Давайте побеседуем о том, какими средствами можно регулировать движение поездов на железнодорожном транспорте. Сначала заглянем в ранние годы развития железнодорожного транспорта и посмотрим, как осуществилось движение поездов на железных дорогах России. В те годы скорости движения поездов были низкими, да самих поездов было, как говорится, раз-два и обчелся. И все же нужно было оградить движущийся поезд от возможности столкновения с другим поездом или каким-либо препятствием на пути. Сначала с этой целью перед поездом на лошади ехал верховой сигналист и в случае необходимости подавал сигнал тревоги машинисту.
  На Царскосельской и Варшавско-Венской железных рогах был применен оптический телеграф, установленный на специальных постах через каждые 1-2 версты. При отправлении поезда на посту отправления запускали воздушный шар. Такой сигнал из Санкт-Петербурга в Павловск по всем постам передавался около получаса, о получении сигнала запрещалось отправлять встречный поезд из Павловска.
  Затем вместо оптических сигналов стали применять телефонные и телеграфные аппараты для более быстрой передачи сообщений об отправлении поезда с одной станции на другую. К началу первой мировой войны телефонной и телеграфной связью было оборудовано около 700 км. Телеграфная связь выполнялась на аппаратах Морзе.
  Протяженность железнодорожной сети возрастала, увеличивалось число курсирующих поездов и возникла необходимость создания специальных систем регулирования движения поездов. В 1897 г. на бывшей Московско-Казанской железной дороге была применена электрожезловая система блокировки с использованием электрожезловых аппаратов английской фирмы "Вебб-Томпсон". Несколько позднее появилась система путевой полуавтоматической блокировки электромеханического, типа. При общей протяженности железнодорожной сети в 1913 году около 70 тыс. км движение по электрожезловой системе осуществлялось на 31 тыс. км (44% общей протяженности дорог), по телеграфно-телефонным средствам связи - на 30 тыс. км (43%) и с помощью средств полуавтоматической блокировки - на 9 тыс. км (13% общей протяженности дорог).
  В нескольких словах поясню принцип действия электрожезловой системы блокировки. Представьте себе аппарат в виде прямоугольного металлического ящика с зигзагообразными прорезями, в который вложены круглые металлические стержни с кольцами (жезлы). С помощью электрозатвора (электрического замка) жезлы заперты в аппарате. Чтобы вынуть жезл, нужно пропустить электрический ток через электрозатвор. Жезловые аппараты установлены на станциях, ограничивающих межстанционный перегон, и связаны между собой электрической цепью. Для отправления поезда, например, со станции А дежурный этой станции должен получить согласие дежурного соседней станции Б. Для подачи согласия дежурный станции Б, вращая ручку индуктора (ручного генератора), посылает электрический ток в электрозатвор аппарата станции А. Дежурный станции А вынимает жезл из аппарата и передает его машинисту поезда. Жезл является документом, разрешающим поезду отправиться на перегон.
  Почему нельзя вынуть второй жезл и отправить второй встречный поезд?
  Это исключается коммутационной системой жезловых аппаратов, построенной таким образом, что только при четном числе жезлов в обоих аппаратах, связанных между собой электрически, можно извлечь жезл и, следовательно, отправить на перегон только один поезд. Пока изъятый из аппарата жезл находится у машиниста поезда, исключается изъятие второго жезла до прибытия поезда на следующую станцию, вручения жезла дежурному по этой станции и момента, когда жезл будет вложен в аппарат на этой станции (восстановится четное число жезлов в обоих аппаратах соседних станций).
  При электрожезловой системе требуется много времени на передачу жезла машинисту, и поэтому пропускная способность перегона при этой системе довольно низкая (8-10 пар поездов в сутки).

2. Полуавтоматическая блокировка регулирует движение поездов

  Для ускорения движения поездов была разработана и применена более совершенная система интервального регулирования движения поездов, получившая название путевой полуавтоматической блокировки электромеханического типа.
  Что такое блокировка и путевая блокировка?
  Слово "блокировка" означает фиксацию определенного состояния объекта. Путевая блокировка является одним из способов фиксации местонахождения поезда при его движении по перегону, причем занятый поездом участок перегона ограждается включенным красным огнем на проходном светофоре. Таким образом, путевая блокировка, фиксируя и ограждая занятые участки перегонов, обеспечивает безопасность движения поездов.
  Сигналы путевой блокировки связаны между собой таким образом, что по их показаниям можно судить о свободности впереди находящегося участка пути.
  Устройства, в которых сигналы блокировки открываются и закрываются с участием человека, называются путевой полуавтоматической блокировкой, а без участия человека - автоблокировкой.
  При полуавтоматической блокировке на станциях, ограничивающих перегон, устанавливают блокировочные аппараты и связывают их между собой электрической цепью. На путях станции устанавливают входные и выходные семафоры. В каждом блокировочном аппарате помещены блок-механизмы (электрические замки), с помощью которых запираются сигнальные рычаги для управления входными и выходными семафорами станций. Разрешение на отправление поезда на перегон подается открытием выходного семафора, а на прием - открытием входного семафора.
  Чтобы отправить поезд, дежурный по станции А должен получить блокировочный сигнал "Отправление" со станции Б. Дежурный по станции Б для дачи сигнала "Отправление" нажимает блок-клавишу на блокировочном аппарате и вращает рукоятку индуктора. В результате этого посылается электрический ток в блокировочный механизм аппарата станции А и происходит отблокнрование (отпирание) электрического замка и отпирание рычага выходного семафора. Получив блокировочный сигнал "Отправление", дежурный по станции А поворотом сигнального рычага открывает выходной семафор, чем разрешает поезду отправиться на перегон.
  После отправления поезда на перегон в течение всего времени, пока перегон занят, блокировочная система исключает возможность повторного открытия выходного семафора.
  С момента прибытия поезда на соседнюю станцию Б (дежурный этой станции подает блокировочный сигнал "Прибытие" на станцию А. После этого восстанавливается исходное состояние блокировки и появляется возможность открыть выходной семафор и отправить второй поезд на перегон. При путевой полуавтоматической блокировке пропускная способность участка повышается до 18-20 пар поездов в сутки.
  Система блокировки восстанавливается с момента, когда дежурный станции Б подает блокировочный сигнал "Прибытие". А если он подаст этот сигнал раньше времени, скажем, когда поезд еще не прибыл на станцию Б? Выходит, можно будет отправить второй поезд на перегон?
  На станции прибытия с помощью специального механизма фиксируется фактическое прибытие поезда. Если механизм не зафиксировал прибытие поезда, то дежурный по станции не сможет подать сигнал "Прибытие", а следовательно, нельзя будет отправить второй поезд на перегон. Однако возможно, что поезд прибудет на станцию не в полном составе, т. е. часть поезда останется на перегоне (произошел обрыв состава). Механизм, фиксирующий прибытие поезда, несовершенен и может зафиксировать полное прибытие поезда. Дежурный по станции, не убедившись лично, что поезд прибыл не в полном составе, может послать блокировочный сигнал "Прибытие" и тем самым разрешить отправление второго (поезда на занятый перегон. Из этого примера можно сделать вывод, что путевая полуавтоматическая блокировка не обеспечивает полностью требования безопасности движения поездов. Да и пропускная способность этой системы невысока.

3. Полуавтоматику сменяет автоблокировка

  Начиная с 1930 г. в нашей стране стали при меняться устройства автоматики. Чтобы поезда двигались с небольшим интервалом, высокими скоростями и обеспечивалась высокая пропускная способность участков железных дорог, были разработаны автоматические устройства, получившие название автоматической блокировки. Чтобы у вас создалось представление об этой системе интервального регулирования движения поездов, давайте проследим движение поезда по перегону между станциями при автоблокировке. Представим, что мы находимся где-нибудь перегоне, например на одном из железнодорожных переездов. Вот с большой скоростью прошел один поезд, а через несколько минут с не меньшей, а даже с большей скоростью за ним движется второй, третий и т. д. Вы не видите людей, которые регулируют их движение, и удивляетесь, как же обеспечивается безопасность движения, почему поезда не сталкиваются и не происходит крушений? Да, действительно, людей нет, но вы видите на пути установленные светофоры, на которых автоматически загораются зеленый, желтый и красный огни. Поезд прошел мимо светофора, и на нем загорается красный огонь, автоматика дает приказ "Стой". Через некоторое время красный огонь выключается и включается желтый - приказ "Тише". Затем гаснет желтый огонь и загорается зеленый - "Следуй с полной установленной скоростью".ораются зеленый, желтый и красный огни. Поезд прошел мимо светофора, и на нем загорается красный огонь, автоматика дает приказ "Стой". Через некоторое время красный огонь выключается и включается желтый - приказ "Тише". Затем гаснет желтый огонь и загорается зеленый - "Следуй с полной установленной скоростью".
  Как же вырабатываются эти приказы и как вообще строится автоблокировка?
  Об автоблокировке следует поговорить побольше и разобрать основные принципы ее построения. Чтобы регулировать интервалы между движущимися поездами, перегоны делят на блок-участки длиной от 1000 до 3000 м. На границах блок-участков устанавливают автоматически действующие светофоры. В пределах каждого блок-участка, чтобы фиксировать нахождение на нем поезда, устраивают электрические рельсовые цепи.
  Что такое электрическая рельсовая цепь?
  Это электрическая цепь, в которой ток вместо обычных проводов протекает по рельсам.
  Но ведь рельсы лежат на земле и, значит, ток идет в землю?
  Нет, не в землю, а по рельсам. Вы, конечно, видели, что рельсы лежат не на земле, а на шпалах, а шпалы - на балласте в виде крупного щебня или крупнозернистого песка. Значит, между рельсами и землей имеется некоторое электрическое сопротивление изоляции.
  Некоторое, значит, не такое, как между проводами электрической цепи?
  Да, не такое, и поэтому определенная часть тока протекает от рельса к рельсу через сопротивление изоляции балласта. Теперь посмотрите на рис. 1, на котором показано устройство рельсовой цепи. В рельсовой цепи проводниками тока служат рельсы пути. Разделяют рельсовые цепи по границам блок-участков с помощью изолирующих стыков ИС. Для устройства изолирующего стыка под металлические накладки, которые соединяют рельсовые звенья, устанавливают изолирующие прокладки, создающие электрическое сопротивление току.

Рис. 1. Устройство электрической рельсовой цепи путевой автоблокировки

  С одного конца в рельсовую цепь включают источник тока - путевую батарею ПБ, установленную в батарейном шкафу БШ, а с другого конца - приемник тока, путевое электромагнитное реле ПР, находящееся в релейном шкафу РШ.
  Как устроено реле?
  Реле представляет собой электромагнитный прибор, состоящий из сердечников с надетыми на них катушками, подвижного якоря и связанных с ним переключающихся контактов. При отсутствии тока в катушках якорь реле находится в отпавшем положении, и замыкаются нижние (тыловые Т) контакты. При прохождении тока в катушках реле намагничивается, отчего якорь притягивается к сердечникам, размыкаются нижние и замыкаются верхние (фронтовые Ф) контакты. С помощью контактной системы реле строят схемы автоблокировки и включают лампы светофоров.
  Теперь давайте разберем, как работает электрическая рельсовая цепь. Пока электрическая рельсовая цепь блок-участка 3 свободна, от путевой батареи ПБ по рельсам протекает ток. Основная часть тока Iр, протекающая по рельсовым нитям, попадает в путевое реле и возбуждает его. Некоторая часть тока замыкается через сопротивление изоляции балласта (ток утечки). Возбужденное путевое реле притягивает якорь, и замыкается верхний (фронтовой Ф) контакт. Через этот контакт замыкается цепь тока, протекающего от сигнальной батареи СБ через лампу зеленого огня светофора. Горящий зеленый огонь светофора 3 показывает, что блок-участок 3 свободен, и подает приказ "Разрешается движение с установленной скоростью до следующего светофора 1". При вступлении поезда на рельсовую цепь блок-участка 1 ток Iш замыкается через колесные пары поезда по цепи с наименьшим электрическим сопротивлением и не поступает в обмотку путевого реле. Реле ПР размагничивается и отпускает якорь. Размыкается верхний контакт Ф и замыкается нижний (тыловой) контакт Т. Лампа зеленого огня светофора выключается, а лампа красного огня включает.
  Светофор 1 с включенным красным огнем подает приказ "Стой. Запрещается проезжать сигнал". Следующий поезд должен остановиться перед этим светофором и не двигаться до включения на светофоре зеленого огня. Горение красного огня продолжается до полного освобождения поездом блок-участка 1. С момента его освобождения восстанавливается прохождение тока в рельсовой цепи. Возбуждается путевое реле, и на светофоре 1 включается зеленый огонь, разрешающий движение.
  Для чего нужен желтый огонь на светофоре и как он включается?
  Автоблокировку применяют с трех- и даже с четырехзначной сигнализацией. Чтобы получить третье сигнальное показание, нужно знать, какой огонь горит на впереди стоящем светофоре.
  Как же это сделать?
  Первые разработчики автоблокировки сделали это так. Между светофорами предусмотрели наличие линейной электрической цепи в виде двух проводов, подвешенных на столбах (опорах), как провода связи. В эту цепь включили линейное электромагнитное реле, которое определяет показание впереди стоящего светофора. Если на впереди стоящем светофоре горит красный огонь, то линейное реле на своем светофоре включает желтый огень; если на впереди стоящем светофоре горит желтый огонь, то линейное реле на своем светофоре включает зеленый огонь.
  Если на своем светофоре и на всех позади стоящих светофорах горят зеленые огни, то поезд, отправленный со станции, может двигаться с полной скоростью. При приближении к светофору с желтым огнем скорость следует снижать, а перед красным - остановиться.
  Желтый огонь разрешает движение с уменьшенной скоростью и показывает, что впереди свободен только один блок-участок. Этот огонь предупреждает машиниста о том, что нужно снизить скорость, так как на следующем светофоре горит красный огонь.
  Автоблокировку с линейными проводами стали называть проводной. При строительстве проводной автоблокировки приходилось затрачивать большое количество проводов для осуществления линейных цепей и это становилось неэкономично и сложно. Появилась необходимость построить автоблокировку без линейных проводов.
  Как же это сделать? Может быть, по радиосвязи?
  Нет, не по радиосвязи. Ученые разработали автоблокировку, в которой связь между светофорами осуществляется по рельсовым цепям.
  Каким образом по рельсовой цепи передается информация о состоянии впереди стоящего светофора?
  Для этого нужно использовать кодовый принцип связи (более подробно о кодовых системах мы еще поговорим). Ученые разработали такую кодовую систему связи, в которой каждое сигнальное показание светофора зашифровано различным числом электрических импульсов тока, протекающих за единицу времени. Например, один импульс соответствует горению красного огня, два импульса - желтого огня, три импульса - зеленого огня.

Рис. 2. Устройство рельсовой цепи при кодовой автоблокировке

  Автоблокировку без линейных проводов стали называть числовой кодовой автоблокировкой. Рельсовая цепь кодовой автоблокировки (рис. 2) состоит из кодового путевого трансмиттера КПТ, вырабатывающего числовые коды; трансмиттерного реле ТР, передающего коды в рельсовую цепь; сигнальных реле, с помощью которых коды шифруются, и сигнальных реле желтого и зеленого огней, включающих на светофоре разрешающие огни; дешифратора кодов ДК, определяющего значение числовых кодов, поступающих из рельсовой цепи; путевого реле ПР, принимающего коды из рельсовой цепи; путевых дроссель-трансформаторов ДТ, служащих для пропуска тягового тока; путевого трансформатора ПТ, служащего для питания рельсовой цепи.
  Числовая кодовая автоблокировка послужила основой для построения системы автоматики, получившей название автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).
  Однако сначала давайте посмотрим, как устроена и как работает трехзначная проводная автоблокировка (рис. 3). Вдоль пути по границам блок-участков установлены трех-значные светофоры. Вся аппаратура для управления светофорами находится в релейных шкафах РШ, размещенных рядом со светофорами. Для связи между светофорами применены линейные цепи, провода которых подвешены на столбах, установленных вдоль пути. В пределах каждого блок-участка организована электрическая рельсовая цепь. (Блок-участком считается расстояние между двумя светофорами, установленными в попутном направлении.)

Рис. 3. Проводная трех-значная автоблокировка

  Если между движущимися поездами П1 и П2 свободны три блок-участка, то путевые светофоры сигнализируют следующими огнями. Поезд П1 проследовал светофор 3, на светофоре горит красный огонь, подающий приказ "Стой". На светофоре 5 горит желтый огонь, подающий приказ "Тише", разрешающий движение с уменьшенной скоростью, так как на следующем светофоре горит красный огонь, требующий остановки. На светофорах 7 и 9 горят зеленые огни, подающие приказ "Разрешается двигаться с полной установленной скоростью", впереди свободны не менее двух блок-участков.
  Используя более сложные линейные цепи, осуществляют автоблокировку с 4-значной сигнализацией в виде красного, желтого, одновременно горящих желтого с зеленым и зеленого огней.
  С увеличением значности автоблокировки повышается пропускная способность участков железных дорог. На двухпутных участках пропускная способность при трехзначной автоблокировке достигает 144 пары поездов в сутки, при интервале попутного следования поездов 8-10 мин.
  Автоблокировка и диспетчерская централизация повышают пропускную способность однопутных участков на 50-60%, а двухпутных линий в 2-3 раза.
  Автоблокировка полностью обеспечивает безопасность движения. Ну, а если повредится путь, то и автоблокировка не поможет? Машинист может не увидеть, что путь поврежден, не остановит поезд, и тогда произойдет крушение?
  Нет, никакого крушения не произойдет. Давайте мысленно представим, что лопнул рельс или было изъято рельсовое звено и целость пути в пределах блок-участка 3 нарушена (см. рис. 1). Это приведет к обрыву электрической рельсовой цепи, выключению путевого реле ПР и автоматическому включению красного огня на светофоре 3. До устранения повреждения пути поезд будет стоять у светофора 3 с горящим красным огнем или двигаться до места повреждения со скоростью не выше 20 км/ч.
  Приказ "Стой" подает светофор с горящим красным огнем. Но если перегорит лампа красного огня и светофор полностью погаснет? Ведь в ночное время машинист может не заметить погашенный светофор, и поезд проследует его, и тогда может произойти столкновение поездов и крушение?
  Чтобы исключить такую опасность, в линейных цепях автоблокировки предусмотрен перенос красного огня на позади стоящий светофор при перегорании лампы красного огня на данном светофоре. Если, например, на светофоре 3 перестанет гореть лампа красного огня (см. рис. 3), то на светофоре 5 вместо желтого огня автоматически включается красный огонь. Занятый поездом блок-участок будет ограждаться не собственным светофором, хотя погасший светофор тоже передает сигнал "Стой", а позади стоящим светофором, на котором вместо желтого будет гореть красный огонь. Автоблокировка построена так, что любое повреждение всегда приводит к появлению на светофоре вместо разрешающего красного огня.
  Но не может ли машинист допустить проезд светофора с красным огнем, если несвоевременно увидит этот огонь? Ведь не всегда огни светофора хорошо видны?
  Действительно, при плохой видимости огней светофоров в туман, дождь, снегопад и т. д. машинист может не увидеть своевременно красный огонь светофора, вовремя не начать торможение поезда и допустить проезд закрытого светофора. Однако этот недостаток автоблокировки устранен устройствами автоматической локомотивной сигнализации и автостопов. Но об этих устройствах мы поговорим несколько позже.
  В 1930 г. автоблокировкой был оборудован первый участок Москва-Волоколамск протяженностью 1138 км. В 1932 г. автоблокировкой оборудованы участки Основа-Красный Лиман и Прохладная-Гудермес-Грозный. Чтобы быстрее разрабатывать, проектировать и строить новые устройства железнодорожной автоматики, Совнарком СССР в 1931 г. принял постановление о создании конторы "Транссигналстрой". В дальнейшем на основе этой конторы был создан Государственный проектно-изыскательский институт по проектированию сигнализации, централизации, связи и радио на железнодорожном транспорте, сокращенно именуемый Гипротранссигналсвязь (ГТСС).

4. Автоматика контролирует машиниста

  Как устранить опасность проезда светофора с красным огнем и не допустить столкновение поездов?
  Для этого применяют устройства, которые называются автоматическая локомотивная сигнализация и автостопы, сокращенно АЛСН. В кабине машиниста устанавливают приборы, управляющие локомотивным светофором, на котором включаются огни, повторяющие показания проходных светофоров, к которым приближается поезд. При плохой видимости путевых светофоров машинист руководствуется показаниями локомотивного светофора и производит своевременное торможение для остановки поезда перед светофором с красным огнем.
  Как приборы на локомотивах могут определять, какой огонь горит на путевом светофоре? Может быть, приказы передаются сигнальным лучом светофора или же по радио?
  Нет, не по радио и не сигнальным лучом, а с использованием электрических рельсовых цепей автоблокировки. Была разработана беспроводная числовая кодовая автоблокировка, в которой связь между светофорами осуществляется с помощью рельсовых цепей. В этой системе по рельсовым цепям передаются числовые кодовые сигналы в виде импульсов переменного тока. Вот такие рельсовые цепи и используются для передачи сигнальных приказов с пути на локомотив.

Рис. 4. Устройство автоматической локомотивной сигнализации типа АЛСН

  Посмотрите на рис. 4,а, где в общем виде показано устройство АЛСН. У путевого светофора установлен специальный прибор (датчик), именуемый кодовым путевым трансмиттером КПТ. Этот датчик вырабатывает три числовых кода (рис. 4,б): зеленого огня З - 3 импульса в цикле; желтого огня Ж - 2 импульса в цикле; желтого и красного огней КЖ - 1 импульс в цикле. Выбирают код сигнальные реле З - зеленого огня и Ж - желтого огня, которые включают на светофоре сигнальные огни.
  Давайте проследим (по рис. 4,а), как включаются огни на локомотивном светофоре поезда, который приближается к светофору. При горении на светофоре зеленого огня замкнувшимися контактами реле З и Ж выбирается код З и посылается в рельсовую цепь. Импульсы переменного тока протекают по рельсовым нитям (показано штриховой линией) и замыкаются через колесные пары локомотива поезда, который приближается к этому светофору.
  Вокруг рельсов образуется переменное магнитное поле, изменяющееся согласно значности кода. Для приема импульсов на локомотиве подвешены приемные катушки ПК.
  Теперь вспомните принцип действия трансформатора. Из первичной обмотки - это рельсовые нити - импульсы тока индуцируются во вторичную обмотку - это витки приемных катушек ПК. Дальше происходит усиление импульсного тока в усилителе У и дешифрация кода в дешифраторе ДШ. По образовавшейся цепи дешифратора на ЛС включается зеленый огонь, повторяющий показания светофора, к которому приближается поезд.

Рис. 5. Сигнальные показания локомотивного и путевых светофоров

  При дальнейшем движении поезда П2 (рис. 5) и приближении его к светофору 5 с горящим желтым огнем [через шайбу Ш2 (КПТ) выбирается и посылается код Ж] на локомотиве из рельсовой цепи принимаются коды Ж и через дешифратор на ЛС включается желтый огонь.
  При приближении поезда П2 к светофору 3 с горящим красным огнем [через шайбу Ш3 (КПТ) выбирается и посылается код КЖ] на локомотиве принимаются коды КЖ и через дешифратор на ЛС включаются желтый с красным огни. В случае проследования закрытого светофора 3 прием кодов на локомотиве прекращается и на ЛС загорается красный огонь.
  Как дешифратор различает и дешифрирует коды?
  В дешифраторе установлены реле-счетчики, которые работают от импульсов кодового тока и считают число импульсов в кодовом цикле. Если срабатывают три реле-счетчика - то дешифрируется код З; два счетчика - код Ж; один счетчик - код КЖ.
  После дешифрации кода через замкнувшиеся контакты реле-счетчиков включаются сигнальные реле и через их контакты замыкаются цепи включения на ЛС сигнального огня, соответствующего принятому коду.
  Устройства АЛС только указывают машинисту, как нужно вести поезд, но не требуют исполнять эти указания. Машинист может не выполнить указания АЛС и проехать светофор с красным огнем и тогда произойдет столкновение поездов и крушение. Так ли это?
  Нет, не так. Система АЛС должна не только указывать, но и требовать. При построении систем автоматики исходят из принципов: человек может ошибаться - автоматика нет; автоматика помнит и никогда не забывает, что нужно выполнить; автоматика не размышляет, а действует, когда ей прикажут; человек думает и передумывает, автоматика не думает и не передумывает.
  Система АЛС дополняется еще одним устройством - автостопом. С помощью автостопа в опасных случаях производится автоматическое торможение и остановка поезда. Если машинист допустит проезд светофора с красным огнем, то с момента прекращения поступления кодов на локомотив включается автостоп AT и, действуя на тормоза, производит автоматическое торможение и остановку поезда.
  Но ведь поезд уже проследовал светофор с красным огнем и может столкнуться с другим поездом. Поможет ли в этом случае автостоп?
  Когда создавали систему, то и об этом подумали. Чтобы не допустить проезд светофора с красным огнем, в систему автоматики ввели контроль бдительности машиниста. Для такого контроля в кабине локомотива установлена рукоятка бдительности РБ (см. рис. 4,а). Когда поезд приближается к светофору с красным огнем и на ЛС включается желтый с красным огонь, в кабине локомотива включается свисток автостопа, предупреждающий машиниста о возможности действия автостопа.
  Машинисту дается на размышление 5-7 с. За это время он должен нажать РБ, зафиксировать свою бдительность, отключить автостоп и немедленно приступить к служебному торможению, чтобы остановить поезд перед светофором с красным огнем. Если машинист своевременно не нажмет РБ (потеря бдительности машиниста), то автостоп сработает, и поезд будет остановлен.
  При дальнейшем усовершенствовании систем автостопа ввели проверку бдительности машиниста и контроль скорости с помощью скоростемера СК при приближении к светофору с желтым огнем. В этих случаях при проверке бдительности от машиниста требуется не однократное нажатие рукоятки РБ, а периодическое. При приближении поезда к светофорам с горящим желтым или красным огнем, чтобы не допустить действия автостопа, машинист должен периодически через 15-20 с нажимать РБ и не допускать превышения скорости.

5. Автоблокировка без проходных светофоров

  Используя устройства АЛС, можно вообще не устанавливать проходные светофоры. Средствами регулирования могут быть только устройства АЛС. Такая система регулирования движения поездов существует и начинает внедряться на отдельных участках железных дорог.
  При создании автоблокировки без проходных светофоров решили еще одну очень важную как техническую, так и эксплуатационную задачу. Когда мы рассматривали устройства автоблокировки, то было отмечено, что у каждого светофора в специальном релейном шкафу размещена релейная аппаратура, служащая для управления огнями светофора и кодирования устройств АЛС. Такое децентрализованное размещение, аппаратуры сильно затрудняет текущее обслуживание устройств автоблокировки. При любом повреждении электромеханик должен выехать на перегон. В тяжелых условиях, особенно в районах с суровым климатом, он должен быстро отыскать сигнальную установку, где произошло повреждение, и быстро устранить это повреждение. Для устранения повреждения понадобится много времени и труда, и это может привести к задержке поездов и нарушению графика их движения.
  В автоблокировке без проходных светофоров используется централизованное размещение аппаратуры на станциях, примыкающих к перегону. Такая автоблокировка получила название централизованной автоблокировки (ЦАБ). В этой системе автоблокировки сохранены рельсовые цепи. К рельсовым цепям проложен кабель, идущий от станций. По жилам кабеля включены путевые реле и источники питания. По этим же жилам кабеля подаются коды АЛС во все рельсовые цепи перегона.
  Релейная аппаратура и источники питания находятся на станциях, ограничивающих перегон. При централизованной автоблокировке для устранения повреждения электромеханик не выезжает на перегон, а отыскивает и заменяет неисправные приборы на станции. Это значительно сокращает время на устранение повреждения.
  Как при отсутствии путевых светофоров машинист будет знать, где остановить поезд, чтобы не допустить столкновения с препятствием?
  С целью ориентировки машиниста по перегону устанавливают путевые знаки, а для большей точности остановки поезда применяют систему автоматического управления тормозами (САУТ). Эта система имеет программное управление. В программе записывается режим торможения поезда перед препятствием, и без участия машиниста происходит торможение и точная остановка поезда. Для составления программы торможения на пути укладывают проволочные шлейфы, имитирующие блок-участки. При проезде над таким шлейфом на локомотив передается в закодированном виде длина каждого блок-участка, на который вступает поезд, и записывается в специальном запоминающем устройстве. При движении поезда по блок-участку происходит отсчет пройденного пути и находится начало тормозного пути перед местом остановки поезда. По программе торможения поезд тормозится и точно останавливается на границе блок-участка.
  Систему ЦАБ применяют в районах со сложными климатическими условиями.

6. Автоматика обнаруживает перегретые буксы

  Остановимся еще на одном очень важном виде железнодорожной автоматики, получившем название прибор обнаружения перегревшихся букс (ПОНАБ).
  Но ведь перегретые буксы проверяют осмотрщики вагонов на станции? Осмотрщик с длинным молоточком обходит состав, простукивает колеса, ощупывает рукой буксы и, видимо, определяет, перегрелась букса или нет. При чем же здесь ПОНАБ?
  Для того, чтобы осмотрщику обойти весь состав и найти перегревшуюся буксу, требуется много времени, и происходят большие задержки поездов на станциях. Прибор ПОНАБ устанавливают перед станцией, и он проверяет перегретые буксы при движении поезда. Прибор обнаруживает перегретую буксу, определяет номер вагона и сторону, с которой перегрелась букса.
  В процессе проверки состояния букс устройства ПОНАБ передают на станцию информацию о каждом вагоне состава. В помещении дежурного по станции информацию принимают стационарные устройства ПОНАБ и воздействуют на специальную пишущую машинку для записи принятой информации.
  Если в каком-либо вагоне поезда перегрелась букса, то на ленте машинки записывается номер вагона от головы поезда и с какой стороны вагона перегрелась букса. Получив, до прихода поезда на станцию, информацию о вагоне с перегретой буксой, дежурный по станции сообщает об этом бригаде осмотрщиков вагонов.
  По прибытии поезда осмотрщик направляется к аварийному вагону и быстро принимает меры по устранению возникшей неисправности.
  Средствами ПОНАБ сокращается время поиска перегревшихся букс, а вследствие этого и сокращается время вынужденных стоянок поездов и практически не нарушается график движения поездов.
  Первые приборы ПОНАБ были установлены в 1969 г.
  Как же прибор ПОНАБ на ходу поезда обнаруживает перегретую буксу?
  Прибор содержит чувствительный элемент, который улавливает тепловую энергию, излучаемую буксой (инфракрасное излучение), и преобразует эту тепловую энергию в соответствующий по значению электрический сигнал. Настроенный на допустимую интенсивность инфракрасного излучения, прибор обнаруживает превышение этой интенсивности и вырабатывает электрический: сигнал, определяющий перегретую буксу.
  Как же определяется номер вагона, у которого перегрелась букса?
  Прибор ПОНАБ имеет специальные датчики, установленные на пути (магнитные педали), связанные с электрическими счетчиками, собранными на интегральных схемах. С помощью магнитных педалей отсчитываются оси состава, а счетное устройство по числу отсчитанных осей определяет порядковые номера вагонов, начиная с головы поезда. Прибор обладает высоким быстродействием и поэтому успевает фиксировать перегретые буксы и вести счет вагонов при прохождении поезда с самой высокой скоростью.
  Прибор ПОНАБ стали комплектовать еще одним устройством в виде краскоотметчика перегретых букс. Это устройство при обнаружении перегретой буксы под давлением выпускает струю окрашивающей жидкости, чем делается метка на колесе с перегретой буксой. По цветовой отметке осмотрщик вагонов еще быстрее находит перегретую буксу и устраняет неисправность.

7. Автоматика ограждает железнодорожные переезды

  Существуют также автоматические устройства на переездах, именуемые автоматической переездной сигнализацией (АПС). Вы, наверное, видели, что на переездах установлены шлагбаумы с переездными двузначными светофорами.
  Какие же это автоматические устройства, когда на переезде имеется дежурный, который, видимо, и закрывает переезд, когда увидит приближающийся поезд?
  Переезд закрывается автоматически при приближении поезда. Дежурный нужен только для экстренного закрытия переезда в опасных случаях, когда, например, на переезде остановился автомобиль или возникает какое-либо другое препятствие.
  Как же тогда переезд закрывается автоматически?
  Для этого используют электрические рельсовые цепи. Как только поезд вступает на рельсовую цепь перед переездом, автоматически включаются двигатели автошлагбаумов и брусья шлагбаумов опускаются и закрывают переезд. Одновременно включается переездный светофор, на котором мигающим светом горят красные огни. В закрытом состоянии переезд остается до тех пор, пока последний вагон поезда не проследует переезд, после чего переезд автоматически открывается.
  Ну, а если на переезде находится автомобиль и приближается поезд, успеет ли автомобиль освободить переезд?
  Для этого время действия АПС рассчитывают таким образом, что переезд закрывается за 30-40 с до вступления поезда на переезд. За это время автомобиль успеет освободить переезд.
  А если поезд движется с очень большой скоростью?
  Автомобиль все равно успеет освободить переезд, так как время 30-40 с рассчитывается для высокоскоростного поезда.
  Выходит, что при приближении поездов с низкими скоростями переезд закрывается за большее время?
  Перед переездом скапливается большое число автомобилей, и они простаивают, пока не проследует поезд. Если поезда движутся с небольшими интервалами, то переезд останется закрытым до тех пор, пока интервал между поездами не увеличится.
  Действительно, при следовании поездов с низкими скоростями переезд остается закрытым значительно дольше. Разрабатываются такие автоматические устройства, которые определяют скорость приближающегося поезда. Устройства АПС с контролем скорости приближающегося поезда в зависимости от фактической скорости движения поезда закрывают переезд за 30-40 с, как и для поезда с высокой скоростью. Это значит, что закрытие переезда в этом случае происходит на разных расстояниях нахождения поезда от переезда. При введении таких устройств АПС задержки автотранспорта на переездах резко сократятся.

8. Автоматика скоростного железнодорожного транспорта

  В настоящее время автоблокировкой и АЛС оборудовано более половины общей протяженности железнодорожных линий. По состоянию на 1980 г., пассажирские поезда движутся с максимальной скоростью 120-160 км/ч, а поезд ЭР200 - со скоростью до 200 км/ч.
  Железнодорожный транспорт становится скоростным. Устройства АЛС и автоблокировки становятся основными средствами регулирования движения поездов.
  В условиях скоростного движения необходимо, чтобы скорость поезда в каждой точке пути соответствовала тормозному пути до препятствия. Таким препятствием может быть впереди идущий поезд, светофор с горящим красным огнем, железнодорожный переезд и т. д. Кроме того, скорость поезда в каждой точке пути должна быть не выше максимальной разрешенной по условиям подвижного состава, состоянию пути, постоянного или временного ограничения скорости при производстве путевых работ и т. д. В этих условиях устройства автоблокировки и АЛС должны обладать лучшими информационными способностями, более высоким быстродействием и надежностью, чем те, о которых говорилось выше. Разрабатываются и начинают внедряться частотные системы автоблокировки, многозначная АЛС и авторегулировка скорости по заданной программе. Вместо громоздкой, инерционной релейно-контактной аппаратуры начинают применять интегральные схемы и микропроцессорные автоматы. Автоматика становится миниатюрной, быстродействующей, надежной и устойчивой в работе.
  Только с помощью электронной автоматики можно обеспечить высокие скорости движения поездов с сохранением безопасности и обеспечить высокую пропускную способность железнодорожных линий. В условиях высокоскоростного движения машинист как человек с ограниченными возможностями по быстроте управления не в состоянии обеспечить правильность процесса движения поезда. Автоматика станет его надежным помощником, советчиком или полностью будет управлять движением поезда.
  На первом этапе скоростного движения расширяют информационные способности систем автоматики путем применения многозначной АЛСМ (до 16 сигнальных показаний локомотивного светофора). В структурном виде многозначная АЛСМ (рис. 6,а) отличается от системы АЛСН тем, что для расширения значности используются датчики числовых и частотных кодов, эго позволяет передавать на локомотив большее число сигнальных показаний. На локомотиве числовые коды воспринимаются приемными катушками ПК, а частотные - катушками МПК. Дешифратор числовых и частотных кодов после расшифровки включает огни локомотивного светофора с многозначной сигнализацией.

Рис. 6. Многозначная автоматическая локомотивная сигнализация типа АЛСМ

  Каждое показание локомотивного светофора соответствует допустимой скорости движения поезда на данном участке пути. Машинист должен точно выполнять требования показаний локомотивного светофора, в противном случае средствами устройств автостоп AT скорость поезда автоматически снижается до допустимой, т. е. программной.
  Может быть, уже не нужен машинист, если автоматика делает более правильно то, что должен делать машинист?
  Нет, машинист еще нужен. Устройства авторегулирования (как показано на рис. 6,б) не допускают только превышение скорости. Так, например, при проезде светофора 9 скорость не должна превышать 160 км/ч, а светофора 5 - 80 км/ч. Однако на путях могут встречаться препятствия, которые потребуют снижения скорости и даже остановку поезда, хотя в программу автоматики такое торможение не заложено. Автоматика в данном случае работает вслепую. Она пока не видит путь и не реагирует на возникающие препятствия. Таким образом, на долю машиниста приходится большой объем работы без участия автоматики. Он должен внимательно следить за состоянием пути и во всех непредвиденных случаях сам снижать скорость и даже останавливать поезд.
  Каковы особенности и назначение микропроцессорного автомата?
  Первое, что характеризует микропроцессор, - это его миниатюрность. Он собирается на интегральных схемах с высокой плотностью интеграции. Современные интегральные схемы содержат в одном кристалле тысячи транзисторов. При такой миниатюризации для внешнего осмотра интегральных схем используют электронный микроскоп.
  Второй показатель - быстродействие. Третий - практически неограниченные возможности по реализации программ управления.
  С помощью микропроцессорного автомата по поступающей с пути информации выполняется программа скоростного режима управления поездом. Точно вычисляются тормозные пути перед препятствием и своевременно включается торможение для остановки поезда перед препятствием. Определяется превышение скорости и включается торможение для снижения скорости до программной. Кроме того, микропроцессорный автомат анализирует полученную информацию, обнаруживает в ней ошибки, возникающие за счет воздействия всевозможных помех, исправляет ошибки и обеспечивает достоверность поступающей информации.

9. Автоматика следит за автоматикой

  Начнем с того, что автоматика не всегда работает правильно или вообще перестает работать. Условимся всякое нарушение действия автоматики считать отказом. По своему характеру отказы могут быть опасные и безопасные.
  Что такое опасный и безопасный отказы?
  В устройствах автоблокировки опасным отказом считают тот, в результате которого на путевом светофоре вместо запрещающего красного огня загорается разрешающий желтый или зеленый огонь. Красный огонь подает приказ "Стой", а желтый или зеленый - разрешает движение. При опасном отказе может произойти крушение. Если иметь в виду, что красный огонь запрещающий, то становится понятным, что при опасном отказе поезд может проследовать светофор с ложной сигнализацией и произойдет крушение.
  Безопасный отказ в устройствах автоблокировки считают тот, в результате которого на путевом светофоре вместо зеленого или желтого огня загорается красный. Красный огонь подает приказ "Стой", и поезд останавливается, хотя в этом необходимости нет. Безопасный отказ приводит к задержкам поездов, но это лучше, чем крушение.
  Нужно сказать, что устройства автоблокировки и АЛС построены так, что практически не имеют опасных отказов. Этого нельзя сказать о безопасных отказах. Раз существуют безопасные отказы, значит, не исключаются задержки поездов и возможно нарушение графика движения поездов.
  Чем дольше длится отказ, тем дольше стоят поезда и больше нарушается график движения.
  Вот представьте себе, вы утром едете на пригородном поезде и спешите на работу. Поезд неожиданно останавливается и без видимой причины стоит где-то на перегоне.
  Оказывается, на проходном светофоре горит красный огонь, хотя впереди путь свободен. Через некоторое время поезд трогается и начинает медленно двигаться вперед, вам понятно, каково состояние пассажиров, да еще спешащих на работу.
  Первая задача, стоящая перед работниками, обслуживающими устройства автоблокировки,- по возможности не допускать появление отказов, а при появлении отказов быстро их обнаруживать и устранять. При автоблокировке не так просто и быстро можно обнаружить отказы. Релейная аппаратура автоблокировки, которая управляет светофорами, расположена в релейных шкафах, установленных по перегону у светофоров. Вот подумайте, как при таких условиях на станции можно узнать, что у одного из светофоров на перегоне произошел отказ и на светофоре горит красный огонь. Об этом работники дистанции узнают от машиниста после прибытия поезда на станцию.
  Для контроля движения поездов и быстрого обнаружения отказов автоблокировки была разработана и внедрена автоматическая система частотного диспетчерского контроля {ЧДК). Эта система предназначена для обнаружения отказов автоблокировки и передачи информации об этих отказах на ближайшую станцию. Одновременно система ЧДК используется для контроля движения поездов по перегонам и передачи информации поездному диспетчеру, который осуществляет общее руководство, управление движением поездов на целом участке дороги. Вот и получается, что автоматика следит за автоматикой.
  Расскажу немного об устройстве системы ЧДК. Эта система строится в комплексе с автоблокировкой и автоматической локомотивной сигнализацией. В релейном шкафу каждого светофора на перегоне устанавливают частотный генератор, вырабатывающий одну из 16 фиксированных частот. Все генераторы включены параллельно в общую двухпроводную линию, идущую к станции. От каждого генератора в эту линию передается частотный сигнал на частоте, на которую настроен генератор, установленный у данного светофора. Всего по линейной цепи одновременно передается 16 различных частотных сигналов.
  От каждого светофора частотным сигналом посылается информация о состоянии блок-участка, перегорании лампы красного огня, отсутствии питания переменным током и т. д. На станции в помещении дежурного установлен аппарат, на табло которого в местах расположения путевых светофоров размещены контрольные лампочки. При отсутствии отказа у данного светофора контрольная лампочка этого светофора горит постоянным, светом. При занятости блок-участка лампочка гаснет. При различных отказах лампочка горит мигающим светом. По частоте мигания лампочки определяют характер отказа.
  Обнаружив отказ у одного из светофоров перегона, дежурный по станции сообщает об этом электромеханику дистанции и тот выезжает на перегон для устранения отказа.
  Значит, отказ длится до тех пор, пока электромеханик не приедет к светофору и не устранит его?
  Да, правильно.
  На чем же он едет, ведь поезда на перегоне не останавливаются?
  На автомобиле или на дрезине, а иногда идет пешком.
  Если электромеханик идет пешком, то отказ устраняют не скоро. Нельзя ли по-другому устранять отказы?
  Можно. Разработана и начинает внедряться автоматическая система диагностики. Эта система не обнаруживает, а предупреждает отказы.
  Как же можно предупреждать отказы?
  Прежде всего нужно осуществить систему диагностики. В этой системе все основные элементы автоблокировки, например, лампы светофоров, источники питания, реле, рельсовые цепи, снабжают специальными датчиками. Эта датчики следят за режимом работы каждого элемента, например за напряжением, которое подается на светофорную лампу. Напряжение на лампе должно иметь определенное значение. Если напряжение понизится ниже допустимого значения, - лампа погаснет, если выше - лампа перегорит. Датчик следит за этими отклонениями. Если отклонения напряжения находятся в норме, - датчик молчит, если выше нормы, - подает сигнал тревоги.
  После получения сигнала тревоги электромеханик выезжает к светофору, от которого был получен сигнал, и осуществляет соответствующую регулировку напряжения или меняет элемент, работа которого приближается к отказу.
  Отказы предупреждают таким диагностированием, и автоблокировка работает безотказно?
  Сказать, что полностью безотказно, нельзя. Какая-то часть внезапных отказов все-таки происходит, но эта часть значительно меньше, чем в системе без диагностики. Как я уже говорил раньше, устройства ЧДК используют и для информационной системы диспетчерского контроля движения поездов. В помещении поездного диспетчера устанавливают световое табло участка дороги, на котором диспетчер руководит движением поездов. На табло нанесены все станции и перегоны участка дороги и установлены лампочки контроля занятости путей станции, открытия входных и выходных светофоров и занятости блок-участков на перегонах. По загорающимся лампочкам перегонов диспетчер получает информацию о движении поездов по этим перегонам; по загорающимся лампочкам станций диспетчер видит нахождение поездов на путях каждой станции; по включению лампочек входных и выходных светофоров диспетчер контролирует прием и отправление поездов на каждой станции.
  Кроме контроля движения поездов система ЧДК позволяет обнаруживать неисправности автоблокировки с тем, чтобы быстрее их устранить и восстановить их нормальную работу.
  На табло диспетчера в виде мигающей сигнализации от каждой сигнальной установки перегона контролируется: перегорание лампы красного огня; отсутствие основного или резервного питания; прекращение нормальной работы дешифраторных устройств.
  От переездных установок, оборудованных устройствами автоматической переездной сигнализации на табло диспетчера контролируется: закрытие автошлагбаумов переезда и включения переездных светофоров мигающим светом. Если автошлагбаумы не закрываются, или не включаются переездные светофоры, то на табло диспетчера появляется контроль неисправности. Таким образом, средствами диспетчерского контроля диспетчер точнее и оперативнее руководит движением поездов на своем участке и не допускает задержки и ненужные остановки поездов на станциях.

  См. также:
...
→Г л а в а 2. От стрелочника до компьютера.
→Г л а в а 3. Движение поездов регулирует диспетчер.
→Г л а в а 4. Фабрика сортировки и формирования поездов.
→Г л а в а 5. Техническое обслуживание автоматики.

  Источник: А.А.Казаков, Автоматика регулирует движение поездов. - М.: Транспорт, 1986. (Кем быть?)