрытием». Перекрытия сигналов рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить безопасный тормозной путь поездов, следующих по этому маршруту. Конечно, длина варьируется в зависимости от участка; при расчете используются уклон, максимальная скорость поезда и тормозная способность поезда.
Перекрытия часто предусмотрены и на магистральных железных дорогах. В Великобритании существует практика обеспечения перекрытия в 200 ярдов (185 м) за каждым сигналом основной линии в установке цветного освещения. Еще в 1972 году, когда было принято решение об этом, после рассмотрения многих случаев, когда поезда обгоняли сигналы остановки, он считался максимальным, обычно требуемым. Это был довольно грубый анализ рисков, но это было лучшее, что они могли себе позволить.
В США перекрытие считается настолько важным, что в качестве перекрытия предоставляется целый блок. Это называется «абсолютным блоком». Это означает, что между поездами всегда есть полный, свободный блок. Это довольно расточительно расходует пространство и снижает пропускную способность, но избавляет от необходимости вычислять, а затем создавать перекрытия для каждого сигнала, так что это дешевле.
Автоматическая защита поезда
Чтобы адаптировать сигнализацию метрополитена к современной электронной АТП, перекрытия встроены в блочную систему. Это делается путем подсчета блока за занятым блоком как перекрытия. Таким образом, в полной системе ATП с фиксированным блоком между поездами будут два красных сигнала и незанятый или перекрывающийся блок, чтобы обеспечить полный безопасный тормозной путь. В качестве отступления многие системы, оснащенные ATП, не имеют видимых сигналов на линии, поскольку сигнальные показания передаются непосредственно на пульт кабины водителя (сигнализация кабины).
На линии, оснащенной ATП, каждый блок несет электронный код скорости поверх своей путевой схемы. Если поезд попытается въехать на блок с нулевой скоростью или занятый блок, или если он въедет на участок со скоростью, превышающей разрешенную кодом, бортовая электроника вызовет экстренное торможение. Это система, используемая Лондонским метрополитеном для линии Виктория с 1968 года — первой полностью автоматической пассажирской железной дороги. Это была простая система, включавшая всего три кода скорости — «нормальная», «осторожно» и «стоп». Многие системы, построенные с тех пор, основаны на нем, но были добавлены улучшения.
Скоростные коды
Поезду на линии с современной версией ATП нужны две части информации о состоянии линии впереди — какую скорость он может развивать в этом блоке и какую скорость он должен развивать к моменту въезда в следующий блок. Эти данные о скорости улавливаются антеннами в поезде. Данные кодируются электронным оборудованием, управляющим путевой схемой, и передаются с рельсов. Кодовые данные состоят из двух частей: разрешенного кода скорости для этого блока и целевого кода скорости для следующего блока.
Работа с ATП
Поезда, курсирующие по линии, оборудованной системой ATП, могут управляться вручную или автоматически. Чтобы разрешить ручное управление, коды ATП отображаются водителю на панели в его кабине. Если сигналы не предусмотрены, позиции сигналов обычно обозначаются на дорожных маркерных досках, чтобы показать водителям въезды в блоки.
Если поезд установлен с автоматическим управлением, инициирование торможения для снижения целевой скорости может осуществляться либо с помощью установленного на пути электронного «маяка», либо, путем изменения кодированной схемы пути. Обе системы используются разными производителями, но в обеих поезд проходит через серию «ступеней скорости» до сигнальной остановки.
Следующим этапом разработки ATП была попытка устранить пространство, потерянное пустым блоком перекрытия позади каждого поезда. Если бы это можно было устранить, пропускная способность линии могла бы быть увеличена до 20 %, в зависимости от длины блоков и скорости линии.
Чтобы убрать участок перекрытия, нужно просто переместить кривую торможения вперед на один блок. Однако, чтобы подъехать так близко к занятому блоку, требуется точная и постоянная проверка торможения поездом, поэтому бортовой компьютер вычисляет требуемую кривую торможения, основываясь на расстоянии, которое нужно пройти до точки остановки, и используя карту линий, содержащуюся в памяти компьютера.
Контроль скорости
Как более старый, пошаговый метод электронной ATП, так и «расстояние до выхода» требуют контроля скорости поезда. Оборудование ATП поезда отслеживает скорость поезда только в соответствии с разрешенным ограничением скорости в пределах этого квартала. Если поезд превысит эту скорость, будет вызвано экстренное торможение. Стандартная кривая торможения, создаваемая поездом, не контролируется.
Что касается системы определения расстояния до места, то развитие современной электроники позволило непрерывно контролировать кривую торможения, так что изменение скорости стало ненужным. Когда он въезжает в первый блок с ограничением скорости в коде, поезду также сообщается, как далеко впереди находится пункт остановки. Бортовой компьютер знает, где сейчас находится поезд, используя линейную «карту», встроенную в его память, и соответствующим образом вычисляет требуемую кривую торможения.
Когда поезд тормозит, компьютер проверяет ход движения вниз по кривой, чтобы убедиться, что поезд никогда не выходит за ее пределы. Чтобы гарантировать, что обороты колес, используемые для подсчета движения поезда по линии, не смещались из-за износа, заноса или скольжения, бортовая карта линии регулярно обновляется во время поездки с помощью стационарных маяков, установленных на пути, проложенных между рельсами.
Литература:
- С. А. Рухман. Устройство и содержание пути метрополитена. — М: Методические указания, 1971. — 26 с.
- Е. В. Афанасьев, А. А. Казаков. Устройства СЦБ и их содержание. — М: Трансжелдориздат, 1953. — 624 с.
- К. П. Белов. Световые сигналы на железных дорогах. — М: Трансжелдориздат, 1952. — 144 с.
- В. А. Воронин. Рельсовые цепи на метрополитене. — М: Транспорт, 2001. — 76 c.
