3. Автоматизация управления переездами

На железнодорожных переездах развитых стран ежегодно гибнет более тысячи человек. Анализ причин аварийных ситуаций показал, что в 97% случаев они возникают из-за нарушения правил дорожного движения, в результате чего автотранспортные средства оказываются на железнодорожных путях переездов при проследовании поездов. Поэтому одним из направлений повышения безопасности на переездах является оборудование их шлагбаумами полной длины.

В ряде случаев транспортные средства и пешеходы оказываются на железнодорожном переезде между опустившимися шлагбаумами. Для контроля за такими ситуациями западные фирмы предлагают различные технические решения: индукционные шлейфы, инфракрасные датчики, телевизионные камеры, лазерные сканеры, микроволновые радары. Применение этих технических средств позволяет решить задачу полной автоматизации управления железнодорожными переездами и исключить необходимость присутствия на них человека.

Этой тенденции способствует также широкое внедрение микропроцессорных систем (например – RBÜT – разработка германской фирмы PINTCH BAMAG, BUES – разработка германской фирмы Honeywell Regelsysteme GmbH), которые позволяют при уменьшении объема аппаратуры существенно расширить ее функциональные возможности. Контроль за работой автоматики на переездах производится дистанционно с ближайших станций.

На участках с интенсивным движением весьма эффективны радиосистемы управления железнодорожными переездами, использующие средства космической навигации (например, система VK-FFB). Эти системы непрерывно контролируют местонахождение и скорость приближающихся к переезду поездов, что позволяет сократить время закрытия переездов и снизить расходы, связанные с их эксплуатацией.

4. Системы интервального регулирования

В настоящее время большинство железных дорог оборудованы системами автоматической локомотивной сигнализации точечного (АЛСТ) или непрерывного (АЛСН) типа с автоматическим контролем скорости. Повышение скоростей движения и развитие электронной техники обуславливают появление все более совершенных устройств АЛС обоих типов.

Франция. Обычные линии Национального общества железных дорог Франции (SNCF) оборудованы системами АЛСТ контактного и индуктивного действия. В первой системе, получившей название Crocodile, в состав локомотивного устройства АЛСТ входят: контактная щетка на передней по ходу тележке локомотива, акустические приборы на пульте машиниста, импульсный колесный датчик, релейный блок и регистрирующий прибор. Напольное устройство размещают в середине междурельсового пространства на расстоянии около 15м перед каждым сигналом. Полярность напряжения питания напольного устройства непосредственно зависит от сигнального показания. При проследовании поезда через контактную щетку в локомотивное устройство передается электрический импульс. При срабатывании свистка машинист должен в течение 2,5 с задействовать кнопку контроля бдительности, в противном случае начинается принудительное торможение. Система обеспечивает безопасность движения при скоростях до 160 км/ч.

Участки пути, на которых имеются предупредительные сигналы, оборудованы наряду с системой Crocodile путевыми приемопередатчиками индуктивного типа. С их помощью на локомотив передаются показания всех напольных сигналов, включая предупредительный. Эта система обеспечивает безопасность движения поездов со скоростями более 160 км/ч. В индуктивной АЛСТ используются частоты 64; 67,5; 78; 81,5 и 98 кГц.

Основным средством сигнализации на скоростных линиях SNCF является система АЛС непрерывного типа TVM 300. Сигналы на поезд поступают по рельсовым цепям. В качестве несущих частот для четного пути использованы частоты 1700 и 2300 Гц, для нечетного – 2000 и 2600 Гц. Несущие частоты модулируются низкими частотами, выбранными в диапазоне 10,3-29 Гц. При шаге 1,1 Гц может быть получено 18 частотных сигналов, соответствующих задаваемым значениям скорости движения.

В связи со строительством “Северной” высокоскоростной линии (где максимальная скорость движения поездов - 320 км/ч, минимальный интервал попутного следования - 3 мин.) была создания еще более совершенная система сигнализации - TVM 430.

В TVM 430 предусмотрено большее количест­во градаций значений допустимых скоростей (320,0 300,0 270,0 230,0 170,0 и 0,0 км/ч). Информация на поезд передается 27-битными телеграммами. Наличие “1” или “0” в каждом разряде телеграммы определяется по наличию или отсутствию модулирующей частоты в соответствующем такте принимаемого сигнала.

Каждая телеграмма передает бортовому компьютеру информацию о железно­до­рожном адресе (т.е. наименование линии, на которой поезд находится) и о скорости. Последняя, в свою очередь, позволяет компьюте­ру определить:

- какое значение скорости следует индицировать на дисплее машиниста;

- должна ли мигать индикация;

- максимальное значение скорости, возможной на данном блок-участке;

- координаты поезда на блок-участке.

Бортовое оборудование системы TVM 430 включает два датчика, устанавливаемых над рельсами перед первой осью локомотива. Сигналы, принимаемые датчиками из рельсов, поступают на два независимых входа сигнального процессора. Блок сравнения процессора сопоставляет результаты на выходах двух независимых каналов аналого-цифровой обработки. В случае совпадения результатов принятое сообщение поступает для дальнейшего исполнения, в частности, выдается на дисплей машиниста.

Надежность и безопасность работы основываются на совершенной системе кодирования информации, повторной передаче телеграмм и дублировании аппаратуры.

Япония. На высокоскоростных линях (ВСЛ) Японских железных дорог применяются системы АЛС непрерывного типа, использующие рельсовые цепи для передачи на поезд частотных сигналов. Так, базовая система АЛС типа IA функционирует на первой ВСЛ – линия Токайдо (протяженность 515 км, скорость движения до 210 км/ч). В этой системе сигнальные показания соответствуют разрешенным скоростям 210, 160, 110, 70 и 30 км/ч. Для выделения полезного сигнала используют систему модуляции по одной боковой частоте с синхронизацией от источника сигнала. Каждый блок-участок имеет длину 3 км и состоит из двух стандартных рельсовых цепей. Каждому сигнальному показанию соответствует одна частота. Несущих частот четыре, по две для каждого пути двухпутного участка.

На ВСЛ последующих лет постройки системы сигнализации модернизированы. В этих системах значительно повышена достоверность передачи информации и увеличено число сигнальных показаний. Стандартная длина блок-участка уменьшена до 1,2 км. Для повышения надежности блоки напольной и бортовой аппаратуры имеют тройное резервирование.

В начале 80-х годов для железных дорог Германии и Западной Европы фирма Siemens разработала новую систему интервального регулирования – семейство ZUB-100 (табл.П9.3) на процессоре 8085. Замена аналоговой техники цифровой позволила умень­шить размеры аппаратуры, сократить энергопотребление и снизить себестоимость изделий.

Системы интервального регулирования модификаций ZUB-110 и ZUB-111 могут использоваться на магистральных участках, где вследствие длинных перегонов резко возрастают затраты на кабели, связывающие напольную аппаратуру с постами электрической централизации. В выбранных точках пути устанавливаются передающие индукторы. Им не требуется подведения питания по кабелям. Поездные антенны ZUB-110 и ZUB-111 излучают энергию на частоте 100 кГц. Эти сигналы принимаются путевыми индукторами и используются для организации информационных посылок на поезд. Последние формируются путем амплитудной модуляции несущей частоты 100 кГц тональными частотами диапазона 2,7 – 7,6 кГц. Используется система кодирования «2 из 7», позволяющая передавать на поезд до двадцати различных сообщений. При этом возможно обнаружение ряда ошибок, возникающих под воздействием помех в канале передачи информации.

Таблица П9.3

Система (государство)	Технические характеристики систем АЛС
Crocodile (Франция, Великобрит.)	АЛСТ контактного действия. Полярность питания напольного устройства зависит от сигнального показания путевого светофора. Работает при скоростях до 160 км/ч.
Indusi,PZB90 (Германия Австрия)	АЛСТ. У светофоров устанавливаются резонансные контуры, настроенные на частоты 500, 1000 и 2000 Гц. На поезд может быть передано три сигнала. Работает при скоростях до 160 км/ч.
TVM300/430 (Франция, Люксембург)	АЛСН, информация передается по рельсовым цепям. Несущие частоты модулируются низкими тональными частотами. Максимальная скорость движения (в TVM430) – 320 км/ч.
LZB-80, 500, 700, 702 (Германия)	АЛСН, информация передается по шлейфу: на поезд в полосе 36 кГц, в обратном направлении – в полосе 56 кГц. Длина кодового слова 83,5 бит. Скорость передачи 1200 бод. Работает при скоростях до 250 км/ч.
LZB-801 (Германия, Австрия)	АЛСН, информация передается по рельсовым цепям (шлейфы уложены только у стрелочных переводов). На поезд поступает 10 команд на тональных частотах 350-630 Гц. Кодирование по системе «2 из 5».
ZUB100,110 (Германия, Австрия)	АЛСТ, на пути пассивные передающие индукторы. Поездные антенны накачивают их энергией на частоте 100 кГц. На поезд идут сигналы на той же несущей, модулированной тональными частотами 2,7-7,6 кГц. На поезд передается до 20 сообщений. Скорость движения до 200 км/ч.
ZUB-121 (Швейцария)	АЛСТ, работает на частоте 850 кГц при помощи частотной модуляции, телеграммами. Центральное вычислительное устройство одноканальное.
ZUB-123 (Дания)	АЛСТ, работает на частоте 850 кГц при помощи частотной модуляции, телеграммами. Центральное вычислительное устройство двухканальное.
ZUB-212 (Германия, Австрия)	АЛСТ с двухсторонней индуктивной связью. На поезд сигналы передаются на несущей частоте 76,4 кГц, на путь - на частоте 91 кГц. Используется амплитудная модуляция тональными частотами.
ZUB-222 (Германия, Австрия)	АЛСТ. Путевые индукторы накачиваются энергией на частоте 100 кГц. На поезд идет сигнал на частоте 850 кГц с частотной модуляцией. Информация передается телеграммами. Скорость движения до 230 км/ч.
ZUB-232 (Нидерланды)	АЛСТ, работает как на тональных частотах, так и на частоте 850 кГц с частотной модуляцией. Скорость движения до 230 км/ч.
ZUB-242 (Германия, Австрия)	АЛСТ, на пути Евробализы с постоянной и переменной информацией. С поезда идет сигнал на частоте 27,115 Мгц, на поезд – на частоте 4,24 МГц. Скорость поезда до 350 км/ч.
АЛСН (Италия)	АЛСН, сигнал передается по рельсам. На обычных линиях 4-значная АЛС (коды на частоте 50 Гц, скорость до 200 км/ч), на скоростных линиях 9-значная АЛС (коды на частотах 50 и 178 Гц, скорость до 250 км/ч).
ZUB-262 (Германия)	АЛСТ с двумя каналами – Евробализами и частотно-модулированным каналом 850 кГц.
EBICAB900 (Финляндия, Швеция)	АЛСТ с активными путевыми бализами. Передается более 20 команд телеграммами со скоростью 19,2 кбод. Скорость движения до 220 км/ч.
EBICAB2000 (Общеевроп.)	Работает с Евробализами и всеми Европейскими национальными системами АЛС, преобразуя их сигналы в стандарт ETCS.
FZB (Германия)	АЛСН с радиосвязью через базовые системы GSM-R,ISDN. Скорость движения до 350 км/ч
IA,IS,IB,ID Япония	АЛСН, информация передается по рельсовым цепям. Несущие частоты модулируются низкочастотными сигналами. Максимальная скорость движения – 260 км/ч.

Как видно из табл. П9.3, до сих пор широко распространены точечные системы АЛС (АЛСТ) с минимальным количеством передаваемых на локомотив сигналов – Crocodile (2 сигнала), Indusi (3 сигнала). Они обеспечивают движение при наличии напольных сигналов и скоростях движения до 160 км/ч на региональных железных дорогах.

Для линий со скоростями движения свыше 200 км/ч разработаны АЛС как точечного, так и непрерывного типов (АЛСН) с увеличенным объемом передаваемой на поезд информации, работающие при отсутствии напольных сигналов. В свою очередь АЛСН используют для передачи сигналов на поезд как рельсовые цепи (системы TVM, LZB-801), так и шлейфы (системы LZB-80, 500, 700 и т.д.). Технологически эксплуатиро­вать шлейфы сложнее. Это связано с их уязвимостью при проведении путевых работ.

Современные АЛСТ используют для передачи на поезд как тональные частоты 2,7 – 7,6 кГц (в системах ZUB-100,110,111), так и высокие частоты – 850 кГц (в системах ZUB-222,232,262).

Наибольшие скорости движения (350-500 км/ч) обеспечивают Евробализы (сигнал на поезд передается на частоте 4,24 МГц) универсальной Европейской системы управления движением (ETCS). Для того, чтобы система ETCS могла начать работу на Европейских железных дорогах, оборудованных напольной аппаратурой национальных систем АЛС, разработано универсальное бортовое устройство EBICAB-2000. Оно имеет индивидуальные блоки для приема с пути сигналов от национальных АЛС и преобразования этих сигналов в стандарт ETCS.