Сигнализация. Классификация и назначение сигналов

Сигнализация на железной дороге служит для обеспечения безопасности движения, четкой организации и маневровой работы движения поездов.

Передача машинисту приказов, указаний и извещений производится с помощью сигналов.

Применяемая на железнодорожном транспорте сигнализация подразделяется на сигналы, сигнальные указатели и сигнальные знаки в соответствии с рисунком 1

Рисунок 1 Классификация сигналов

Сигнал - условный видимый или звуковой знак, с помощью которого подается определенный приказ. Сигнал является приказом и подлежит беспрекословному выполнению.

Применяемые на железнодорожном транспорте сигналы по способу их восприятия классифицируют на видимые и звуковые.

Видимые сигналы - выражаются цветом, формой, положением и числом сигнальных показаний.

Видимые сигналы по времени их применения подразделяют на: дневные, подаваемые в светлое время суток; для подачи таких сигналов служат - диски, щиты, флаги и сигнальные указатели -стрелочные, путевые заграждения, устройств сбрасывания и гидравлических колонок; ночные, подаваемые в темное время суток; такими сигналами служат огни установленных цветов в ручных и поездных фонарях, фонарях на шестах и сигнальных указателях; круглосуточные, подаваемые одинаково светлое и темное время суток; такими сигналами служат огни светофоров установленных цветов, маршрутные и другие световые указатели, постоянные диски уменьшения скорости, квадратные щиты желтого цвета(обратная сторона зеленого цвета), красные диски со светоотражателем для обозначения хвоста поезда, сигнальные указатели и знаки.

В тоннелях применяют только ночные или круглосуточные знаки. Видимые сигналы- в зависимости от сигнальных приборов, которыми их подают, классифицируют на:

постоянные - ветофоры, устанавливаемые в определенных местах железнодорожного пути;

переносные - щиты, флаги, фонари - для временного ограждения участка пути и подвижного состава;

поездные - диски, флажки, фонари - для обозначения головы и хвоста поезда;

ручные - флаги, диски, фонари - посредством которых подают на поезда команды и указания.

Постоянные сигналы по назначению делят на основные и предупредительные.

Основные - ограждают станции и блок - участки на перегонах, разрешают или запрещают движение поездов по ним. К ним относятся светофоры:

входные - разрешают или запрещают проследовать поезду с перегона на станцию;

выходные - разрешают или запрещают отправляться поезду со станции на перегон;

проходные - разрешают или запрещают поезду проследовать с одного блок - участка на другой;

маршрутные - разрешают или запрещают поезду проследовать из одного района станции в другой;

прикрытия - для ограждения мест пересечения в одном уровне с другими железными дорогами, трамвайными путями, троллейбусными линиями.

Предупредительные - извещают о приближении к основным сигналам и о их показаниях. К ним относятся:

предупредительные - предупреждают заранее о показании основного светофора маневровые - разрешают или запрещают производство маневров. горочные - разрешают или запрещают роспуск вагонов с горки. заградительные - передают приказ «стой» при опасности, возникновений на переездах, крупных искусственных сооружений, а также при ограждении составов для осмотра и ремонта вагонов на станциях; повторительные - для информации о разрешающем показании входного, маршрутного и горочного светофоров, видимость которых не обеспечивается; локомотивные - разрешают или запрещают поезду следовать с одного блок - участка на другой, а также предупреждают о показании путевого светофора, к которому приближается поезд, в соответствии с рисунком 2

Рисунок 2 Светофоры различного назначения

Основными сигнальными цветами на транспортное являются: красный цвет - сигнал остановки; желтый - разрешает движение и требует снижения скорости; зеленый - разрешает движение с установленной скоростью; синий огонь - запрещающий маневры; лунно-белый - используется как разрешающий при маневрах и как пригласительный сигнал на входных и выходных светофорах; прозрачно - белый - в ручных фонаря, поездных сигнах, указателях гидроколонок и светящихся указателях перегрева букс и др; молочно - белый - в стрелочных указателях и указателях путевого заграждения.

Звуковые сигналы - выражаются числом и сочетанием звуков различной продолжительности. Звуковые сигналы подаются свистками локомотивов, моторовагонных поездов и специального подвижного состава, духовыми рожками, ручными свистками.

Например:

Три коротких - ••• стой - главный кондуктор

Один длинный - отправиться поезду - дежурный машинист

Три длинных - - - тормозить

Кроме сигналов, для передачи локомотивным бригадам дополнительных указаний и информации применяют сигнальные указатели и знаки.

Сигнальные указатели:

маршрутные - указывают путь приема или направления следования поезда (световые, буквенные или расположенных на мачтах светофоров); стрелочные - стрелка установлена на путь (боковой, по прямому пути); путевого заграждения - путь загражден(стрелочный фонарь); гидравлических колоно - сама колонка или фонарь; опустить токоприемник - перед воздушными промежутками, где нет тока; перегрева букс - на участках железной дороги, где установлены средства автоматического контроля технического состояния подвижного состава.

Сигнальные знаки - требуют от машиниста локомотива определенного действия. Они подразделяются на постоянные, предупредительные и временные.

Постоянные - внимание токораздел, поднять токоприемник, предельный столбик, граница станции, начало опасного места, конец опасного места, С- подача свистка, остановка локомотива и другие.

Предупредительные - отключить ток, включить ток на электровозе, включить ток на электропоезде, конец контактной подвески, остановка первого вагона и другие

Временные - подготовиться к опусканию токоприемника, опустить токоприемник, поднять токоприемник, поднять нож, закрыть крылья и другие.

Светофоры

Светофоры являются основным сигнальным прибором на железнодорожном транспорте. Светофор - оптический прибор , сигнализирующий днем и ночью цветом одного или нескольких огней. Они подразделяются на линзовые и прожекторные.

Линзовые светофоры бывают:

мачтовые - состоят из металлической или железобетонной мачты укрепленной на ней головки с линзовыми комплектами;

консольные - головка светофора подвешена над путями на консолях;

карликовые - головка светофора без мачты укреплена непосредственно на фундаменте с небольшим наклоном по вертикали, рисунок 3.

Рисунок 3 Типы линзовых светофоров; а - мачтовый; б - консольный; в - линзовый

Консольные светофоры применяются, если по габаритам нельзя установить мачтовые.

Карликовые - устанавливают в узких местах и применяются в качестве маневровых и выходных с боковых путей.

Линзовый комплект размещен в светофорных головках, которые имеют фоновый щиток и козырьки, рисунок. 4.

Рисунок 4 Устройство линзового светофора: 1 - корпус головки; 2 -козырек; 3 - фоновый щиток; 4 - мачта; 5 - внутренняя цветная линза; 6 -наружная бесцветная линза; 7 - рассеивающее стекло

Прожекторный светофор - для получения трех различных сигнальных огней в головке светофора установлен светофильтр с тремя стеклами, которые передвигаются прожекторным реле при пропускании по нему тока прямой или обратной полярности.

Светофоры устанавливаются с правой стороны железнодорожного пути по направлению движения поезда. С учетом габарита приближения строений С, на электрифицированных участках входные светофоры устанавливают перед воздушными промежутками. Перед всеми входными и проходными светофорами устанавливают предупредительные светофоры.

На линиях оборудованных автоблокировкой каждый проходной светофор является предупредительным по отношению к следующим.

Выходные светофоры устанавливаются у каждого отправочного пути впереди места стоянки поезда.

Автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС) — система сигнализации на рельсовом транспорте, передающая сигнальные показания на пост управления подвижного состава (например, в кабину локомотива, моторвагонного поезда, дрезины и т. п.)^[1]

В состав системы АЛС входят напольные передающие устройства, приёмные и дешифрующие устройства на подвижном составе, а также устройства, согласующие работу АЛС с другими компонентами сигнализации и блокировки, индикаторы, датчики и исполнительные устройства на подвижном составе.

Различают АЛС непрерывного действия (АЛСН), при которой информация о сигнале светофора поступает непрерывно, и точечную (АЛСТ), когда информация на локомотив передаётся в момент прохода мимо сигнальной точки (так действует САУТ, дополняющая АЛСН). Существуют системы, где часть информации передаётся непрерывным способом, а часть — точечным. Приёмная аппаратура, как правило, объединённая с системой контроля бдительности машиниста и принудительной остановки поезда, и локомотивный светофор являются обязательными атрибутами практически любого локомотива, главного вагона или мотовоза, за исключением локомотивов промышленных предприятий, которым приём кода не требуется. Сигнальные точки автоблокировки могут как быть оборудованы светофорами, так и содержать только аппаратуру, в этом случае АЛСН именуется АЛСО — АЛС, используемая как самостоятельное средство сигнализации и связи. Проходных светофоров на перегонах при этом нет.

Реализация АЛСН на железных дорогах России и стран СНГ[править | править вики-текст]

Для кодирования сигнала могут применяться практически любые известные способы кодирования. Однако в России и странах СНГ применяются два способа кодирования сигналов АЛСН: импульсный числовой, основанный на передаче серий (посылок) импульсов переменного тока (информацию несут число и длительность импульсов в посылке), и частотный, при котором непрерывно передаётся переменный ток определённой частоты (информацию несёт частота). На наземных железных дорогах применяется импульсное кодирование и для передачи дополнительной информации в некоторых системах частотное, в метрополитенах — только частотное. На скоростных железных дорогах применяется система АЛС-ЕН с двукратной фазоразностной модуляцией несущей частоты.

Передача сигнала идёт по рельсовой цепи. Сигнальный ток подаётся от передающего устройства к поезду по одной рельсовой нити, протекает через замыкающую рельсы между собой колёсную пару и возвращается к передающему устройству по другой рельсовой нити. При этом рельсы и колёсная пара образуют рамку с током,магнитное поле которой улавливается подвешенными перед первой колёсной парой на высоте 110—240 мм над рельсами приёмными катушками. На сортировочных горках, где перед локомотивом находятся вагоны, и поэтому нет возможности передать кодовый сигнал спереди (рельсовая цепь замыкается колёсными парами вагонов, и сигнальный ток не доходит до локомотива), применяется кодирование вслед — сигналы подаются сзади. В метрополитене при системе ДАУ (двустороннего кодирования) сигналы для надёжности подаются как спереди, так и вслед.

В редких случаях (короткие рельсовые плети, низкое сопротивление балластного слоя, при котором значительная часть сигнального тока протекает через балласт и не доходит до локомотива) сигнал может передаваться не по рельсам, а по специальному шлейфу, уложенному вдоль них. В настоящее время ведутся работы по разработке систем передачи сигналов светофора на локомотив с использованием средств радиосвязи (например, система АЛСР).

Передача и расшифровка кодовых посылок[править | править вики-текст]

Кодирование сигналов АЛСН

Табличка «АЛС-25», Харьковская область

Приёмная катушка АЛСН, тепловоз ТЭП70

Локомотивная аппаратура АЛСН (сейчас повсеместно заменяемая на электронное комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ-У, которое, однако, принципы приёма и индикации сигналов АЛСН имеет те же) содержит: приёмные катушки, фильтр, усилитель, дешифратор, а также локомотивный светофор и рукоятки бдительности. Фильтр, установленный на входе усилителя, пропускает только кодовый переменный ток, отсекая все прочие токи — наводки от радиосвязи, электрооборудования локомотива и т. п. Кодовый ток нанеэлектрифицированных линиях и линиях постоянного тока 3 кВ имеет частоту несущей 50 Гц. На линиях же, электрифицированных переменным током напряжением 25 кВ и частотой 50 Гц, это недопустимо из-за влияниятягового тока на АЛСН, поэтому на таких линиях применяется кодовый ток с частотой несущей 25 Гц (на некоторых участках — 75 Гц), вырабатываемый установленным на сигнальной точке преобразователем. Локомотивы, которые могут выезжать на участки с разными частотами кодового тока (тепловозы, электровозы двойного питания ВЛ82М), оборудуются тумблерами для переключения частоты фильтра — 25/50 Гц, а на границах этих участков устанавливаются сигнальные знаки «АЛС-50» и «АЛС-25» или, например, щиты, с одной стороны которых написано «25», с другой — «50».

Дешифратор расшифровывает кодовые комбинации и выполняет некоторые другие функции. Формирует кодовые комбинации специальное устройство на сигнальной точке — кодовый путевой трансмиттер. Обычный трансмиттер КПТШ (шайбовый) состоит из асинхронного электродвигателя с редуктором, вращающего кулачковый вал, и контактов, замыкаемых этим валом. В зависимости от того, какой код должна передать сигнальная точка, переменный ток подаётся на те или иные контакты КПТШ, а с них поступает в рельсовую цепь. Контакты «З» замыкаются три раза примерно на 0,3 сек с интервалами между замыканиями 0,12 сек (малыми интервалами), после чего следует интервал 0,57-0,8 сек (большой интервал) и кодовая комбинация передаётся снова. Так передаётся кодовая комбинация, соответствующая зелёному огню на путевом светофоре.

Кодовая комбинация, соответствующая жёлтому огню, создаётся контактами «Ж» и состоит из двух импульсов, кодовая комбинация «КЖ», передаваемая при красном огне на путевом светофоре — из одного. Длительность импульсов незначительно меняется в зависимости от типа КПТШ, их типы всегда различны на смежных блок-участках и смена длительности импульсов — признак, по которому КЛУБ-У определяет смену блок-участков. Существуют также электронные трансмиттеры и другие устройства, передающие точно такие же кодовые сигналы. Точные данные для одного из наиболее распространённых трансмиттеров (КПТШ-5) указаны на рисунке «Кодирование сигналов АЛСН».

При приёме кодовой комбинации «КЖ» на локомотивном светофоре горит соответствующий красно-жёлтый огонь. Если кодовый сигнал АЛСН теряется (перестает приниматься) после приёма кодовой комбинации «КЖ», то на локомотивном светофоре загорается красный огонь — считается, что локомотив проехал красный огонь светофора и въехал на рельсовую цепь, которая ещё зашунтирована идущим впереди поездом. При потере кодового сигнала в случае горения огня «З» или «Ж» на локомотивном светофоре загорается белый огонь. Обычно это означает, что поезд вышел на некодируемый путь, либо сообщает о какой-либо неисправности (неисправность сигнальной точки, обрыв рельсовой цепи) или внезапном загорании красного огня на впереди стоящем светофоре. Если впереди находится заградительный светофор переезда или иного опасного места, то появление белого огня требует немедленной остановки.

На участках Санкт-Петербург — Москва и Санкт-Петербург — Бусловская Октябрьской железной дороги совместно с АЛСН применяется система АЛС-ЕН, в которой используется двукратная фазоразностная модуляция сигнала и модифицированный код Бауэра (код Вековищева). В отличие от классической АЛСН, АЛС-ЕН контролирует свободность до пяти блок-участков впереди поезда, что необходимо для обеспечения скоростного движения на данном участке. Как в системе АЛСН, в АЛС-ЕН кодированный сигнал на локомотив передаётся по рельсовой цепи.

Контроль бдительности машиниста и скорости движения[править | править вики-текст]

Клапан автостопа ЭПК-150Е,ВЛ10^К

Скоростемер 3СЛ-2М со скоростью на КЖ=50 км/ч, что отмечено на корпусе

Лампы ПСС, ЧС8-001

Классическая система контроля бдительности и экстренного торможения, входящая в состав локомотивного дешифратора АЛСН, действует следующим образом. В кабине установлен электропневматический клапан автостопа ЭПК-150. При нормальной работе АЛСН подаёт питание на его электромагнит. При необходимости проверить бдительность машиниста питание снимается, из камеры выдержки времени ЭПК начинает через специальный свисток выходить воздух. Свисток служит сигналом проверки бдительности. Чтобы прекратить свисток, машинист должен нажать рукоятку бдительности РБ, при этом восстанавливается питание электромагнита ЭПК, камера выдержки времени вновь наполняется воздухом. Как только из камеры выдержки времени выйдет воздух, на что требуется 6-8 сек, давление этого воздуха уже не может удержать срывной клапан ЭПК — срывной клапан открывается, выпуская воздух из тормозной магистрали, что вызывает экстренное торможение. Непосредственно перед началом автостопного торможения размыкается контакт в цепи питания электромагнита ЭПК и при нажатии РБ питание ЭПК уже не восстанавливается.

При приёме кодовой комбинации «З» бдительность не проверяется, а скорость практически не ограничивается (или ограничивается на уровне установленной скорости или несколько выше). При любой смене сигнала локомотивного светофора на менее разрешающий происходит однократная проверка бдительности. При движении при приёме кодовой комбинации «Ж» осуществляется периодическая (через 15-20 с) проверка бдительности машиниста в случае, если скорость движения превышает контролируемую, обычно 60 км/ч. При приёме кодовой комбинации «КЖ» осуществляется периодическая проверка бдительности при любой скорости движения, а при скорости выше порога (60 км/ч) происходит безусловное экстренное торможение. Таким образом, фактически запрещено проезжать жёлтый сигнал со скоростью более 60 км/ч. При переключении локомотивного светофора на красный огонь (например, при проезде закрытого сигнала) также осуществляется периодическая проверка бдительности, а при превышении скорости 20 км/ч — безусловное экстренное торможение. Для контроля скоростей 20 и 60 км/ч используются сигналы, поступающие от контактного устройства скоростемера 3СЛ-2М или иного прибора измерения скорости.

Однако, данная система АЛСН, принятая на железных дорогах, в принципе не может обеспечивать приемлемый уровень безопасности движения без помощи человека (в случае, например, если машинист в сонном состоянии «механически» нажимает на кнопку бдительности, он может подвести поезд к закрытому сигналу на скорости 60 км/ч). Более современные системы контроля бдительности используют более сложные алгоритмы работы, отличающиеся использованием разных световых и звуковых сигналов для проверки бдительности, числом и расположением кнопок и рукояток подтверждения бдительности, но в целом выполняют ту же задачу и контролируют те же самые скорости.

Наиболее известная и распространённая из дополняющих АЛСН систем — УКБМ, устройство контроля бдительности машиниста. На пульте устанавливаются лампы ПСС (предварительной световой сигнализации). При необходимости проверки бдительности УКБМ зажигает лампы ПСС, которые можно погасить нажатием рукоятки бдительности. Звуковых сигналов при этом нет. Если ПСС не погашена в течение 5-8 секунд, то снимается питание с ЭПК, которое восстановить штатной рукояткой бдительности невозможно. Для прекращения свистка ЭПК нужно нажать верхнюю рукоятку бдительности, которую можно нажать, только встав с кресла.

АЛСН

АЛСН – автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия. Используется на участках, которые оборудованы АБ (автоблокировкой). До этой системы использовалась АЛСТ (точечного типа) – при ПАБ.

Принцип работы АЛСН заключается в передаче показаний проходных светофоров в кабину машиниста с отображением на локомотивном светофоре. Это осуществляется благодаря рельсовым цепям, по которым и передается закодированный электрический сигнал.

Если на путевом (проходном) светофоре горит зеленый огонь, то и на локомотивном будет – зеленый; если на проходном желтый, то и на локомотивном желтый, если красный, то локомотивный показывает желтый с красным; если поезд проедет красный, то загорится красный. Если сигнал не передается в кабину машиниста, то будет гореть белый огонь.

По средствам локомотивной сигнализации облегчаются условия труда машиниста, за счет того, что сигналы, подаваемые локомотивным светофором, воспринимаются локомотивной бригадой безошибочно, независимо от погодных условий.

В локомотивной части АЛСН по функциональным признакам можно выделить следующие устройства:

1)система АЛС;

2)устройство автостопа;

3)устройство контроля бдительности машиниста;

4)устройство контроля скорости движения поезда.

Для работы системы АЛСН участок железнодорожной линии обязательно оборудуется рельсовыми цепями. При ПАБ АЛСН не работает.

Автостоп отвечает за автоматическую остановку поезда в двух случаях:

1)проследование светофора с красным огнем;

2)потеря бдительности машиниста.

Принцип работы устройства контроля скорости показан на рис. 1.

Рис. 1 Схема работы устройства контроля скорости (АЛСН)

Из графика видно, что если поезд проследует проходной светофор с желтым сигналом со скоростью более 60 км/ч или не остановится перед красным светофором, то сработает автостоп и поезд остановится.

Устройство проверки бдительности машиниста работает следующим образом – машинист каждые 20 секунд (либо при смене показания локомотивного светофора с более разрешающего на менее разрешающее) должен нажимать рукоятку бдительности. Таким образом, проверяется бдительность машиниста.

На участках не оборудованных системой АЛС локомотивы, оборудованные системой АЛСН обращаться могут при условии, что ключ в общем ящике переводится в положение «без АЛС», при этом интервалы проверки бдительности увеличиваются до 90 секунд, а на локомотивном светофоре будет гореть лунно-белый огонь.

Недостатки АЛСН:

1)остановка поезда после проезда красного светофора только через 13 секунд;

2)низкая информативность.

План и профиль пути

Трассой называется линия, определяющая положение оси железнодорожного пути в пространстве. Проекция трассы на горизонтальную плоскость называется планом пути, проекция развернутой трассы на вертикальную плоскость - продольным профилем железнодорожного пути.

Направление трассы определяется положением заданных пунктов в карьере и на поверхности. План пути определяется в соответствии с размерами карьерного поля, глубиной карьера и элементами продольного профиля. Трасса в плане имеет простую форму, если на всем протяжении она имеет одно направление. При необходимости преодолевать значительную разность отметок в пределах установленных размеров карьерного поля трассу приходится искусственно развивать. Если протяженность трассы больше длины борта карьера, на котором производится трассирование, возможны два случая:

1) Трасса размещается на одном борту карьера, и ее отдельные прямые отрезки соединяются между собой тупиками, реже петлями;

2) Трасса переводится с одного борта карьера на другой, образуя спиральную форму.

Прямые участки пути в плане соединяются круговыми кривыми различного радиуса. Элементами кривой являются радиус Р, угол кривой б, длина К, тангенс Т. Угол кривой равен углу поворота железнодорожной линии. Длина круговой кривой К определяется по известным величинам радиуса и угла поворота, т. е.

К = Р.

Тангенсом кривой (расстояние от начала или конца кривой до вершины внешнего угла поворота) вычисляется по формуле

Т = Р tg .

По условиям движения при трассировании линии желательно применять возможно большие радиусы кривых, так как благодаря этому повышаются скорость движения и плавность хода поездов, снижается износ рельсов и бандажей. Наименьший радиус кривой назначается в соответствии с типом подвижного состава и на стационарных путях широкой колеи должен быть не менее 200 м. На передвижных путях для движения с нормальной скоростью минимальные радиусы принимаются: для электровозов 80-100 м, для тепловозов 150 м.

Профиль пути. Железнодорожный путь (в вертикальной плоскости) состоит из горизонтальных участков (площадок) и наклонных участков (уклонов) .

Величина уклона пути i измеряется в тысячных и определяется как отношение разности отметок конца и начала участка пути h к горизонтальной проекции этого участка l. Например, если h = 40 м, а l = 1000 м, величина уклона

i = tg б = = = 0,040.

Угол б весьма мал, поэтому длину горизонтальной проекции обычно принимают равной длине пути.

Положение железнодорожного пути в вертикальной плоскости характеризуется продольным профилем. Продольный профиль линии вычерчивается в масштабах - горизонтальном 1:10000 или 1:5000 и вертикальном 1:1000 или 1:500, т. е. с искажением 1:10. Отдельные участки продольного профиля с постоянным уклоном называются элементами профиля. Для обеспечения плавности хода поездов минимальная длина элементов профиля должна составлять 200-350 м при нормальной колее и 50-100 м при узкой колее.

Сопряжение элементов продольного профиля карьерных путей без переходных кривых допускается, если разность уклонов смежных элементов не превышает 8-9‰. Радиус вертикальных кривых может быть принят равным 2000 м.

Железнодорожный путь в отношении радиусов кривых, сопряжений прямых и кривых, крутизны уклонов должен соответствовать утвержденному плану и профилю линии, а при проектировании должен соответствовать СНиП «Промышленный транспорт» .

Ширина колеи — расстояние между внутренними гранями головок рельсов, на арго железнодорожников — «шаблон» .

В настоящее время самая распространённая ширина колеи — 1 435 мм, протяжённость железных дорог с такой шириной составляетв в мире 60%.

Тяговый подвижной состав (ТПС) — принятое обозначение механических средств (локомотивов), предназначенных для перемещения по сети железных дорогнесамоходных транспортных средств (грузовых и пассажирских вагонов, специальных машин). Тяговый подвижной состав в современных условиях представляютэлектровозы, тепловозы, газотурбовозы; исторически — паровозы.