2. Автоматическая блокировка

Практически все железнодорожные магистрали в Европе и Америке оборудованы системами автоблокировки различных видов. Автоблокировка представляет собой комплекс двух видов устройств: датчиков, контролирующих состояние путевых участков, и аппаратуры преобразования этой информации в команды путевых сигнальных устройств.

В качестве датчиков традиционно используются рельсовые цепи или устройства счета осей. В последнее время стали применяться и радиодатчики.

По мере роста скорости и интенсивности движения поездов увеличивалась значность путевых сигнальных установок (проходных светофоров). Сначала они были двузначными, затем трехзначными и, наконец, четырехзначными. В последних разработках зарубежных систем автоблокировки число команд и сигналов, передаваемых машинисту, составляет несколько десятков. Большое число сигналов и все возрастающие скорости движения делают затруднительным их восприятие с пути. Поэтому в настоящее время существует устойчивая тенденция замены напольных сигналов локомотивными, то есть система автоблокировки сливается с системой автоматической локомотивной сигнализации.

В США в системах автоблокировки традиционно применяются рельсовые цепи. Многие магистрали в США не электрифицированы. Там работают разнообразные системы кодовой автоблокировки. Так, компания GETS (General Electric Transportation Systems Global Signaling) создала целый технический ряд аппаратуры рельсовых цепей для автоблокировки на неэлектрифицированных и электрифицированных участках железных дорог – Electro Code. В частности, модификация ЕС-5 обеспечивает работу с рельсовыми цепями длиной от 60 до 7500 м при сопротивлении балласта 1 Ом/км. Для выработки команд, связанных с безопасностью движения, используется ядро, состоящее из двух параллельно работающих контроллеров фирмы Motorola. Третий контроллер используется для задач диагностики. В эксплуатации находятся около 3500 подобных высоконадежных микроконтроллеров – их наработка на отказ составляет 76000 часов.

На скоростных линиях со сварными рельсовыми плетями в США широко используются бесстыковые рельсовые цепи. Так, бесстыковые рельсовые цепи тональной частоты с импульсной модуляцией применяют как в качестве путевых датчиков, так и в качестве телемеханического канала кодовой автоблокировки. В этом случае расхождение между границей шунтирования цепи и ординатой светофора не должно превышать 1,5 м, что достигается точной фиксацией момента вступления поезда в физические границы этой цепи (± 0,3 м).

Для получения необходимой емкости телемеханического канала и надежной защиты от взаимного влияния смежных рельсовых цепей, а также от помех тягового и других источников тока, предусматривают одновременно частотное и кодовое разделение цепей и каналов при помощи 11 несущих частот в диапазоне 156-145 Гц и 10 импульсных признаков.

Во Франции были разработаны импульсные рельсовые цепи. В настоящее время на ее железных дорогах имеется более 60 тысяч таких рельсовых цепей. Они также эксплуатируются на железных дорогах Великобритании, Бельгии, Швеции, Испании, Австралии, Аргентины и Бразилии; на метрополитенах в Мексике, Индии, Канаде, Чили.

Импульсные сигналы с постоянной периодичностью поступают в рельсы на питающем конце рельсовой цепи, на приемном конце приемное устройство принимает, селектирует и усиливает их. Опыт показал, что амплитуда импульсов должна быть не менее 100 В, а ток в рельсах – 100 А (для длинных цепей) и 20 А (для коротких цепей).

На скоростных магистралях во Франции используются бесстыковые рельсовые цепи типа VM-71. Они используют тональные несущие частоты (1700, 2000, 2300 и 2600 Гц), модулированные низкими частотами, выбираемыми из диапазона 10,3 – 29,0 Гц.

В Японии на скоростных линиях Синкансен впервые были применены рельсовые цепи с размещением аппаратуры на постах. Первоначально блок-участки имели длину 3 км и состояли из двух рельсовых цепей. Сигнальные показания соответствовали пяти допустимым значениям скорости (210, 160, 110, 70 и 30 км/ч). При строительстве последующих магистралей, где были запроектированы более высокие скорости движения, стандартная длина блок-участка была уменьшена до 1,2 км, а число сигнальных показаний увеличено.

В качестве несущих частот F сигнального тока были использованы синхронизированные колебания, получаемые умножением частоты тягового тока 60 Гц, для четного пути – 720 и 900 Гц, а для нечетного – 840 и 1020 Гц. Несущие частоты модулируются низкими f частотами: 10,15, 22, 29 и 36 Гц. Для передачи информации в каждой рельсовой цепи выделена только одна полоса частотно-модулированного сигнала (F - f или F + f), благодаря чему исключено взаимное влияние смежных и соседних рельсовых цепей. Для цепей передачи и приема частотных сигналов проложены отдельные кабели с целью исключения взаимного влияния этих цепей.

На скоростных линиях в Германии отсутствуют изолирующие стыки. Поэтому здесь используются бесстыковые кодовые рельсовые цепи переменного тока тональной частоты 4,75 – 16,5 кГц с дистанционным питанием. Источники питания устанавливают на постах централизации, удаленных друг от друга на расстояние до 6,5 км. Напольные электронные блоки рельсовых цепей отсутствуют. Сигнальный ток с приемного конца рельсовой цепи также передается на пост централизации для формирования извещения о свободности или занятости рельсовых цепей. Кодирование позволяет предотвратить искажение сигнального тока высшими гармониками обратного тягового тока.

На многих линиях зарубежных железных дорог с невысокой интенсивностью движения для контроля свободности перегонов применяют счетчики осей. Наиболее известными разработчиками таких систем являются германские фирмы Alcatel SEL и Siemens, которые создали устройства контроля свободности перегонов различного назначения (табл.П9.2).

Таблица П9.2

Наименование параметра	AzL70-30 (Alcatel)	AzS-350 (Siemens)	AzS-600 (Siemens)
Максимальная скорость поезда, км/ч Напольное устройство Количество кабелей рельсового датчика, шт Температура окружающей среды, 0С Напряжение питания, В Потребляемая мощность, Вт Постовое устройство Температура окружающей среды, 0С Напряжение питания, В Потребляемая мощность, Вт Длина контролируемого участка, км	250 4 -35…+80 55…115 6…10 -20…+60 54…72 40 Менее 10	350 2 -40…+80 30…72 2,5 -25…+70 24…60 15 Менее 10	250 2 -40…+80 30…72 2,5 -25…+70 24…60 25 Более 10

При использовании счетчиков осей стоимость аппаратуры автоблокировки значительно сокращается, хотя возникает необходимость проведения дополнительных мероприятий по контролю целостности рельсов.

Современная аппаратура счета осей позволяет контролировать перегоны любой длины, независимо от типа шпал, креплений и величины сопротивления балласта (AzS-600 / Siemens). Имеются системы счета осей, предназначенные для работы на станциях и сортировочных горках (AzL 90-M-2 / Alcatel, AzS-M / Siemens, TAZ / Tiefenbach). Каждое из этих устройств позволяет одновременно контролировать до 15 участков.

Весьма перспективным является использование в системах автоблокировки радиосвязи, так как стоимость таких систем невысока, и минимизирован объем напольной аппаратуры. Пока такие системы эксплуатируются на участках с неинтенсивным движением (например, в Швеции). Однако в будущем, при обеспечении более высоких показателей их надежности, применение радиосвязи на основных магистралях обещает повысить их пропускную способность за счет перехода от фиксированных к подвижным блок-участкам. Поэтому европейская система управления движением поездов ECTS, которая в настоящее время внедряется на железных дорогах многих европейских государств, предполагает в дальнейшем использовать для передачи команд управления на поезда цифровой радиоканал.