Układ bloków sygnalizacyjnych
Systemy bloków sygnalizacyjnych umożliwiają bezpieczną i efektywną eksploatację kolei poprzez zapobieganie kolizjom między pociągami. Podstawową zasadą jest to, że utwór jest podzielony na szereg sekcji lub „bloków”. Tylko jeden pociąg może zajmować blok na raz, a bloki są tak dobrane, aby pociąg mógł się w nich zatrzymać. Dzięki temu pociąg zawsze ma czas się zatrzymać, zanim niebezpiecznie zbliży się do innego pociągu na tej samej linii. System blokowy jest określany w Wielkiej Brytanii jako metoda pracy , w Stanach Zjednoczonych jako metoda działania , aw Australii jako bezpieczna praca . .
do sterowania przejazdem pociągów między blokami wykorzystywany jest system sygnalizacji . Kiedy pociąg wjeżdża do bloku, sygnały na obu końcach zmieniają się, wskazując, że blok jest zajęty, zwykle za pomocą czerwonych lamp lub flag sygnalizacyjnych. Kiedy pociąg po raz pierwszy wjeżdża do bloku, tył tego samego pociągu nie opuścił jeszcze poprzedniego bloku, więc oba bloki są oznaczone jako zajęte. To gwarantuje, że na każdym końcu pociągu, który jest oznaczony jako zajęty, jest nieco mniej niż jedna długość bloku, więc każdy inny pociąg zbliżający się do tego odcinka będzie miał wystarczająco dużo miejsca, aby zatrzymać się na czas, nawet jeśli pierwszy pociąg zatrzymał się na torach. Poprzednio zajęty blok zostanie oznaczony jako wolny tylko wtedy, gdy koniec pociągu całkowicie go opuści, pozostawiając cały blok wolny.
Systemy blokowe mają tę wadę, że ograniczają liczbę pociągów na danej trasie do czegoś mniejszego niż liczba bloków. Ponieważ trasa ma stałą długość, zwiększenie liczby pociągów wymaga utworzenia większej liczby bloków, co oznacza, że bloki są krótsze, a pociągi muszą jeździć z mniejszą prędkością, aby bezpiecznie się zatrzymać. W rezultacie liczba i rozmiar bloków są ściśle związane z ogólną przepustowością trasy i nie można ich łatwo zmienić, ponieważ wymagane byłyby kosztowne zmiany sygnałów wzdłuż linii.
Systemy blokowe są używane do sterowania pociągami między stacjami i stacjami, ale zwykle nie w obrębie stacji, gdzie stosowana jest inna metoda. Każdy system blokowy jest zdefiniowany przez związane z nim wyposażenie fizyczne i zastosowanie odpowiedniego zestawu reguł. Niektóre systemy wymagają użycia sygnałów , podczas gdy inne nie. Niektóre systemy są specjalnie zaprojektowane dla jednotorowych , na których występuje niebezpieczeństwo zderzenia czołowego i tylnego, w przeciwieństwie do kolei dwutorowych , na których głównym zagrożeniem są zderzenia tylne.
Podstawowy pomysł
Podstawowym problemem sterowania pociągami jest brak możliwości zmiany kursu i stosunkowo długa droga zatrzymania obciążonego pociągu. Często jest to znacznie dłużej niż wzrok operatora, zwłaszcza w nocy lub przy złej pogodzie. Odległości są na tyle duże, że lokalny teren może blokować widoczność pociągów z przodu, a nawet trasa torów, wokół zakrętów itp. może nawet utrudniać ustalenie, gdzie szukać innego pociągu.
Prowadzi to do możliwości, że pociąg może zepsuć się na torach, a następny pociąg nagle na niego najedzie na zakręcie lub nagle zobaczy swoją tylną lampę sygnalizacyjną. W takich sytuacjach pociąg nie będzie miał wystarczająco dużo miejsca, aby się zatrzymać przed zderzeniem. Jest to znane jako „kryterium muru z cegły”. Nawet w przypadku dwóch w pełni sprawnych pociągów różnice prędkości mogą być na tyle duże, że szybszy pociąg może nie mieć czasu na zwolnienie, aby dorównać prędkości pociągowi z przodu, zanim w niego uderzy.
Bloki pozwalają uniknąć tych problemów, zapewniając pewną minimalną odległość między pociągami, odległość, która jest ustalana w celu zapewnienia, że każdy pociąg poruszający się w ramach ograniczeń prędkości i obciążenia będzie miał czas na zatrzymanie się, zanim dotrze do poprzedzającego go pociągu. Istnieje wiele sposobów wdrożenia takiego systemu.
Zablokuj metody sygnalizacji
Ścisłe działanie harmonogramu
Większość tras kolejowych ma coś w rodzaju naturalnego układu bloków, nieodłącznie związanego z układem stacji kolejowych . Daje to możliwość realizacji zestawu bloków z wykorzystaniem ręcznej sygnalizacji w oparciu o te lokalizacje. W takim przypadku operator stacji umieszcza flagę informującą o tym, że pociąg właśnie opuścił stację i usuwa ją dopiero po ustalonym czasie.
Pociągi kursują według ścisłego rozkładu jazdy, w związku z czym nie mogą opuścić stacji przed wyznaczonym czasem i przybyciem innych pociągów, z którymi miały się spotkać na tej stacji. Jeśli jeden pociąg jest opóźniony, wszystkie pociągi, z którymi ma się spotkać, są opóźnione. Może to szybko doprowadzić do tego, że wpłynie to na wszystkie pociągi na linii kolejowej.
Ta metoda nie jest dopuszczona do użytku w wielu systemach kolejowych o dużym natężeniu ruchu, ponieważ jest potencjalnie niebezpieczna i wysoce nieefektywna.
Rozkład jazdy i kolejność pociągów
Popularny na liniach jednotorowych w Ameryce Północnej do lat 80. XX wieku operacja Train Order była mniej systemem blokowym, a bardziej systemem określania, które pociągi będą miały pierwszeństwo przejazdu, gdy ruch pociągów wejdzie w konflikt. Pociągi korzystałyby z wcześniej ustalonego planu operacyjnego, zwanego rozkładem jazdy, który wykorzystywał ustalone miejsca przejazdu, często nazywane stacjami. Zmiany w planie ruchu pochodziłyby od dyspozytora pociągu w postaci poleceń pociągów, przekazywanych do pociągów za pośrednictwem pośredników zwanych agentami lub operatorami na stacjach zamówień pociągów.
Ta metoda nie jest obecnie dopuszczona do użytku w Wielkiej Brytanii. Podobny system, znany jako Telegraph and Crossing Order , był używany w XIX wieku, ale po trzech poważnych zderzeniach czołowych w latach siedemdziesiątych XIX wieku ( Menheniot , Cornwall Railway, 1873; Thorpe , Great Eastern Railway, 1874; Radstock , Somerset i Dorset Railway, 1876) potępiono jego użycie.
W Ameryce Północnej system zamawiania pociągów był często wdrażany na innych systemach blokowych, gdy te systemy blokowe musiały zostać zastąpione. Na przykład tam, gdzie wdrożono blokadę ręczną lub automatyczną, polecenia pociągów byłyby wykorzystywane do zezwalania na przejazdy do zajętych bloków, pod prąd ruchu lub tam, gdzie nie ustalono prądu ruchu.
Działa jeden pociąg
Jeden działający pociąg (z personelem pociągu)
Jeśli pojedyncza linia odgałęzienia to ślepa uliczka z prostym pociągiem wahadłowym, wystarczy jeden token. Maszynista każdego pociągu wjeżdżającego na odgałęzienie (lub zajmującego jakąkolwiek jego część) musi posiadać żeton, a kolizja z innym pociągiem nie jest możliwa. Dla wygody przekazywania go z ręki do ręki, żeton często miał postać laski, zwykle o długości 800 mm i średnicy 40 mm, i jest określany jako laska pociągu . Laska taka może być laską drewnianą z mosiężną tabliczką z podaniem odcinka linii, na którym jest ważna, lub może mieć postać klucza.
W brytyjskiej terminologii ta metoda pracy była pierwotnie określana jako One Engine in Steam (OES) .
Jeden działający pociąg (bez obsługi pociągu)
Nowoczesna odmiana systemu One Train Working działa bez obsługi pociągu. Na tych liniach zezwolenie na kontrolowany sygnał wjazdu na odgałęzienie jest wyłącznym uprawnieniem maszynisty do wjazdu na odgałęzienie, a gdy pociąg minie ten sygnał, nastawnica utrzyma go w „niebezpieczeństwie” (a sygnału nie można skasować kolejny raz) dopóki pociąg obsługi oddziału nie przejedzie w drodze powrotnej kolejno dwóch obwodów torowych na początku oddziału. Ciągłe wykrywanie pociągu na odgałęzieniu nie jest wymagane. Bezpieczeństwo zapewnia układ blokad, aw przypadku awarii toru-obwodu należy wprowadzić specjalną awaryjną pracę pilota.
Blok tokenów
Upoważnienie do zajęcia bloku polega na fizycznym posiadaniu przez obsługę pociągu żetonu, który jest uzyskiwany w taki sposób, że na danym odcinku toru znajduje się w danym momencie tylko jeden pociąg.
Zwykły personel pociągu (OTS)
Kierowca zbliżający się do odcinka jednotorowego otrzyma token i użyje go jako uprawnienia do wjazdu na odcinek blokowy. Oddał żeton na drugim końcu sekcji. Spowodowało to problemy, jeśli po jednym pociągu miał jechać inny w tym samym kierunku, ponieważ personel nie znajdowałby się na właściwym końcu po pierwszym pociągu.
Zwykły personel pociągu i bilet (OTST) lub (OTS&T)
Zwykła załoga pociągu (OTS) została więc rozszerzona: jeśli za jednym pociągiem miał jechać drugi w tym samym kierunku, maszyniście pierwszego pociągu należało pokazać żeton, ale nie brać go w posiadanie (w teorii miał fizycznie dotknąć żetonu, ale nie było to ściśle przestrzegane). Otrzymał pisemne upoważnienie do wjazdu na odcinek jednoliniowy, zwane biletem . Mógł wtedy kontynuować, oddając bilet na drugim końcu odcinka, a drugi pociąg mógł podążać za personelem.
Personel pociągu elektrycznego (ETS)
Były dostępne w dwóch rozmiarach, dużym i miniaturowym.
Ręczny system bloków
Upoważnienie do zajmowania bloku jest przekazywane pociągom za pomocą sygnałów przydrożnych sterowanych ręcznie przez operatorów ludzkich zgodnie z różnymi procedurami w celu komunikacji z innymi stacjami blokowymi w celu zapewnienia separacji pociągów.
Blok telegraficzny
Używany na wielu odcinkach torów, w których przejazd pociągów z jednego punktu do drugiego jest kontrolowany przez przyrządy połączone przewodami telegraficznymi. W najprostszym przypadku z trzema nastawniami na odcinku linii bez rozjazdów, centralna z trzech nastawni otrzyma żądanie dopuszczenia pociągu, nastawniczy ustawi odpowiednie punkty (rozjazdy) i sygnalizację oraz przyjęcie sygnalizacji, oraz następnie poproś o akceptację przez następną nastawnię wzdłuż linii. Kiedy pociąg przejedzie, sygnalizatory za nim zostaną ponownie ustawione na niebezpieczeństwo, a nastawniczy poinformuje następną nastawnicę, gdy pociąg opuści sekcję. Wiadomości te są przekazywane za pomocą instrumentów telegraficznych za pomocą klawisza, który jest naciskany, aby zabrzmieć dzwonkiem w zdalnej sygnalizatorze. Niektóre z częściej używanych kodów dzwonka są następujące, gdzie „-” oznacza pauzę.
- 1 Zwróć uwagę
- 1-2 Wymagany sygnalizator na telefonie
- 1-3-1 Czy linia jest wolna dla pociągu klasy 3?
- 2 Sekcja wjazdu pociągu
- 2-1 Pociąg poza sekcją
- 3-1 Czy linia jest wolna dla pociągu klasy 2?
- 3-5 Anuluj ostatnio wysłany opis
- 4 Czy linia jest wolna dla pociągu klasy 1?
- 4-5 lub 9 Pociąg przejechał bez tylnego światła
- 5-5-5 Otwarcie skrzynki sygnałowej
- 6 Alarm awaryjny
- 7 Zatrzymaj się i zbadaj pociąg
- 7-5-5 Zamknięcie sygnalizatora
- 16 Sprzęt testujący
Takie systemy zostały opracowane w XIX wieku i nadal są szeroko stosowane w Wielkiej Brytanii i Australii.
Blok telefoniczny
W systemie tym zajętość danego odcinka toru między dwiema stacjami jest ustalana telefonicznie między zawiadowcami stacji. Dla większego bezpieczeństwa mogą istnieć dodatkowe warstwy ochrony; na przykład stanowisko regulacyjne z uprawnieniami nadzorczymi połączonymi ze wszystkimi stacjami w linii; rozkład jazdy (Portugalia); i/lub pomoc komputerowa (Francja).
Portugalia, Hiszpania i Francja nadal korzystają z tego systemu na co najmniej niektórych głównych liniach, chociaż całkowita długość torów zarządzanych przez ten system szybko się zmniejsza ze względu na jego pracochłonność i nieodłączny postrzegany brak bezpieczeństwa, opierając się głównie na komunikacji międzyludzkiej (czasami z udziałem więcej niż tylko dwóch zawiadowców stacji na każdym końcu bloku) i prostych nastawnic kolejowych na stacjach.
W Portugalii blok telefoniczny był głównym systemem bezpieczeństwa w krajowej sieci kolejowej do połowy lat 90. ze względu na brak środków. W ten sposób ewoluował, próbując zapewnić wiele warstw bezpieczeństwa na ruchliwych liniach jednotorowych z różnymi typami pociągów, aczkolwiek kosztem wysokiego poziomu personelu. W systemie portugalskim, chociaż za kierowanie ruchem pociągów na głównych liniach odpowiadają wyłącznie stacje na tych liniach, nadzoruje je posterunek regulacyjny, który w przypadku braku porozumienia instruuje stacje, jak powinien być zorganizowany ruch. Z drugiej strony w rozkładzie jazdy każdego pociągu wskazane są wszystkie interakcje z innymi pociągami (np. przejazdy z innymi pociągami; pociągi, które wyprzedzają; pociągi, które je wyprzedzają) wyraźnie oznaczone na stacjach, na których te interakcje powinny wystąpić. Wszelkie odstępstwa od tego – wynikające na przykład z opóźnień lub dodatkowych pociągów – muszą być przekazywane załogom pociągów na piśmie. Pomimo ogólnej praktyki, że gdy dwa pociągi się przecinają, oba zatrzymują się na najbliższej stacji, system ten pozwala na uzyskanie dobrych średnich prędkości dla pociągów pospiesznych, podobnych do tych na linii automatycznej sygnalizacji. Jeśli jednak wystąpią niewielkie opóźnienia, a następnie będą się mnożyć, mogą pojawić się większe opóźnienia, ponieważ uruchamiany jest dodatkowy tryb bezpieczeństwa systemu (tj. czasochłonny proces aktualizacji instrukcji ruchu pociągów w celu odzwierciedlenia zmienionych schematów przejazdów). Takie opóźnienia nie miałyby miejsca, przynajmniej nie z tego samego powodu, na linii automatycznej sygnalizacji.
Ogólnie rzecz biorąc, system nakazuje założenie, że blok jest zamknięty; to znaczy, należy uzyskać pozwolenie, zanim pociąg będzie mógł wjechać do bloku na jednej stacji w drodze do drugiej. Jednak we Francji, na wielu torach, blok jest zwykle otwarty na jednokierunkowych odcinkach torów. Oznacza to, że po potwierdzeniu przez stację, że poprzedni pociąg opuścił blok, następny pociąg jadący w tym samym kierunku może natychmiast wjechać na blok, przy czym zawiadowca stacji na stacji wejściowej informuje stację wyjściową o godzinie, kiedy pociąg wjechał na blok blok.
Blok bez tokena
Jest to system do zastosowania na kolejach jednotorowych, który nie wymaga ani użycia żetonów, ani zapewnienia ciągłej detekcji pociągu na odcinku. Sygnalizacja jest zaprojektowana w taki sposób, że sygnały kontrolne pozwolą na wjazd na linię tylko jednego pociągu w danym momencie. Nastawniczy na drugim końcu sekcji musi wizualnie sprawdzić, czy cały pociąg opuścił sekcję i nie został podzielony, potwierdzając, że pociąg jest „kompletny z tylnym światłem”.
Automatyczna sygnalizacja blokowania
Automatyczna sygnalizacja blokowa wykorzystuje serię zautomatyzowanych sygnałów, zwykle świateł lub flag, które zmieniają swój wygląd lub wygląd w zależności od ruchu pociągów obok czujnika. Jest to zdecydowanie najpopularniejszy typ systemu blokowego. Od 2018 r. Stosowany w prawie każdym typie kolei, od szybkiego tranzytu po główne linie kolejowe. Istnieje wiele różnych systemów i jeszcze większa różnorodność sygnałów, ale wszystkie działają mniej więcej w ten sam sposób.
Podobnie jak opisane powyżej ręczne systemy blokowania, automatyczne systemy dzielą trasę na stałe bloki. Na końcu każdego bloku montowany jest zestaw sygnalizatorów wraz z czujnikiem przytorowym. Kiedy pociąg mija czujnik, sygnały są wyzwalane, aby wyświetlić aspekt „zajęty blok” na sygnałach na obu końcach tego bloku. W większości systemów sygnały nie wracają natychmiast do aspektu „pustego bloku”, gdy pociąg odjeżdża, zamiast tego występuje pewnego rodzaju mechaniczne opóźnienie, które zachowuje aspekt zajętości bloku lub, częściej, przedstawia aspekt „kontynuuj ostrożnie”.
Ruchome bloki
Jeśli chodzi o zapewnienie bezpieczeństwa, realną kwestią jest droga zatrzymania danego pociągu oraz odległość, z jakiej może on dostrzec inny pociąg. Bloki w rzeczywistości nie wdrażają tej koncepcji, wdrażają system sygnalizacji, który zapewnia, że najgorszy pociąg na linii ma wystarczająco dużo czasu na zatrzymanie się. Oznacza to, że każdy pociąg o lepszych właściwościach zatrzymywania jest zmuszony do jazdy z prędkością niższą niż maksymalna, chyba że wszystkie pociągi na danej linii są identyczne.
Kluczową kwestią jest to, że dany pociąg nie może bezpiecznie zobaczyć innego pociągu na czas, aby się zatrzymać. Nie dotyczy to jednak pociągów wyposażonych w jakiś system komunikacji między pociągami. W takim przypadku dowolny pociąg może utrzymywać się w bezpiecznej odległości od innych pociągów, bez konieczności stosowania stałych blokad. Te systemy ruchomych bloków stały się popularne od czasu pojawienia się wymaganej technologii w latach 70.
W takich systemach każdy pociąg na trasie może nasłuchiwać sygnałów od wszystkich innych pociągów, a następnie poruszać się w taki sposób, aby mieć pewność, że mają wystarczającą odległość do zatrzymania. Wczesne systemy bloków ruchomych wykorzystywały kabel rozciągnięty wzdłuż linii kolejowej. Pociągi wykorzystywałyby indukcję magnetyczną do wstrzykiwania sygnałów do linii wskazującej ich lokalizację. Kabel mógłby również zapewniać tę lokalizację na różne sposoby, które mogłyby zostać wykryte przez czujnik w pociągu. Bardziej nowoczesne systemy mogą wykorzystywać zewnętrzne systemy lokalizacji, takie jak Global Positioning System lub wskaźniki przytorowe, i przesyłać dane między pociągami za pomocą różnych metod radiowych.
Zaletą systemów ruchomych bloków jest to, że nie ma ustalonej liczby pociągów na linii, ponieważ nie ma stałych bloków. Może to znacznie poprawić przepustowość tras, jak widać na linii Jubilee i linii północnej w londyńskim metrze , gdzie modernizacje na potrzeby Letnich Igrzysk Olimpijskich 2012 zwiększyły przepustowość o około 50%.
Historia
Pierwsze zastosowanie obróbki blokowej miało miejsce prawdopodobnie w 1839 r., kiedy telegraf Cooke'a i Wheatstone'a został zainstalowany w Clay Cross Tunnel na kolei North Midland Railway . Przyrządy telegraficzne zastąpiono w 1841 r. przyrządami przeznaczonymi do pracy blokowej. W 1842 roku William Fothergill Cooke , który zbudował system Clay Cross, opublikował Koleje telegraficzne lub pojedynczą linię, w której zaproponował pracę blokową do ogólnego użytku jako bezpieczniejszą metodę pracy na pojedynczych liniach . Wcześniej separacja pociągów opierała się wyłącznie na ścisłym rozkładzie jazdy, który nie pozwalał na nieprzewidziane zdarzenia. W 1898 roku Martin Boda opisał teorię przełączania dla systemów blokowych.
Zobacz też
- Absolutna sygnalizacja blokowa
- Sygnalizacja kabinowa
- Scentralizowana kontrola ruchu
- Bezpośrednia kontrola ruchu
- Elektroniczny blok tokenów radiowych
- Nakaz śledzenia
- Operacja zamówienia pociągu
Notatki
Źródła
- Hinson, John (2020). „Skrzynka sygnalizacyjna” .
- Kichenside, Geoffrey; Williams, Alan (2008). Dwa stulecia sygnalizacji kolejowej (wydanie drugie poprawione). Wydawnictwo Oksfordzkie. ISBN 978-0-86093-672-5 .
- Vanns, Michael A. (2012). „Rewolucja sygnalizacyjna lat 70. XIX wieku”. Sygnalizacja w dobie pary . abc (wyd. 2). Hersham, Surrey, Wielka Brytania: Ian Allen. ISBN 978-0-7110-3536-2 .