Железнодорожная светофорная сигнализация
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Железнодорожная светофорная сигнализация — часть сигнализации на железных дорогах и подобном рельсовом транспорте, выполненная на основе железнодорожных светофоров. Имея в целом конструктивно и внешне сходные светофоры, разные системы рельсового транспорта используют различные системы значений (показаний), т. е. приказов машинисту (водителю подвижного состава), обладающих разным смыслом, и различные системы передачи показаний в виде зрительного образа.
Содержание |
[править] Светофорная сигнализация в мире
[править] Значения, выражаемые светофорной (и семафорной) сигнализацией
[править] Поездная сигнализация
Изначально светофорная (точнее, семафорная) сигнализация была создана для регулирования движения поездов. В первую очередь под этим подразумевалось разрешение или запрещение поезду вступать на некоторый участок пути, с целью предотвращения столкновения поездов с подвижным составом или вступления поезда на неготовый маршрут (т. е. непереведенные, недопереведенные, не замкнутые стрелки, поврежденный участок пути и т. п.), а также часто просто с целью передачи поезду указания отправиться со станции в определенное время или задержаться. На основе этого развивалась далее поездная светофорная сигнализация. Поэтому самые первые, базовые показания поездной светофорной сигнализации — «стой! проезд запрещен» и «проезд разрешен». Также естественным образом было принято, что именно место установки светофора обозначает точку, за которую поезд не должен заезжать при запрещающем показании. Вскоре выяснилось, что только этих 2 показаний недостаточно — поскольку в неблагоприятных условиях видимости запрещающее показание оказывается видимо слишком поздно, чтобы поезд успел затормозить перед сигналом. Со временем скорость поездов сильно выросла, и оказалось, что такая ситуация создается даже при нормальных условиях видимости практически перед каждым сигналом. Эту проблему стали решать двумя способами.
Первый способ был довольно простой и дешевый в реализации, но неудобный и дорогой в эксплуатации — особенно при интенсивном движении. Он заключался в том, что после движения по участку без сигналов — на большой скорости — приближаясь к сигналу и еще не видя его показания, машинист должен был просто снижать скорость, в соответствии с видимостью, чтобы оказаться в состоянии затормозить перед сигналом, если он окажется закрыт. Для указания того, что поезд приближается к сигналу (обычно это относилось к входным сигналам станций), использовали специальные сигнальные знаки, расставляемые на определенных расстояниях до сигнала. В немецкой и затем российской традиции они имели вид прямоугольных вертикальных белых табличек с косыми полосами (обычно черного цвета) числом от 1 до 3-4: табличка с 1 полосой размещалась на расстоянии тормозного пути с некоторой добавкой, а с 2, 3 и иногда 4 полосами — перед ней, через какие-то равные промежутки, например, 100 метров. Знакомые автомобилистам дорожные знаки перед переездом совершенно характерного вида — практически прямые потомки тех табличек, и отличаются от них разве что цветом полос и м.б. размером. Аналогично делалось и с выходными сигналами станций, если они вообще устанавливались (разрешение на отправление на перегон часто давалось устным приказом, либо в виде записки, либо путем передачи жезла, или ручным видимым сигналом дежурного по станции). Предполагалось, что поезд в любом случае должен остановиться или хотя бы сильно сбавить скорость на станции. Понятно, что это не подходило для всех участков и станций — ведь многим поездам не требовалось останавливаться на станции, а лишняя потеря времени при «подползании» к входному сигналу не только увеличивала время в пути, но и снижала пропускную способность, поскольку задерживала освобождение перегона и разрешение на отправление туда следующего поезда, а также, конечно, приводила к перерасходу топлива на лишние разгоны.
Поэтому вскоре был принят и другой способ, который и является еще одной основой большинства современных систем железнодорожной сигнализации. Он состоял в использовании предупредительных сигалов, расположенных, как и вышеописанные таблички, на расстоянии тормозного пути, при этом сами таблички часто также использовались (и используются на некоторых железных дорогах и в настоящее время), чтобы в свою очередь предупредить машиниста о приближении к предупредительному сигналу, чтобы он не пропустил его, например, во время тумана, ливня, метели. Предупредительный сигнал прямо информирует машиниста о показании основного сигнала; при этом машинист должен предполагать, что состояние основного сигнала не изменится с тех пор, как он проехал мимо предупредительного, и еще не увидел показание основного. Конечно, на открытие основного сигнала в такой момент не накладывается никаких ограничений, и машинист должен воспринимать такую ситуацию как нормальную (хотя это и неудобство), но закрытие открытого сигнала перед поездом, хотя и возможно, но говорит о какой-то, вероятно, аварийной ситуации, и естественно, не исключает проезд поездом этого сигнала, т. к. тормозного пути может уже не хватить. Очевидно, что по внешнему виду показания предупредительного сигнала должны четко отличаться от показаний основного. Особенно отличаться должно показание, предупреждающее о запрещающем, от самого запрещающего, в то время как разрешающее и предупреждающее о разрешающем показании относительно допустимо делать и сравнительно похожими (но все-таки различаться они — на этой стадии развития сигнализации — обязательно должны, чтобы не создать путаницу, ведь открытый входной сигнал, например, изначально требовал тем не менее остановки на станции). Первоначально предупредительные сигналы устанавливались перед входными сигналами станций и сигналами ручных или полуавтоматических блок-постов на перегонах. Позже для обеспечения сквозного проследования через станцию без излишнего снижения скорости предупредительные сигналы стали ставить и на входе на станцию, обычно рядом или вместе с входным сигналом. Аналогично делали и на появившихся тогда системах автоблокировки — либо отдельным предупредительным сигналом снабжался каждый основной сигнал, либо, чаще, из-за частого расположения сигналов — практически на расстоянии тормозного пути — предупредительный сигнал совмещался на одной мачте с предыдущим основным сигналом. Понятно, что выносить предупредительный сигнал еще дальше за предыдущий основной было нельзя, т. к. это вызвало бы путаницу по поводу того, к какому сигналу относится данный предупредительный.
С распространением такой практики — совмещения на одной мачте основного сигнала (т. е. способного требовать остановки перед ним) и предупредительного сигнала для следующего основного — стало ясно, что в отличие от отдельно стоящего предупредительного сигнала, которого поезд не достигал при закрытом предыдущем основном, необходима увязка показаний между ними, чтобы не возникало ситуации, когда при закрытом основном сигнале виден предупредительный, говорящий о том, что открыт следующий сигнал, т. к. этот следующий сигнал не относится к данному поезду, который просто не должен заезжать за закрытый сигнал (может быть, этот сигнал относится к идущему впереди поезду, может быть, путь за сигналом разветвляется, и при неустановленном маршруте вовсе не определено, какой же именно сигнал вообще является следующим). Хотя об этом мог бы позаботиться сам машинист, это уже вредная перегрузка его ненужной информацией, и поэтому стало принято не показывать на предупредительном разрешающее показание, когда основной сигнал на той же мачте закрыт: либо при этом показывалось показание, предупреждающее о закрытом сигнале, либо вообще некое нейтральное показание, такое, как вертикальное, спрятанное за мачту крыло семафора или погашенный огонь.
Также стало ясно, что на линиях и системах, где такая расстановка сигналов преобладает, возможно и удобно вообще полностью совместить показания этих сигналов. В результате, там, где их действительно совместили (например, на многих дорогах в США), уже основные сигналы стали давать предупредительне показания: теперь показаний основного сигнала уже 3: «Стой!», «Разрешается проезжать сигнал, следующий сигнал закрыт», «Разрешается проезжать сигнал, следующий сигнал открыт». При этом показания тех сигналов, которые по смыслу и взаимозависимости не связывались друг с другом, т. е. отдельно стоящих предупредительных сигналов, и основных сигналов, не дающих информации о показании следующего основного сигнала (например, когда следующий сигнал за много километров), могли либо оставаться отличными от новых совмещенных сигналов, либо унифицировались с ними в соответствии со здравым смыслом, а отличие оставалось только во внешнем оформлении или маркировке сигнала.
В тех системах сигнализации, где это было сделано, стало возможным так же вводить более дальнее предупреждение о закрытом сигнале — уже не на следующем, а через один сигнал (и в принципе даже далее), просто вводя еще одно показание, а не увеличивая число самих сигналов на одной мачте. Это дает возможность либо увеличить скорость, не меняя в целом расстановку сигналов, либо при неизменной скорости поездов уменьшить почти в 2 раза длину блок-участков (расстояние между сигналами), одновременно несколько уменьшив (практически — примерно в 1,4 раза при относительно свободном движении и более, чем в 1,5 раза при стесненном движении) минимально возможный межпоездной интервал. Таким образом, в этом аспекте можно системы светофорной/семафорной сигнализации разделить на 2 принципиально различных типа — с сохранением отдельных предупредительных сигналов, установленных при основных сигналах, и с объединенными показаниями.
Однако, кроме указания о запрещении/разрешении проезда вообще, выяснилось, что машинист нуждается также в информации о допустимой скорости движения. При этом речь идет не просто о неких постоянных ограничениях скорости на определенном участке, о которых машинист должен знать и помнить и без сигналов, и которые, как правило, обозначаются какими-то постоянными знаками вдоль пути, и не временных, при которых машинист также должен быть информирован заранее, а об ограничениях скорости, определяемых тем, какой маршрут установлен для поезда. Наиболее часто речь идет о различии между проследованием стрелочного перевода по прямому направлению и по отклонению. На ширококолейных железных дорогах допустимая скорость проследования по отклонению через большинство стрелочных переводов установлена от 20 до 50 км/ч, в то время как скорость движения по главному пути намного больше. Фактически в наше время тормозной путь, необходимый для снижения скорости с установленной для главного пути, до скорости проследования по отклонению, мало отличается от тормозного пути для остановки, а требование снижения скорости также критично для безопасности движения.
При выполнении этой задачи в разных системах сигнализации пошли разными путями, из-за чего эти системы принято различать еще по одному признаку — скоростная либо маршрутная сигнализация (в англ. приняты словосочетания route signalling и speed signalling), а также различные другие варианты, которые нельзя считать чисто скоростными или чисто маршрутными.
Основная идея чисто маршрутной сигнализации: сигналы, кроме показаний, рассмотренных выше, которые остаются принципиально неизменными, в тех случаях, когда находятся на приближении к разветвлению, имеют дополнительные показания, точно указывающие машинисту маршрут, по которому будет направлен поезд, а машинист, исходя из этого и зная допустимые скорости для всех возможных маршрутов, определяет свои дальнейшие действия. Часто маршрутов оказывается очень много, и может указываться не конкретный полный маршрут, а какая-то группа маршрутов, которая тем не менее реально (топологически) существует и скорость по которым до некоторых точек в принципе одинакова. Соответственно, в рамках этой концепции указание точного маршрута было бы необходимо на расстоянии по крайней мере тормозного пути до точки, где начинает различаться допустимая скорость, с повторением на каждом сигнале после первого указания.
Идея чисто скоростной сигнализации — собственно сигнал не имеет показаний, указывающих конкретный маршрут, но указывает конкретную скорость, с которой допускается движение за ним. Чаще всего в таких системах указание скорости объединяется с основным сигналом, так что запрещающее показание оказывается естественной самой низкой, нулевой ступенью скорости, выше которой идут другие — разрешающие движение ступени, вплоть до т.н. установленной скорости. Соответственно, и в показание предупредительного сигнала вводятся аналогичные ступени, а если предупредительные и основные показания объединены (а то и более дальние предупредительные), то все это объединяется в единое показание. Поэтому в таком случае сравнительно сложных показаний может быть уже довольно много. Однако при этом эти показания могут быть довольно легкими в восприятии.
В некоторых случаях, например, в Великобритании, использовали и другой способ: хотя показания сигналов оставлялись неизменными при любом маршруте, а маршрутный указатель устанавливался только на сигнале непосредственно перед разветвлением, при приеме по отклонению этот сигнал открывали только при приближении поезда на небольшое расстояние, чем гарантировалось, что машинист снизит скорость перед еще закрытым сигналом. Также в Великобритании использовались различные другие вариации этого способа, более или менее эффективные.
[править] Маневровая сигнализация
Кроме поездов, на железных дорогах движутся также маневровые составы. Одно из принципиальных отличий, по которым исторически стали отличать маневровую работу от движения поездов — то, что маневровые составы всегда движутся в границах станции или на подъездных путях маневрового движения, т. е. не выходят на перегон (кроме специальных, возникших позже, исключений). Также для маневровой работы характерно, что маневровые составы часто должны заходить на занятые подвижным составом участки пути, в том числе для прицепки к стоящему там подвижному составу, что маршруты маневровых составов на станции, как правило, более разнообразны, чем поездные, и что при маневровой работе требуется максимально оперативный перевод стрелок и подача сигналов, указаний, разрешающих начать движение, а также сравнительно малыми скоростями. Т.е., иначе говоря, сигнализация для маневровых передвижений труднее поддается формализации, чем для поездных, особенно если стоит задача не слишком снизить эффективность и гибкость маневровой работы. Это является одной из причин того, что во многих случаях на станциях, где движение поездов регулируется светофорами или семафорами, а стрелки включены в централизацию или замыкаются даже при ручном управлении, при маневрах отдается предпочтение ручному переводу стрелок (или местному управлению при электроприводе) и ручным сигналам (или звуковым, устным, по рации и т. п.) При такой практике встречающиеся на пути маневрового состава поездные сигналы игнорируются. Недостаток такого способа маневровой работы состоит в том, что из-за ошибки работника, управляющего переводом стрелок и дающего ручные сигналы, маневровый состав может пойти по неготовому маршруту, взрезать стрелку, и — самое опасное — выйти на приготовленный маршрут поезда. При семафорном или светофорном регулировании маневровой работы появляется возможность техническими средствами исключить такую ошибочную подачу сигналов.
[править] История светофорной и семафорной сигнализации, светофорная сигнализация в мире
Вообще говоря, вначале будущие светофорные показания развивались в качестве ночных показаний параллельно с дневными семафорными показаниями, но с появлением более яркого и лучше поддающегося фокусировке источника света, чем керосиновый фонарь, и в то же время не требующего такого постоянного внимания и не содержащего движущихся частей, как, скажем, дуговая лампа — лампы накаливания — предпочтение постепенно стали отдавать светофорам, сигнализирующим только бывшими ночными сигналами. С одной стороны, это упростило сигнализацию, т. к. исчезает различие между разными по форме дневными и ночными сигналами, и позволило строить на основе светофоров более сложные показания, которые наверняка оказались бы слишком тяжелыми для восприятия на базе поворотных крыльев, сильно упростило и удешевило постройку и эксплуатацию сигнализации, но с другой стороны, довольно часто встречаются такие ситуации, когда днем видимость дневного показания семафора была бы, несомненно, лучше, чем имеющегося светофора, так что замену семафоров светофорами следует рассматривать, вообще говоря, как компромисс, а не безоговорочный шаг вперед. Наконец, развитие систем автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) на многих ж.д. сетях снизило остроту проблемы видимости сигналов на большом расстоянии в некоторых неблагоприятных условиях.
Исторически, соответственно, эти первые световые показания практически по всему миру были приняты таким образом: «Стой! Проезд запрещен» — красный огонь, и «Проезд разрешен» — белый огонь.
[править] Светофорная сигнализация в России и других странах бывшего СССР
В этом разделе описывается светофорная сигнализация и АЛС на железных дорогах и метрополитенах стран бывшего СССР — в ее современном состоянии, в том числе некоторые незначительные изменения, происходившие в рамках этих систем без их глобальных реформ.
[править] Светофорная сигнализация на железных дорогах
[править] Общая характеристика, история современной системы сигнализации
По мнению многих людей, классифицирующих системы железнодорожной сигнализации на маршрутные и скоростные, советская система не может быть отнесена строго ни к тому, ни к другому типу. В основном это связано с тем, что эта система развивалась в несколько этапов, используя опыт разных принципиально различных систем, но при достаточно глобальных реформах всей сигнализации по каким-то причинам оставались некоторые «реликтовые» сигналы и значения сигналов, совершенно не вписывающиеся в современную основную концепцию — здесь будут конкретные указания на такие сигналы. Основными источниками идей и конкретной символики светофорных показаний, на основе которых развивалась советская система сигнализации, видимо, следует считать некоторые традиционные немецкие (вместе с австрийскими и швейцарскими) семафорные системы сигнализации, на основе которых была создана в свое время и семафорная сигнализация в дореволюционной России, и традиционные североамериканские (США) системы сигнализации, откуда было, очевидно, взято оформление автоблокировки, вместе с многими ее характерными чертами и внешним видом показаний.
[править] Классификация светофоров по назначению
Примечание — под словом «неофициальный» ниже подразумевается термин, вводимый только в пределах статьи, поскольку для соответствующего понятия не известно простого русского официального термина.
С точки зрения логики сигнализации, напольные светофоры можно классифицировать следующим образом:
- Поездные (неофициальный термин) — т. е. имеющие значение для поездов
- Обычные светофоры (неофициальный термин) — светофоры, сигнализирующие описанными ниже основными показаниями в том их значении, которое описано в разделе «Основные показания поездных светофоров», и расставляемые в соответствии с логикой разделения путей на участки, занимаемые поездами, на станциях и перегонах, и (или) в соответствии с длиной тормозных путей.
- Основные светофоры — обычные светофоры, которые способны показывать запрещающее показание (красный огонь), т. е. могут требовать остановки поезда
- Автоматически действующие светофоры:
- Проходные светофоры автоблокировки.
- Неавтоматически действующие светофоры:
- Проходные светофоры блок-постов.
- Входные светофоры.
- Выходные светофоры.
- Маршрутные светофоры.
- Светофоры прикрытия.
- Автоматически действующие светофоры:
- Предупредительные светофоры (перед основными обычными) — светофоры, сигнализирующие показаниями, идентичными по виду и значению показаниям любых обычных светофоров, но не способные требовать остановки поезда, т. е. имеющие только разрешающие показания; предупредительные светофоры не разделяют логически путь на участки, а их показание определяется обычно только показанием основного светофора, перед которым они стоят. Предупредительные светофоры устанавливаются на перегонах, не оборудованных автоблокировкой, перед светофорами входными, проходными и прикрытия, однако могут оказываться и территориально в границах прилегающей станции, если это не мешает их однозначному восприятию.
- Основные светофоры — обычные светофоры, которые способны показывать запрещающее показание (красный огонь), т. е. могут требовать остановки поезда
- Повторительные светофоры (для основных обычных светофоров) — светофоры, указывающие, открыт или закрыт соответствующий основной светофор. Они сигнализируют только одним зелёным огнём, когда основной светофор открыт на любое показние, и не освещены, когда основной светофор закрыт. Таким образом, их сигнализация очень сильно отличается по смыслу от идентично выглядящей сигнализации обычных светофоров. Для показаний стоящих перед ними светофоров собственного значения не имеют. Повторительные светофоры устанавливаются, как правило, в тех местах, где не обеспечивается на достаточном расстоянии видимость основного светофора, и только в пределах станции (т. е. для выходного или маршрутного светофора), для отличия от обычных светофоров имеют фоновый щит в форме квадрата или ромба с диагоналями, расположенными по вертикали и горизонтали.
- Заградительные светофоры
- Собственно заградительные светофоры — в норме не освещены, в случае опасности для движения сигнализируют показанием «красный огонь» и требуют немедленной остановки. Для отличия от других светофоров имеют фоновый щит в форме квадрата или ромба с диагоналями, расположенными по вертикали и горизонтали, и раскраску мачты в виде спирали или косых полос чёрного и белого цвета (выполняются они практически только мачтовыми). Как правило, устанавливаются на охраняемых переездах, а также при входах в тоннели и некоторые другие искусственные сооружения.
- Предупредительные (перед заградительными) светофоры устанавливаются перед заградительными сигналами, расположенными на перегонах, не оборудованных автоблокировкой. Выглядят они так же, как сами заградительные, но сигнализируют одним жёлтым огнем об опасности для движения за следующим заградительным светофором. На участках, оборудованных автоблокировкой, а также для заградительных сигналов, расположенных на станции, эта предупреждающая функция выполняется путем закрытия на красный ближайшего основного обычного светофора.
- Обычные светофоры (неофициальный термин) — светофоры, сигнализирующие описанными ниже основными показаниями в том их значении, которое описано в разделе «Основные показания поездных светофоров», и расставляемые в соответствии с логикой разделения путей на участки, занимаемые поездами, на станциях и перегонах, и (или) в соответствии с длиной тормозных путей.
- Маневровые — имеющие значение только для движения маневровых составов.
- Обычные маневровые светофоры (неофициальный термин).
- Маневровые повторители.
- Горочные — регулирующие скорость роспуска с горки.
- Горочные основные светофоры
- Горочные повторители
- разнообразные сочетания, когда один светофор выполняет одновременно несколько ролей, или особые светофоры, которые по историческим причинам невозможно отнести к определенному типу.
[править] Основные показания поездных светофоров
В советской светофорной сигнализации используются 5 цветов, которые имеют следующие названия: красный, жёлтый, зелёный, лунно-белый, синий. В локомотивных светофорах, находящихся в кабине управления, имеются 5 светящихся ячеек: белая, красная, красно-желтая (она состоит из красной и жёлтой половин), жёлтая, зелёная.
При этом для основных поездных показаний светофоров используются красный, желтый и зелёный цвета. В отличие от многих других систем сигнализации в мире, где любой сигнал имеет краткое смысловое название, которое и является для него официальным названием, в советской системе официальным названием показания является его описательное, «цветовое» название, существует также сравнительно длинное, почти полное смысловое описание в официальной инструкции (ИСИ, Инструкция по сигнализации), а официального краткого словесного названия, кроме «цветового», не существует.
- Сигналы, применяемые при движении без отклонений по стрелочным переводам
- Сигналы, применяемые при движении с уменьшенной скоростью с отклонением по стрелочным переводам.
- Сигналы, применяемые при движении с отклонением по стрелочным переводам с крестовинами пологих марок. Существуют также стрелочные переводы, допускающие большую скорость движения по отклонению. На железных дорогах стран бывшего СССР из них применяются главном образом стрелочные переводы с крестовинами марки 1/18, допускающие движение по отклонению со скоростью до 80 км/ч. Для указания требования такой скорости движения существует еще ряд показаний. В них используется т. н. зелёная светящаяся полоса — реально, это обычно группа из 3 зелёных линзовых комплектов, расположенных вплотную друг к другу — горизонтально под общим козырьком.
- Сигналы, применяемые на выходных светофорах при отправлении на перегон, движение по которому будет осуществляться только по показаниям автоматической локомотивной сигнализации (без напольных проходных светофоров).
- Маневровое показание поездного сигнала, и показание при отправлении на перегон, не оборудованный путевой блокировкой.
Существует отдельный тип двухцветных железнодорожных светофоров - маневровые, которые подают следующие сигналы:
- один лунно-белый огонь «Разрешается производить маневры»;
- один синий огонь «Запрещается производить маневры».[1]
В определённых случаях вместо синего огня маневровые светофоры имеют запрещающее показание в виде красного огня. Фактически, красный огонь применяется в абсолютном большинстве тех мест, где не существует поездных маршрутов, т.е. где все перемещения подвижного состава являются только маневровыми.