Системы
автоматики
и телемеханики
на железных дорогах мира
Под редакцией Грегора Теега • Сергея Власенко
текст
Системы
автоматики
и телемеханики
на железных дорогах мира
Рекомендовано Управлением кадров и учебных заведений
Федерального агентства железнодорожного транспорта в качестве
учебного пособия для студентов вузов железнодорожного транспорта
Редакторы:
инж. Грегор Теег, Технический университет Дрездена (Германия)
канд. техн, наук, доц. Сергей Власенко, Омский государственный
университет путей сообщения (Россия)
Авторы:
д-р Энрико Андерс, компания Thales Rail Signalling Solution GmbH, Технический
университет Дрездена (Германия)
д-р, проф. Томас Берндт, Технический университет Эрфурта (Германия)
канд. техн, наук, проф. Игорь Долгий, Ростовский государственный университет
путей сообщения (Россия)
д-р техн, наук, проф. Владимир Иванченко, Ростовский государственный
университет путей сообщения (Россия)
канд. техн, наук, доц. Андрей Лыков, Петербургский государственный
университет путей сообщения (Россия)
д-р Петер Мартон, Жилинский университет (Словакия)
д-р Ульрих Машек, Технический университет Дрездена (Германия)
инж. Джорджо Монгарди, компания Ansaldo STS (Италия)
канд. техн, наук, доц. Олег Наседкин, Петербургский государственный
университет путей сообщения (Россия)
д-р техн, наук, проф. Александр Никитин, Петербургский государственный
университет путей сообщения (Россия)
д-р, проф. Йорн Пахль, Технический университет Брауншвайга (Германия)
д-р техн, наук, проф. Валерий Сапожников, Петербургский государственный
университет путей сообщения (Россия)
д-р техн, наук, проф. Владимир Сапожников, Петербургский государственный
университет путей сообщения (Россия)
д-р Андреас Шёбель, Технический университет Вены (Австрия)
инж. Эрик Шёне, Технический университет Дрездена (Германия)
канд. техн, наук, доц. Дмитрий Швалов, Ростовский государственный
университет путей сообщения (Россия)
инж. Дэвид Стрэттон, компания Alstom Transport (Великобритания)
инж. Грегор Теег, Технический университет Дрездена (Германия)
инж. Хайнц Тильманнс, компания Thales Rail Signalling Solution GmbH (Германия)
д-р, проф. Йохен Тринкауф, Технический университет Дрездена (Германия)
канд. техн, наук, доц. Сергей Власенко, Омский государственный университет
путей сообщения (Россия)
инж. Карстен Вебер, Технический университет Дрездена (Германия)
инж. Томас Уайт, компания Transit Safety Management (США)
текст
Eurail
press
Приветствие Департамента автоматики и телемеханики ОАО «РЖД:
ПРИВЕТСТВИЕ
Департамента автоматики
и телемеханики ОАО «РЖД»
В результате огромной подготовительной работы большого
авторского коллектива, в составе которого целый ряд специа-
листов и ученых с мировым именем, вышла в свет книга, кото-
рая сейчас лежит перед вами. Сложно переоценить ее значение
и важность для железнодорожной отрасли. Общемировые тен-
денции, усилившиеся в период становления Евросоюза, требу-
ют от нас решения важнейшей задачи—интеграции в мировые
транспортные системы, а значит, необходимо расширять взаи-
модействие как с государствами бывшего Советского Союза,
так и со странами дальнего зарубежья.
В этой связи, безусловно, важнейшую роль должны сыграть
средства автоматики и телемеханики, способные обеспечить
работоспособность, взаимодействие и унификацию различ-
ных систем управления. Благодаря настоящему изданию спе-
циалисты получат богатый материал для системного решения
вопросов интероперабельности.
Несомненный интерес специалистов вызовут разделы, из-
лагающие принципы и правила функционирования систем
безопасности в ретроспективе их развития.
Книга позволит специалистам получить сведения о самых
современных системах железнодорожной автоматики и телеме-
ханики, послужит катализатором к созданию новых разработок
с учетом лучшего опыта отечественных и зарубежных коллег.
Приятно отметить, что значительная работа по написанию и
подготовке книги к изданию выполнена с участием российских
ученых и специалистов. Это свидетельствует о том, что отече-
ственная транспортная наука находится на передовых рубежах
и соответствует мировому уровню.
Департамент выражает уверенность, что книга вызовет жи-
вейший интерес у научно-технической общественности, ра-
ботников хозяйства автоматики и телемеханики, студентов и
специалистов, деятельность которых связана с прогрессивны-
ми технологиями совершенствования перевозочного процесса,
где ключевая роль отведена системам безопасности.
Начальник Департамента
автоматики и телемеханики	?
ОАО «РЖД»	Н.Н. Балуев
Главный инженер Департамента
автоматики и телемеханики
ОАО «РЖД»	Г.Д. Казиев
Н. Н. Балуев,
начальник
Департамента
автоматики и
телемеханики
ОАО «РЖД»
Г. Д. Казиев,
главный инженер
Департамента
автоматики и
телемеханики
ОАО «РЖД»
3
Приветствие ПКТБ ЦШ
ПРИВЕТСТВИЕ
Проектно-конструкторско-технологического
бюро железнодорожной автоматики и телемеханики —
филиала ОАО «РЖД» (ПКТБ ЦШ)
В. М. Кайнов,
директор
ПКТБ ЦШ
А. А. Кочетков,
заместитель
директора
ПКТБ ЦШ
по сервису
и развитию
Важнейшими направлениями научно-технического прогресса
на железнодорожном транспорте являются разработка и внедрение
устройств автоматики и телемеханики, решающих три основные
задачи:
—	обеспечение безопасности движения поездов;
—	повышение производительности, культуры и безопасности
труда персонала;
—	улучшение эксплуатационных и экономических показателей
работы транспорта.
Материал книги отражает мировой опыт развития и эксплуа-
тации средств железнодорожной автоматики и телемеханики и,
безусловно, вызовет интерес читателей.
Надеемся, что описанные принципы функционирования си-
стем более чем за вековой период, многообразие подходов, ис-
пользуемых в этих системах в различных странах, помогут найти
пути развития для создания отечественных систем нового поко-
ления. Заслуживают особого внимания и теоретические аспекты,
отражающие общность методологических основ безопасности
систем на электронной и микропроцессорной элементной базе.
Ценность книги представляет, прежде всего, систематизация
накопленных знаний многих поколений. Ее издание в Европе
подтверждает востребованность таких знаний —книга занимает
первое место в рейтинге специальной технической литературы и
стала бестселлером года.
Издание очень важно не только для тех, кто трудится на стальных
магистралях, заводах, в конструкторских бюро, проектных инсти-
тутах, но и для молодежи, которая решила связать свой жизненный
путь с железными дорогами. Доступность языка, логичное изложе-
ние материала делают книгу привлекательной и для самообразо-
вания, и для популяризации одной из самых важных профессий в
отрасли—специалиста по системам железнодорожной автоматики.
Выражаем уверенность, что в России и странах ближнего зару-
бежья эта книга найдет своего читателя, станет не менее популяр-
ной, чем ее издание на английском языке, а коллективу авторов
хочется пожелать дальнейших успехов на творческой ниве под-
готовки литературы такого уровня.
Директор ПКТБ ЦШ	/ В. М. Кайнов
Заместитель директора ПКТБ ЦШ	/
по сервису и развитию	А. А. Кочетков
4
Предисловие
Предисловие
В эпоху глобализации будущее железнодорожной отрасли и ее успехи во мно-
гом определяет обмен передовым опытом и знаниями по всему миру. Такой обмен
способствует нахождению наиболее эффективных решений и позволяет избегать
ненужных параллельных разработок. Системы железнодорожной автоматики и те-
лемеханики остаются одной из немногих сфер, в которых технические разработки
в значительной степени различаются по странам мира.
До сегодняшнего дня в этой сфере еще не выработаны общие термины и опре-
деления, что вызывает недостаточное понимание основополагающих принципов.
Поэтому адаптация новых технических решений к требованиям железных дорог
разных стран обходится очень дорого. Описание принципов работы систем СЦБ
в существующей технической литературе концентрируется на железных дорогах
отдельных стран или регионов. Даже в университетах студенты почти всегда изу-
чают технику железнодорожной автоматики и телемеханики, используемую только
в собственной стране.
В XXI в. такое положение дел крайне разочаровывает. Простого сравнения
технических решений в разных странах уже недостаточно. В действительности
требуется обобщенное описание принципов работы железнодорожной автомати-
ки, которое позволило бы читателям — инженерам и студентам расширить свой
кругозор, посмотрев за пределы одной страны.
Предлагаемая вниманию читателей книга была написана для того, чтобы пре-
творить в жизнь перечисленные выше пожелания. Это первое в мире обобщенное
издание по системам СЦБ подготовлено экспертами в области железнодорож-
ной автоматики, телемеханики и управления движением поездов из семи стран,
расположенных на трех континентах. Вместо описания технических элементов
она начинается с анализа процессов управления движением поездов. Пояснение
особенностей поездной работы, в философии которой наблюдаются значительные
различия, дает ключ к пониманию принципов функционирования устройств же-
лезнодорожной автоматики. За разделом по организации поездной работы следует
раздел, поясняющий основополагающие принципы зависимостей и замыканий.
Эти две части являются основой для понимания последующих разделов, где опи-
сываются технические компоненты и системы СЦБ.
Авторы надеются, что эта книга станет обширным источником знаний как для
студентов университетов и техникумов, так и для специалистов в области желез-
нодорожного транспорта. Заранее приветствуем комментарии читателей, кото-
рые будут учитываться при подготовке следующих изданий. Авторы хотели бы
также поблагодарить сотрудников издательства Eurailpress за их поддержку в этом
начинании.
Мы также благодарим г-на А. Ю. Ефремова, заместителя главного редактора
журнала «Железные дороги мира», поддержавшего нашу книгу полезными сове-
тами и фотоснимками из разных стран мира.
Авторский коллектив
Сентябрь 2009 г.
5
1. Специфика железных дорог и требования к системам автоматики и телемеханики
1.	Специфика железных дорог и требования
к системам автоматики и телемеханики
Йохен Тринкауф
1.1.	Введение
Железные дороги были первым механизированным средством массовых пере-
возок. Они зародились в начале XIX столетия и сразу стали основой транспортных
систем во Многих странах. С течением времени росли скорости движения, грузо-
подъемность составов, длина поездов. Лишь после Первой мировой войны начи-
нается использование автомобилей, которые после Второй мировой войны стали
мощным конкурентом железнодорожному транспорту.
В мире существуют различные системы рельсового транспорта. Они могут клас-
сифицироваться, например, по следующим критериям:
1)	по подвижному составу —
—	поезда, состоящие из одного или нескольких локомотивов и определенного
числа пассажирских или грузовых вагонов;
—	пассажирские поезда из моторвагонных секций без отдельного локомотива.
Поезда могут также различаться по виду тяги (дизельная или электрическая);
2)	по дальности перевозок —
—	поезда дальнего следования;
—	региональные и пригородные поезда;
—	городской транспорт;
3)	по организации движения поездов —
—	движение по устным распоряжениям диспетчера;
—	движение по сигналам;
—	движение по условиям видимости;
—	управление поездами без машинистов.
Есть и много других критериев: по принадлежности (в общественной или част-
ной собственности), по способам разделения инфраструктуры и подвижного со-
става, по делению линий на главные и второстепенные, однопутные и двухпут-
ные и т. д. Но все это лишь варианты железнодорожных систем, единых по своим
принципиальным характеристикам и, соответственно, по требованиям к системам
железнодорожной автоматики и телемеханики.
За длительный период становления железнодорожного транспорта разрабатыва-
лись различные технические решения, развивались технологии, создавались узлы
и компоненты. Ниже будут представлены основные характеристики железнодо-
рожных систем для того, чтобы облегчить понимание требований к устройствам,
обеспечивающим безопасность движения поездов.
1.2.	Особенности железнодорожного транспорта
Вес системы рельсового транспорта имеют два отличия от остальных транс-
портных систем:
1)	траектория движения поезда определяется механической направляющей си-
стемой колесо—рельс, а выбор направления движения осуществляется с помощью
6
1.3. Системы железнодорожной автоматики и управления движением поездов
стрелочных переводов. На однопутных участках поезда могут разъехаться только в
определенных местах, называемых станциями. Поэтому необходимо заранее подго-
товить маршрут следования и перевести в соответствующее положение стрелочные
переводы. Так как подвижной состав тесно связан с направляющими движение рель-
сами, управлять им следует как линейной системой, имеющей одну степень свободы;
2)	система колесо — рельс имеет плохие тормозные свойства, но позволяет раз-
вивать высокую скорость. Уже при скорости 50—70 км/ч тормозной путь часто
превышает видимость участка пути перед машинистом. Поэтому на поезд должна
передаваться информация о состоянии впередилежащего участка, чтобы своевре-
менно указать машинисту на возможность дальнейшего следования по маршруту
или на необходимость остановки. Помимо собственно сигнала остановки, должен
выдаваться и сигнал предупреждения об остановке, чтобы ограничить скорость при
приближении к запрещающему сигналу.
Эти особенности необходимо было учитывать. Поэтому все предшествующие
годы методы организации перевозок и технические средства развивались так, чтобы
обеспечить безопасное, надежное и эффективное управление движением поездов.
Начиная с первых опытов простейшей передачи информации системы управления
движением поездов непрерывно совершенствовались и поколение за поколением
адаптировались к предъявляемым требованиям. Заложенные в них принципы испыта-
ны временем, и некоторые из технических решений, созданных для систем управления
движением поездов первых поколений, используются по сей день. Эти принципы так-
же заложены в инновационные системы транспорта, в которых вместо стальных колес
и рельсов используются другие системы направления поездов (такие, как магнитный
подвес) или в которых реализовано автоведение поезда без участия машиниста.
1.3.	Системы железнодорожной автоматики и управления
движением поездов
1.3.1.	Определения
Системы железнодорожной автоматики и управления движением поездов не-
обходимы для обеспечения безопасного руководства эксплуатационными процес-
сами на железных дорогах.
Цели и задачи систем железнодорожной автоматики, телемеханики и управле-
ния следующие:
системы железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) обеспечивают
безопасное управление транспортными процессами. Главным в них является ас-
пект безопасности;
системы управления движением поездов обеспечивают оптимальное управление
последовательностью основных и вспомогательных процессов при организации
перевозок.
Взглянув на контур управления в системе ЖАТ (рис. 1.1), можно убедиться,
что протекающие в нем процессы обусловлены внутренними событиями. Теоре-
тически и на практике несколько процессов могут идти параллельно. В системах
управления движением поездов процессы инициируются внешними факторами,
такими, как график движения поездов, реагирование на возникновение потреб-
ности в перевозках и т. д.
Обе системы используют средства и методы передачи и обработки информации.
Вопросы безопасности, надежности и доступности важны в обеих системах, даже если
7
1. Специфика железных дорог и требования к системам автоматики и телемеханики
Система управления движением поездов
Система
ЖАТ
Разделы 4, 9, 10
Обработка информации
Управляющие воздействия
Сбор данных
Рис. 1.1. Контур управления в системе железнодорожной автоматики и телемеханики
они служат различным целям: СЖАТ регулирует процессы перевозоки предупреждает
аварии и крушения, в то время как система управления движением поездов должна
предупреждать ошибки, влияющие на эффективность управления перевозками.
В современных системах управления и ЖАТ используются похожие техниче-
ские компоненты (промышленные компьютеры, микропроцессорное управление),
но любой вопрос в отношении их безопасности и эксплуатационной готовности
следует рассматривать комплексно, принимая в расчет взаимосвязь обеих систем
в разных ситуациях.
Основным объектом рассмотрения в данной книге станут системы железнодо-
рожной автоматики и телемеханики.
1.3.2.	Теория безопасного управления железнодорожным
транспортом
Теория безопасного управления железнодорожным транспортом развивалась
для того, чтобы собрать воедино многообразные технические решения в системах
управления железными дорогами. Эта теория может быть продемонстрирована
при помощи контура управления (см. рис. 1.1), известного также из общей теории
управления объектами.
Под поездом понимается рельсовый подвижной состав, передвигающийся под
контролем местного пункта управления.
Объектом управления является передвижение по участку пути, контролируемо-
му системой. Состояние участка определяется двумя существенными характеристи-
ками: положением подвижных элементов и свободностью путей для обеспечения
габарита при проследовании поезда.
Для данного теоретического рассмотрения не требуется дальнейшая специфи-
кация участка пути. Это может быть, например, любой из станционных путей, все
участки маршрута следования по станции или блок-участок на перегоне.
8
1.3. Системы железнодорожной автоматики и управления движением поездов
Подвижными элементами пути являются, главным образом, стрелки. Кроме то-
го, существуют и другие расположенные на путях подвижные элементы, рассматри-
ваемые в разделе 6. Представленный на рис. 1.1 контур управления демонстрирует
общий случай; поездные передвижения по некоторым участкам могут происходить
и без участия подвижных элементов.
Предоставляемым для проследования габаритом является пространство над
рельсами, которое должно быть освобождено перед движением по нему поезда. До
установки маршрута габарит может использоваться другими подвижными едини-
цами или посторонними объектами, например автотранспортом в зоне переезда.
Более подробно эти вопросы рассматриваются в разделе 5.
В цепях выдачи разрешения на проследование поезда анализируется информа-
ция о состоянии всех связанных с данным маршрутом элементов инфраструктуры,
к которой относятся:
—	сведения о положении подвижных элементов пути;
—	данные о свободности или занятости участка пути поездом;
—	данные о свободности пути от других препятствий (получаемые организаци-
онно или техническими средствами, исходя из имеющихся возможностей).
Результаты измерений должны обрабатываться безопасными логическими си-
стемами. Последние являются ядром рассматриваемого комплекса, их логические
принципы представлены в разделе 4, а технические решения в разделах 9 и 10.
В завершение рассмотрим управляющие параметры. Они относятся к подвиж-
ным элементам пути, которые должны быть установлены в требуемое для движения
поезда положение и, кроме того, замкнуты в этом положении до того, как последует
выдача соответствующего разрешения на движение поезда по маршруту (раздел 7).
Разрешение сохраняется до тех пор, пока машинист поезда не начнет его ис-
пользовать. Следует учесть, что разрешение на движение не ограничивается только
командами «Проследование» и «Остановка». Оно может также классифицировать-
ся по скоростным ограничениям. Запрещающий сигнал можно интерпретировать
как команду «Снижение скорости до нуля».
С учетом динамических свойств движущегося поезда скоростные ограничения
необходимо выдавать заранее, чтобы дать время для их реализации.
Кроме того, имеются устройства контроля скорости поезда и воздействия на
управление поездом в случае превышения разрешенной скорости. Это могут быть
как простые устройства экстренной остановки поезда, так и комплексные системы
автоматической локомотивной сигнализации и управления торможением или даже
системы управления поездом без машиниста; все они рассматриваются в разделе 8.
Представленный на рис. 1.1 контур управления может быть реализован как в
виде сложных комплексных систем технологического управления, так и в виде
простых решений, базирующихся только на организационных процедурах.
Внутри каждого контура управления протекают процессы, результаты которых
зависят друг от друга строго определенным образом. Инициализация самоуправ-
ляемой системы происходит извне (рис. 1.2), так как момент времени или повод для
выдачи управляющих воздействий определяется оперативной поездной ситуацией.
На практике диспетчер выдает машинисту разрешение на движение с помощью
контура управления, который будет рассмотрен в п. 1.3.3.
Таким образом, теория безопасного управления железнодорожным транспор-
том является результатом выполнения базовых технологических требований к ор-
ганизации работы железных дорог. Данные требования остаются в силе во всех
случаях и не зависят от частных технических решений; кроме того, они не зависят
9
1. Специфика железных дорог и требования к системам автоматики и телемеханики
Система
ЖАТ
Обработка информации
Управляющие воздействия
Сбор данных
Вывод
разрешений
на движение
Вывод команд
на перевод
Ввод данных
о положении
Ввод данных
о свободное™
габарита
Ввод данных
о свободности
пути
Контроль
скорости
Управление
тягой
и торможением
Поездл
Подвижной элемент пути
Свободность габарита
Движение по участку пути
Поезд
л - 1
Рис. 1.2. Введение контекста времени
от местных особенностей, определяемых спецификой стран и/или историческим
опытом. Этими требованиями являются следующие:
1)	все входящие в маршрут участки пути должны быть освобождены и оставаться
свободными до тех пор, пока через них полностью не проследует поезд;
2)	все входящие в маршрут подвижные элементы должны быть установлены в
нужное положение и замкнуты до тех пор, пока через них полностью не проследует
поезд;
3)	поезд должен двигаться так, чтобы при подъезде к заданной точке его ско-
рость не превышала требуемую.
1.3.3.	Функциональная структура
На рис. 1.3 представлена функциональная структура системы управления же-
лезнодорожным транспортом, усовершенствованная в процессе своего развития и
проверенная многолетним практическим опытом. За прошедшие годы было най-
дено много специфических решений, которые будут рассмотрены в следующих
разделах этой книги.
Напольные устройства
Основными напольными устройствами являются:
—	стрелки;
—	сигналы;
—	устройства контроля свободности пути;
—	устройства, активируемые при проходе поезда (например, датчики прибли-
жения поезда к переезду);
10
1.3. Системы железнодорожной автоматики и управления движением поездов
—	путевые устройства АЛС и автоторможения, воздействующие на локомотив-
ное оборудование.
Эти напольные устройства связаны с узлами управления и контроля ближайших
постов централизации.
Уровень увязки централизации с напольными устройствами
На этом уровне располагаются узлы управления и контроля, связанные с на-
польными устройствами, такими, как стрелки и сигналы. Отсюда производится
переключение напольных устройств и контроль за ними в соответствии с текущей
поездной ситуацией.
Уровень оперативного управления (интерфейс «человек—машина»)
Дежурным (а также стрелочником и сигналистом) называется лицо, которое
непосредственно вовлечено в подготовку поездных передвижений. Кроме того, оно
вовлечено и в предшествующий этап планирования в соответствии с требованиями
управления эксплуатационным процессом на железнодорожном транспорте. Опе-
ратор этого уровня выполняет свою работу исходя из соответствующих графику
движения поездов документов, а также точного времени, в которое должно осу-
ществляться каждое поездное передвижение, и с учетом текущей поездной ситуа-
ции. Таким образом, он обладает распорядительными функциями на своем уровне.
Простота и эффективность, с которыми дежурный выполняет эти функции, могут
сильно различаться. Главным образом они зависят от уровня развития технических
средств, применяемых для передачи и обработки информации, а также отчасти от
типа используемой системы централизации.
Стандарты отображения информации, необходимой для извещения дежурного
о текущей поездной ситуации, также зависят от применяемой системы.
Диспетчер
Оператор
Передача информации
при помощи безопасных
коммуникационных процедур
Граница между централизациями
Уровень
оперативного
управления
Уровень
централизации
Уровень
увязки
с напольными
устройствами
Напольные
устройства
Рис. 1.3. Функциональная структура системы управления и обеспечения безопасности движения
поездов
11
1. Специфика железных дорог и требования к системам автоматики и телемеханики
Диспетчер
Оператор
Система передачи
Рис. 1.4. Централизация управления движением поездов
Уровень централизации
Задача центрального модуля обеспечения безопасности состоит в преобразова-
нии воздействий на систему со стороны дежурного в команды управления, которые
должны повлечь за собой, например, открытие сигнала. Существенно, что перед его
открытием должны быть исключены враждебные передвижения и замкнуты эле-
менты (например, стрелки), входящие в маршрут предстоящего движения поезда.
Таковы безусловные задачи обеспечения безопасности, которые будут рассмот-
рены в следующем разделе книги. Они прежде всего исключают непредумышлен-
ные ошибки оператора, которые могли бы привести к возникновению опасной
ситуации.
Станционный пост централизации
Рассмотренные выше структурные элементы технически и организационно
связаны со станционными постами централизации. Дальность управления с поста
централизации в прошлом ограничивалась применяемой технологией, например
максимальным расстоянием до семафора, которым может управлять дежурный по
станции. По многим причинам дальность управления не пытались распространить
за пределы станции1. Во многих странах до сегодняшнего дня сохраняется строгое
организационное деление участков железных дорог на станции и перегоны. Тем не
менее дальность управления объектами с современных микропроцессорных постов
централизации теоретически и практически не ограничена и устанавливается ис-
ходя из целесообразности.
*В данном контексте под железнодорожными станциями понимаются все железнодорожные объ-
екты, имеющие как минимум одну стрелку, где поезда могут выезжать, прибывать, разъезжаться, со-
вершать обгоны или разворачиваться для следования в противоположном направлении. Входные сиг-
налы обозначают границы между станциями и перегонами.
12
1.3. Системы железнодорожной автоматики и управления движением поездов
Диспетчер
Как правило, движение на железной дороге происходит по графику, в соответ-
ствии с которым дежурные отправляют и принимают поезда. Вместе с тем имеется
много причин для организации диспетчерского управления работой дежурных по
станциям, которое обеспечивает концентрацию руководства движением поездов и
возможность решения задач более высокого уровня (рис. 1.4). Поэтому технические
средства управления на железнодорожном транспорте поддерживают работу дис-
петчерского уровня. Посты централизации подключают к центрам диспетчерского
управления; в этом случае на постах централизации могут отсутствовать дежурные,
а оператор в центре диспетчерского управления выполняет задачи как дежурного,
так и диспетчера. Необходимой предпосылкой для этого является высокая степень
автоматизации процессов управления.
13
2. Безопасность и надежность систем железнодорожной автоматики
2.	Безопасность и надежность систем
железнодорожной автоматики
Валерий Сапожников, Владимир Сапожников,
Энрико Андерс, Йохен Тринкауф
2.1.	Основы безопасности
2.1.1.	Что такое RAMS(S)?
Железнодорожный стандарт EN 50126 [CENELEC, 1999] содержит термин
RAMS в своем названии: «Railway Applications—The specification and demonstration
of reliability, availability, maintainability and safety (RAMS)» — «Железнодорожные
приложения—разработка и доказательство выполнения требований по надежности,
готовности, ремонтопригодности и безопасности (RAMS)». Этот стандарт опре-
деляет процедуры внедрения и применения системы интегрированного менедж-
мента показателей надежности, готовности, ремонтопригодности и безопасности
(RAMS) для железнодорожных компаний, железнодорожной промышленности и
их поставщиков в Европейском союзе. Целью менеджмента является гармонизация
этих показателей на всех этапах жизненного цикла системы (рис. 2.1). Тем самым
можно исключить ограничения национальной нормативной базы, усиливая кон-
куренцию и улучшая эксплуатационную совместимость.
14
2.1. Основы безопасности
2.1.2.	Безопасность и охрана
Часто помимо RAMS используется также аббревиатура RAMSS или RAMS(S).
Тем самым различают два смысловых содержания безопасности — «Safety» («без-
опасность») и «Security» («охрана»).
Под безопасностью понимается совокупность функций системы, которыми
обеспечивается защита от опасных последствий технических отказов или непред-
намеренных ошибок человека. Охрана же подразумевает защиту от опасных по-
следствий, вызванных умышленными действиями людей.
Простым примером является дверь аварийного выхода. Для обеспечения ава-
рийного выхода людей наружу в случае, например, пожара или другой ситуации,
связанной с возникновением паники, эта дверь должна открываться простым на-
жатием рукоятки без использования ключа. Это—вопрос безопасности. Для пред-
отвращения несанкционированного доступа снаружи дверь должна быть заперта в
направлении «снаружи — вовнутрь». Это — вопрос охраны.
Большинство компонентов железнодорожной автоматики—датчики свободно-
сти пути, устройства централизации, стрелочные переводы, светофоры, переездная
сигнализация и др. — предназначены для обеспечения безопасности. Но средства
защиты зданий, в которых находятся устройства автоматики, от несанкциониро-
ванного доступа и возгораний относятся к охранным устройствам.
2.1.3.	Готовность, надежность и ремонтопригодность
В настоящем разделе рассматривается смысловое содержание аббревиатуры
RAM. Надежность, готовность и ремонтопригодность воздействуют друг на друга,
как это показано на рис. 2.2. Это взаимное влияние может быть установлено на
основе определений, приведенных в различных нормативных документах.
В соответствии со стандартом EN 50126 [CENELEC, 1999] готовность опреде-
ляется как «способность изделия находиться в состоянии, в котором оно к заданному
моменту времени или в течение заданного промежутка времени выполняет требуемые
функции при заданныхусловиях, если предоставлены все необходимые внешние ресурсы».
Это означает, что система (называемая в этом определении изделием) должна
выполнять требуемые задачи (называемые здесь функциями) при соблюдении за-
ранее установленных рамочных условий. Важнейшей функцией железнодорожной
системы является безопасная перевозка пассажиров и грузов. Предпосылкой выпол-
нения этой задачи является наличие требуемых внешних ресурсов. В случае железно-
дорожной системы ими являются надежно функционирующие технические компо-
ненты, реализующие зависимости между стрелками и сигналами, контролирующие
свободность пути, предотвращающие возможность появления нескольких поездов
на одном участке пути и т. п., а также надежное выполнение железнодорожным
Уровень системы
Рис. 2.2. Взаимосвязь надежности, готовности и ремонтопригодности
15
2. Безопасность и надежность систем железнодорожной автоматики
персоналом своих обязанностей. Таким образом, надежность является важнейшим
фактором для готовности. В стандарте ISO 61508 (ISO 2001) надежность определена
как «вероятность того, что устройство способно выполнять требуемую функцию при
заданных условиях в течение промежутка времени между моментами и t2».
Словосочетание «требуемая функция» понимается в том смысле, что системный
компонент, обозначенный в определении как устройство, работает в соответствии с
предъявляемыми к нему требованиями и при условии, что он выполнял эту работу с
момента начала его эксплуатации и что никакое техническое обслуживание с этого
момента не требовалось. Речь идет о требовании безотказного функционирования
компонента в течение заданного промежутка времени.
Таким образом, помимо надежности, важным фактором готовности системы яв-
ляется ремонтопригодность используемых в ней компонентов. В стандарте EN 50126
[CENELEC, 1999] ремонтопригодность определена как «вероятность того, что
данное действие по активному техническому обслуживанию устройства, исполь-
зуемого в соответствии с заданными условиями, может быть выполнено в течение
установленного промежутка времени, если обслуживание выполняется при заданных
условиях и с использованием установленных процедур и ресурсов».
И надежность, и ремонтопригодность являются вероятностными величинами и
определяют интенсивность отказов в зависимости от интенсивности технического
обслуживания применительно к заданному промежутку времени.
Высокая готовность является важным требованием, предъявляемым к железно-
дорожным транспортным системам. Это обусловлено тем, что готовность сильно
связана с безопасностью: чем большей готовностью обладает техническая система,
тем дольше она может функционировать в штатном режиме и тем меньше продол-
жительность ее работы в режиме ограниченной функциональности. А поскольку
при работе с ограничением функциональности снижается уровень безопасности,
то высокая готовность снижает вероятность появления опасных ошибок.
Помимо требования высокой готовности, к железнодорожным системам
предъявляются также следующие важные требования, связанные с надежностью
и ремонтопригодностью:
—	требования по низкой интенсивности отказов;
—	требования по высокой интенсивности технического обслуживания.
2.1.4.	Значение составных частей RAMS для железнодорожной
транспортной системы
В чем заключается практическая значимость составных частей RAMS для желез-
нодорожной транспортной системы? В целом общественное мнение признает, что
железные дороги являются безопасными, т. е., иными словами, общество считает,
что ущерб, связанный с железными дорогами, является значительно более низким,
чем у других транспортных систем, например у автомобильного транспорта. Для
подтверждения этих ожиданий железные дороги должны обеспечивать высокий
уровень безопасности, который реализуется стратегией исключения происшествий.
Поскольку риск никогда не может стать нулевым, то и безопасность не может быть
стопроцентной. Исходя из этого постулата, безопасность определяется как от-
сутствие неприемлемого риска. Железнодорожная транспортная система создана и
действует как безопасная, но определенного остаточного риска избежать все же не
удается. Очевидно, что этот остаточный риск должен быть низким, а безопасность
в итоге высока настолько, насколько это необходимо.
16
2.2. Принципы безопасной эксплуатации железных дорог
Рис. 2.3. Взаимосвязь составных частей RAMS
Как показано на рис. 2.3, риск определяется как произведение интенсивности
опасных событий и связанного с ними ущерба. Ущерб при авариях на железной
дороге в большинстве случаев признается высоким, поэтому риск может быть сни-
жен только уменьшением интенсивности опасных событий. А это, как уже было
отмечено выше в п. 2.1.3, достигается высокими значениями готовности, которые,
в свою очередь, обеспечиваются:
—	надежностью, заложенной при создании системы;
—	обслуживанием при ее эксплуатации.
2.2.	Принципы безопасной эксплуатации железных дорог
2.2.1.	Борьба с ошибками, отказами и нарушениями
Основное требование к безопасным системам состоит в недопущении не-
приемлемо высоких рисков для людей, материальных ценностей и окружающей
среды в случае отказов — ошибок, неисправностей и нарушений. Если при их
возникновении система реагирует безопасно, то данное требование выполняет-
ся. Полное знание о поведении компонентов системы в случае возникновения
отказов является основой для определения ее безопасного состояния. Это знание
влияет на выбор тех или иных мер, которые должны быть приняты для достиже-
ния необходимого уровня безопасности. Систематическая ошибка, допущенная
при изготовлении, может быть обнаружена с помощью тщательной проверки еще
перед началом эксплуатации системы. Самопроизвольный (случайный) отказ уже
во время эксплуатации, напротив, не может быть выявлен на этой стадии. Однако
опасные последствия такого отказа могут быть предотвращены путем разработки
определенной архитектуры системы. Для достижения безопасности системы могут
быть применены следующие стратегии:
—	исключение отказов;
—	устранение последствий отказов;
—	ограничение последствий отказов.
17
2. Безопасность и надежность систем железнодорожной автоматики
2.2.1.1.	Исключение отказов
Каждый компонент системы имеет свои определенные физические характери-
стики. Отказы могут быть исключены, когда эти характеристики неизменны. Ис-
пользуемые в железнодорожных системах компоненты должны обладать высокой
устойчивостью к внешним механическим и/или электрическим воздействиям, та-
ким, как вибрации и обратные тяговые токи; эти воздействия не должны оказывать
влияния на штатное функционирование системы. Такой уровень надежности мо-
жет быть достигнут при использовании соответствующих материалов (например,
несвариваемых сплавов для контактов реле), специальной конструкции (например,
обладающей механической стабильностью) и особых методов производства (напри-
мер, ведения контрольных карт). При доказательстве безопасности исключение
отказов подтверждают теоретически или экспериментально.
Стратегия исключения отказов может быть принята и в тех случаях, когда ве-
роятность их возникновения предполагается достаточно низкой. Значение такого
достаточно низкого уровня определяется в спецификациях требований по безопас-
ности. Если эти требования выполняются, то характеристики компонентов систе-
мы предполагаются практически неизменными и отказы считаются фактически
исключенными.
Примером технического исключения отказов является невозможность залипа-
ния якоря реле первого класса надежности. Нетехническое исключение отказов
может быть обеспечено запретом оставления вагонов на определенных путях.
2.2.1.2.	Устранение последствий отказов
Если устранение отказов не может быть доказано, то должно быть подтверждено
устранение последствий специфических ошибок, отказов и нарушений, что озна-
чает необходимость перехода системы в безопасное состояние (см. п. 2.2.2.1). Это
доказательство основано на следующих основных требованиях по безопасности
[Fenner/Naumann/Trinckauf, 2004]:
—	отсутствие опасности одиночных и множественных отказов;
—	нераспространение одиночных отказов;
—	доказательство независимости одиночных отказов.
Отсутствие опасности одиночных отказов
В соответствии со стандартом EN 50129 появление одиночных отказов никогда
не должно приводить к опасному состоянию, а только к приемлемому безопасному
состоянию (см. п. 2.2.2.1). Выполнение этого требования должно быть подтвер-
ждено при доказательстве безопасности. В противном случае архитектуру системы
следует изменить. Фактически это означает, главным образом, необходимость ис-
пользования избыточных структур.
Отсутствие опасности от множественных отказов
Помимо отсутствия опасности одиночных отказов, некоторые системы без-
опасности требуют того же самого для (опасных) множественных отказов. Если
одновременная неисправность двух или более взаимодействующих компонентов
может привести к опасному состоянию, эти компоненты должны быть независимы
друг от друга. Это помогает исключить систематические множественные отказы,
называемые также последовательными отказами.
18
2.2. Принципы безопасной эксплуатации железных дорог
Нераспространение одиночных отказов
Требование по нераспространению (опасных) одиночных отказов в безопас-
ных системах выполняется за счет их быстрого обнаружения и устранения. Таким
образом может быть предотвращено появление множественных отказов. Поэтому
время до момента обнаружения отказов оказывает существенное влияние на уро-
вень безопасности.
В стандарте EN 50129 [CENELEC, 2003] время реакции определено как «про-
межуток времени между обнаружением отказа и достижением безопасного состоя-
ния». Нельзя избежать определенной временной задержки до обнаружения отказа,
задержки до реакции на отказ, а также задержки, связанной с длительностью самой
реакции. Однако эта задержка должна быть небольшой в соответствии с заданным
уровнем безопасности. Основным требованием в данном контексте является об-
наружение отказа перед реализацией следующей безопасной функции. В системах
железнодорожной автоматики быстрое обнаружение отказа лучше всего достигается
с помощью проверки функций после их активации на основе анализа поступающей
информации. Там, где обнаружение отказа схемным путем невозможно, практику-
ется проверка функционирования системы через регулярные интервалы времени. В
электронных системах она осуществляется с помощью очень коротких кон грольных
циклов, длительность которых обычно значительно меньше одной секунды.
Независимость одиночных отказов
Не допустить распространения одиночных отказов можно также путем обеспе-
чения независимости компонентов, в которых такие отказы могут возникнуть. Это
приводит к необходимости введения избыточности. Однако избыточные структуры
требуют специальных методов для получения действительной гарантии независимо-
сти. В противном случае комбинированная неисправность в форме систематических
множественных отказов может привести к опасному состоянию системы. Поэтому,
например, кабели для реализации ответственных функций всегда проложены в уста-
новленных местах отдельно друг от друга—для устранения одновременных отказов.
Доказательство независимости на практике затрудняется тем, что одни отказы
могут привести к нескольким другим отказам, хотя последние, возможно, пред-
полагались независимыми. Например, одновременный отказ двух избыточных
блоков управления с различными блоками питания предполагается невозможным.
Однако, если эти блоки питания подсоединены к одному и тому же распределителю
и этот распределитель отключается, то такое невозможное событие возникает. Этот
пример иллюстрирует особую важность точного определения системы и ее границ
при анализе безопасности.
2.2.1.3.	Ограничение последствий отказов
Если ни исключение отказов, ни исключение их последствий не могут быть дока-
заны, то вероятность возникновения опасных последствий в результате отказов долж-
на быть достаточно низкой. Точное значение этой приемлемой вероятности должно
быть определено в спецификациях требований по безопасности. Для ограничения по-
следствий отказов в качестве одного подхода используется быстрое их обнаружение, а
в качестве другого—снижение возможного ущерба. Примером снижения возможного
ущерба в СЖАТ является ограничение скорости поездов при неисправности системы.
Итак, наивысшей целью в системах железнодорожной автоматики является
исключение отказов. Однако из-за технических и экономических ограничений
19
2. Безопасность и надежность систем железнодорожной автоматики
Рассматриваемая
защитная функция/
компонент/система
Нет
Рис. 2.4. Процедуры устранения отказов
многие меры по обеспечению безопас-
ности компонентов и систем основаны
на стратегиях исключения последствий
отказов или, как минимум, ограничения
этих последствий (рис. 2.4).
2.2.2.	Анализ отказов
по системным состояниям
2.2.2.1.	Безопасное состояние
Основное требование к СЖАТ состо-
ит в том, чтобы отказы обязательно пе-
реводили систему в безопасное состоя-
ние. Это означает, что система выходит
из одного нормального безопасного
состояния (исправного), но немедлен-
но переходит в другое безопасное со-
стояние, определенное для режима
неисправности. Безопасным является
такое состояние технической системы,
при котором она не подвержена недо-
пустимому риску причинения ущерба
[CENELEC, 2003].
Появление отказов не должно заставить систему выйти из безопасного состоя-
ния. Эта особенность безопасных систем называется принципом безопасного по-
ведения (fail-safe). Кроме того, безопасное состояние должно поддерживаться до
момента устранения всех отказов. Выход из него во время устранения ошибки
возможен только при участии специально обученного персонала.
В перевозочном процессе защитным безопасным состоянием является остановка
движения поездов. Она достигается при помощи определенных компонентов, по-
зволяющих обеспечить неизменное состояние технической системы путем, напри-
мер, расплавления плавкого предохранителя в цепи контроля светофорных ламп.
В сложной железнодорожной системе существует несколько безопасных со-
стояний, соответствующих нескольким уровням перехода на аварийный режим
эксплуатации неисправной системы. В зависимости от типа отказа эти состояния
сменяют друг друга до достижения благоприятного состояния, которое обычно
характеризуется самым низким уровнем опасности.
Определение безопасных состояний является важной частью разработки и про-
ектирования компонентов и систем ЖАТ. Определение безопасных состояний для
всего многообразия отказов требует глубоких знаний процессов функционирова-
ния аппаратуры.
2.2.2.2.	Защитное состояние
Когда в результате отказа система покидает нормальное безопасное состояние
и не может немедленно в него возвратиться, она переходит в защитное состояние.
Система остается в защитном состоянии до тех пор, пока обслуживающий персонал
20
2.3. Понятия надежности и безопасности систем железнодорожной автоматики
не переведет ее в нормальное состояние. Защитное состояние является специаль-
ным видом безопасного состояния.
На практике при выводе системы из защитного состояния человек зачастую
должен совершать действия, влияющие на безопасность и имеющие высокую ве-
роятность ошибок. Для уменьшения влияния этого фактора необходимо еще при
разработке системы предусмотреть надежные процедуры ее перевода в нормальное
безопасное состояние.
2.2.2.3.	Опасное состояние
Системы, для которых доказано исключение отказов, не могут переходить в
опасные состояния. Однако на практике лишь в редких случаях можно полностью
исключить переход в опасное состояние. Поэтому применение принципа безопас-
ного функционирования должно до минимума снизить вероятность возникнове-
ния опасных состояний. Если система тем не менее переходит в опасное состояние,
она как можно скорее должна быть переведена в безопасное состояние.
2.3.	Понятия надежности и безопасности систем
железнодорожной автоматики
Качество перевозочного процесса на железнодорожном транспорте определя-
ется скоростью и безопасностью доставки грузов и пассажиров к месту назначения.
Оба эти показателя решающим образом зависят от надежности функционирования
СЖАТ. Отказы данных систем приводят к задержке поездов и в худшем случае
могут приводить к аварийным ситуациям и катастрофам.
Надежность устройств СЖАТ есть свойство обеспечивать во времени беспере-
бойное и безопасное управление движением поездов в заданных режимах и усло-
виях применения, технического обслуживания и ремонта.
Надежность СЖАТ имеет пять составляющих: безотказность, безопасность,
долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость [OST 32.17 — 92].
Множество состояний системы 5 (рис. 2.5) разбивается на подмножества ис-
правных 5и, работоспособных S , неработоспособных защитных 5 и неработоспо-
собных опасных 5о состояний. Йсправное состояние — это состояние системы, при
котором она соответствует всем требованиям технической и конструкторской доку-
ментации. В работоспособном состоянии этим требованиям соответствуют значе-
ния всех параметров, характеризующих способность
системы выполнять заданные функции. В неработо-
способном состоянии хотя бы один такой параметр
не соответствует требованиям документации. Защит-
ное неработоспособное состояние — это неработо-
способное состояние системы, при котором значения
всех параметров, характеризующих ее способность
выполнять заданные функции по обеспечению без-
опасности движения поездов, соответствуют требова-
ниям технической и конструкторской документации.
В опасном состоянии хотя бы один такой параметр не
соответствует требованиям документации.
Безотказность СЖАТ - это свойство системы не- Рис 2.5. Диатрамма состояний
прерывно сохранять исправное или работоспособное безопасной системы
21
2. Безопасность и надежность систем железнодорожной автоматики
состояние в течение некоторого времени или наработки. Безопасность СЖАТ—это
свойство системы непрерывно сохранять исправное, работоспособное или защит-
ное состояние.
Защитный отказ нарушает безотказность СЖАТ, но не нарушает безопасность.
Безотказность характеризуется множеством состояний
^н=\и5р,
а безопасность —множеством состояний
56 = \USpu53.
Из сравнения множеств 5н и 5б следует, что безопасность всегда не меньше
безотказности:
БЕЗОПАСНОСТЬ > БЕЗОТКАЗНОСТЬ.
В частном случае, если любой отказ в системе является опасным (т. е. 5 = 0),
безопасность равна безотказности.
Указанное неравенство и является причиной того, что безопасность выделяют
как отдельное свойство системы. Такой подход позволяет организовать защиту
прежде всего от опасных отказов и повысить уровень безопасности более дешевы-
ми средствами иногда даже в ущерб безотказности.
2.4.	Показатели надежности и безопасности
Наиболее адекватно оценивают надежность и безопасность систем вероятност-
ные количественные показатели, приведенные в табл. 2.1.
Величины Х(/) и Хоп(/) определяют в результате статистических испытаний по
формулам
Х(/)
°П ^Бср^’
(2-1)
где и(Дг), п (А/)—число образцов системы, имевших соответственно отказ и опас-
А АТ Nj+Ni+l	.
ныи отказ за интервал времени А/; Аср = — --— — среднее число безотказно ра-
ботающих систем в интервале времени A/; N., А . — число работоспособных систем
А/ ' А/ АТ Ni+Nju
в момент времени соответственно t - — и t -I-—; /VБср =-----среднее число
Таблица 2.1
Количественные параметры надежности и безопасности
Обозначение	Название показателя
Л0	Вероятность безотказной работы
<2(0	Вероятность отказа
я(0	Интенсивность отказов
т	Средняя наработка до отказа
^(0	Вероятность безопасной работы
<2п_„(0	Вероятность опасного отказа
	Интенсивность опасных отказов
т оп	Средняя наработка до опасного отказа
22
2.5. Оценка уровня безопасности СЖАТ
работоспособных образцов системы, не
имевших опасных отказов в интервале Д/
(при условии, что образцы системы, кото-
рые имели защитный отказ, немедленно
заменялись новыми); 7V.+1 —число работо-
способных образцов системы, не имевших
А/
Рис. 2.6. График функции P(t)
опасных отказов к моменту времени 14
Поскольку опасные отказы являются
редкими событиями, статистические ис-
пытания для определения величины Хоп(/)
необходимо проводить в течение длительного времени, что практически невоз
можно. Реально в формуле (2.1) используют результаты наблюдений в процессе
длительной эксплуатации системы. Поэтому условием для вычислений по фор-
муле (2.1) является замена на новые тех образцов системы, которые имели защит-
ный отказ в интервале времени Д/. Такое условие в экспериментах, не связанных
с эксплуатацией, можно было бы не ставить. Соответственно, формула (2.1) дает
верхнюю оценку величины Хоп(/).
Для систем железнодорожной автоматики справедливы равенства
ХД) = X = const и X (/) = X = const.
4 7	on' 7 on
Тогда на основании экспоненциального закона надежности рассчитывают
величины
P(/) = e-v, Рб(Г) = е-х™';	(2.2)
0(Г) = 1-е-^, 0оп(/) = 1-е-^;	(2.3)
Т = — т = —
X’ оп Хоп •	(2.4)
График функции P(f) показан на рис. 2.6. Из него следует, что надежность си-
стемы убывает со временем по экспоненте и тем быстрее, чем больше величина X.
То же можно сказать и относительно безопасности системы.
Для приближенных расчетов, если X/ < 0,1, можно использовать простые
формулы
0(0 = ХГ, 0ОП(/) = ХОП/.
(2.5)
2.5.	Оценка уровня безопасности СЖАТ
Длительный опыт эксплуатации технических систем показывает, что учесть все
факторы, отрицательно влияющие на безопасность, и исключить их неблагоприят-
ные воздействия на человека и окружающую среду не удается из-за случайной при-
роды этих факторов. Поэтому абсолютная безопасность не может быть достигнута.
Необходимо четко различать желаемый идеал (абсолютную безопасность) и реаль-
но имеющийся на сегодня уровень безопасности технических средств. Поэтому го-
ворят о разумно допустимом уровне опасности (риске), достижение которого часто
требует непростых технических решений и существенных экономических затрат.
Величина 10~6 (один случай гибели на 1млн. человек в год) является широко
признанным допустимым уровнем опасности для человека. Эта вероятность равна
23
2. Безопасность и надежность систем железнодорожной автоматики
риску гибели человека за год у себя дома в результате несчастного случая. К этой
величине следует стремиться, устанавливая степень риска, обусловленную работой
технических объектов, промышленных предприятий и транспорта.
Используя соотношение Q(t) = Xt из (2.5) и принимая Q(t) = 10”6, t = 1 год =
= 8760 ч, получаем 10~6 = X • 8760. Из последнего равенства следует, что
Хопдоп«1,1-Ю-101/ч.	(2.6)
Величину (2.6) можно считать допустимой интенсивностью опасных событий
и сравнивать с ней реально имеющиеся показатели безопасности. Каковы же эти
показатели для существующих СЖАТ?
Данные эксплуатации говорят о том, что опасные отказы СЖАТ происходят
очень редко. Причиной этого является строгое соблюдение требований безопасно-
сти при разработке, изготовлении и эксплуатации систем. На долю хозяйства сиг-
нализации и связи приходится в среднем лишь 3% крушений и аварий [Sapoznikov
etal., 1995].
Оценка реального уровня безопасности элементов и систем может быть полу-
чена путем сравнения экспериментальных данных об опасных отказах большо-
го числа устройств СЖАТ в процессе длительной эксплуатации с экспертными
оценками и нормами безопасности, которые приняты специалистами в области
железнодорожной автоматики и телемеханики. В табл. 2.2 и 2.3 приведены стати-
стические данные о случаях нарушения безопасности из-за опасных отказов СЦБ
за 1986 —1990 гг. по сети железных дорог СССР.
Таблица 2.2
Статистические данные об опасных отказах напольных устройств СЦБ
Устройства	Количество, ед.	Число опасных.отказов по системам				Интенсив- кость опас- ных отказов 1А	Вероятность безопасной работы в те- чение. 5 лет
		Электриче- ская цент- рализация	Авто- блоки- ровка	Авто м атич еакая переездная сиг- нализация	Всего		
Реле	14826350	7	2	—	9	1,4-Ю-11	0,9999994
Светофоры	378853	2	-	2	4	2,440-10	0,9999895
Рельсовые цепи	292924	33	1	—	34	2,7-10-’	0,9998817
Релейные шкафы	95510	4	7	—	И	2,610-’	0,9998861
Таблица 2.3
Статистические данные об опасных отказах систем СЦБ
Система	Измеритель	Количе- ство, ед.	Числи опасных, отказов	Интенсив- ность опасных отказов 1/ч	Наработка до опасного от- каза Тт, год	Вероятность без- опасной. рабоШ в течение 20 лет
Электрическая централизация	Станция	9754	77	1,810-7	634	0,9685
	Стрелка	229571	77	7,7-10-’	14825	0,9987
Автоблокировка	Сигнальная точка	44570	18	9,2-10-’	12408	0,9984
	Протяженность линии, км	58898	18	7,0-10-’	16308	0,9988
Автоматическая переездная сиг- нализация	Переезд	20279	5	5,6-10-’	20384	0,9990
24
2.6. Нормирование показателей безопасности
Таблица 2.4
Нормы безопасности для элементов СЖАТ
Элемент, устройство	Норма безопасности К , l/ч (не больше)
Безопасный элемент	io-12
Безопасное реле	ю-12
Рельсовая цепь	109
Схема управления светофором	Ю-ю
Схема релейного шкафа	10~9
Таблица 2.5
Нормы безопасности для систем
Система	Измеритель	Норма безопасности ХЩ|, 1 /ч (не больше)
Электрическая централизация	Стрелка	ю-9
	Управляющий вычисли- тельный комплекс	ю-'1
Автоблокировка	Сигнальная точка	ю-9
Автоматическая переездная сигнализация	Переезд	io-9
Сравнивая приведенные в табл. 2.2 и 2.3 значения Хоп с их известными эксперт-
ными величинами и с расчетными показателями, которые дают разработчики со-
временных систем, можно определить рекомендуемые нормы безопасности для
устройств (табл. 2.4) и систем (табл. 2.5) железнодорожной автоматики.
2.6.	Нормирование показателей безопасности
При создании новых СЖАТ их разработчики должны решить две задачи. Сна-
чала при составлении технического задания на систему необходимо определить
требования по безопасности (нормы для показателей безопасности). Затем после
разработки самой системы необходимо выполнить доказательство безопасности и
расчет реально достигнутого уровня безопасности.
При нормировании показателей безопасности СЖАТ вводятся условные изме-
рители, по отношению к которым выполняется нормирование. В табл. 2.6 приве-
дены условные измерители для ряда основных систем.
Наиболее часто при определении норм безопасности используется концепция
замещения рисков. В соответствии с ней показатели безопасности вновь вводимых
устройств и систем должны быть, по крайней мере, не хуже показателей безопас-
ности заменяемых устройств и систем.
Поскольку опасные отказы — редкие события, статистических данных о без-
опасности эксплуатируемых систем зачастую может не быть. В этом случае для
нормирования используются статистические данные о безотказности и коэффи-
циент асимметрии отказов Ка. Величина
*. = Т=-	(2.7)
показывает соотношение между интенсивностями опасных и защитных отказов.
25
2. Безопасность и надежность систем железнодорожной автоматики
Таблица 2.6
Условные измерители нормирования
Система	Условный измеритель нормирования
Электрическая и горочная централизация	Централизованная стрелка
Диспетчерская и станционная кодовая централизация	Управляемый, контролируемый объект
Центры диспетчерского управления	Пункт управления или контроля
Каналы телемеханики	1 км канала
Автоблокировка	Сигнальная точка
Переездная сигнализация	Переезд
Автоматическая локомотивная сигнализация	Дешифратор или локомотивные устройства
Полуавтоматическая блокировка	Перегон
За нормативное значение коэффициента Ка следует принять его значение для
безопасного реле (см. табл. 2.2)
1 4-Ю"11
К = 1,4 W _~10-4	(2.8)
“	1,310-7
Значение (2.8) определяет, что у безопасного устройства интенсивность опас-
ных отказов должна быть по крайней мере в 10 ООО раз меньше, чем интенсивность
защитных отказов.
Используем это значение Ка в качестве нормативного для определения норми-
рованного допустимого значения Аоп комплексной локомотивной системы безопас-
ности (КЛСБ). Известны статистические данные о безотказности аналогичных
систем. Согласно этим данным, интенсивность защитных отказов, например, си-
стемы LZB80 не превышает \< 9,6-10-5 1/ч [Sapoznikov et al., 1995]. Тогда норми-
рованное значение Хоп для КЛСБ определяется по формуле
лоп =10"4-9,6-10 5-9,610-9 1/ч.	(2.9)
Третий метод нормирования используется, если не существует статистических
данных о безопасности и безотказности. В частности, вновь разработанное устрой-
ство может не иметь аналогов среди эксплуатируемых устройств. Идея этого метода
состоит в следующем. Нормированное значение Хоп определяется из условия, что
среди всех однотипных устройств, эксплуатируемых на сети дорог, в течение всего
нормативного срока эксплуатации произойдет не более одного опасного отказа.
Пусть, например, при числе локомотивов N — 100000, оборудованных систе-
мой КЛСБ, в течение срока эксплуатации Тл= 10 лет не должно произойти более
одного опасного отказа. Тогда
Хоп =—!— = 1,15-10"10 1/ч.	(2.10)
В данном случае в выражении (2.10) получена более жесткая оценка, чем в (2.9).
2.7.	Расчеты показателей безопасности
Расчет показателей безопасности производится разработчиком системы с целью
доказательства того, что достигнутый уровень безопасности соответствует установлен-
ной норме. Расчет зависит от структуры, которая выбрана для построения безопасной
системы. В настоящее время наибольшее применение имеют различные варианты
26
2.7. Расчеты показателей безопасности
двухканальных и трехканальных (мажоритарных) структур. Рассмотрим вопросы рас-
чета показателей безопасности на примере двухканальной структуры. На рис. 2.7 по-
казана двухканальная (дублированная) система с безопасным сравнением, в которой
параллельно во времени работают два одинаковых микрокомпьютера. Их аналогичные
выходные сигналы сопоставляются безопасной схемой сравнения (БСС). Сигнал на
управление формируется только при совпадении соответствующих сигналов обоих
микрокомпьютеров. Такую систему называют также системой «два из двух» (сокра-
щенно «2v2»).
В табл. 2.7 приведены состояния системы в зависимости от состояний каналов.
Один канал будем называть системой «один из одного» или системой Ivl. Схема
БСС считается абсолютно надежной.
Если известна интенсивность отказов X одного микрокомпьютера, то показате-
ли безотказности рассчитываются по формулам
Рм(/) = е-", Рм(/) = />5,(/) = е-!1<»,	(2.11)
ем(/) = 1-е-", ем(Г) = 1-е-!“,	(2.12)
ХМ(1) = Х, ХМ(<) = 2Х,	(2.13)
VpU'Hi	(2-14)
Показатели безопасности системы «два из двух», согласно табл. 2.7, вычисля-
ются по формулам
	(2.15)
^2v2 (0 = 1 - (1 - <^') = 2с-1'- в’21',	(2.16)
т ГЛ- Р62У2(') 2Х(1-^) °n2V2U ^2v2(O	2 —е-1' ’	(2.17)
°с	3	(2.18)
^on2V2 = I ^62v2 (0^ — ~• о	
Пример. Пусть X = 10-51/ч и 7 = 1000 ч. Тогда
PM(t) = е-о.01 = 0,99005; Q(t) = 0,00995; Г= 105 ч = 11,4 года;
Входы
Выходы
к управляемым
объектам
Рис. 2.7. Двухканальная система с безопасным сравнением
Таблица 2.7
Состояния двухканальной системы
№ гг/п	Состояние		Состояние системы 2у2
	Микроко-мпьюгер I	Микрокомпьютер 2	
1	Работоспособное	Работоспособное	Работоспособное
2	Работоспособное	Неработоспособное	Защитное
3	Неработоспособное	Работоспособное	Защитное
4	Неработоспособное	Неработоспособное	Опасное
27
2. Безопасность и надежность систем железнодорожной автоматики
P2v2(0 = е~002 = 0,9802;QM(t) = 0,0198; X2v2 ~ 2-Ю”51/ч; P2v2 = 5 -104 ч = 5,7 года;
Go„2v2(0 = d-e-0’01)2 = 0,000099; P62v2(/) = 0,999901; Xon2v2(/) = 1,97 IO-71/ч;
Pon2v2 = 1,5-105 ч = 17,1 года.
Таким образом, по сравнению с одноканальной системой для t = 1000 ч вероят-
ность отказа двухканальной системы увеличилась в 1,99 раза, средняя наработка на
отказ уменьшилась в два раза, вероятность опасного отказа уменьшилась в 100 раз,
интенсивность опасных отказов уменьшилась в 50 раз, а средняя наработка до
опасного отказа увеличилась в полтора раза.
На рис. 2.8 приведены графики отношений безотказности и безопасности
одноканальной и двухканальной систем для различных значений М. Для дан-
ного момента времени t величина P2v2 уменьшается по сравнению с величиной
Рм в еи раз, а величина P62v2 увеличивается в (2 — е~и) раз. Поскольку
limP62v2(/)/Plvl(/) = lim(2 — е~и) — 2, то вероятность безопасной работы двухка-
/—*оо	t—юо
нальной системы не может превысить вероятность безотказной работы одного
канала более чем в 2 раза. Например, при t = ЮГ это превышение составит
1,999955. Чтобы получить больший рост безопасности, необходимо увеличивать
число каналов в многоканальной системе (кратность резервирования).
На рис. 2.9 приведены характеристики надежности системы 2v2. Имеет место
равенство
^2V2(O-^1v1(O = ^i(O-P2v2(O = ^ -е-2х' = ДР.
Рис. 2.8. Графики отношений безотказности и безопасности одноканальной и двухканальной систем
28
2.8. Методология доказательства безопасности СЖАТ
Рис. 2.9. Характеристики надежности системы «два из двух»
Поэтому по отношению к одному каналу в двухканальной системе «2 из 2» для
произвольного момента времени t приращение вероятности безопасной работы
равно убыванию вероятности безотказной работы. Это положение является су-
щественным недостатком системы «2 из 2»: безопасность обеспечивается за счет
уменьшения безотказности.
2.8.	Методология доказательства безопасности СЖАТ
Основной задачей процедуры доказательства безопасности СЖАТ является
подтверждение соответствия достигнутого в системе уровня безопасности уста-
новленным в техническом задании значениям нормированных показателей. Эта
процедура является основной среди других работ, проводимых с целью получения
сертификата на соответствие требованиям безопасности.
Используются следующие основные способы доказательства безопасности:
—	экспертно-расчетные на основе экспертизы технической и конструкторской
документации и расчетов на аналитической модели;
—	ускоренные имитационные испытания с машинными моделями;
—	эксперименты с опытной системой на стадии стендовых и сертификационных
испытаний;
—	испытания опытной системы в полевых условиях на стадии пусконаладочных
работ и периода приработки системы;
—	сбор статистических данных об отказах в процессе длительной эксплуатации
одной системы или большого числа однотипных систем.
Эти способы перечислены в порядке их последовательного применения в тече-
ние всего жизненного цикла существования системы. И в то же время они распо-
ложены в порядке возрастания достоверности оценки безопасности.
29
3. Методы эксплуатации железных дорог
3.	Методы эксплуатации железных дорог
Йорн Пахль
3.1.	Исторические предпосылки
Сегодня сложно найти техническую отрасль, в которой разница между на-
циональными правилами и технологиями была бы так велика, как в системах
автоматики и управления процессами перевозок на железнодорожном транспорте.
Конечно, на уровне общих принципов работы железных дорог различия невелики.
Однако методы эксплуатации заметно отличаются по странам и регионам мира.
Существует разница не только в некоторых деталях, но и в фундаментальных тер-
минах, определениях и процедурах. В результате железнодорожное образование
и практика в значительной степени ограничиваются национальным уровнем. Это
также распространяется и на знания, представляемые в литературе и других учеб-
ных материалах. Одной из задач этого издания является ознакомление читателя
с обобщенными знаниями в области железнодорожной автоматики и телемеха-
ники, которые не ограничиваются правилами, принятыми в отдельных странах
или регионах.
Наряду со спецификой методов управления движением в национальных желез-
нодорожных системах, правила и методы эксплуатации на железных дорогах мира
во многом определяются тремя основными философиями организации поездной
работы:
—	британской;
—	немецкой;
—	североамериканской.
Некоторые страны во всем, включая детали, придерживаются только одной из
трех философий, другие страны используют смесь из нескольких подходов или
добавляют к ним правила, отражающие национальные особенности.
Британские принципы организации поездной работы используются в Велико-
британии и Ирландии, во всех странах Британского Содружества, за исключением
Канады, а также в некоторых странах Южной Америки. Немецкие принципы ис-
пользуются в немецкоязычных странах, Люксембурге, в странах Восточной Евро-
пы, на Балканах и в Турции. Североамериканские принципы применяются в США,
Канаде и Мексике. Железные дороги трех последних стран достигли высокого
уровня гармонизации. В настоящее время вся Северная Америка имеет унифици-
рованную сеть железных дорог с высокой степенью стандартизации.
Примеры «смешанных» систем:
—	железные дороги Западной Европы, исключая Люксембург, демонстрируют
влияние обоих—британского и немецкого—принципов. В процессе развития же-
лезных дорог Франции появились специфические особенности, отличающие их от
любой другой страны мира. Железные дороги Нидерландов после Второй мировой
войны позаимствовали отдельные принципы управления и сигнализации у желез-
ных дорог Северной Америки;
—	железные дороги Скандинавских стран следуют в основном немецким прин-
ципам управления. Посты централизации, созданные в этих странах, характеризу-
ются также некоторым влиянием британской технологии сигнализации;
30
3.1. Исторические предпосылки
—	железные дороги Южной Африки первоначально основывались на британ-
ских принципах. Однако в сфере постов централизации Южная Африка стала ис-
пользовать немецкие принципы;
—	железные дороги России и других стран бывшего СССР в основном исполь-
зуют немецкие принципы. Однако в вопросах сигнальных систем они переняли
некоторые идеи североамериканского и британского подходов;
—	как часть Британского Содружества, железные дороги Австралии и Новой
Зеландии следуют британским правилам. Вместе с тем заметно возрастающее влия-
ние североамериканских принципов;
—	на первых порах при создании железных дорог Китая применялись британ-
ские системы.^ Позднее там были использованы некоторые новшества советских
железных дорог с попытками сохранить традиционные британские принципы.
Примеры других смешанных систем во всевозможных конфигурациях можно
найти во многих развивающихся странах.
По правилам организации поездной работы железные дороги Северной Аме-
рики заметно отличаются от остального мира. Это проявляется как в отсутствии
четкого деления железнодорожной линии на станции и перегоны, так и в клас-
сификации поездных и маневровых передвижений. Исходя из собственных тре-
бований к системам СЦБ, железные дороги Германии разработали специальные
посты централизации и принципы блокировки, которые не встретить в странах, не
следующих немецкой философии.
Такие различия, заметно влияющие до сегодняшнего дня и на управление про-
цессами перевозок, и на построение систем железнодорожной автоматики и теле-
механики, начинают свою историю в XIX столетии. Со строительством первых же-
лезнодорожных линий начинается период экспериментов, давший нам основные
знания о возможностях и ограничениях новых систем. Этот период, длившийся
три десятилетия и завершившийся примерно в 1870 г., вошел в историю как годы
становления железнодорожной автоматики, в течение которых были разработаны
все (за исключением локомотивной сигнализации) основные принципы управ-
ления процессами перевозок и организации систем СЦБ. Данные принципы ис-
пользуются и в настоящее время. Этот период ознаменовался, однако, и началом
разделения принципов, применяемых на железных дорогах Северной Америки и
Европы, а также началом самостоятельного развития немецких принципов СЦБ,
которые все больше и больше отдалялись от британской философии.
В значительной мере указанные процессы были обусловлены двумя фунда-
ментальными открытиями в области железнодорожной автоматики, произошед-
шими почти одновременно: изобретением рельсовых цепей (Вильям Робинзон в
1871 г., см. п. 5.3) и блокировочного устройства Blockfeld (Карл Фришен в 1872 г.,
см. п. 10.3.3.2). С этого времени развитие немецких принципов СЦБ происходило
под влиянием данного блокировочного устройства. Оно применялось не только
для пространственного разделения поездов блок-участками с закрытием и откры-
тием сигналов, но и для окончательного электрического замыкания маршрутов
(см. п. 4.3.8.1) и других целей. Блокировочное устройство Blockfeld нельзя путать
с британскими блокировочными устройствами (например, Эдварда Тайера или
другими); оно никогда не использовалось на железных дорогах, не применявших
немецкие принципы управления поездной работой и организации систем СЦБ.
С этого времени постулаты немецких СЖАТ базируются на следующем принци-
пе: блокировка, осуществленная на одном посту, не может быть отменена с этого
же поста; для разблокирования необходима посылка электрического сигнала с
31
3. Методы эксплуатации железных дорог
соседнего поста или автоматическая регистрация проследования поезда. Хотя эти
блокировочные устройства относятся к технологии минувшей эпохи, их принципы
работы и сегодня определяют философию немецких СЖАТ. Даже в системах авто-
блокировки блок-сигналы переключаются не только исходя из свободности или
занятости блок-участков, но и непременно с использованием дополнительных про-
верок маршрутных замыканий. Это проявляется в том, что сигнал начала маршрута
или блок-участка замыкается в закрытом положении сигналом, расположенным
в конце маршрута или блок-участка, и замыкание снимается лишь после того, как
поезд проедет сигнал конца маршрута или блок-участка. С тех пор как данный
принцип оказался непригодным для использования на путях, откуда поезда могут
начинать свое следование или где находится их конечный пункт, немецкая фило-
софия предложила четкое деление железнодорожных линий на зоны станций и
перегонов. Блокировочные устройства, подобные применяемым в перегонных си-
стемах, использовались как для замыканий внутренних маршрутов на постах цент-
рализации, так и для электрических замыканий между постами соседних станций.
Развитие же технологий СЖАТ в Северной Америке определялось прежде всего
изобретением рельсовых цепей. Введение систем автоблокировки началось уже в
XIX в.; ручные системы блокировки с помощью блокировочного устройства здесь
никогда не использовались, так как применение рельсовых цепей позволяло по-
крывать устройствами автоблокировки находящиеся на участке стрелочные зоны.
При этом неверное положение стрелки переводит блок-сигнал в запрещающее
положение, но замыкание стрелки при открытом блок-сигнале не осуществляется
(односторонняя зависимость, см. п. 4.2.3). Такие незамыкаемые стрелки на участ-
ках с автоблокировкой требуют соблюдения особых правил обеспечения безопас-
ности движения поездов.
Помимо автоблокировки, рельсовые цепи стали использовать и в станционных
системах. В то время как в Европе находит применение визуальная проверка сво-
бодности путей дежурным, которую можно встретить на старых постах и сегодня,
с начала XX в. на железных дорогах Северной Америки стандартной функцией
безопасности становится определение свободности участка рельсовыми цепями.
Даже на механических постах централизации, где дежурный находится в непосред-
ственной близости от станционных путей, визуальная проверка их свободности
была отменена. Рельсовые цепи использовались не только для определения свобод-
ности путей, но и для реализации функции окончательного замыкания маршрута.
Если при немецком подходе для замыканий и размыканий маршрутов на станциях
использовались блокировочные устройства подобные тем, что были созданы для
ручных систем блокировки, то в Северной Америке замыкание маршрутов осуще-
ствлялось током от рельсовых цепей через электромеханические устройства. Это
привело к новым принципам замыкания маршрутов (пп. 4.3.8.2 и 4.3.8.3), ставшим
стандартными на всех постах централизации в англоязычных странах мира.
Когда были построены первые железные дороги, управление перевозочным
процессом не требовало устройств для обеспечения связи между его участника-
ми. Передвижения осуществлялись строго по графику, в соответствии с которым
поезда перемещались с разграничением по времени (п. 4.4.3, рис. 4.46). Ситуация
изменилась с изобретением электрического телеграфа. С этого времени развитие
железных дорог в Европе повернулось в сторону, совершенно отличную от прин-
ципов развития железных дорог в Северной Америке. С начала 1870-х годов, после
появления электрического телеграфа, пространственное разделение поездов фик-
сированными блок-участками становится стандартом на железных дорогах Европы.
32
3.1. Исторические предпосылки
Британские железные дороги первыми перешли на системы блокировки, и
вскоре за ними последовали железные дороги других европейских стран. Введение
систем блокировки с фиксированными блок-участками сочеталось с установкой
напольных сигналов для управления поездными передвижениями. С этого времени
напольные сигналы становятся составной частью систем управления на железных
дорогах Европы. Так как устройства блокировки, разработанные в XIX в., управ-
лялись вручную местным персоналом, он же получил полномочия для управления
всей системой. Впоследствии на участках с высокой интенсивностью движения
поездов были введены распорядители передвижений, которые управляли процес-
сами перевозок на протяженных участках перегонов или на станционных узлах.
На некоторых железных дорогах их стали называть диспетчерами, но суть их ра-
боты значительно отличалась от той, которую выполняли диспетчеры в Северной
Америке.
Для систем блокировки, управляемых вручную, на каждом посту необходимо
иметь обслуживающий персонал. Таким образом, при принятой в то время длине
блок-участка от одного до пяти километров для организации движения на желез-
нодорожной линии требовалось большое число работников. В Северной Америке,
за исключением некоторых линий на Восточном побережье, такая организация
движения была невозможна из-за низкой плотности населения. Поэтому железные
дороги Северной Америки даже после изобретения электрического телеграфа не
ввели разграничение поездов фиксированными блок-участками. Блок-участки с
сигналами появились там позднее, после создания систем автоблокировки, ис-
пользующих информацию от рельсовых цепей.
На большинстве североамериканских железных дорог выполняемые по гра-
фику поездные передвижения с разделением поездов по времени используются
и сегодня. С самого начала перевозками там управляли не местные дежурные, а
диспетчер из центрального офиса. Электрический телеграф позволял диспетчеру
вносить изменения в график при выдаче поездных распоряжений. Эти распоряже-
ния передавались по телеграфу движенческому персоналу станций и через местного
дежурного выдавались машинисту поезда. Это привело к возникновению прин-
ципов Timetable & Train Order, которые превратились в стандартные процедуры
при управлении североамериканскими железными дорогами и использовались
вплоть до 1980-х годов. Затем появились мощные системы обмена информацией
по радиоканалу, что позволило диспетчеру выдавать разрешения на проследование
непосредственно машинисту поезда. Короткое описание принципов Timetable &
Train Order приведено в [Paehl, 2002]. При этой технологии сигналы устанавлива-
ли только в особых местах, где требовался высокий уровень защиты: перед пере-
сечениями или разветвлениями железнодорожных линий разных направлений.
Эти сигналы защищали только данные пересечения и разветвления, иногда даже
не будучи связаны зависимостями и замыканиями. При этом их разрешающе-
го показания, не сопровождаемого командой движенца, было недостаточно для
проследования впередилежащих секций. По этому вопросу в [MacFarlane, 2004]
есть замечательный комментарий автора: «В отличие от европейской практики
организации поездной работы сигналы были сначала добавлены в традиционную
североамериканскую технологию управления движением и только потом были в
нее интегрированы».
Процедуры Timetable & Train Order использовались даже на многих участках с
автоблокировкой. Хотя разделение поездов по времени было заменено фиксиро-
ванными операциями блокировки, поезда продолжали следовать по выдаваемым
33
3. Методы эксплуатации железных дорог
предписаниям. Это позволяло железным дорогам иметь на участках с автоблоки-
ровкой нецентрализованные и управляемые вручную стрелки. Сигнализированные
передвижения, в которых поезда следуют исключительно по показаниям светофо-
ров, в Северной Америке можно найти только на линиях с современным диспет-
черским управлением. Хотя диспетчерская централизация (ДЦ) обычно ассоцииру-
ется с удаленным управлением постами централизации, первоначальное значение
этого термина в США подразумевало следование поезда по показанию сигнала
без участия работников службы движения в процессе выдачи дополнительных ко-
манд машинисту поезда. С тех пор как движение поезда по показанию сигнала
стало стандартом на всех магистральных железнодорожных линиях Европы, такое
разобщенное толкование часто является причиной недопонимания при общении
североамериканских и европейских экспертов. Для последних движение поезда
только по показаниям сигналов является привычным даже на линиях, управляе-
мых старыми механическими системами централизации. Поэтому по принятым в
Северной Америке формальным признакам европейские железнодорожные линии
с местными постами механической централизации подпадали бы под категорию
участков, управляемых современными системами ДЦ.
3.2.	Классификация путей, станций и сигналов
3.2.1.	Основные и второстепенные пути
С точки зрения управления движением пути разделяются на два основных клас-
са, неодинаково трактуемых в правилах разных железных дорог. Однако это не
меняет сути. В отдельную группу выделяются пути, используемые для регулярных
поездных передвижений (см. классификацию передвижений в п. 3.4). Такие пути
называются приемо-отправочными, по-английски их именуют чаще всего «main
tracks», хотя в британских правилах используется термин «running lines». Пути
Рис. 3.1. Классификация путей
; Зона маневровой работы
Рис. 3.2. Зоны маневровой работы
34
3.2. Классификация путей, станций и сигналов
перегонов и их продолжение на станциях относятся к категории «main tracks»,
по-русски такие пути принято называть главными. Неглавные станционные пути,
используемые для скрещения и обгона поездов, называются боковыми («loops»); в
большинстве стран они также подпадают под категорию основных путей (рис. 3.1).
На железных дорогах, использующих сигналы, основные пути оснащают свето-
форами для обеспечения поездных передвижений. Между стрелками и сигналами
на таких путях обычно имеются зависимости и замыкания. Остальные пути на
станциях называются второстепенными («secondary tracks», в британской терми-
нологии «sidings») и не используются для регулярных поездных передвижений.
Парки с такими путями служат для формирования составов, отстоя поездов или
отдельных вагонов и для других подобных целей и называются зонами маневровой
работы, или «yard» (рис. 3.2).
В североамериканской терминологии боковые пути именуются второстепенны-
ми («sidings»). Таким образом, в зависимости от правил эксплуатации разных стран
боковые пути могут относиться к категории как основных, так и второстепенных.
В Северной Америке даже при наличии выходных сигналов с приемо-отправочных
путей могут отсутствовать зависимости и замыкания между сигналами и стрелками
[White, 2003].
3.2.2.	Роль сигналов
Напольные сигналы указывают, может ли состав проследовать на расположен-
ный за ними участок. На железных дорогах, где поездные передвижения строго
отделены от маневровых (п. 3.4), для передвижений каждого рода имеются свои
сигналы. В этом случае основные сигналы дают право поезду въехать на участок.
Такое решение характерно почти для всех железных дорог, за исключением Север-
ной Америки. На железнодорожных линиях с фиксированными блок-участками и
передвижениями по сигналам без дополнительных распоряжений разрешение на
следование поезда выдается машинисту показанием сигнала. На расстоянии тор-
мозного пути до основного поездного сигнала располагается предупредительный
сигнал, извещающий машиниста о приближении к основному сигналу и о его пока-
зании. Это необходимо потому, что длина тормозного пути чаще всего превышает
видимость основного сигнала (исключение составляют участки с низкой скоростью
движения). Предупредительное показание дает возможность машинисту заранее
применить служебное торможение и остановить поезд перед основным сигналом
с запрещающим показанием.
На участках, где расстояние между основными сигналами незначительно пре-
вышает длину тормозного пути, предупреждение о приближении к сигналу с за-
прещающим показанием выдается предыдущим основным сигналом. На участках
с большими расстояниями между основными сигналами (например, при полуав-
томатической блокировке) на расстоянии тормозного пути до основного сигнала
устанавливается предупредительный (п. 7.3.3). Его единственная функция—преду-
преждение, так как он только извещает о показании следующего за ним основного
сигнала. Он не может самостоятельно выдавать запрещающее показание.
Маневровые сигналы используются для разрешения маневровых передвиже-
ний, а также для защиты поездных маршрутов от препятствующих им маневровых
передвижений. Поездные сигналы не применяют для маневровых передвижений.
Там, где маневровый состав должен проследовать поездной сигнал, на светофоре
предусматривается дополнительное показание для маневровых передвижений. Тем
35
3. Методы эксплуатации железных дорог
самым разрешаются маневры с проследованием сигнала, выдающего запрещающее
показание для поездов. Для маневровых передвижений предупредительный сигнал
не является необходимым, так как в данном случае машинист должен двигаться с
такой скоростью, чтобы остановить состав при приближении к другой подвижной
единице или иному препятствию на пути (движение по условиям видимости).
На железных дорогах Северной Америки нет различий между поездными и ма-
невровыми сигналами из-за иных правил организации маневровых передвижений.
Но в некоторых случаях сигнал может иметь специальное показание, используемое
только для маневров. Другое отличие североамериканских железных дорог, пере-
нятое и Россией, заключается в ограниченном применении предупредительных
сигналов. На участках, оборудованных автоблокировкой, каждый блок-сигнал
является предупредительным по отношению к следующему. Только при выезде
поезда с участка, оборудованного полуавтоматической блокировкой, входному
светофору предшествует предупредительный.
В соответствии с принципами управления сигналы можно разделить на три
класса:
—	управляемые сигналы;
—	автоматические сигналы;
—	полуавтоматические сигналы.
Управляемыми сигналами являются те, показания на которые выводятся по
командам местного или удаленного оператора (в зависимости от применяемой
системы). Автоматические сигналы открываются и закрываются автоматически
при проследовании поезда. Полуавтоматические сигналы обслуживаются опера-
тором, но могут быть переведены в автоматический режим работы. Помимо пере-
ключаемых сигналов, некоторые железные дороги в особых случаях используют
непереключаемые сигналы в соответствии с собственными правилами организа-
ции движения поездов. Такие сигналы всегда выдают одно показание. Например,
предупредительные светофоры с постоянно горящим желтым огнем могут приме-
няться в тех случаях, когда все следующие по участку поезда должны готовиться
к остановке у входного светофора. Непереключаемый основной поездной сигнал,
выдающий только запрещающее показание, может, например, применяться там,
где все поездные маршруты заканчиваются, и далее состав может следовать только
маневровым порядком.
При автоматической блокировке пути на перегоне делятся на блок-участки для
обеспечения пространственного разделения поездов. В подавляющем большинстве
случаев поезд не может въехать на участок до тех пор, пока предыдущий поезд не
освободит его. Принцип прост — одновременно не более одного поезда на блок-
участке. На перегонах с напольными сигналами последние разделяют блок-участки
и служат для разрешения поездных передвижений. Сигнал, управляющий въездом
на блок-участок, называется блок-сигналом.
3.2.3.	Определение станций и зон действия постов централизации
Наиболее часто встречается следующее определение: станции—это все наиме-
нования, указываемые на путевой оси графика движения поездов. В соответствии
с расписанием движения станциями считаются все пункты, для которых в доку-
менте дается время их проследования. На железных дорогах Великобритании под
этим термином понимаются все остановки, где заходят и выходят пассажиры, а
также производится погрузка и выгрузка. В соответствии с североамериканскими
36
3.2. Классификация путей, станций и сигналов
правилами на каждой станции должен быть установлен специальный станционный
знак, при нахождении у которого можно использовать разрешения и инструкции,
выдаваемые для этой станции.
На железных дорогах Европы станционные указатели используются главным
образом на пассажирских станциях для информирования пассажиров. На протя-
женных станциях и в крупных узлах некоторые железные дороги указывают стан-
ционные наименования в зонах централизации вне пассажирских станций, что
помогает машинисту ориентироваться на местности. Но это обычно делается в
зонах, где нет зданий постов централизации и машинист не может идентифициро-
вать свое местоположение по названию близлежащего поста. Некоторые железные
дороги используют термин «станция» для указания места, где поезда имеют регу-
лярные остановки. Термин «станция» необязательно ассоциировать с определе-
нием «станционный путь», которое используется на некоторых железных дорогах
для разделения путей на станционные, где действуют правила движения поездов
по станциям, и перегонные. Правила следования по станционным путям тесно
связаны с правилами работы постов централизации отдельных железных дорог.
Пост централизации увязывает стрелки и сигналы таким образом, чтобы передви-
жения были маршрутизированы и следовали друг за другом в надлежащей и безопасной
последовательности. Поездные маршруты через приемо-отправочные пути обычно
централизованы (п. 4.3). Сигналы, управляющие поездными передвижениями че-
рез зоны, обслуживаемые постами централизации, называются централизованны-
ми сигналами. Перегонный сигнал также может быть централизован. Стрелками
и сигналами внутри централизованной зоны управляют либо с местного поста
централизации, либо из удаленного центра. Местные посты централизации имеют
в английском языке разные наименования: в Северной Америке такой пост называ-
ют «interlocking tower», а на железных дорогах, перенявших британские принципы
и терминологию, — «signalbox» или «signal cabin». Блок-сигналы, расположенные
между зонами централизаций, часто называют промежуточными (intermediate)
сигналами. В Великобритании этот термин используется только в старых системах
с блок-сигналами, управляемыми с постов централизации.
В отношении терминов «пост централизации» и «станция» железные дороги
используют различные определения и рамочные пояснения исходя из собственной
практики организации движения. В частности, имеется большая разница между
железными дорогами Северной Америки и остального мира. Перегонная система
блокировки, используемая для обеспечения безопасности поездных передвижений
в Северной Америке, продолжает действовать и в зоне централизации. Из-за этого
отсутствует деление путей на станционные и перегонные. На рис. 3.3 представле-
ны наиболее существенные различия между рассматриваемыми философиями на
примере станции с несколькими путями. В Северной Америке стрелочные зоны
в каждой горловине станции рассматриваются как отдельные небольшие посты
централизации. Они ограничиваются с противоположных сторон управляемы-
ми централизацией сигналами таким образом, что обычно внутри рассматривае-
мой зоны нет промежуточных поездных сигналов. Названия станций относятся
к этим небольшим постам централизации, но не к расположенным между ними
приемо-отправочным путям. В Европе, а также и в других странах вне Северной
Америки название станции относится и к зонам приемо-отправочных путей. Здесь
пути между стрелками противоположных горловин называются станционными.
Станционные пути ограничены соответствующими поездными сигналами. По-
ездные передвижения по этим путям увязаны с централизацией и не происходят
37
3. Методы эксплуатации железных дорог
Североамериканская практика
Станция А
; Централизация I
Европейская практика (исключая современную британскую практику)
Зона централизации
Рис. 3.3. Различные принципы соотнесения постов централизации и названий станций к путевому
развитию на североамериканских и европейских железных дорогах
по правилам, присущим блокировке на перегонах. Кроме того, путевое развитие
может содержать более двух горловин, входящих в общую зону централизации.
Рис. 3.4 дает более детальный пример того, как установлены границы зон цен-
трализации в Северной Америке. На каждом пути, ведущем в зону централизации,
установлен сигнал, который может разрешать поездные передвижения в том числе
на тупиковые и другие пути, которые не используются для регулярных поездных
передвижений (здесь наблюдается существенная разница по сравнению с европей-
скими принципами централизации). Такие сигналы называются входными («home
signal»). Указанные на нем скоростные ограничения действуют до тех пор, пока
поезд не проедет за первый встречный поездной сигнал, считающийся выходным
сигналом данной централизации.
На железных дорогах Европы все еще сохраняется разница между традицион-
ным британским принципом и континентальными железными дорогами, в основ-
ной массе следующими немецким принципам. На постах централизации, работаю-
щих по британскому принципу, особое значение имеет термин «зона станции». К
этой зоне относятся пути, расположенные между входным сигналом и последним
поездным сигналом данного направления, управляемыми с одного поста центра-
лизации. Последний поездной сигнал (так называемый секционный) разрешает
Рис. 3.4. Зоны действия централизаций (североамериканская практика)
38
3.2. Классификация путей, станций и сигналов
Рис. 3.5. Границы станции в соответствии со старой британской практикой
Рис. 3.6. Зона станции, ограниченная входными сигналами (практика Германии и ряда других стран)
поезду пересечь границу станции и выехать на перегон. Для каждого направления
существуют собственные границы станции. На большинстве станций, спроектиро-
ванных по британской философии, секционный сигнал размещается за последней
централизованной стрелкой, и ему обычно предшествует дополнительный центра-
лизованный сигнал, располагаемый перед стрелочной зоной (рис. 3.5).
В отличие от немецких принципов ограничения станций входными сигнала-
ми, описываемых ниже, британские станционные зоны определяются не путе-
вым развитием, а одиночными постами централизации. При путевом развитии,
управляемом с разных постов централизации, каждый пост определяет собст-
венные границы станции. Однако на современных постах централизации с не-
прерывным контролем свободности путей уже не применяются рассмотренные
выше правила установления станционных зон. На железнодорожных линиях,
управляемых современными системами ДЦ, едва заметна разница между участ-
ками пути, на которых поездными передвижениями управляют сигналы постов
централизации, и участками, на которых движение поездов осуществляется по
сигналам автоматической блокировки. В этих зонах больше нет сигналов, име-
нуемых входными. Современные британские принципы СЦБ изложены подроб-
нее в [IRSE, 1980].
На многих железных дорогах мира путевое развитие станций ограничивается
входными сигналами, которые интегрированы в пост централизации и защищают
передвижения в зоне его действия. Пути, находящиеся вне этой зоны, называют
перегонными (рис. 3.6). Это соответствует определению «станция» в традиционной
немецкой практике. В отличие от британской практики такие входные сигналы
могут ограничивать станции, управляемые с нескольких постов централизации.
39
3. Методы эксплуатации железных дорог
Сигналы, разрешающие поезду покинуть ограниченную входными сигналами
станцию и выехать на перегон, называют выходными. Другие централизованные по-
ездные сигналы, не относящиеся ни к входным, ни к выходным, называют маршрут-
ными (рис. 3.7). Посты централизации у отдельных стрелок и пересечений вне зоны,
ограниченной входными сигналами, в некоторых странах относят к перегонным и
сигналы, управляемые с этих постов, считают блок-сигналами, а не станционными
сигналами, хотя имеющиеся на перегоне разветвления и пересечения идентичны стан-
ционным. Такие раздельные пункты называют разъездами или обгонными пунктами.
В зонах, управляемых из диспетчерского центра, отдельно расположенные стан-
ции могут объединяться в одну станцию с большим количеством маршрутных сиг-
налов. Проезжая через такие протяженные зоны, пригородные поезда могут иметь
в графике несколько остановок внутри одной станции. На некоторых железных
дорогах такие тенденции развития вызвали дискуссию о возможном упразднении
традиционного деления железнодорожных линий на станции и перегоны в зонах
с высокой степенью централизации управления поездной работой.
Несмотря на то что национальные правила в зонах действия централизаций
различаются, управляемые с поста поездные сигналы могут быть разделены на
четыре основные группы:
—	централизованные сигналы, ведущие поезд с блок-участка на станционный
путь (входные сигналы);
—	централизованные сигналы, ведущие поезд со станционного пути на блок-
участок (выходные сигналы);
Границы станции по входным сигналам
Входной сигнал
Выходные сигналы
Входной сигнал
Выходные сигналы
Рис. 3.7. Зона станции с централизованными маршрутными сигналами
—	централизованные сигналы, ведущие поезд с одного блок-участка на следую-
щий (блок-сигналы при централизованной автоблокировке);
— централизованные сигналы, ведущие поезд с одного станционного пути на
другой (маршрутные сигналы).
Некоторые железные дороги используют все перечисленные типы централи-
зованных сигналов, в то время как другие используют лишь некоторые или даже
только один из них.
3.2.4.	Сигнализация на двухпутных участках
На двухпутных участках пути обычно специализируются по направлениям
движения. Хотя в мире доминирует правостороннее движение, имеются страны,
в которых левостороннее движение является стандартным на двухпутных участ-
ках. Левостороннее движение используется в Великобритании и Ирландии, во
40
3.3. Передвижения рельсового транспорта
Двухпутный участок с односторонним движением
Двухпутный участок с двусторонним движением
без проходных сигналов в неправильном направлении
Двухпутный участок с двусторонним движением
с проходными сигналами в неправильном направлении
Рис. 3.8. Установка блок-сигналов на двухпутном участке
Франции, Италии, Бельгии, Швейцарии, Швеции, Португалии, в большинстве
стран Африканского континента, в Иране, Израиле, Японии, Китае, Индии, Па-
кистане, Индонезии и многих других азиатских странах, в Австралии и Новой Зе-
ландии, Уругвае, Аргентине и Чили, а также на линиях широкой колеи в Бразилии.
Некоторые страны используют смешанные системы. Типичным примером этого
в Европе являются Австрия и Испания, использующие левостороннее движение
только на некоторых участках железнодорожной сети.
На перегонных путях, не оборудованных локомотивными или напольными си-
стемами сигнализации для двустороннего движения, следование поездов разреша-
ется только по установленному направлению. На таких участках движение по не-
правильному пути возможно только по особым указаниям. На пути, оборудованные
сигнализацией для движения в обоих направлениях, выезд в неправильном направ-
лении может разрешаться показанием выходного светофора. Некоторые железные
дороги не устанавливают проходные сигналы для движения поездов в неправильном
направлении, так как на большинстве линий оно практикуется нечасто.
На рис. 3.8 представлены типичные примеры установки блок-сигналов на двух-
путном участке. На железных дорогах, следующих немецким принципам органи-
зации поездной работы, направление движения устанавливается только для зон
вне станций.
3.3.	Передвижения рельсового транспорта
Передвижения рельсовых подвижных единиц подразделяются на два вида: по-
ездные и маневровые. На железных дорогах Европы для обоих видов передвижений
используются совершенно разные правила. Определенные различия между ними
есть и в правилах железных дорог Северной Америки, где также используются как
поездные, так и маневровые передвижения, но эти различия не так велики, как в
Европе. Вот почему североамериканские железные дороги, как упоминалось выше,
не используют маневровые сигналы.
41
3. Методы эксплуатации железных дорог
3.3.1.	Поездные передвижения
По правилам, предусмотренным для поездных передвижений, локомотивы или
другой самоходный подвижной состав по отдельности или в сцепе с другими по-
движными единицами могут следовать на станционные и перегонные пути после
получения соответствующего разрешения. В графике учитывается максимальная
скорость, установленная для проезда по секциям участка. На каждом поезде уста-
навливается знак конца состава, позволяющий персоналу на путях проверить при
проезде его целостность. Все регулярные передвижения по путям за пределами
входных сигналов относятся к поездным.
Для разрешения поездных передвижений необходимы:
—	действующий график движения как основа для следования поезда по рельсо-
вой сети по предопределенному маршруту с учетом особых условий управления;
—	разрешение на проследование каждой отдельной секции в маршруте поезда.
Разрешение (п. 7.3.3.1) для выезда на участок пути выдается оператором, в обя-
занности которого входит управление движением поездов по данному участку. Та-
ким образом, поезд находится под постоянным внешним управлением движенче-
ского персонала. На участках, где движение поездов осуществляется по сигналам,
разрешение на поездные передвижения выдается:
—	разрешающим показанием поездного светофора;
—	разрешающим показанием локомотивного светофора;
—	пригласительным сигналом, разрешающим поезду проследовать запрещаю-
щее показание светофора при выполнении особых условий;
—	приказ в устной или письменной форме, разрешающий поезду проследовать
запрещающее показание светофора при выполнении особых условий.
На участках без сигналов разрешение на поездные передвижения выдается:
—	правилами, исходящими из графика движения поездов;
—	устными или письменными указаниями.
3.3.2.	Маневровые передвижения
Маневровыми называются передвижения, предназначенные для формирова-
ния поездов, перемещений вагонов с одних путей на другие и прочих подобных
целей. Маневровые передвижения подчиняются упрощенным требованиям ввиду
низкой скорости движения, позволяющей немедленную остановку сразу после
обнаружения другой подвижной единицы или препятствия. Правила блокировки
не распространяются на маневровые передвижения. Маневровые составы могут
заезжать на занятые участки пути. Передвижения составов на тупиковых, погру-
зо-разгрузочных путях и в промышленных зонах также выполняются как манев-
ровые. На некоторых железных дорогах поездные передвижения на занятые пути
могут осуществляться только маневровым порядком. Есть также железные дороги,
которые используют маневровые передвижения в качестве режима ограничен-
ной функциональности при невозможности установить регулярные поездные
передвижения.
Разрешение на маневровые передвижения выдается:
—	разрешающим показанием маневрового сигнала. Это показание может выда-
ваться комбинированным поездным и маневровым светофором и разрешать про-
следование при запрещающем показании для поездных маршрутов;
—	устным разрешением.
42
3.3. Передвижения рельсового транспорта
В североамериканской терминологии маневровые передвижения («shunting
movements») именуются как поворотные передвижения («switching movements»)
или передвижения в сортировочных парках («movements of yard engines») и подчи-
няются правилам, действующим в сортировочных зонах (см. ниже).
Железные дороги выработали разные ограничения для маневровых передвиже-
ний по станционным путям исходя из своего опыта организации поездной работы.
3.3.2.1.	Маневровые передвижения в европейской практике
На европейских железных дорогах (за исключением линий, работающих по
новым британским правилам) маневровые передвижения не должны пересекать
границы станций. Зоны внутри станций, используемые для маневровых передви-
жений, обычно ограничивают специальными знаками (рис. 3.9).
Расстояние между входным сигналом и сигнальным знаком, ограничивающим
маневровые передвижения (там, где он предусматривается), соответствует защит-
ному участку за входным сигналом. Маневровые составы могут выезжать за этот
знак только по письменному разрешению дежурного или диспетчера, который пе-
ред выдачей такого разрешения должен убедиться в отсутствии поездов на участке
приближения к станции.
В британской практике выполнение маневров возможно в пределах станции,
Границы станции
Маневровая зона
Границы маневровой зоны
Рис. 3.9. Зоны маневровых передвижений (на примере Германии, типичном для европейских стран)
соответствующей зоне одного поста централизации. На современных участках вме-
сто граничных знаков при отсутствии обычных поездных или маневровых сигналов
устанавливаются маневровые светофоры с постоянно включенным запрещающим
показанием. Они защищают от выбега маневрового состава на перегон по встреч-
ному направлению. На некоторых других железных дорогах, например в Швейца-
рии, маневровые составы могут при выполнении определенных условий выезжать
за пределы маневровой зоны. Для этих случаев в правилах железных дорог вводится
особая категория маневровых передвижений.
3.3.2.2.	Маневровые передвижения в североамериканской практике
Особенностью железных дорог, следующих североамериканским принципам
управления движением, является использование маневровых зон. Поездные пере-
движения по ним обычно разрешает диспетчер, находящийся в удаленном от уча-
стка офисе, а разрешения на маневровые передвижения выдает местный персонал.
Целью выделения таких зон является упрощение выдачи разрешений на маневровые
43
3. Методы эксплуатации железных дорог
передвижения через пути крупных станций, а также обеспечение защиты от боковых
наездов для поездных передвижений через малые станции на участках, не контроли-
руемых диспетчером (п. 3.4.3). В этих зонах маневровые подвижные единицы могут
въезжать на главные пути без разрешения диспетчера. Но на некоторых участках
местные правила требуют разрешения диспетчера для проведения маневров на этих
путях, чтобы сохранить возможность для поездных передвижений. Также маневро-
вые передвижения могут осуществляться при работе станции в сортировочном ре-
жиме. На участках, где поездные передвижения осуществляются с использованием
проходных сигналов автоблокировки, зоны маневровой работы увязаны с системой
сигнализации, и проходной сигнал выдает разрешающее показание в зависимости
от положения переводимых вручную стрелок.
Переводимые вручную стрелки оборудованы электрическим замыканием, его
выключение осуществляется персоналом непосредственно на стрелке сразу после
снятия механического замыкания. Размыкание приводит к тому, что установлен-
ный перед стрелкой сигнал автоблокировки переключается на запрещающее по-
казание. Если все рельсовые цепи ограждаемого участка свободны или рельсовая
цепь данной стрелочной секции занята, замыкание снимается сразу после запроса
(чтобы машинист поезда, выезжающего с главного пути, мог самостоятельно ра-
зомкнуть и перевести стрелку). Если участок занят, а стрелочная секция свободна,
размыкание произойдет через несколько минут, чтобы приближающийся поезд
успел проехать стрелку. Если переводимая вручную стрелка не оборудована элек-
трическим замыканием, сигнал автоблокировки переключается на запрещающее
показание после того, как механическое замыкание снято, а стрелка переведена.
Внутри маневровых зон поезда, не следующие по показаниям сигналов авто-
блокировки, должны перемещаться с уменьшенной скоростью, чтобы иметь воз-
можность немедленно остановиться перед подвижной единицей, выполняющей
маневры, или препятствием. При приближении поезда маневровые подвижные
единицы должны немедленно освободить главный путь для обеспечения его про-
езда. Начало и конец сортировочной зоны обозначаются специальными знаками
для информирования поездной бригады (рис. 3.10).
Поскольку на железных дорогах Северной Америки поездные передвижения не
сильно отличаются от маневровых, они также могут выполняться внутри маневро-
вой зоны по устным распоряжениям. На участках, управляемых из диспетчерского
центра, используются другие правила проезда через маневровые зоны. На этих
участках маневровая подвижная единица следует по сигналам, предназначенным
для поездных передвижений. Однако диспетчер может выдать ограниченное по
территории и времени разрешение на маневры. Выделенная зона закрывается для
других маршрутов, и состав может выполнять маневровую работу. Централизован-
ные стрелки в таких зонах можно переключать на местное управление.
Маневровая зона
Рис. 3.10. Маневровая зона (на примере железных дорог Северной Америки)
44
3.4. Принципы разделения поездов
3.4.	Принципы разделения поездов
Коэффициент трения в системе колесо — рельс в 8 раз меньше, чем на авто-
мобильном транспорте. В результате тормозной путь рельсовой подвижной еди-
ницы может заметно превышать дальность обзора пути машинистом. Поэтому
интервальное разделение поездов по условиям видимости возможно только при
движении с ограниченной скоростью; обычно она составляет от 15 до 30 км/ч. Сле-
дование по условиям видимости допускается только для регулярных маневровых
передвижений и нерегулярных поездных. Для регулярных поездных передвижений
необходимо использовать процедуры разделения поездов, чтобы обезопасить их
передвижения, независимо от условий видимости пути.
Принципы, используемые для безопасного разделения поездов, зависят от сле-
дующих критериев:
—	как с пути на поезд передается разрешение на проследование (п. 7.3.3.1);
—	как регистрируется освобождение пути поездом.
Если разрешение на проследование выдается в определенных точках (например,
напольными сигналами либо письменными или устными указаниями), необхо-
димо разделять поезда фиксированными блок-участками. В этом случае каждое
разрешение выдается для въезда на определенный участок и действует до тех пор,
пока поезд не достигнет другой точки, у которой должно быть получено следующее
разрешение. На участках, где следование поездов осуществляется по показаниям
локомотивной сигнализации непрерывного типа, такое ограничение отсутствует.
Однако непрерывной передачи на поезд разрешения на проследование еще не-
достаточно для того, чтобы отказаться от разделения поездов фиксированными
блок-участками.
Кроме того, поезд освобождает путь не через фиксированные интервалы, а
непрерывно. Поэтому при отказе от фиксированных блок-участков необходим
непрерывный контроль целости состава поезда. Так как в традиционной желез-
нодорожной системе до сих пор не найдено эффективное решение этой задачи,
разделение поездов фиксированными блок-участками остается пока еще стан-
дартным принципом обеспечения безопасности движения в большинстве стран
мира.
Принцип разделения поездов интервалами во времени в следующих разделах
книги рассматриваться не будет, поскольку железные дороги Европы с 1870-х го-
дов перешли от разделения поездов по времени к разделению фиксированными
блок-участками. Как уже упоминалось в п. 3.1, разделение поездов по времени
практиковалось на не оборудованных сигналами участках в Северной Америке
значительно дольше в рамках технологии Timetable & Train Order [Paehl, 2002]. Се-
годня эта технология почти не используется.
Перед рассмотрением различных принципов разделения поездов необходимо
принять во внимание следующую существенную деталь. Тормозной путь в первую
очередь зависит не от полного веса поезда, а от той его доли, которая используется
при передаче тормозных сил между колесом и рельсом. Поезда с одинаковыми
тормозными свойствами имеют практически одинаковый тормозной путь. Для
безопасного разделения поездов последние должны иметь между собой свобод-
ные участки пути длиной, равной или большей их тормозного пути. Вот почему
для максимального использования пропускной способности участка логичным
является объединение нескольких коротких подвижных единиц в один поезд. Если
поезд обладает теми же тормозными свойствами, что и каждая подвижная единица
45
3. Методы эксплуатации железных дорог
Одиночные подвижные единицы
Подвижные единицы в составе поезда
Длина участка, необходимая для безопасного движения
<---------------------------------------------------►
1	f		L‘_ ! \1
Рис, 3.11. Влияние длины состава на требуемую пропускную способность:
1Ь — тормозной путь, включая необходимые дополнения для интервального разделения поездов
в отдельности, то и тормозной путь у них будет одинаковым (рис. 3.11). Поэтому
применение поездов, в составах которых большое число вагонов, является одной
из базовых особенностей железнодорожного транспорта.
3.4.1.	Сигнализация при движении по линиям с фиксированными
блок-участками, оборудованными напольными сигналами
На линиях, где используется интервальное регулирование движения поездов,
пути разделяют на блок-участки. На каждом из них может находиться только один
поезд. Напольный сигнал расположен в начале блок-участка и разрешает поезду
въезд на него. Для открытия сигнала и последующего въезда на блок-участок долж-
ны быть выполнены следующие условия:
—	впередиидущий поезд должен освободить блок-участок;
—	впередиидущий поезд должен освободить защитный участок за следующим
сигналом (только на линиях с защитными участками);
—	впередиидущий поезд должен быть огражден сигналом с запрещающим
показанием;
—	поезд должен быть защищен от встречных передвижений.
На железных дорогах, не использующих защитные участки, контролируемый
сигналом впередилежащий путь эквивалентен длине блок-участка. Примерами
являются магистральные линии железных дорог Северной Америки и отчасти Рос-
сии. На многих других железных дорогах напольный сигнал контролирует впере-
дилежащий путь, превышающий длину одного блок-участка (рис. 3.12). В этом
случае в ограждаемую напольным сигналом зону входит наряду с блок-участком
еще и защитный участок. При этом имеет место перекрытие, поскольку состояние
защитного участка контролируется показанием и следующего сигнала. Смысл за-
щитного участка заключается в дополнительном повышении безопасности в слу-
чае, если машинист не сможет остановить поезд перед сигналом с запрещающим
показанием. Сигнал не будет открыт до тех пор, пока весь контролируемый им
участок не освободится. Поэтому конечная точка защитного участка за сигналом
соответствует концу пути, контролируемого предыдущим блок-сигналом. Защит-
ные участки применяются на всех железных дорогах Европы, многих железных
дорогах вне Европы, а также на большинстве городских, пригородных и подобных
им электрифицированных железнодорожных линий по всему миру.
46
3.4. Принципы разделения поездов
На линиях с фиксированными блок-участками минимальный интервал следо-
вания между поездами зависит от так называемого времени блокирования [Нап-
sen/Pachl, 2008]. Временем блокирования называется интервал времени, в течение
которого участок пути (обычно блок-участок) передается в распоряжение прохо-
дящему по нему составу и потому должен быть заблокирован для других поездов.
Таким образом, время блокирования отмеряется от выдачи поезду разрешения на
проследование (например, открытием сигнала) до возможности выдачи разреше-
ния на проследование через эту же секцию другому поезду. Время блокирования
участка пути обычно значительно больше, чем время проезда по нему поезда —от
занятия секции до ее полного освобождения. На участках с напольными сигналами
для поездов, не имеющих в графике остановок на путях, время блокирования блок-
участка включает в себя следующие составляющие (рис. 3.13):
—	время, необходимое для открытия сигнала;
—	время следования по показанию сигнала: от вступления поезда в зону видимо-
сти предыдущего блок-сигнала (или предупредительного сигнала) до достижения
этого сигнала;
—	время следования поезда по участку приближения от предыдущего сигнала до
сигнала, ограждающего данный блок-участок;
Блокировка без защитных участков
Блок-участок
Поезд 2
ОТКРЫТ
ЗАКРЫТ
Поезд 1
Длина пути, контролируемого Длина пути, контролируемого Длина пути, контролируемого Длина пути, контролируемого
сигналом 9	сигналом 11	сигналом 13	сигналом 15
Рис. 3.12. Контролируемый сигналом путь в системах с фиксированными блок-участками
47
3. Методы эксплуатации железных дорог
—	время следования между блок-сигналами, ограничивающими данный
блок-участок;
—	время между выездом головы состава с блок-участка до его полного освобож-
дения, а также при необходимости время освобождения защитного участка;
—	время разблокирования в системах блокировки.
Время следования поезда по участку приближения может не учитываться, если в
графике поезда имеется обязательная остановка перед светофором, ограждающим
искомый блок-участок. В этом случае к данному светофору будет применяться
время следования по показанию сигнала.
При расчете времени следования на линиях, оснащенных локомотивной сиг-
нализацией, в качестве участка приближения выступает длина тормозного пути
48
3.4. Принципы разделения поездов
перед сигналом, ограничивающим данный блок-участок. Схематично проезд по-
езда и связанное с ним время блокирования по всем блок-участкам перегона на
диаграмме время—путь выглядит как кривая ступенчатой формы (так называемая
блокировочная лестница, рис. 3.14). Эта схема наглядно демонстрирует использо-
вание участка поездом. При помощи блокировочной лестницы можно рассчитать
минимально допустимый интервал попутного следования между двумя поездами.
Время блокирования определяет наиболее короткий промежуток времени между
проездами через сигнал идущих друг за другом поездов, т. е. минимально допусти-
мый интервал попутного следования по каждому блок-участку.
3.4.2.	Следование поездов по локомотивным сигналам
В большинстве систем локомотивной сигнализации реализованы также непре-
рывный контроль скорости и функции автоматического торможения. Однако на
ряде железных дорог локомотивная сигнализация используется только для инфор-
мирования машиниста о сигнальном показании без автоматического воздействия
на тормозную систему (пп. 8.1.1 и 8.1.2). На многих железных дорогах при про-
тиворечиях между показаниями локомотивных и напольных сигналов приоритет
отдается локомотивной сигнализации; машинист руководствуется ее показаниями
при ведении поезда. Это характерно для всех новых систем локомотивной сигна-
лизации, применяемых на высокоскоростных линиях. Такие системы позволяют
полностью отказаться от напольных светофоров. Тем не менее некоторые желез-
ные дороги сохранили на этих линиях ограниченное число напольных светофоров,
49
3. Методы эксплуатации железных дорог
чтобы по их показаниям могли следовать поезда, не оборудованные соответствую-
щими системами локомотивной сигнализации.
На некоторых железных дорогах еще используются устаревшие системы ло-
комотивной сигнализации, которые служат только для отображения сигнальных
показаний в кабине машиниста. На таких линиях машинист руководствуется по-
казаниями напольных светофоров, а локомотивная сигнализация играет вспомо-
гательную роль.
3.4.2.1.	Локомотивная сигнализация с фиксированными
блок-участками
Основной причиной сохранения на железных дорогах фиксированных блок-
участков является необходимость проверки целостности поездов. Основным отли-
чием локомотивной сигнализации с фиксированными блок-участками от систем
с напольными сигналами является независимость от участка приближения, длина
которого определяется расстоянием между сигналом, выполняющим роль преду-
предительного, и блок-сигналом, ограждающим блок-участок. Время приближе-
ния не больше времени проезда отрезка пути между предупредительным и основ-
ным сигналами, но в системе с локомотивной сигнализацией движение поезда в
этой зоне происходит по кривой скорости, рассчитываемой бортовой аппаратурой
на основе реального тормозного пути (п. 8.1.3). Другие составляющие времени
блокирования не отличаются от следования по показаниям напольных сигналов
(рис. 3.15). Большинство железных дорог используют специальные напольные зна-
ки, чтобы обозначить ими границы блок-участков в системах автоблокировки без
напольных сигналов. В старых системах локомотивной сигнализации без контроля
скорости следование по участку приближения происходит так же, как в системах
с напольными сигналами. Однако, если информация о показании сигнала непре-
рывно отображается в кабине машиниста, нет необходимости постоянно следить за
50
3.4. Принципы разделения поездов
предупредительным показанием на напольном светофоре. Поэтому время восприя-
тия сигнала (см. рис. 3.13) может быть удалено с диаграммы, а время следования
поезда по участку приближения останется без изменений.
3.4.2.2.	Локомотивная сигнализация с подвижными блок-участками
Хотя подвижные блок-участки еще не применяются на традиционных железных
дорогах, возможность их использования часто вызывает дискуссии. Многие дают
завышенную оценку росту пропускной способности линий при внедрении систем
с подвижными блок-участками. На таких линиях длина блок-участка сокращается
до нуля, что позволяет исключить время следования по нему из расчета време-
ни блокирования. Однако все остальные составляющие времени блокирования
Сбереженное
время
| Сбереженное время
Рис. 3.16. Время блокирования на линиях с подвижными блок-участками в сравнении с фиксированными
51
3. Методы эксплуатации железных дорог
сохраняются. На большинстве железнодорожных линий их сумма значительно
больше той исключаемой доли. Вот почему в сравнении с системами блокировки с
фиксированными блок-участками укороченной длины автоблокировка с подвиж-
ными блок-участками даст лишь небольшой прирост пропускной способности. Ее
единственное отличие от систем с фиксированными блок-участками — исключе-
ние ступеней на блокировочной лестнице, которая преобразуется в непрерывную
полосу времени блокирования (рис. 3.16). На участках со смешанным движением,
где поезда следуют друг за другом с разными скоростями, рост пропускной способ-
ности будет минимальным.
Рассмотренная система с подвижными блок-участками предполагает разгра-
ничение поездов длинами их абсолютных тормозных путей. Однако есть и иные
представления об организации движения поездов с подвижными блок-участка-
ми, в соответствии с которыми поезда разграничиваются длинами относительных
тормозных путей. Этот значит, что расстояние между попутными поездами равно
разнице их тормозных путей с добавлением небольшого защитного отрезка. Для
этого тормозные пути обоих поездов рассчитывают по кривой скорости при тор-
можении в зависимости от фактической скорости их движения. Разграничение
поездов длинами относительных тормозных путей позволяет достичь максималь-
ной пропускной способности.
Однако здесь есть и серьезные проблемы. При следовании с таким интервалом
по станции невозможно перевести стрелку между двумя поездами. Для перевода
стрелок необходимо, чтобы приближающийся поезд находился от нее на расстоя-
нии как минимум абсолютного тормозного пути до тех пор, пока стрелка не будет
переведена и замкнута в маршруте. Другая проблема заключается в том, что при
крушении первого поезда у второго не остается шансов остановиться, не доезжая до
него, и избежать столкновения. Из-за упомянутых проблем разграничение поездов
длиной относительного тормозного пути является скорее академической идеей,
которая вряд ли будет реализована на практике.
3.4.3.	Управление движением поездов на участках без сигнализации
На некоторых участках с очень низкой интенсивностью движения поезда сле-
дуют без использования сигнальных систем. Во многих странах такие участки на-
зывают «темными зонами» (dark territory). Разрешение на проследование выдает-
ся машинисту диспетчером в устной форме по радио или телефону. Разрешение
вступает в силу после его повторения машинистом и подтверждения диспетчером.
Через определенные интервалы машинист должен сообщать диспетчеру о место-
нахождении поезда.
В простейшем случае диспетчер от руки рисует график движения по участку в
виде таблицы или чертежа. В большинстве новых систем работу диспетчера поддер-
живает компьютерная техника. Перед выдачей разрешения на следование поезда
диспетчер вводит его в систему управления. При конфликте нового разрешения с
выданными ранее система отклоняет его. Таким образом диспетчер защищен от
выдачи ошибочных команд машинисту.
На некоторых участках, работающих по этому принципу, могут дополнительно
использоваться простейшие системы сигнализации для повышения безопасности
(п. 10.2). Тем не менее для машиниста приоритетны нс показания этих сигналов, а
устные команды диспетчера. Другой возможностью повышения безопасности дви-
жения в «темных зонах» является применение бессигнальной жезловой системы.
52
3.5. Принципы организации диспетчерской работы
Перед выездом на участок машинист должен получить жезл в виде физического
объекта или цифровой команды. Поскольку на участке используется только один
жезл, два поезда не могут одновременно занять один и тот же участок (п. 4.4.4).
На участках без сигнализации применяют два основных метода управления
движением — Track Warrant Control (TWC) и Direct Traffic Control (DTC), разли-
чающихся тем, как поезд может использовать полученное разрешение на движение.
Изначально эти термины ввели в Северной Америке, но сегодня они используются
железными дорогами и других континентов. В системе TWC поезд получает участок
пути произвольной длины в собственное распоряжение с точным указанием его
начала и конца. Границей такого участка может являться любая установленная
диспетчером точка. Часто границей действия разрешения становится место, от-
куда машинист должен делать следующий доклад о местоположении состава. В
системе DTC применяются фиксированные участки, ограниченные специальны-
ми знаками и часто включающие в себя весь перегон от одной станции до другой.
Машинист поезда получает разрешение проследовать один или сразу несколько
участков. Границей действия такого разрешения всегда является специальный
знак, установленный в начале участка, въезд на который еще не получен. После
освобождения очередного участка машинист докладывает об этом диспетчеру.
3.5.	Принципы организации диспетчерской работы
3.5.1.	Децентрализованное управление
При децентрализованном управлении поездные передвижения готовятся мест-
ным персоналом станций. Дежурные соседних постов централизации общаются
друг с другом чаще всего по телефону (рис. 3.17).
Все контакты между постами централизации и все поездые передвижения ре-
гистрируются у дежурного по станции. На североамериканских железных дорогах
диспетчер из центрального офиса может управлять всеми находящимися в его рас-
поряжении участками. На железных дорогах Европы такое решение применяется
только на грузонапряженных линиях, в то время как участками с низкой интен-
сивностью движения поездов управляют без участия диспетчера.
Рис. 3.17. Децентрализованное управление
53
3. Методы эксплуатации железных дорог
Из-за разных процедур управления на североамериканских и европейских
железных дорогах роль диспетчера также сильно отличается. На железных дорогах
Северной Америки диспетчер является более значимой фигурой по сравнению с
европейской практикой. Так, именно он выдает поездам разрешение на движение.
Местный дежурный по станции является как бы «удлиненной рукой» диспетчера
для установки маршрутов, открытия сигналов и выдачи команд машинисту в со-
ответствии с указаниями диспетчера. На железных дорогах Европы разрешение
на движение поезда выдают местные дежурные. Они отвечают за безопасность
движения, а диспетчер контролирует только соблюдение графика и разрешает
возникающие в поездной работе конфликты для сокращения задержек и скоп-
лений поездов. Этим диспетчер повышает эффективность работы дежурных по
станциям.
С тех пор как на железных дорогах Северной Америки было придумано диспет-
черское управление, американский термин «dispatcher» перенят многими желез-
ными дорогами и используется также в русском языке. Однако он не применяет-
ся в Великобритании, где диспетчер называется «управляющим» (controller) или
«оператором» (operator), в то время как работник, устанавливающий маршруты
и открывающий сигналы, именуется «сигналистом» (signaller). Более подробную
информацию о британских методах управления движением поездов можно найти
в [IRSE, 1991].
3.5.2.	Управление из диспетчерского центра
На участках с ДЦ всеми стрелками и сигналами в контролируемой зоне управ-
ляет диспетчер (рис. 3.18). Все поездные передвижения осуществляются по сиг-
налам. Постами централизации в зоне действия ДЦ управляют из диспетчерского
центра без помощи местных дежурных. Все пути на участках, предназначенные
для поездных передвижений, оборудованы устройствами контроля свободности.
Технология диспетчерского управления известна с давних пор на железных доро-
гах с протяженными линиями через территории с низкой плотностью населения и
значительными расстояниями между станциями. Типичными примерами являются
железные дороги Северной Америки и России.
С повсеместным внедрением ДЦ отчасти сгладились прежние различия между
североамериканским и европейским принципами организации поездной работы.
Европейцам системы ДЦ позволили централизовать управление, а американцам
они предоставили возможность использовать светофорную сигнализацию.
Рис. 3.18. Диспетчерское управление
54
4.1. Краткий обзор
4.	Принципы зависимостей и замыканий
Грегор Теег, Ульрих Машек, Олег Наседкин
при поддержке Дэвида Стрэттона, Йорна Пахля, Джорджо
Монгарди, Хайнца Тилльманса, Йохена Тринкауфа, Томаса Уайта
4.1.	Краткий обзор
4.1.1.	Введение
Как показано на рис. 1.1 (контур управления в системах железнодорожной авто-
матики и телемеханики), система централизации выполняет функцию обработки
информации, на техническом уровне обеспечивая безопасность движения поездов.
Исходными данными для системы централизации являются сведения о занятости
пути (рельсовым транспортным средством или другими объектами, раздел 5) и
положении подвижных элементов пути (раздел 6). Система оценивает эту инфор-
мацию и выдает разрешение на проследование поезда, открывая сигнал (раздел 7).
В функциях системы централизации, помимо прочего, реализуются два основных
принципа:
—	принцип зависимости между стрелками и сигналами — показание светофора,
разрешающее проследование поезда, может появиться только в том случае, если
все подвижные элементы пути находятся в нужном положении и замкнуты, при-
чем замыкание элементов сохраняется в течение всего времени их использования
в маршруте;
—	принцип разделения поездов блок-участками фиксированной длины (см. п. 3.4.1),
в соответствии с которым поезд получает разрешение на занятие участка пути толь-
ко при условии его свободности от другого подвижного состава, при этом разреше-
ние на занятие этого участка не может получить никакой другой поезд.
Данные принципы используются в разных системах централизации (механи-
ческих, релейных, микропроцессорных), однако со значительными вариация-
ми организационно-технического исполнения, определяемыми национальной
спецификой.
Эти принципы рассматриваются в настоящем разделе, далее в разделе 9 из-
ложены технические решения для маршрутной централизации, а в разделе 10 —
технические решения для систем блокировки на перегонах. Основное внимание
обращено на системы, в которых безопасность обеспечивается техническими сред-
ствами, однако иногда в этом контексте рассматриваются также системы без таких
технических средств. При этом в основу интервального регулирования положено
разделение поездов фиксированными блок-участками (см. п. 3.4.1), управление
движением поездов с использованием подвижных блок-участков или временньсх
интервалов здесь не рассматривается.
Как уже было отмечено, вариация принципов централизации определяется
национальной спецификой развития эксплуатационной работы, и с учетом этого
аспекта можно условно выделить три основных подхода к организации систем
управления станциями (см. п. 3.1): британский, немецкий и североамериканский.
География распределения систем централизации, в которых реализуются эти
подходы и их возможные комбинации, рассмотрена в п. 3.1, а в настоящем разделе
55
4. Принципы зависимостей и замыканий
приводится детальное изложение особенностей этих школ. Следует сразу отметить,
что британский и североамериканский подходы имеют больше сходства друг с
другом, чем с немецким подходом.
4.1.2.	Основные требования
В отличие от других видов транспорта у железных дорог есть две особенно-
сти, которые необходимо учитывать при определении требований к безопасности
(рис. 4.1):
—	низкое трение в системе колесо—рельс, которое влечет за собой увеличе-
ние тормозного пути. Тем самым снижаются возможности машиниста поезда по
предотвращению столкновения с другим подвижным объектом или препятствием
на пути;
—	следование подвижного состава в заданном направлении обеспечивается
направляющей способностью рельсовой колеи. Сохранение этой способности
имеет ключевое значение для безопасности движения, но в то же время не дает
поезду возможности объехать оказавшееся на рельсах препятствие. Необходимо
предпринимать все меры по предотвращению схода подвижного состава с рельсов,
особенно на стрелках.
Исходя из этих особенностей, на железных дорогах должны быть реализованы
следующие защитные функции (см. рис. 4.1):
—	безопасное попутное следование (раздел 4);
—	исключение встречного движения (раздел 4);
—	исключение боковых столкновений (раздел 4);
—	безопасный проезд по стрелкам (разделы 4 и 6);
—	контроль и управление скоростью (в основном рассматриваются в разделе 8);
—	безопасное проследование переездов (раздел 13);
—	контроль за внешними объектами на путях (в основном рассматривается в
разделе 5).
Характеристики железнодорожной системы
локомотивная сигнализация
Рис. 4.1. Обеспечение безопасности на железных дорогах
56
4.2. Зависимости между элементами
4.1.3.	Основные принципы обеспечения безопасности на путевых
участках, подготовленных для проследования поезда
Можно выделить два основных принципа реализации защитных функций, ко-
торые определяются следующим образом:
— принцип «маршрут». В соответствии с этим принципом весь предполагаемый
маршрут движения (включая расположение подвижных элементов пути и проверку
свободности пути) проверяется только при поступлении запроса на его предо-
ставление. Обычно это происходит при установке маршрута перед включением
разрешающего показания светофора (и затем маршрут продолжает проверяться до
тех пор, пока поезд не займет его). По этому принципу построены все защитные
функции, представленные на рис. 4.1. Как правило, на его основе обеспечивается
защита по встречному и попутному следованию, защита от выезда с бокового пути
и безопасность проследования подвижных элементов пути, а также задание ско-
рости движения на подвижных элементах пути и анализ информации от устройств
переездной сигнализации и обнаружения препятствий на путях;
— принцип «блокировка». После освобождения поездом блок-участка формируется
сообщение о свободности, которое затем передается на вход этого блок-участка. Там
сообщение сохраняется и служит основанием для допуска на блок-участок очередно-
го поезда. Данный принцип сам по себе может обеспечить защиту только по попут-
ному и встречному движению. Поэтому он используется, как правило, на перегонах.
Различие между принципами сложилось из-за того, что на ранних этапах развития
перегонных систем использовались блокпосты, дежурные которых (как это было
принято в то время в станционных системах) должны были визуально убедиться в
свободности пути и затем открыть сигнал, разрешающий проследование поезда. Од-
нако там, где не было возможности просматривать весь протяженный участок между
двумя соседними постами, такой способ был неприемлем и требовалось найти дру-
гие решения. Одним из них было определение свободности блок-участка на основе
информации о поезде, занявшем и затем полностью освободившем данный участок.
Сегодня различие между принципами «маршрут» и «блокировка» во многом
утратило свою эксплуатационную значимость в связи с введением непрерывного
технического контроля свободности пути. При таком контроле все функции, ко-
торые выполняются системами блокировки (защита по попутному и встречному
движению), могут быть также реализованы маршрутами. Поэтому в последние годы
принцип блокировки в некоторых странах уже не применяется и вместо него на
перегонах все чаще используется принцип маршрутных замыканий.
Поскольку в большинстве стран, где различают поездные и маневровые пере-
движения (см. п. 3.3), последние локализованы в границах маневровых районов
(например, в границах станции), принцип «блокировка» используется в основном
для поездных передвижений. Принцип «маршрут», напротив, может применяться
в равной мере как для поездных, так и для маневровых передвижений.
4.2.	Зависимости между элементами
4.2.1.	Классификация
Зависимости между отдельными элементами маршрута являются составной
частью любой системы централизации. Централизацией могут быть охвачены сле-
дующие элементы:
—	подвижные элементы пути (стрелки, сбрасывающие устройства и др. (п. 6.1));
57
4. Принципы зависимостей и замыканий
—	светофоры;
—	другие элементы, например переезды.
Зависимости элементов могут классифицироваться по разным критериям. Од-
ним из критериев является число элементов:
—	зависимость между двумя элементами;
—	зависимость между тремя и более элементами (они часто описываются логи-
ческими условиями).
В соответствии с логическими условиями зависимости между элементами могут
быть представлены в виде следующих элементарных функций:
—	прямая связь двух и более элементов: элементы могут быть переключены толь-
ко вместе (см. п. 4.2.2);
—	односторонняя зависимость двух и более элементов (см. п. 4.2.3);
—	взаимозависимость —
о между двумя элементами (простая зависимость, см. п. 4.2.4),
о между тремя (или более) элементами (зависимость по логическим условиям,
см. п. 4.2.5).
Эти функции будут рассмотрены ниже. Путем их комбинирования с использо-
ванием логических операций И и ИЛИ могут быть реализованы весьма сложные
системы маршрутной централизации. Такой подход особенно часто используется
в системах централизации, реализованных в соответствии с британским и северо-
американским принципами.
4.2.2.	Связанные элементы
Связанные элементы управляются общим модулем и при подаче штатной управ-
ляющей команды переключаются вместе. Наиболее типичным случаем является
связь двух подвижных элементов пути, предоставляющих друг другу боковую за-
щиту, — спаренных стрелок съезда (рис. 4.2) или одиночной стрелки и связанного
с ее положением сбрасывающего остряка.
у'	<Г Лередюченй.е
Рис. 4.2. Переключение двух спаренных элементов
Данный вид связи является характерным для британской и североамерикан-
ской логики централизации, но не применяется в немецкой. Часто обе спаренные
стрелки имеют один и тот же идентификационный номер с буквами «А» и «В» на
конце. Проблемой этой логики является невозможность переключения такой груп-
пы штатной управляющей командой при неисправности одного элемента. Другой
проблемой при механической централизации является необходимость приклады-
вать двойные усилия для переключения элементов вручную.
4.2.3.	Односторонняя зависимость
При односторонней зависимости между элементами существует один независи-
мый и один зависимый элемент. Независимый элемент является свободным, если
он не замкнут для выполнения иных функций. Положение и изменение положе-
ния зависимого элемента полностью определяются положением и изменением
положения независимого элемента. Возможны ситуации, когда централизацией
58
4.2. Зависимости между элементами
Рис. 4.3. Односторонняя зависимость между
основным и предупредительным светофорами
Рис. 4.4. Переключение двух элементов с одно-
сторонней блокировкой
увязано более чем два элемента, в этом
случае положение зависимого элемента
определяется комбинацией положений
независимых элементов. Ниже будет
рассмотрен случай односторонней за-
висимости двух элементов, встречаю-
щийся наиболее часто.
Таким типичным случаем является
зависимость между основным и преду-
предительным светофорами (рис. 4.3).
Поскольку возможность включения
запрещающего показания на основном
поездном светофоре в любое время име-
ет принципиально важное значение для
обеспечения безопасности, он переклю-
чается вне зависимости от показания
предупредительного сигнала. Однако
показание на предупредительном све-
тофоре зависит от показания на основ-
ном. Например, на предупредительном
светофоре только тогда может быть показание, не требующее ограничения ско-
рости, когда открыт следующий за ним основной сигнал. Однако и в этом случае
на предупредительном светофоре необязательно будет гореть зеленый огонь, что
может быть обусловлено другими обстоятельствами, например расположенным
между двумя сигналами переездом с включенной заградительной сигнализацией
или нахождением поезда на участке между основным и предупредительным сиг-
налами. Однако при любом переключении основного светофора на запрещающее
показание незамедлительно посылается команда ограничения скорости на преду-
предительный сигнал.
В системах централизации на железных дорогах Северной Америки односторон-
няя зависимость в некоторых ситуациях ручного управления стрелками применя-
ется для блокировки стрелок и светофоров (рис. 4.4): разрешающее показание све-
тофора может быть включено, если все стрелки маршрута находятся в правильном
положении. Однако открытие светофора не сопровождается замыканием стрелок.
Если затем одна из стрелок потеряет контроль (например, при размыкании ее клю-
чом), показание светофора немедленно станет запрещающим. Для обеспечения
безопасности в том случае, когда поезд уже приближается, такой подход должен
сочетаться с необходимостью ожидания в течение определенного времени между
размыканием стрелки ключом и ее действительным переводом.
4.2.4.	Двусторонняя зависимость, или взаимозависимость
Взаимное замыкание двух или более элементов характеризуется тем, что одна
из комбинаций состояний этих элементов является недопустимой и каждый эле-
мент замыкается только тогда, когда другие элементы находятся в определенных
состояниях.
Типичным примером является наиболее часто используемая форма взаимо-
зависимости между стрелкой и сигналом (рис. 4.5): светофор будет давать запре-
щающее показание так долго, пока положение стрелки препятствует движению
59
ципы зависимостей и замыканий
ис. 4.5. Последовательно устанавливаемые замыкания между стрелками и светофором
труту, а стрелка будет замкнута в плюсовом положении по меньшей мере
[го, пока на светофоре горит разрешающее показание. При этом опреде-
комбинация состояний этих элементов (разрешающее показание све-
. и незамкнутое или не соответствующее маршруту по данному сигналу
шие стрелки) является невозможной. Замыкание должно проводиться в
пенной последовательности: сначала стрелки переводятся в необходимое
:ние, затем на светофоре включается разрешающее показание. Поэтому
шд зависимостей называют также последовательно устанавливаемыми
ниями.
готичная последовательность применима к стрелкам и сбрасывающим устрой-
шс. 4.6) или к двум стрелкам, обеспечивающим взаимную боковую защиту
/ту, особенно в системах с немецким подходом к формированию логики цен-
ции. Целью здесь является, как и в случае спаренных элементов (см. п. 4.2.2),
по боковому пути, и подходы эти различаются только порядком переключения
гов: какой из них должен быть переведен первым, а какой—вторым.
с. 4.6. Последовательная зависимость между стрелками и сбрасывающим устройством
ханических системах последовательность замыканий может быть реализо-
юмощью ручных замков (когда ключ замыкает и размыкает тот или иной
г централизации) или с помощью замыкающих кулачков (см. п. 9.2.4.4).
Взаимозависимость по логическим условиям
я взаимозависимость подобна рассмотренной ранее, но используется для
1 большего числа элементов.
ставленный на рис. 4.7 светофор 1 может иметь разрешающее показание
в том случае, если созданы условия для проследования через него поезда,
(и далее не рассматриваемое) условие заключается в том, что стрелка 2
быть замкнута в любом из крайних положений (т. е. может быть представ-
мбинацией ИЛИ этих положений). Если стрелка 2 находится в плюсовом
нии, то необходимо учитывать положение стрелки 3: она тоже должна быть
а в плюсовом положении. Широко используемое в странах Западной Ев-
2	3 ропы понятие «замыкание с использованием логических
/условий» [Retiveau, 1987; Such, 1956] для примера на
—_____- рис. 4.7 реализуется следующим образом: если стрелка
/	3 переведена в минусовое положение, то разрешающее
Взаимозависимость показание светофора 1 замыкает стрелку 2 в минусо-
[ческим условиям вом положении (а если стрелка 2 находится в плюсовом
4.3. Маршруты
положении, то это приводит к появлению запрещающего показания на светофо-
ре 7). Это эквивалентно логическому условию «в одно и то же время невозможны:
разрешающее показание на светофоре 7, плюсовое положение стрелки 2 и мину-
совое положение стрелки 3».
Комбинации одно- и двусторонних зависимостей используются в логике цент-
рализаций, созданных в соответствии с британским и североамериканским подхо-
дами, и составляют основу каскадных замыканий маршрутов (см. п. 4.3.9).
4.3.	Маршруты
4.3.1.	Введение
4.3.1.1.	Функции безопасности, обеспечиваемые маршрутами
Маршруты являются средством обеспечения безопасности на протяжении всех
участков пути, предоставленных для проследования поезда. Основу маршрута со-
ставляют зависимости между его элементами, например между стрелками и свето-
форами (см. п. 4.2). Важным предварительным условием разрешения на движение
по маршруту является проверка свободности трассы маршрута.
В маршрутах реализованы следующие защитные функции (см. рис. 4.1):
—	предотвращение сходов на участках пути с подвижными элементами за счет
обеспечения правильного положения этих элементов;
—	предотвращение сходов на непрерывных участках рельсового пути на осно-
вании выбора скорости движения, соответствующей геометрии пути и радиусам
криволинейных участков;
—	защита по попутному, встречному и боковому движению;
—	дополнительная защита на железнодорожных переездах, если они включены
в маршрут (см. п. 13.4.4.1);
—	дополнительная защита от препятствий, если системы их обнаружения вклю-
чены в маршрутные зависимости (см. п. 5.1.2).
Эти функции могут также включать определенную защиту от ошибок человека,
таких, как проезды запрещающего сигнала (см. п. 4.3.6).
4.3.1.2.	Терминология
Установка подвижных элементов в положение, позволяющее проследование
поезда, определяет трассу («path» —англ.) предстоящего маршрута.
Движение по ней разрешается, если подтверждено выполнение определенных
предварительных условий. Наиболее важными из них являются следующие:
—	подвижные элементы пути должны быть установлены в правильное положение
и замкнуты для исключения возможности их перевода при прохождении поезда;
—	путь должен быть свободен, и в то же время он не должен быть частью ка-
ких-либо враждебных маршрутов. Объекты, обнаруживаемые на пути технически-
ми средствами, могут быть различного происхождения. Часто целью обнаружения
становится только рельсовый транспорт, но не посторонние внешние объекты (по-
падание которых на путь считается исключенным), что приводит к определенному
снижению уровня безопасности;
—	маршрут должен быть ограничен, например, светофором с запрещающим
показанием (см. п. 4.5.2).
61
4. Принципы зависимостей и замыканий
Безопасность трассы может обеспечиваться при помощи технических средств
или передаваться под ответственность персонала. Если безопасность трассы обес-
печена техническими средствами и для нее установлены начало и конец, то такая
трасса называется маршрутом («route» — англ.).
В странах, где регулярные следования составов и маневры с ними различают
как отдельные классы передвижений (см. п. 3.5), маршруты можно разделить
на поездные и маневровые. Это относится прежде всего к странам, где следуют
немецким или британским эксплуатационным принципам. В некоторых случаях
(особенно в старых системах, созданных по немецким принципам) маневровые
маршруты не используются и передвижения маневровым порядком осуществ-
ляются под ответственностью специального персонала («свободные маневровые
передвижения»). Там, где используются маневровые маршруты, функции их
централизации зачастую менее сложны, чем у поездных маршрутов. Поэтому в
дальнейшем принципы централизации будут рассмотрены прежде всего в отно-
шении поездных маршрутов. Особенности маневровых маршрутов изложены
вп. 4.3.10.
4.3.1.3.	Обеспечение безопасности движения поезда персоналом
Если безопасность трассы полностью или частично обеспечивается персоналом,
ответственность за ее проследование может возлагаться на одного из следующих
участников или распределяться между ними:
—	работника станции, проверяющего все условия перед выдачей разрешения на
проследование поезда и обеспечивающего невозможность перевода подвижных эле-
ментов пути при его прохождении, а также защиту трассы от других передвижений;
—	машиниста поезда, если в полученном им распоряжении предусмотрена про-
верка машинистом правильности положения подвижных элементов пути и/или
свободности трассы. Машинист должен вести поезд медленно, с визуальным кон-
тролем движения, отслеживая передвижения другого рельсового транспорта и по-
явление препятствий, при обнаружении которых он должен обеспечить остановку
состава на безопасном расстоянии от них. В некоторых случаях машинист также
обязан проверять положение и замыкание каждого подвижного элемента пути, для
чего служат специальные индикаторы положения стрелок.
До настоящего времени персонал часто привлекается для обеспечения безопас-
ности, когда другие возможности для этого отсутствуют или движение по трассе
осуществляется с невысокой скоростью. Примерами таких ситуаций являются:
—	маневровые работы, а также движение поездов там, где не делается различий
между маневровыми и поездными маршрутами (характерно для стран, исполь-
зующих североамериканские принципы эксплуатации). Учитывая, что термины
«маневровые» и «поездные» передвижения не везде трактуют однозначно, к этим
ситуациям можно отнести все передвижения на занятый путь, даже если они в
некоторых странах попадают под категорию поездных;
—	движение по второстепенным линиям и на городском рельсовом транспорте с
уменьшенными требованиями по безопасности из-за низкой скорости или неболь-
шого объема перевозок (управление движением осуществляется без использования
сигналов);
—	движение поездов при выходе из строя оборудования СЦБ (управление осу-
ществляется по соответствующим предписаниям, см. п. 4.5.4).
62
4.3. Маршруты
4.3.2.	Зона действия маршрута и соответствующие
ей ограничения скорости
4.3.2.1.	Топологическое развитие
Каждый маршрут имеет определенные начальную и конечную точки, называе-
мые обычно входной и выходной позициями маршрута. Входной позицией является
светофор, сигнальное показание которого разрешает следовать по маршруту, или
другая точка вблизи него. Если маршрут обозначен без использования напольных
сигналов, например с помощью локомотивной сигнализации, то в этом случае вход-
ной позицией маршрута является сопоставимая со светофором точка «виртуального
сигнала». Выходной позицией маршрута может быть одна из следующих точек:
—	основной или другой светофор, который может отображать запрещающее
показание;
—	конец пути (обычно оборудован напольным сигналом);
—	конец зоны действия централизации; это может быть выход на перегон (его
точное местоположение на различных железных дорогах определяется по-разному)
или вход в неконтролируемую маневровую зону.
4.3.2.2.	Топологические части маршрута
Защита должна быть обеспечена для следующих частей маршрута (рис. 4.8):
— трассы движения, под которой понимаются стрелочные и бесстрелочные уча-
стки пути, регулярно занимаемые поездами при прохождении по маршруту;
—	защитного участка, представляющего собой относительно короткий участок за
сигналом, предназначенный для защиты от выбега поезда за светофор из-за неправиль-
ного торможения (п. 4.3.6) или соответствующий длине пути при торможении от мак-
симально возможной скорости проезда запрещающего сигнала до полной остановки;
—	области примыкающего направления, которая обеспечивает боковую защиту
поезда при движении по маршруту (п. 4.3.5);
—	конца участка, обеспечивающего защиту от встречного движения (п. 4.3.6);
—	участка приближения, который находится перед светофором начала маршрута
(п. 4.3.7).
Практическое применение составляющих частей маршрута в системах цент-
рализаций железных дорог мира различно. В то время как трасса маршрута везде
понимается одинаково, относительно других частей не существует единого мнения:
— на некоторых железных дорогах не используют защитные участки, а вместо
них применяют системы целевого автоматического торможения, предотвращаю-
щие проезд поездом запрещающего сигнала;
—	на других железных дорогах не проверяется состояние области примы-
кающего направления; если правила эксплуатации исключают возможность
63
4. Принципы зависимостей и замыканий
несанкционированных передвижений, вероятность выезда другого состава на
маршрут с бокового пути игнорируется;
—	длина защитного участка может существенно различаться;
—	замыкание в маршруте участка приближения применяется на отдельных до-
рогах и лишь тогда, когда на нем имеются подвижные элементы пути (пример:
замыкание стрелки, расположенной на приемо-отправочном пути станции, в мар-
шруте отправления).
4.3.2.3.	Местные ограничения скорости
При использовании принципов маршрутной сигнализации с помощью наполь-
ных светофоров (см. п. 7.3.4.2) или современных систем локомотивной сигнали-
зации (см. пп. 8.3.5, 8.3.6) ограничение скорости может быть подобрано индиви-
дуально для каждого элемента пути. Но при использовании показаний напольных
светофоров для задания допустимой скорости (см. п. 7.3.4.2) наиболее распростра-
ненным является случай, когда по всему маршруту устанавливается одно ограниче-
ние скорости. Правила выбора местных ограничений скорости на разных дорогах
значительно различаются, особенно для станций с двумя или более последователь-
но установленными основными светофорами. Существуют два основных подхода,
которые для простоты будут рассмотрены на примере станций, имеющих только
входные и выходные маршруты и не имеющих промежуточных (рис. 4.9).
Подход 1
Показание скорости на входном сигнале действительно на протяжении всей
станции до тех пор, пока хвостовая часть поезда, выходя со станции, не освобо-
дит последний подвижной элемент станционного путевого развития (см. рис. 4.9,
случай 7). Таким образом, зеленый огонь на выходном светофоре не является
Рис. 4.9. Действие местных ограничений скорости на станциях:
2а — скорость движения по каждому маршруту действительна до освобождения всех смежных подвиж-
ных элементов пути; 2Ъ — скорость движения по каждому маршруту действительна до проезда последним
вагоном поезда встречного сигнала; 2с—границей зоны действия ограничения скорости является место
остановки поезда по расписанию; 2d — скорость движения по входному или промежуточному маршруту
действительна до прохождения хвостом поезда следующего светофора; 2е—скорость движения по входному
маршруту или маршруту передачи действительна до прохождения головой поезда следующего светофора;
Z—длина поезда
64
4.3. Маршруты
информацией о максимально допустимой скорости, так как и за ним продолжает
действовать указанное на входном сигнале ограничение скорости. Такое решение,
применяемое во Франции, Бельгии, России и других странах, минимизирует уси-
лия по сигнализации в части ограничений скорости и упрощает правила эксплуата-
ции, особенно в случаях, когда на станционных путях имеются стрелки (см. п. 4.3.7).
Однако при этом необходимо передавать информацию об ограничении скорости
машинисту поезда, который начинает движение со станционных путей или имел
на станции длительную остановку. Другие сложности могут возникнуть, если для
входного и выходного маршрутов определены разные скорости (рис. 4.10). В этих
случаях необходимо либо проследовать всю станцию на скорости, наименьшей из
двух, либо использовать второй подход.
Подход 2
Для входного и выходного маршрутов предусмотрены различные ограничения
скорости (см. рис. 4.9, случай 2). Данный подход применяется на большинстве же-
лезных дорог. Преимуществом такого подхода является высокая гибкость планиро-
вания топологии путей (нет необходимости планирования именно симметричных
станций), меньшая трудоемкость при организации несимметричных поездных пе-
редвижений (см. рис. 4.10) и более высокая безопасность (отсутствует опасность за-
быть предыдущее ограничение скорости). Однако в этом случае встает вопрос о том,
до какого места действует ограничение скорости входного маршрута, а с какого —
ограничение скорости выходного маршрута. Некоторые решения описаны ниже.
В случае 2а (см. рис. 4.9) ограничение скорости устанавливается для каждо-
го маршрута и действует на участке от входного светофора до последней стрелки
маршрута. На промежуточных участках могут использоваться различные ограни-
чения скорости (например, может быть разрешена наибольшая из двух скоростей).
Примером применения подобного решения является Чехия.
В случае 2Ь каждая горловина станции определена как
отдельная область централизации, ограниченная встреч-
ными светофорами, каждый из которых выполняет функ-
ции входного сигнала для противоположного направления
движения. На участке пути за этим сигналом и перед сле-
дующим в данном направлении, определенном как перегон,
разрешена максимальная скорость следования по участку.
Такое решение используется в Северной Америке.
В случае 2с границей между участками с различными
ограничениями скорости является место остановки поезда.
Это относится лишь к тем поездам, для которых такие оста-
новки предусмотрены регулярным сообщением. Примером
данного подхода является Германия. Для проезжающих
без остановки поездов применяется вариант 2d. Подобное
решение понятно и удобно для машиниста, но не идеаль-
но, так как место остановки поезда становится фактором,
влияющим на безопасность движения.
В случае 2d ограничение скорости, задаваемое поезду
входным сигналом, действует до того момента, как хвост
поезда проследует следующий светофор. Однако это соз-
дает проблемы для машиниста, который, начиная движе-
ние на станции после остановки по расписанию или после
Рис. 4.10. Пример не-
симметричных входного
и выходного маршрутов
65
4. Принципы зависимостей и замыканий
формирования поезда, должен помнить значение скорости, отображенное на пре-
дыдущем сигнале. Вот почему в Германии для имеющих остановку на станции
поездов используется вариант 2с.
В случае 2е ограничение скорости, задаваемое поезду входным или маршрутным
светофором, действует до того момента, как голова поезда проследует следующий
(выходной или маршрутный) сигнал. Здесь следует считаться с теми же недостат-
ками, что и в случае 2d.
В п. 4.3.7 варианты 2а — 2е, представленные на рис. 4.9, анализируются подроб-
нее в контексте наиболее существенных различий между этими решениями.
4.3.3.	Основные функции замыкания маршрута
4.3.3.1.	Обзор
Для выполнения условий безопасности, описанных в п. 4.3.1, и других эксплуа-
тационных требований необходимо реализовать следующие функции маршрутов:
—	замыкание подвижных элементов пути в маршруте (см. п. 4.3.3.2). Помимо
стрелок, под подвижными элементами пути понимают прочие устройства, которые
нарушают непрерывность ходовых рельсов или габарит подвижного состава. К ним
относятся пересечения путей, сбрасывающие устройства, поворотные (подъемные
или разводные) мосты, краны и т. д. (см. п. 6.1.1);
—	исключение враждебных маршрутов (см. п. 4.3.3.3);
—	контроль свободности пути перед выдачей разрешения на движение. При
этом проверяется свободность пути от подвижного состава (см. п. 4.3.3.4), а в не-
которых случаях—и от внешних объектов;
—	подтверждение наличия на маршруте целевой конечной точки, ограничи-
вающей зону действия разрешения на движение. Поэтому большинство железных
дорог в функциях маршрутных замыканий использует информацию о состоянии
сигнала в конце маршрута (см. п. 4.5.2);
—	в некоторых случаях на маршруте осуществляется ограждение железнодо-
рожных переездов подобно тому, как замыкаются подвижные элементы пути
(см. п. 13.4.4.1);
—	в некоторых случаях при установке маршрута проверяются и другие функ-
ции, например, с целью предотвращения выезда электровоза на неэлектрифици-
рованный путь или прибытия длинносоставного поезда на слишком короткий путь
(см. п. 4.3.3.5).
Системы централизации непрерывно совершенствовались в течение многих
лет, в результате чего в разных странах появились и автономно развивались но-
вые специфичные функции. Все это, а также разница во взглядах на соотношение
между безопасностью и эксплуатационной готовностью централизаций на желез-
ных дорогах разных стран привели к значительным различиям в функциях систем
централизации, в то время как основополагающие принципы были и остаются
неизменными.
4.3.3.2.	Замыкание подвижных элементов пути
Для защиты поезда при его следовании через подвижные элементы пути преду-
смотрены следующие две функции централизации, осуществляющие зависимость
между светофорами и движущимися поездами, с одной стороны, и подвижными
элементами пути — с другой:
66
4.3. Маршруты
—	перед открытием сигнала подвижные элементы маршрута замыкаются и
остаются замкнутыми в течение всего времени наличия на светофоре разре-
шающего показания. Включаемые в замыкание элементы могут различаться
в зависимости от национальной специфики, особенно это касается устройств
предотвращения выезда с примыкающих направлений и защитного участка
(см. пп. 4.3.5, 4.3.6);
—	после въезда поезда на трассу маршрута каждый элемент маршрута продолжа-
ет оставаться в замкнутом состоянии до тех пор, пока поезд не освободит его, даже
если показание светофора стало запрещающим (см. п. 4.3.8).
4.3.3.3.	Исключение враждебных маршрутов
Враждебными называют маршруты, претендующие на использование общих
элементов пути. Применяются следующие методы исключения враждебных мар-
шрутов (рис. 4.11):
—	простое исключение с помощью элементов пути. Маршруты, которым требует-
ся нахождение как минимум одного подвижного элемента в разных положениях,
исключаются положением этого элемента и не нуждаются в более сложных про-
цедурах разделений. Такое простое исключение маршрутов принято сегодня на
большинстве железных дорог, в противном случае необходимо обеспечить особое
исключение маршрутов;
—	особое исключение маршрутов. Враждебные маршруты, которые не различают-
ся положением подвижных элементов пути, необходимо исключить особыми мето-
дами. Такие методы требуют дополнительного усложнения логики централизации.
Основными примерами враждебных маршрутов, требующих особого исключе-
ния, являются (см. рис. 4.11):
—	встречные маршруты. Если не допускается движение под визуальным кон-
тролем машинистов, встречные маршруты на один и тот же путь исключаются.
Для маневровых и поездных передвижений под контролем машиниста требова-
ния различаются в зависимости от стран и длин путей. В одних случаях эти пере-
движения исключаются, в других—допускаются, поскольку позволяют ускорить
операции по формированию по-
ездов. Одним решением являет-
ся индивидуальное замыкание
маршрутов, другим — замыка-
ние подвижных элементов пути
в каждом из направлений;
—	попутные маршруты. В не-
которых технических и эксплуа-
тационных ситуациях для пред-
отвращения передвижений по
участку пути, предусмотренно-
му для другого состава, осуще-
ствляется исключение попутных
маршрутов (см. п. 4.5.2). Требо-
вания также различаются для
поездного маршрута и для по-
путного с ним маневрового мар-
шрута: в некоторых ситуациях и
Простое	Особое
исключение	исключение
(встречное
движение)
Рис. 4.11. Простое и специальное исключение враждеб-
ных маршрутов
Особое	Ромбовидное
исключение скрещение
(попутное
движение)
67
4. Принципы зависимостей и замыканий
на некоторых железных дорогах — это исключение выхода подвижного состава
с маршрута приема поезда на следующий за ним маневровый маршрут. Типич-
ным примером является маршрут приема грузовых поездов, за которым по тому
же пути может быть установлен маршрут надвига на горку. В других случаях по
различным причинам требуется определенная последовательность установки
двух маршрутов;
— пересечение или перекрытие габарита. Даже если скрещение путей не имеет
подвижных элементов, передвижения по обоим путям в одно и то же время должны
быть предотвращены. То же самое касается любой ситуации, когда перекрываются
габаритные профили соседних путей. В этой ситуации может использоваться как
особое исключение маршрутов, так и простое исключение, в котором пересечение
путей будет представлено в виде виртуального подвижного элемента с двумя край-
ними положениями.
4.3.3.4.	Контроль свободности пути и движение
по условиям видимости
Движение с визуальным контролем свободности пути машинистом, получив-
шим соответствующее распоряжение, является одним из вариантов обеспечения
безопасности движения на участке и предваряется проверкой информации о со-
стоянии пути дежурным персоналом.
В большинстве современных систем централизации свободность пути не-
прерывно контролируется рельсовыми цепями (см. п. 5.3) или счетчиками осей
„	(см. п. 5.4) и включена в условия уста-
Следование по половине дальности видимости
новки маршрута, как минимум, через
станционные пути, предусмотренные для
поездных передвижений. Во многих ста-
__рых,но Действующих и сегодня системах
механической и электромеханической
Следование по полной дальности видимости
централизации отсутствуют технические
средства контроля свободности пути.
Вместо этих средств задействованы сиг-
налисты, которые перед выдачей поезду
разрешения на проследование должны
проверить свободность участков пути, в
Рис. 4.12. Варианты движения по условиям чем заключается серьезный недостаток
видимости	безопасности такой организации движе-
ния. Хотя, если требования по безопасности невысоки, этот способ можно считать
приемлемым и дешевым.
Существует два варианта движения поезда по условиям видимости (рис. 4.12):
—	следование по полной дальности видимости, когда встречное движение
невозможно;
—	следование по половине дальности видимости, когда необходимо ожидать
встречные передвижения.
Эти варианты могут различаться показаниями сигналов или (в большинстве
случаев) с помощью местных или общих железнодорожных инструкций.
В некоторых случаях перед получением разрешения на движение по условиям
видимости поезд должен остановиться или двигаться с очень малой скоростью
[IRSE, 1999].
68
4.3. Маршруты
Последовательное занятие и освобождение
двух участков
4.3.3.5.	Дополнительные функции централизации
Помимо рассмотренных выше основных правил, на некоторых железных доро-
гах централизации имеют дополнительные функциональные особенности. Часть
из них связана с безопасностью, другие служат только для предотвращения ослож-
нений в эксплуатационной работе. Некоторые из этих функциональных особен-
ностей будут рассмотрены ниже.
Многие железные дороги используют тот или иной способ предотвращения
преждевременного размыкания маршрутов, происходящего из-за отказов устройств
контроля свободности пути и способного привести к опасным последствиям. Это
особенно важно при использовании рельсовых цепей, у которых относительно
высока вероятность выдачи ложной информации о занятии пути. При этом ис-
пользуются следующие стратегии (рис. 4.13):
—	маршрут может быть разомкнут только после того, как устройства контроля
свободности пути обнаруживают последовательное занятие и освобождение по
крайней мере двух соседних участков пути в соответствующем направлении;
—	использование комбинации путевого датчика (гарантированно распознаю-
щего занятость пути) с короткой рельсовой цепью (гарантированно распознающей
свободность пути) (см. п. 4.2.3.2);
—	использование задержек по времени между проследованием поезда и размы-
канием соответствующего участка маршрута. Такой подход способен предотвратить
опасные последствия ошибок в работе устройств только в том случае, если они
кратковременны, но не избавляет от последствий отказов, продолжительность
которых велика.
На границах между электрифициро-
ванными и неэлектрифицированными
участками (или участками с разными
системами электрической тяги) нежела-
тельным является въезд электротягового
подвижного состава на участок, где ис-
пользуется другое напряжение в контакт-
ной сети. Одним из решений, предотвра-
щающим неправильное информирование
машиниста поезда об установленном
маршруте, является использование до-
полнительных указателей направления Рис. 4.13. Методы Предотвращения преждевре-
на напольных сигналах. Если дежурный	менного размыкания маршрута
поста централизации ошибся и установил неправильный маршрут на путь, элек-
трифицированный не в соответствии с типом направляемого туда электровоза,
машинист может своевременно обнаружить эту ошибку.
Другим решением является использование специальной входной команды от
дежурного поста централизации, которой он подтверждает свою осведомленность
об отсутствии электрификации конечного участка маршрута, а также что он удо-
стоверился в соответствии тягового оборудования поезда оснащению маршрута.
Комплексные технические решения (не влияющие на безопасность) могут быть
реализованы при помощи систем оповещения (см. п. 4.3.11), которые распознают
категорию приближающегося поезда.
Для предотвращения тупиковых ситуаций применяют дополнительные функ-
ции, также непосредственно не связанные с безопасностью движения (рис. 4.14).
в
-э
Короткая рельсовая цепь
и рельсовый датчик


Задержка
по времени
69
4. Принципы зависимостей и замыканий
Типичным случаем является примене-
 (D	ние маршрутного принципа на перего-
нах для обеспечения уверенности в том,
что между двумя постами находятся по-
1	-	езда только одного направления.
ф	; ф «яви	Еще одной полезной функцией явля-
Рис. 4.14. Примеры тупиковых ситуаций ется предотвращение выдачи разреше-
ния въезда на слишком короткий путь
длинному составу, который может затруднить движение другим поездам. Здесь под-
ходящими решениями могут быть системы оповещения о движении поездов или
светофоры со специальными показаниями. Третьим способом является измерение
длины поездов посредством систем контроля свободности пути. Предположим,
что участок Е (рис. 4.15) уже занят другим поездом, участок D свободен и имеет
такую же длину, что и участок В. Тогда может быть задействована дополнительная
функция блокировки, которая позволяет светофору отобразить разрешающее сиг-
нальное показание только в том случае, если участок В занят, а участок Л свободен.
Поезд должен въезжать на станцию медленно (или вообще двигаться по условиям
видимости), поэтому потеря времени вследствие остановки у светофора 1 будет
относительно небольшой. В Великобритании данный вид контроля называется
Lime Street control — по названию станции в Ливерпуле, где он был впервые при-
менен [IRSE, 1999].
Рис. 4.15. Применение контроля свободности пути для измерения длины поезда
Иногда для установки определенных маршрутов требуется разрешение других
организаций. Это разрешение выдается с помощью специальных управляющих
элементов, например кнопки, которая доступна только представителям данной
организации. Примерами могут являться разрешение пограничной службы на пе-
ресечение поездом границы или подтверждение о прекращении ремонтных работ.
4.3.3.6.	Длительность нахождения маршрута
в замкнутом состоянии
Маршрут должен быть замкнут перед выдачей разрешения поезду на его просле-
дование и оставаться замкнутым до полного освобождения маршрута или достиже-
ния поездом места остановки. Хотя обычно маршрут устанавливается и замыкается
как единое целое, размыкание может производиться как для всего маршрута в
целом—после того как условия размыкания выполнены для всех его составляющих,
так и по отдельным участкам, если условия размыкания выполнены для соответ-
ствующего участка маршрута. При посекционном размыкании маршрута участки,
через которые поезд уже проследовал, могут быть использованы для других мар-
шрутов, что увеличивает пропускную способность инфраструктуры. Условия раз-
мыкания обычно определяются следующим образом (рис. 4.16):
—	стрелочные и бесстрелочные секции в горловине станции остаются замкну-
тыми до освобождения их поездом. Меры по предотвращению преждевременного
размыкания изложены в п. 4.3.3.5. При этом на станциях возможны различные
70
4.3. Маршруты
Рис. 4.16. Продолжительность нахождения элементов маршрута в замкнутом состоянии
варианты размыкания приемо-отправочных путей. Они могут размыкаться в со-
ответствии с теми же принципами, что и защитные участки;
—	защитные участки (если они предусмотрены) должны оставаться в замкнутом
состоянии и проверяться па свободность, пока поезд не остановится на приемо-
отправочном пути или пока он не проследует следующим маршрутом за выходной
сигнал;
—	элементы боковой защиты остаются замкнутыми так долго, пока замкнуты
секции в горловинах станции или секции защитных участков, для которых они
обеспечивают боковую защиту.
Получение информации о действительной остановке поезда, необходимое для
размыкания защитного участка, является непростой задачей. Возможны различные
решения, основными из которых являются:
—	остановка поезда фиксируется визуально персоналом (применяется, главным
образом, в старых системах);
—	остановка поезда фиксируется по прошествии определенного времени с мо-
мента занятия приемо-отправочного пути и освобождения предыдущей секции
(применяется, главным образом, в современных системах);
—	информация об остановке передается от поезда на пост централизации через
бортовую систему обеспечения безопасности. Такие функции реализованы лишь в
немногих современных системах, например LZB и ETCS уровня 2 (пп. 8.3.6 и 8.4),
причем они используются еще не во всех версиях.
4.3.4.	Выбор маршрута дежурным поста централизации
Существуют два принципа установки маршрута дежурным поста централизации:
—	с индивидуальным переводом стрелок: каждый подвижной элемент пути
устанавливается отдельно. Когда все элементы переведены в правильное поло-
жение и замкнуты, могут быть применены функции замыкания всего маршрута.
Такой принцип используется в механической централизации, а также в некото-
рых устаревших системах релейной централизации. В других системах релейной
и микропроцессорной централизации он используется в режиме ограниченной
функциональности;
—	с маршрутным управлением: дежурный поста централизации выбирает мар-
шрут, указывая только его начало и конец. После этого подвижные элементы пути
устанавливаются в выбранное положение автоматически с помощью схем марш-
рутного набора (см. п. 4.3.11).
При последнем способе установки маршрутов не исключена ситуация, когда
между начальной и конечной точками можно организовать более одного маршрута
71
4. Принципы зависимостей и замыканий
Рис. 4.17. Альтернативные маршруты с общим
началом и концом
Рис. 4.18. Выбор маршрута при наличии двух
вариантов
(рис. 4.17). Обычно один из маршрутов
рассматривается в качестве приори-
тетного и устанавливается автоматиче-
ски, если это возможно и дежурный не
указал на другой вариант. Для выбора
альтернативного маршрута можно ру-
ководствоваться одним из следующих
критериев (рис. 4.18):
— если приоритетный маршрут не
может быть установлен, автоматически
выбирается альтернативный маршрут.
Если можно использовать несколько
альтернативных маршрутов, то устанав-
ливается порядок их приоритетов;
— выбор альтернативного маршрута
дежурным поста централизации. В за-
висимости от системы централизации
это можно сделать либо путем нажатия
промежуточной кнопки, либо выбором
последовательности частичных марш-
рутов, либо индивидуальной установ-
кой или замыканием одной или более
определяющих стрелок.
Выбор вариантов защитных участков
(см. п. 4.3.6.5) для одного и того же маршрута может быть реализован подобным об-
разом с дополнительной возможностью установки направления защитного участка
в зависимости от продолжения маршрута.
4.3.5.	Боковая защита маршрутов
4.3.5.1.	Методы боковой защиты
Опасные ситуации, нарушающие боковую защиту маршрута, могут быть
обусловлены:
—	поездными и маневровыми передвижениями по враждебным маршрутам; в
централизациях они исключаются логически (см. п. 4.3.3.3);
—	передвижениями без установки маршрутов;
—	непреднамеренными передвижениями подвижных единиц, неправильно за-
крепленных на местах стоянки.
На большинстве железных дорог боковая защита обеспечивается, по меньшей
мере, для поездных маршрутов. Боковая защита может быть установлена следую-
щим образом (рис. 4.19):
1.	С помощью подвижных элементов пути, таких, как стрелки, сбрасыватели
и охранные стрелки (см. п. 6.1.5), которые уводят подвижные единицы в сторону
от выезда на чужой маршрут или сбрасывают их с рельсов. Для этого могут ис-
пользоваться спаренные стрелки (см. п. 4.2) или отдельные устройства, защитное
положение которых проверяется при установке маршрута;
2.	Светофорами, показания которых запрещают передвижения. Для обеспе-
чения максимальной защиты проверяется включение красного огня. С меньшим
72
4.3. Маршруты
	Предотвращение нарушений боковой защиты, совершаемых при			Эффектив- ность защиты	Экс- плуата- ционные ограни- чения	Затраты на реали- зацию
	поездных/ма- невровых пере- движениях по маршрутам	движении без марш- рута	непреднаме- ренных передвижениях подвижных единиц			
Обычные стрелки	Прежде всего с помощью замы- кания маршру- тов	Да	Да	Высокая	Нет	Очень вы- сокие
Сбрасывающие, охранные стрелки и заграждения( ч		Да	Да	Высокая (но существует опасность схо- да подвижных единиц)	Нет	Высокие
Светофор		Да	Нет	Средняя	Нет	Высокие
Запрет на перемещения - — — Z		Да	Да	Относительно низкая	Есть	Низкие
Запрет стоянки |И1вл			Нет	Да	Относительно низкая	Есть	Низкие
Рис. 4.19. Методы защиты с боковой стороны
уровнем безопасности некоторые железные дороги (например, в Польше и России)
признают также темное (погасшее ввиду неисправности) показание маршрутного
или выходного сигнала в качестве боковой защиты; машинист поезда обязан рас-
сматривать это показание как запрещающее;
3.	Правилами, которые предотвращают нарушение боковой защиты. Такие пра-
вила могут запретить передвижения или стоянку подвижных единиц на определен-
ных путях или даже вообще запретить передвижения без установки маневрового
маршрута (примером могут служить железные дороги Нидерландов).
Из этих методов первый является наиболее надежным, поскольку другие зависят
от действий персонала, который руководствуется соответствующими правилами.
Не все виды мер могут обеспечить защиту от опасных передвижений (см. рис. 4.19),
поэтому часто используется комбинация из двух методов, например: светофор и
правила, запрещающие оставлять подвижные единицы на соответствующих путях.
Требования по обеспечению боковой защиты и по форме этой защиты на раз-
ных железных дорогах различны. Еще более спорным является вопрос об использо-
вании этих методов на защитных участках, поскольку появление двух независимых
ошибок одновременно — выбег поезда за закрытый сигнал и несанкционирован-
ный выезд на защитный участок другой подвижной единицы — представляется
весьма маловероятным.
73
4. Принципы зависимостей и замыканий
4.3.5.2.	Проверка свободности примыкающих сбоку
участков пути
Железные дороги мира предъявляют разные требования к проверке свободно-
сти примыкающих боковых участков пути, расположенных между замкнутыми в
маршруте стрелками и соответствующими защитными элементами (см. рис. 4.8).
В некоторых случаях требование по обеспечению проверки свободности участков
за выходными сигналами может значительно уменьшить полезную длину приемо-
отправочных путей (рис. 4.20).
Зона боковой защиты 1
для контроля при выезде с пути А
Зона боковой защиты 2
для контроля при выезде с пути А
Полезная длина пути В:
с проверкой свободности
боковых ответвлений
4----------------------------►
без проверки свободности
боковых ответвлений, направление: —ь
-------------------------------------
без проверки свободности
боковых ответвлений, направление: ♦- .
Рис. 4.20. Полезная длина приемо-отправочных путей с учетом и без учета требований к проверке
свободности боковых ответвлений
С другой стороны, отказ от этого требования ведет к снижению безопасности и
(или) требует применения дополнительных правил для предотвращения несанк-
ционированного выезда подвижных единиц. Такие правила могут запрещать ма-
невровые передвижения или отстой подвижного состава на боковом пути, пред-
усматривать установку стационарных устройств торможения (УТС) или другой
контроль за стоящими подвижными единицами.
4.3.5.3.	Передаваемая боковая защита и ее разветвления
В случае когда за элементом, требующим боковой защиты, расположен элемент,
неспособный в определенных случаях ее обеспечить, запрос на защиту передается
следующему элементу. Таким образом, зона, контроль за которой необходим для
обеспечения боковой защиты, становится более протяженной. Ниже приведены
два типичных примера.
1.	Передаваемая боковая защита (рис. 4.21). Возможны ситуации, когда элемент,
который должен обеспечивать боковую защиту, не может этого сделать, например,
из-за технического дефекта и передает запрос на обеспечение боковой защиты
следующему элементу (в данном случае — светофору). Если и выходной светофор
неисправен (погашен), то боковую защиту может гарантировать свободность пути
В (см. рис. 4.21), и такой вариант передачи запроса предусмотрен в некоторых си-
стемах. Кроме того, передача защиты другому элементу возможна не только при
установке маршрута, но и при выходе из строя элемента, ограждающего уже уста-
новленный маршрут. Передача запроса следующему элементу может потребоваться
также при получении двойного запроса на обеспечение защиты (п. 4.3.5.4).
2.	Разветвления боковой защиты. В представленном на рис. 4.22 случае стрел-
ка 2 не может обеспечить боковую защиту для маршрута, установленного через
74
4.3. Маршруты
плюсовое положение стрелки 7. Поэто-
му стрелка 2 должна передать запрос на
обеспечение защиты двум своим ответв-
лениям. На верхнем ответвлении плю-
совое положение стрелки 3 может обес-
печить защиту от выезда на маршрут с
пути С, тогда как на нижнем ответвле-
нии защиту от выезда е пути В должен
обеспечить светофор 4. Число контро-
лируемых объектов в зоне боковой за-
щиты увеличивается—необходимо про-
верить также свободность участка пути,
на котором расположена стрелка 2.
Зона боковой
защиты
Элемент боковой защиты
(альтернативный) •.
Элемент,
передающий запрос
на боковую защиту
Элемент, требующий боковой защиты
Рис. 4.21. Передача запроса на обеспечение
боковой защиты
Элементы боковой защиты
4.3.5.4.	Защита при двойных
запросах
Особым случаем являются конфлик-
тующие запросы на предоставление бо-
ковой защиты от двух маршрутов или
Элемент,
передающий запрос
. на боковую защиту
Элемент, требующий боковой защиты
Рис. 4.22. Разветвленная боковая защита
от одного маршрута (рис. 4.23). При ис-
пользовании географического принципа построения централизации (см. п. 4.3.9)
ситуации с конфликтующими запросами от двух не следующих друг за другом мар-
шрутов (см. рис. 4.23, а) могут быть разрешены следующим образом:
1.	Маршрут, от которого поступил первый запрос, получает боковую защиту с
помощью стрелок съезда;
2.	Маршрут, от которого поступил второй запрос, получает боковую защиту с
помощью другого элемента, более удаленного от защищаемого маршрута;
3.	Когда маршрут, от которого поступил первый запрос (или только его секция,
защищаемая стрелками съезда), размыкается, стрелочный съезд может быть уста-
новлен в противоположное положение для обеспечения боковой защиты второму
маршруту. Эта возможность является дополнительной, и ее реализация различается
по железным дорогам и странам.
Некоторые системы централизации позволяют установить приоритеты между
двумя враждебными запросами на предоставление боковой защиты. Приоритет-
ный маршрут всегда получает боковую защиту посредством ближайших защитных
элементов (в случае на рис. 4.23 — стрелок съезда), а другой маршрут получает
боковую защиту с помощью этих элементов только в том случае, если отсутствует
запрос от приоритетного маршрута. В противном случае неприоритетный маршрут
а)	б)	Удаленный элемент защиты
Стрелки, имеющие двойные запросы на обеспечение боковой защиты
Рис. 4.23. Конфликтующие запросы боковой защиты от двух маршрутов (а) и от одного маршрута (б)
75
4. Принципы зависимостей и замыканий
получает боковую защиту от элемента, расположенного дальше. По этой причине
обе стрелки съезда не замыкаются в неприоритетном маршруте, чтобы их можно
было перевести и замкнуть, если от приоритетного маршрута поступит запрос на
предоставление боковой защиты.
В случае враждебных запросов от одного маршрута (рис. 4.23, б) возможны два
решения (а также их варианты и смешанные формы):
— установление приоритетов: запрос, не имеющий приоритета, получает удален-
ную боковую защиту. Приоритеты могут предоставляться в соответствии с разными
критериями, например с учетом длины запрашиваемого для защиты участка;
— динамическое разрешение ситуации: сначала стрелка защищает первые эле-
менты маршрута. После проследования их поездом осуществляется перевод стрел-
ки для обеспечения боковой защиты следующему элементу маршрута, до освобож-
дения которого стрелка замыкается. Поскольку время проследования элементов
маршрута обычно невелико, такое решение применяется редко.
В особых случаях запросы на обеспечение боковой защиты могут изначально
передаваться к расположенному далее элементу (например, светофору), чтобы
избежать слишком частого перевода стрелок. Это более удобно в тех случаях,
когда запросы на боковую защиту выдаются часто и попеременно, — например,
для стрелок при подаче подвижных единиц в парк и из парка, при постоянных
изменениях путей приема на сетях метрополитенов, где используетсятрафик дви-
жения с фиксированными межпоездными интервалами. Один из таких случаев
представлен на рис. 4.23, а. Так как для метрополитенов не характерна остановка
на путях составов без моторных вагонов, вероятность непреднамеренного выезда
подвижных единиц за сигнал невелика. Поэтому снижение уровня безопасно-
сти при использовании светофора вместо стрелки для боковой защиты будет
незначительным.
4.3.6.	Защитные участки и исключение встречного движения
4.3.6.1.	Назначение
Защитные участки используются на большинстве железных дорог и позволяют
обеспечить дополнительную защиту от ошибок машиниста при прицельном тормо-
жении. Иногда защитные участки рассчитываются даже на всю длину тормозного
пути на случай проезда машинистом красного огня, если бортовые системы авто-
матического торможения не имеют информации о длине маршрута и срабатывают
лишь после проезда запрещающего сигнала. Кроме того, некоторые железные до-
роги устанавливают зависимости, исключающие вероятность встречных столкно-
вений на защитных участках. Железные дороги также различаются по наличию или
отсутствию защиты от боковых выездов в зону защитных участков (см. п. 4.3.5.1).
4.3.6.2.	Длина защитного участка
Необходимая длина защитного участка определяется следующими условиями:
— характером места возможной опасности. Различия могут обусловливаться ти-
пами элементов защитного участка (например, обычная стрелка или сбрасывающая
стрелка и т. д.). Кроме того, могут учитываться род передвижений (поездные или
маневровые) и наличие стоящего подвижного состава на путях за зоной защитного
участка;
76
4.3. Маршруты
— скоростью движения поезда. Чем быстрее поезд приближается к точке це-
левого торможения, тем выше вероятность выбега и тем больше будет его длина.
Поэтому на многих железных дорогах длина защитного участка устанавливается в
зависимости от скорости движения;
— видом используемой системы автоматического торможения (см. раздел 8).
Основное назначение этих систем заключается в том, чтобы предотвратить выезд
поезда за запрещающий сигнал или, если он все же произошел, как можно быстрее
остановить поезд. Существуют разные системы, отличающиеся эффективностью
выполнения этих требований. Поэтому некоторые железные дороги выбирают дли-
ны защитных участков, исходя из наличия или отсутствия на подвижном составе
систем автоматического торможения, а также из их возможностей.
В соответствии с этими соображениями многие железные дороги устанавливают
значения длин защитных участков до 400 м для исключения опасности при неболь-
ших выбегах на обычных линиях и до нескольких километров при использовании
старых систем сигнализации на высокоскоростных линиях. На некоторых дорогах
защитные участки постоянны, на других они меняют свою длину в зависимости
от скорости движения и применяемой системы АЛ С. Некоторые железные дороги
(например, в Нидерландах) отказались от использования защитных участков на
линиях, где обращаются поезда, оборудованные современными системами АЛС с
контролем торможения.
4.3.6.3.	Замыкание подвижных элементов в зоне защитных участков
На железных дорогах мира нет единства в вопросе замыкания стрелок в зо-
не защитных участков. В некоторых странах все стрелки в этой зоне замыкаются
вместе с защитными участками. На других железных дорогах как пошерстные, так
и противошерстные стрелки защитных участков остаются разомкнутыми по сле-
дующим причинам:
— для защиты от встречного движения: если имеет место несанкционирован-
ное перемещение с противоположной стороны в зону защитного участка, угроза
лобового столкновения может быть предотвращена посредством перевода стрелок
защитных участков на увод этого движения с маршрута (рис. 4.24). По этой причине
пошерстные стрелки защитных участков могут оставаться разомкнутыми, что дает
дежурному поста централизации, обнаружившему такую угрозу, возможность пред-
отвратить ее. Для повышения эффективности такой защиты пошерстные стрелки,
расположенные на защитном участке или сразу за ним, замыкают в «неправиль-
ном» положении (как это делается, например, в Великобритании), игнорируя воз-
можный ущерб при повреждении замкнутого стрелочного перевода в случае выбега
поезда за выходной сигнал;
— для возможности изменения защитного участка активного маршрута: перевод
стрелок в зоне защитного участка активного маршрута позволяет дежурному уста-
навливать другие маршруты без применения команд обхода защитных участков,
повышая тем самым эффективность ис-
пользования маршрутов. Такие защит-
ные участки, называемые плавающи-
ми, более подробно рассматриваются в
п. 4.3.6.6;
— для организации общего защит-
ного участка нескольким маршрутам.
Защитный Несанкционированное
участок
передвижение
Рис. 4.24. Защита маршрута при несанкциониро-
ванном встречном движении
77
4. Принципы зависимостей и замыканий
Рис. 4.25. Общий защитный участок
Поскольку вероятность сразу двух
ошибок — одновременного выбега на
защитные участки двух поездов в одно
и то же время — является очень низкой,
то в принципе допустимо (и практикуется на некоторых железных дорогах) при-
менение двумя разными маршрутами одного и того же участка пути в качестве
защитного (рис. 4.25). В этом случае пошерстные стрелки, на которых сходятся два
защитных участка, не должны замыкаться ни в одном из маршрутов.
4.3.6.4.	Положения стрелок и кривые в зоне защитного участка
При выезде на кривые участки пути, а также при следовании по отклонению
стрелочного перевода скорость поезда должна ограничиваться. Предполагая, что
выбег поезда на защитный участок если и произойдет, то с очень малой скоростью,
радиусы кривых в зоне защитного участка и положение стрелок на них обычно
не учитываются при установлении максимальной скорости следования поезда по
маршруту.
4.3.6.5.	Вариантные защитные участки
Возможность выбора варианта защитного участка (рис. 4.26) повышает гибкость
эксплуатационной работы железных дорог. В зависимости от сложившейся ситуа-
ции дежурный может выбирать защитный участок, исходя из нескольких вариантов.
Варианты выбора различают по следующим категориям:
— защитные участки в направлении разных путей (например, случаи а и б на
рис. 4.26) различаются положением хотя бы одной противошерстной стрелки. Вы-
бор определяется дальнейшим маршрутом поезда или исключением конфликтов
с другими маршрутами;
а)	__	б)	.	в) _______ 
Р'
Ж
Другой возможный
маршрут
Рис. 4.26. Варианты защитных участков для одного маршрута
— защитные участки разной длины одного направления (например, случаи а и
в на рис. 4.26) могут разрешать движение по маршруту с различными скоростями.
Более короткий защитный участок может быть выбран для возможности установки
маршрута другому поезду, более длинный—для разрешения следовать по маршруту
с более высокой скоростью.
4.3.6.6.	Изменение защитных участков в действующем маршруте
Во многих случаях возможность изменения защитного участка в действующем
маршруте может повысить гибкость эксплуатационной работы:
—	когда маршрут, враждебный наибольшей длине защитного участка, разо-
мкнулся, а наш поезд еще не проследовал сигнал начала маршрута, то можно осу-
ществить замыкание защитного участка большей длины, что позволит перевести
сигнал в более разрешающее показание;
4.3. Маршруты
—	в иных случаях уменьшение длины защитного участка предоставляет большие
возможности для организации других передвижений;
—	изменение положения стрелки на защитном участке замкнутого маршрута
может быть необходимо для установки этому же поезду следующего маршрута
или возможности установки для другого поезда маршрута, который находится в
конфликте со старым защитным участком.
С другой стороны, изменение длины защитного участка в действующем мар-
шруте может повлечь за собой снижение уровня безопасности при выбегах в двух
следующих ситуациях:
—	в случае перевода стрелки защитного участка, если она не успеет достичь но-
вого положения. Эта ситуация предъявляет дополнительные требования к стре-
лочным приводам по обеспечению надежного перевода и замыкания или возврату
в прежнее положение;
— в случае уменьшения длины защитного участка, если машинист не успеет
снизить скорость до требуемого значения. В этом случае уменьшать длину защит-
ного участка запрещается, если нет возможности сообщить машинисту о требуе-
мом ограничении скорости. При использовании напольных светофоров умень-
шение длины защитного участка равнозначно размыканию маршрута и установке
нового маршрута с более коротким защитным участком. Поэтому сокращение
длины защитного участка в уже используемом маршруте не имеет практического
применения.
На практике используют следующие варианты установки и изменения защит-
ных участков (рис. 4.27):
—	статичные защитные участки: после установки маршрута защитный участок
не меняется;
—	удлиняющиеся защитные участки: их длина может быть увеличена, если ис-
чезает причина ограничения (обычно ею является враждебный маршрут). Однако
уменьшение длины защитного участка или изменение направления движения по
нему не предусматривается. Такое решение используется в Германии в современ-
ных системах централизации с выбором защитных участков. Его достоинством,
увеличивающим пропускную способность линии, является возможность установки
Рис. 4.27. Варианты установки и изменения защитных участков
79
4. Принципы зависимостей и замыканий
Рис. 4.28. Удлиняющиеся защитные участки
на некоторых метрополитенах
маршрута сразу после освобождения впе-
редиидущим поездом станционного пути
и укороченного защитного участка. Как
только освободится оставшаяся часть за-
щитного участка, на светофор выдается
более разрешающее показание. В исклю-
чительных случаях, которые возможны на
некоторых пригородных железных дорогах,
где осуществляется защита только по попутному следованию, маршрут сначала
устанавливается без защитного участка, но с указанием максимальной скорости,
однако замыкание защитного участка осуществляется только после выхода с него
впередиидущего поезда (рис. 4.28). При этом вероятность остановки в зоне защит-
ного участка предшествующего поезда считается низкой. Опасность может вызвать
только комбинация двух маловероятных событий: остановки предыдущего поезда
в зоне защитного участка и выбега на него последующего;
— защитные участки, переключаемые в другое направление (используются в Ве-
ликобритании): противошерстные стрелки защитного участка не замыкаются, и
направление выбега по ним может быть изменено, если продолжение защитного
участка будет свободно и при новом положении стрелки. Также перед переводом
стрелки проверяется, что подвижная единица находится еще далеко от защитного
участка и стрелка успеет перевестись до предполагаемого выбега на нее поезда. Ес-
ли вышеперечисленные условия выполнены, то новый защитный участок сначала
резервируется, затем стрелки переводятся в новое положение, после чего размы-
кается старый защитный участок. Стрелочные переводы, как и блоки управления
ими, должны быть достаточно надежны для того, чтобы осуществить безопасный
перевод в новое крайнее положение или вернуться в прежнее положение прежде,
чем поезд на выбеге может достигнуть стрелок. Достоинство переключаемого за-
щитного участка состоит в том, что дежурный может устанавливать последователь-
ные маршруты проезда поездом парков станций, не заботясь о выборе вариантов
защитного участка. Без использования автоматически переключаемых защитных
участков он должен был бы указывать при задании каждого маршрута необходимый
(соответствующий направлению дальнейшего движения поезда) вариант перед тем,
как открыть сигнал на разрешающее показание.
4.3.7.	Элементы маршрута на участке приближения
В некоторых случаях подвижные элементы пути, расположенные перед началом
маршрута, включаются в его зависимости (рис. 4.29). Это происходит, в частно-
сти, при установке маршрута отправления со станционного пути, на котором есть
стрелки, и уже состоявшемся размыкании предыдущего маршрута для этого поезда
(см. п. 4.3.3.6). Железные дороги пытаются избегать появления такой ситуации, и
при проектировании многие из них стараются не размещать подвижные элементы
на путях, где у поездов предусмотрены регулярные остановки. Но при ограничении
доступного пространства это не всегда возможно.
В случаях когда подвижные элементы пути уже заняты трогающимся поездом
(см. рис. 4.29, а и б), стрелки не будут переводиться из-за занятия стрелочного
участка. Однако в зависимости от системы централизации может потребоваться
дополнительное замыкание стрелок в маршруте. Если подвижной элемент располо-
жен между головой поезда и сигналом начала маршрута (рис. 4.29, в и г), он должен
80
4.3. Маршруты
Трогающийся поезд занимает
стрелку
Стрелка находится
между трогающимся поездом
и началом маршрута
Стрелка в плюсовом положении	Стрелка в минусовом положении
Рис. 4.29. Примеры расположения элементов перед началом маршрута
всегда замыкаться вместе с этим маршрутом. Логика централизации может обладать
дополнительными возможностями для определения точного положения трогающе-
гося поезда, а при минусовом положении стрелки —возможностями определения
пути, с которого трогается поезд. Конкретные решения являются специфическими
для каждой системы централизации и здесь подробно не рассматриваются.
При выезде поезда с пути по минусовому положению стрелки (рис. 4.29, б и г),
скорость следования через которую ниже, чем скорость остального маршрута
(рис. 4.30), возникает спорная ситуация с выдачей скоростного ограничения. Ре-
шение этой проблемы зависит от местных правил, определяющих действие пока-
зания на зону перед сигналом, а также от показания скорости на самом сигнале
(см. п. 4.3.2.3). В этом контексте наиболее простым является случай, когда значение
скорости, показываемое входным светофором станции, действует при движении
через всю станцию (см. рис. 4.9, случай 7). В ситуации, когда для каждого маршрута
ограничения скорости различны (см. рис. 4.9, случаи 2а — 2е), для выдачи на сигнал
скоростного ограничения необходимо учитывать положение подвижных элементов
на участке приближения следующим образом:
—	в случае 2а машинист обязан выдерживать ограничение скорости на вход-
ном маршруте станции до тех пор, пока хвост поезда не проследует последний
подвижной элемент пути между входным и выходным светофорами станции. К
ним относятся также рассматриваемые элементы. Однако может произойти так,
что машинист забудет об этом ограничении после остановки поезда и дальнейшего
движения к выходному светофору с показанием, разрешающим более высокую
скорость;
—	в случае 2Ь такая проблема не возникает, так как переведенные стрелки в
маршруте появляются только в зоне действия централизации. Однако могут иметь
место случаи, когда поезд в одно и то же время находится сразу в двух зонах цент-
рализации (голова находится в одной зоне, а хвост—в другой) и машинист обязан
выдерживать наибольшее ограничение скорости;
—	в случаях 2с и 2е положение стрелки в пути должно определять скоростное
показание на выходном сигнале. В неблагоприятной ситуации скорость на всем
выходном маршруте определяет
стрелка, которая занята последним
вагоном поезда, начавшего движе-
ние. Поскольку поезда имеют раз-
ную длину, необходимо рассматри-
вать дополнительные требования по
определению точного положения
поезда, начавшего движение, и уче-
ту его длины;
Без влияния на скорость
движения по маршруту
С влиянием на скорость
движения по маршруту
Рис. 4.30. Стрелки участка приближения, влияющие
на скорость следования по маршруту
81
4. Принципы зависимостей и замыканий
— в случае 2d стрелку необходимо учитывать в выходном маршруте только тогда,
когда поезд трогается со станционных путей. Ведь в этом случае уже не действует
ограничение скорости входного маршрута, которое при безостановочном пропуске
имело бы силу до прохождения последним вагоном поезда выходного светофора.
Однако и в случае сквозного пропуска поезда существует опасность того, что ма-
шинист забудет о соответствующем ограничении скорости.
4.3.8.	Жизненный цикл маршрутов
Ниже рассматриваются процессы, включающие в себя момент установки мар-
шрута, вхождение на него поезда и размыкание маршрута после его освобождения.
4.3.8.1.	Этапы жизненного цикла маршрута
Обычно в жизненном цикле маршрута различают следующие этапы (с некото-
рыми вариациями в последовательности):
—	набор маршрута: в системе идентифицируется запрос на предоставление
определенного маршрута и осуществляется его поиск. Этот процесс особенно ин-
тересен в системах централизации, построенных по географическому принципу
(см. п. 4.3.9);
—	проверка маршрута (не везде обязательный этап): проверяется возможность
установки маршрута. Цель проверки состоит в том, чтобы избежать ненужного
переключения подвижных элементов пути и не мешать другим передвижениям по
станции в случае, если набранный маршрут не может быть установлен;
—	формирование команды перевода подвижных элементов пути в требуемое поло-
жение и проверка их замыкания в этом положении;
—	замыкание маршрута: все элементы маршрута замыкаются в соответствующем
положении, после чего замыкается сам маршрут для предотвращения несанкцио-
нированного размыкания и использования его элементов для организации других
передвижений;
—	проверка свободности участков пути;
—	выбор сигнального показания: в зависимости от положения стрелок, дли-
ны защитного участка, занятости пути назначения другим подвижным составом
выбираются показания сигналов, которые включаются на основном, предупре-
дительном к нему и повторительном (если таковой имеется) светофорах. Перед
тем как сигнальные показания светофоров станут разрешающими и в течение
всего времени, пока они являются разрешающими, проверяется ряд условий
безопасности;
—	контроль маршрута: в течение времени, пока сигнал начала маршрута открыт
(или если поезд уже следует по маршруту), осуществляется постоянный или цик-
лический контроль маршрута. При появлении угроз безопасности, таких, как на-
рушение боковой защиты, потеря контроля стрелки, выбег состава, неисправность
запрещающего показания на сигнале конца маршрута и др., светофор начала марш-
рута должен быть перекрыт, после чего дежурный обычно переходит к управлению
движением поезда во вспомогательном режиме (см. п. 4.5.4). Кроме того, дежурный
имеет возможность в любой момент самостоятельно перекрыть сигнал. Железные
дороги мира по-разному решают вопрос о том, следует или нет восстанавливать
маршрут после потери контроля над ним из-за кратковременного технического
отказа;
82
4.3. Маршруты
Рис. 4.31. Защита в попутном сле-
довании после разделения поездов
—	переключение светофора на запрещающее показание: лишь после того, как го-
лова поезда проследует сигнал, его показание может быть переключено на запре-
щающее. Перекрытие сигнала не должно происходить в поле зрения машиниста,
даже если кабина машиниста находится в передней части локомотива. В некоторых
случаях и системах централизации своевременное перекрытие сигнала является
важным с точки зрения безопасности для предотвращения несанкционированных
попутных передвижений. Один случай описан в п. 4.5.2, другим случаем являет-
ся разделение поезда на две части на приемо-отправочном пути перед выходным
сигналом (рис. 4.31);
— размыкание маршрута: маршрут размыкается
после проследования поездом его трассы. Все эле-
менты маршрута могут быть разомкнуты одновре-
менно после проследования поезда и его остановки
на пути назначения («маршрутное размыкание»),
или же возможно последовательное размыкание
каждой секции маршрута после ее освобожде-
ния (см. посекционное размыкание маршрута,
п. 4.3.3.6).
В старых системах централизации каждый из
этих этапов выполнялся дежурным поста центра-
лизации вручную. В микропроцессорных и боль-
шинстве релейных систем централизации эти этапы выполняются автоматически
друг за другом после установки маршрута оператором (см. п. 4.3.4) и следующего
за этим движения поезда.
Существует два вида замыкания маршрута, которые применяют и в современ-
ных системах централизации (рис. 4.32):
1	. Предварительное («отменяемое») замыкание является зависимостью между
подвижными элементами пути и сигналом начала маршрута. При использова-
нии этой зависимости светофор может быть открыт только тогда, когда все по-
движные элементы пути находятся в правильном положении и будут оставаться
в этом положении до тех пор, пока светофор открыт. Это замыкание называется
предварительным и может быть отменено оператором без каких-либо действий,
влияющих на безопасность, практически сразу после перекрытия сигнала. Такое
замыкание хронологически было введено раньше остальных, но характеризуется
меньшим уровнем безопасности, поскольку условием данного размыкания в ста-
рых системах являлось только запрещающее показание сигнала, которое могло
быть следствием его закрытия после въезда поезда на маршрут. Такое замыкание
осуществляется с помощью прямых зависимостей между подвижными элемента-
ми пути и светофорами (см. п. 4.2, британские и североамериканские принципы
В зависимости от системы: предварительное замыкание (возможна отмена без выдержки
времени или ответственной команды) или окончательное замыкание (отмена - только
с выдержкой времени или ответственной командой)
Окончательное замыкание
Окончательное замыкание
Начало использования маршрута; размыкание - только искусственное при помощи
ответственной команды с выдержкой времени или без нее либо обычной команды
с выдержкой времени (в зависимости от системы)
Рис. 4.32. Предварительное и окончательное замыкание маршрутов
83
4. Принципы зависимостей и замыканий
централизации) или при помощи специальной функции предварительного замы-
кания маршрута (при немецких принципах централизации). Причины данного
различия носят исторический характер, а эффект с точки зрения безопасности
для обоих решений одинаков;
2	. Окончательное («неотменяемое») замыкание является дополнительной функ-
цией, при которой маршрут остается замкнутым после перекрытия сигнала. Это
замыкание называется окончательным, поскольку теперь маршрут может быть
разомкнут или самим движущимся поездом, или вручную при выполнении опре-
деленных условий безопасности, таких, как выдержка времени и (или) регистри-
руемая ответственная команда.
4.3.8.2.	Последовательность шагов
Порядок, в котором выполняются перечисленные в п. 4.3.8.1 функции, разли-
чается на железных дорогах мира. Основными различиями являются:
—	момент проверки занятости пути. На некоторых железных дорогах и в не-
которых системах централизации свободность всего маршрута проверяется пе-
ред автоматическим переводом стрелок. На других дорогах и в других системах
контроль свободности пути проверяется только в тех стрелочных секциях, стрел-
ки которых должны быть переведены, и лишь непосредственно перед включе-
нием на светофоре разрешающего показания проверяется свободность всего
маршрута;
—	время выполнения поиска и замыкания в маршруте элементов боковой за-
щиты, а также время подачи команды на перевод защитных элементов в требуемое
положение: в одних системах эти процессы реализуются вместе с переводом эле-
ментов трассы маршрута, в других системах — позже, когда все элементы трассы
уже замкнуты;
—	время закрытия железнодорожных переездов, если они являются частью
маршрута (см. п. 13.4.4.1). Простым решением, которое использовалось, главным
образом, в старых системах централизации, является закрытие переездов вместе с
переводом подвижных элементов пути. Однако в настоящее время необходимо со-
кращать длительность закрытия переездов из-за высокой интенсивности движения
автомобилей. Поэтому системы централизации последних поколений закрывают
переезды непосредственно перед появлением на светофоре разрешающего пока-
зания или даже после появления этого показания по достижении поездом участка
приближения к переезду. Последнее решение требует безопасного функциониро-
вания схем закрытия переезда;
—	порядок окончательного замыкания маршрута и включения на светофоре
разрешающего показания. Данная проблема является более сложной и подробнее
рассмотрена ниже.
Окончательное замыкание маршрута может быть обеспечено двумя способами
(рис. 4.33), которые в многочисленных вариациях применяют разные страны:
— окончательное замыкание перед включением разрешающего показания све-
тофора (немецкий подход к принципам централизации): безопасность обеспечива-
ется с помощью светофора, на котором может появиться разрешающее показание
только в том случае, если перед этим была выполнена функция окончательного
замыкания маршрута. Неудобством с точки зрения эксплуатационной гибкости
является следующее: если светофор перекрывается на запрещающее показание без
проследования через него поезда, то показание не может снова стать разрешающим,
84
4.3. Маршруты
и маршрут должен быть разомкнут с помощью специальных, критических с точ-
ки зрения безопасности команд (см. п. 4.5.4.3). Однако этого неудобства можно
избежать с помощью задержки окончательного замыкания маршрута и открытия
светофора до приближения поезда, что реализуется в некоторых релейных и мик-
ропроцессорных системах централизации (см. п. 4.3.11);
— окончательное замыкание после включения разрешающего показания
светофора (британский и североамериканский подходы): разрешающее пока-
зание может появиться на светофоре, если все подвижные элементы находят-
ся в требуемом положении и путевые секции свободны, но без окончательного
замыкания маршрута. Открытым светофором замыкаются элементы маршрута,
однако возможна повторяющаяся смена разрешающего сигнального показания
на запрещающее и обратно, что сопровождается соответственно замыканием
и размыканием маршрута. Только при выходе поезда на участок приближения
происходит окончательное замыкание маршрута, которое сохраняется до тех пор,
пока поезд не освободит весь маршрут или последний его стрелочный участок.
Функция окончательного замыкания маршрута должна быть безопасно реализо-
вана раньше, чем поезд достигнет зоны служебного торможения перед станцион-
ным сигналом. Это повышает требования к устройствам контроля участков пути
и к функциям замыканий.
В обоих случаях светофор может быть перекрыт вручную или автоматически.
Различие определяется только возможностью открыть его снова в штатном режиме.
Окончательное замыкание после открытия сигнала	Окончательное замыкание перед открытием сигнала
Рис. 4.33. Последовательность этапов жизненного цикла маршрута
85
4. Принципы зависимостей и замыканий
4.3.8.3.	Пример британской модели замыкания
и размыкания маршрута
Ниже на примере рис. 4.34 кратко описан жизненный цикл маршрута британ-
ской модели с окончательным замыканием после появления разрешающего пока-
зания сигнала. Рассматриваемый маршрут начинается светофором 5 и завершается
светофором 7.
После перевода в соответствующие положения всех подвижных элементов пути,
включая боковую защиту и защитный участок, на светофоре появляется разрешаю-
щее показание, которое замыкает все подвижные элементы маршрута. Тем самым
замыкается каждая часть маршрута (в данном случае каждая рельсовая цепь). Но на
этом этапе возможно размыкание маршрута вручную без выдержки времени, если
участок приближения не занимался поездом.
юз
—В'Н-щ,—BJ —£
/35	z	102	7
-АА АВ-ЕР-АС ДО	AF ж—S-AG	-&£-*~АН—г- AJ —
101	/-ЮЗ
Рис. 4.34. Пример британской модели окончательного замыкания маршрута при приближении поез-
да и каскадного размыкания
На втором этапе осуществляется окончательное замыкание маршрута при при-
ближении поезда, когда он оказывается в зоне видимости первого предупреди-
тельного светофора, т. е. он занимает рельсовую цепь АВ при трехзначной системе
сигнализации (см. п. 7.3.3.2) или АА при четырехзначной системе сигнализации
(см. п. 7.3.3.4). Поскольку ручное размыкание маршрута, замкнутого таким обра-
зом, является потенциально опасным, возможность размыкания ограничивается
временной задержкой, которая для поездных маршрутов обычно составляет около
2 мин. Если поезд займет маршрут в пределах этого времени, замыкание останется,
в ином случае маршрут разомкнется. Для гарантии безопасности требуются спе-
циальные правила в случае слишком медленного поезда — машинист не должен
полагаться на приготовленный впереди маршрут, даже если он видел зеленое по-
казание на предупредительном сигнале.
Когда поезд въедет на замкнутый маршрут (иначе говоря, проследует входной
светофор), фиксируется занятость маршрута как вторая часть окончательного
замыкания. Такое замыкание маршрута приводится в действие фактом занятия
соответствующего участка и сохраняется, пока этот участок не будет освобожден.
Логика размыкания маршрута поездом является каскадной. Это означает, что за-
мыкание каждого участка пути осуществляется по факту его занятия или замыка-
ния предыдущего участка. Таким образом, размыкание каждой секции осуществ-
ляется индивидуально после проследования поезда, и в случае одиночной ошибки
устройств контроля пути опасной ситуации возникнуть не может. В нашем примере
размыкание маршрута осуществляется следующим образом:
—	секция АЕ размыкается, когда поезд въехал на маршрут и рельсовая цепь AD
освобождена;
—	участок АЕ размыкается, когда разомкнут участок AD и рельсовая цепь АЕ
освобождена;
—	участок AF размыкается, когда разомкнут участок АЕ и рельсовая цепь AF
освобождена.
86
4.3. Маршруты
При использовании релейной техники функции блокировки маршрута реализу-
ются при помощи реле первого класса надежности (п. 9.3.2.1). Схемы коммутации
реле спроектированы так, что при замыкании маршрута реле обесточиваются, а
при размыкании встают под ток, что гарантирует исключение опасных отказов.
Другой особенностью, которую следует отметить в этой модели, является ис-
пользование переключаемых защитных участков, рассмотренных в п. 4.3.6.6.
Более подробную информацию о работе британской модели можно найти в
[Nock, 1982; Hawkes, 1969].
4.3.8.4.	Пример немецкой модели замыкания и размыкания маршрута
В отличие от британских принципов в немецкой логике предварительное замы-
кание маршрута осуществляется не посредством прямых зависимостей между по-
движными элементами пути и светофорами, а при помощи специальной функции
замыкания, которая блокирует все элементы маршрута в соответствующих положе-
ниях. В механической централизации это осуществлялось с помощью специальной
маршрутной тяги (п. 9.2.5.4). После предварительного замыкания маршрута и перед
включением разрешающего показания светофора должно произойти окончатель-
ное замыкание. Окончательное замыкание маршрута является электрическим даже
в механической централизации, поскольку обнаружение поезда с поста централи-
зации не может выполняться механическими устройствами.
Этот подход менее гибок по сравнению с подходом, рассмотренным выше, когда
окончательное замыкание наступает после появления разрешающего показания
светофора. В немецкой модели после окончательного замыкания маршрута и в
случае изменения оперативной обстановки дежурный не может отменить марш-
рут без размыкания, хотя поезд находится еще достаточно далеко. Для устранения
этой проблемы в некоторых системах централизации предусмотрена функция ав-
томатического окончательного замыкания и открытия сигнала при приближении
поезда (п. 4.3.11).
В механической централизации обычно не предусматривалось посекционное
размыкание маршрута. Маршрут размыкался только весь целиком, что снижа-
ло пропускную способность станции. В более новых системах, построенных по
принципу таблицы маршрутов (табличному принципу, п. 4.3.9), предусмотрены
элементарные маршруты. В системах, построенных по географическому (блочно-
му) принципу (п. 4.3.9), элементарным маршрутом является вообще каждый уча-
сток с возможностью индивидуального контроля свободности пути, определяемый
во взаимосвязи со следующим и предшествующим участками и размыкающийся
отдельно от других после прохождения по нему поезда. Кроме того, размыкание
маршрута выполняется на основе контроля занятости и свободности по крайней
мере двух участков пути для гарантии безопасности в случае ошибки устройств
контроля местоположения поезда.
4.3.9.	Принципы формирования маршрута
в схеме путевого развития
В этом подразделе речь пойдет о принципах, которые определяют, какие эле-
менты принадлежат данному маршруту. Существует три основных принципа фор-
мирования маршрута: табличный, каскадный и географический. Все три прин-
ципа применимы для систем с окончательным замыканием маршрута до и после
87
4. Принципы зависимостей и замыканий
включения разрешающего показания светофора (см. п. 4.3.8), хотя не все комби-
нации применяются на практике.
Каскадный принцип исторически являлся самым первым принципом построе-
ния логики механических систем централизации, применявшихся в Великобри-
тании и Северной Америке. Сегодня его можно найти только на старых постах с
механическими зависимостями между рычагами. Основой каскадного замыкания
является то, что каждый подвижный элемент пути в составе маршрута замыкается
расположенными перед ним подвижными элементами или (для первой секции)
светофором начала маршрута. Поэтому каждый элемент обычно индивидуально
размыкается проходящим поездом. В силу своей малой значимости этот принцип
здесь подробно рассматриваться не будет. При желании с ним можно ознакомиться
в [Paehl, 200'2].
Табличный принцип является традиционным принципом построения логики
систем механической централизации, применяемых в Германии. Одной из истори-
ческих причин появления табличного принципа была необходимость проведения
свободных маневров (без использования маневровых светофоров и со свободным
переводом стрелок), чему препятствовало применение каскадных замыканий меж-
ду элементами. Табличный принцип до сих пор широко применяется в механиче-
ской, релейной и микропроцессорной централизациях. Все возможные маршруты
заранее описываются в матрице, точно указывающей, какой элемент принадлежит
к тому или иному маршруту и в каком положении он должен быть замкнут. Пример
г___% CH JF2
S J	Сн F
1	~	P1 3
Рис. 4.35. Схематический план для таблицы маршрутных замыканий (табл. 4.1)
Таблица 4.1
Таблица маршрутных замыканий (пример)
Маршруты	Враждебные маршруты								Стрелки			Светофоры боко- вой защиты		
	АЦ	А/2	У7	N2	Р1	Р2	F/7	F/2	1	2	3	У7	PI	Р2
Л/7		1	1 1	|			1 1		+	+				
А/2	1		I1	1 1		1 1		1 1	—	—		S		
N1	1 1	1		1					+	+				
N2	1	1 1						1 1	—	—		S		
Р1							1 1	1			+			S
Р2		1 1			1		1	1 1			-		S	
F/1	1 1				1 1	1					+			S
F/2		1 1		11		11	1				-		S	
Примечание. A/I — маршрут, который начинается от светофора Л и ведет на путь 7;
NI — маршрут, который начинается со светофора N1 (если с этого светофора начинается только
один маршрут, то цель не указывается);
«+» — стрелка в плюсовом положении;
«-» — стрелка в минусовом положении;
5 — на светофоре запрещающее сигнальное показание;
| — простое исключение маршрутов подвижными элементами пути, находящимися в различных по-
ложениях;
| | — особое исключение маршрутов.
88
4.3. Маршруты
Рис. 4.36. Упрощенное представление релейных блоков, обеспечивающих соединения элементов
централизации по географическому принципу
Таблица 4.2
Сравнение табличного и географического принципов централизации
Показатель	Табличный принцип	Географический принцип
Затраты на проектирование системы	Относительно низкие	Высокие
Затраты на первоначальное оснаще- ние централизации	Низкие	Высокие (центральные функ- ции)
Затраты на добавление объектов управления	Высокие	Относительно низкие
Затраты на более поздние изменения в релейной централизации	Относительно высокие	Относительно низкие
Затраты на более поздние изменения в микропроцессорной централизации	Высокие	Высокие
Сферы эффективного применения	Небольшие станции (релей- ная централизация) Системы с небольшим числом элементов (релейная, микро- процессорная централизация)	Крупные станции (релейная централизация) Системы с большим числом элементов (релейная, микро- процессорная централизация)
матрицы представлен на рис. 4.35 и в табл. 4.1. В этой таблице для каждого мар-
шрута приведены замыкаемые в нем стрелки, а также сигналы, обеспечивающие
боковую защиту. Кроме того, в таблице определены враждебные маршруты, под-
разделяемые по простым и особым исключениям маршрутов (см. п. 4.3.3.3).
Географический (блочный) принцип, впервые появившийся в Германии в 1950-х
годах, был разработан для релейной централизации и до настоящего времени ши-
роко используется в системах релейной и микропроцессорной централизации во
многих странах. Элементы путевого развития станции представлены вместе с их
связями с соседними элементами (рис. 4.36). При установке маршрута его трасса,
защитный участок и зоны боковой защиты определяются географией имеющихся
взаимосвязей. Таким образом, все возможные при данной схеме путевого разви-
тия маршруты могут быть выбраны автоматически, если возможность установки
некоторых из них не была преднамеренно запрещена.
Поскольку преимущества и недостатки географического и табличного принци-
пов наиболее очевидно проявляются в релейной централизации, то в табл. 4.2 они
сравниваются на примере прежде всего релейной техники.
В системах релейной централизации, построенных по географическому прин-
ципу, реле собраны в блоки. Каждый из них представляет собой определенный
элемент путевого развития. Релейные блоки стандартизированы и могут изготав-
ливаться и тестироваться на заводе автоматически, их размещение уменьшает по-
требность в кабельной разводке на месте установки реле до стандартных подклю-
чений. Тем самым облегчаются процессы подключения и тестирования, а также
адаптации системы централизации при изменениях в путевом развитии станции.
Это преимущество перед табличным принципом становится тем ощутимее, чем
89
4. Принципы зависимостей и замыканий
Рис. 4.37..Технические затраты при реализа-
ции табличного и географического принципов
релейной централизации
больше элементов находится в зоне дей-
ствия централизации. С другой стороны,
недостатком географического принци-
па может быть повышенный уровень
технической сложности. Кабельные
соединения между реле внутри группы
являются иногда слишком сложными,
а число реле в стандартной релейной
группе — большим, чем это требуется
на конкретном объекте.
Рис. 4.37 иллюстрирует уровни слож-
ности, с которыми связана реализация
того и другого принципа в релейных си-
стемах в зависимости от размеров зон централизации. Табличный принцип име-
ет преимущества при реализации на малых станциях с относительно небольшим
числом стрелок, а географический принцип более выгоден для больших станций.
В микропроцессорной централизации некоторые из достоинств и недостатков
обоих принципов в значительной мере теряют актуальность (табл. 4.2). Потому оба
принципа годятся как для малых, так и для больших зон действия централизации.
Различие определяется числом внедрений того или иного типа: разработка новой
системы централизации является более сложной при использовании географиче-
ского принципа, но затем проектирование станций по разработанному образцу
происходит проще. В целом оба принципа применяются в микропроцессорной
централизации; выбор в пользу того или иного принципа определяется предпоч-
тениями компаний-изготовителей и типом системы централизации.
4.3.10.	Маневровые маршруты
4.3.10.1.	Функции централизации
На большинстве железных дорог (за исключением тех, которые придержива-
ются североамериканских принципов) различают по крайней мере два класса пе-
редвижений: поездные и маневровые (см. п. 3.3). Точное определение поездных и
маневровых передвижений различается на железных дорогах мира, но, как правило,
маневровые передвижения выполняют на более низкой скорости (часто —с визу-
альным контролем свободности пути машинистом), и порядок их не определяется
расписанием движения. Вследствие более низких требований маневровые передви-
жения часто выполняют по маршрутам, в которых часть требований безопасности
исключена, или даже по устному распоряжению без использования маршрута. Тем
не менее развитие современных технологий подталкивает к расширению функций
централизации и в маневровой работе. Зачастую для районов, где регулярно осуще-
ствляются маневровые передвижения вагонов с опасными грузами, устанавливают
более высокие требования по безопасности. Там, где маневровые передвижения
маршрутизированы, основные их отличия от поездных состоят в следующем:
—	исключение или снижение значимости контроля свободности пути. По-
скольку маневровые передвижения предназначены для выхода на занятый путь
с целью сцепления или расцепления подвижного состава, то разрешение на
производство маневров обычно не требует свободности всех участков маршру-
та. Поэтому контроль свободности участков пути (всех или только конечного) не
предусматривается;
90
4.3. Маршруты
—	исключение или снижение значимости защитных участков. Поскольку ма-
невровые передвижения осуществляются медленно, то вероятность и ожидае-
мая длина выбега снижаются. По этой причине защитные участки обычно не
используются;
—	исключение защиты по боковому пути: подвижные единицы без пассажиров
обычно движутся с невысокой скоростью, а значит, последствия столкновений
не могут быть тяжелыми и машинист имеет больше возможностей предотвратить
опасность. Поэтому защита по боковому пути для маневровых маршрутов зачастую
не применяется;
— разрешение маневровых передвижений навстречу друг другу: в некоторых
случаях для эффективной работы целесообразно движение нескольких подвиж-
ных единиц на один тот же путь в одно и то же время. Примером является состав,
к голове которого должен быть подан локомотив, а к хвосту— дополнительные
вагоны. Однако движение во встречном направлении должно разрешаться толь-
ко в том случае, если подвижные единицы можно остановить на расстоянии,
равном половине прямой видимости. Другое решение заключается в запрете
устанавливать встречные маршруты. Так, второй маршрут может быть установ-
лен по истечении небольшого времени после того, как встречная подвижная
единица въехала на конечный участок маршрута. Считается, что по истечении
небольшого времени после занятия последнего участка маршрута подвижная
единица остановится. Такое правило действует, например, в Великобритании
[Nock, 1982].
Светофоры для маневровых передвижений могут отображать по крайней мере
одно запрещающее и одно разрешающее сигнальное показание. Они могут рас-
полагаться отдельно или могут быть встроены в поездные светофоры (см. п. 7.3.6).
Могут быть также предусмотрены дополнительные разрешающие показания в за-
висимости от условий безопасности данного маневрового маршрута, например:
—	замкнуты или не замкнуты подвижные элементы пути в маневровом маршруте;
—	состояние путей (свободны или заняты);
—	показание следующего маневрового светофора.
4.3.10.2.	Маневровые районы под двойным (централизованным
и местным) управлением
Для снижения нагрузки на дежурного поста централизации многие железные
дороги предусматривают возможность временного перевода маневровых работ
в определенном районе под местное управление. В этом случае повторяющиеся
маневровые передвижения возможны без вмешательства дежурного.
В европейской практике эта возможность предусматривается в определенных
районах с точно установленными границами. Стрелки для входа в район, передан-
ный под местное управление, и выхода из него постоянно замкнуты, и маневровые
светофоры постоянно имеют разрешающее сигнальное показание, не допуская
открытия противоположных светофоров
(рис. 4.38).
Системы централизации на желез-
ных дорогах Северной Америки обычно
оснащаются стрелками с двойным управ-
лением. В отличие от практики европей-
ских железных дорог, где ручной перевод
Район местного управления
Рис. 4.38. Маневровый район под временным
местным управлением
91
4. Принципы зависимостей и замыканий
централизованных стрелок осуществляется, как правило, только при отказах
устройств, в Северной Америке он выполняется регулярно и с той же целью, как и
в районах местного управления на европейских дорогах. Временное разрешение на
управление стрелками вручную или с пульта местного управления в случае повто-
ряющихся маневровых передвижений выдается диспетчером дежурному местного
поста централизации устно или в письменной форме.
4.3.10.3.	Угловые заезды при маневровых передвижениях
Особой проблемой маневровых маршрутов являются угловые заезды (рис. 4.39).
В них подвижная единица последовательно движется по двум маневровым маршру-
там сначала в одном направлении, а затем в противоположном. Часто оказывается,
что для нее нет необходимости следовать по первому маршруту до самого конца
и возвращаться обратно — она может поменять направление движения уже после
выезда за светофор, который даст ей разрешающее показание для следования по
второму маршруту. Таким образом, участок первого маршрута часто остается не-
использованным (рельсовые цепи D и Е на рис. 4.39), и этот маршрут должным
образом не размыкается.
s Второй маневровый маршрут
---------►НТ" *	1"'	----С-----1-	- D------£----Е ►[J--------
\ о
4 Первый маневровый маршрут
Рис. 4.39. Угловые заезды при маневрах
Чтобы избежать необходимости искусственного размыкания оставшейся части
маршрута, могут использоваться специальные функции централизации, в соот-
ветствии с которыми размыкание оставшейся части первого маршрута зависит от
состояния второго маневрового маршрута. Эти функции должны быть определены
для того места на путях, где такие передвижения могут происходить наиболее часто.
Одно из решений заключается в том, что остаток первого маршрута размыкается
вместе с первым участком второго маршрута. При этом необходимо гарантировать,
что маневровая подвижная единица начала противоположное движение и не воз-
вращается на первый маршрут. Другим решением является размыкание оставшейся
части маршрута с задержкой по времени.
4.3.11.	Автоматизация операций с маршрутами
Для снижения нагрузки на дежурного поста централизации, освобождения
его от рутинных задач, уменьшения загрузки персонала на местах и ускорения
эксплуатационной работы разработаны дополнительные функции, позволяющие
автоматизировать набор и установку маршрутов. На разных железных дорогах они
применяются по-разному:
— автоматическая установка стрелок: это стандартная функция во многих си-
стемах релейной и микропроцессорной централизации. Маршрут обычно зада-
ется набором его начала и конца (см. п. 4.3.4), и все подвижные элементы пути,
входящие в маршрут, автоматически переводятся в соответствующее положение.
Однако безопасность при работе во вспомогательном режиме (п. 4.5.4) часто тре-
бует возможности отключения автоматической установки стрелок для всей зоны
92
4.3. Маршруты
Окончательное замыкание после открытия сигнала
(ответственная функция)
Маршрут замкнут предварительно,
сигнал уже открыт
Маршрут замкнут окончательно
Окончательное замыкание и открытие сигнала
при приближении поезда (неответственная функция)
Маршрут замкнут предварительно
► Маршрут замыкается окончательно,
и сигнал открывается
Рис. 4.40. Замыкание маршрута как ответственная функция в системах, позволяющих открыть сигнал
без окончательного замыкания, и как неответственная функция в системах, где окончательное замы-
кание наступает перед открытием сигнала
действия централизации, определенных ее участков или индивидуально для каждого
элемента;
— замыкание участка приближения и открытие сигнала: применяемые в немецкой
логике правила замыкания заметно отличаются от правил окончательного замы-
кания маршрута при приближении поезда и заранее установленном разрешающем
показании светофора (см. п. 4.3.8.2). В системах с окончательным замыканием
маршрута перед открытием сигнала это действие реализуется дополнительной и
не связанной с безопасностью автоматизированной функцией (см. п. 4.3.8.2). В
соответствии с ней маршрут замыкается предварительно дежурным поста цен-
трализации, но окончательное замыкание с последующим открытием сигнала
задерживается до приближения поезда к точке, откуда машинист может видеть
предупредительный сигнал, и затем реализуется автоматически (рис. 4.40). Это
позволяет дежурному по станции, если того потребовала оперативная обстановка,
отменить маршрут до приближения поезда без использования регистрируемой
команды;
— последовательные маршруты: оператор может установить два или более по-
следовательных маршрута для одного и того же поезда при помощи набора начала
первого и конца последнего маршрута (рис. 4.41);
— накопление маршрутов: если запрошенный маршрут недоступен, он запо-
минается и будет установлен позже, когда появится такая возможность. Однако
организация очереди более чем из одного маршрута может привести к установке
лишнего маршрута в неподходящее вре-
мя и потому вызовет эксплуатационные
проблемы;
— режимы автодействия и автомати-
ческой установки маршрутов: в режиме
автодействия маршрут после полно-
го освобождения трассы остается за-
мкнутым для проследования по нему
следующего поезда. Автоматическая
установка маршрутов похожа на режим
Рис. 4.41. Набор нескольких последовательных
маршрутов
93
4. Принципы зависимостей и замыканий
автодействия. Однако здесь маршрут после проследования поезда размыкается и
вновь замкнется только при приближении следующего поезда.
Режимы автодействия и автоматической установки маршрутов особенно по-
лезны, когда большинство поездов проходят через станцию по главным путям
(это характерно для ночного времени). При автодействии сигналы начала мар-
шрута при определенных обстоятельствах могут использоваться в качестве сиг-
налов условно-запрещающей системы автоблокировки (см. п. 7.3.2), тогда как в
режиме автоматической установки маршрутов красный огонь светофора является
абсолютно-запрещающим;
—	программная установка маршрута с выбором пути: маршруты устанавливаются
индивидуально для каждого поезда с учетом графика его движения и запланиро-
ванного номера пути приема и передачи, информация о них хранится в базе данных.
Нештатные ситуации обычно разрешаются местным персоналом;
—	установка маршрута поездом: поезд по команде машиниста или автоматически
при приближении к станции посылает в систему централизации запрос на установ-
ку маршрута. Остальные этапы установки маршрута (см. п. 4.3.8.1) выполняются
уже системой централизации.
4.4.	Зависимости в перегонных системах блокировки
4.4.1.	Введение
4.4.1.1.	Функции безопасности в системах блокировки
В отличие от маршрутов при реализации блокировочных зависимостей реша-
ются только две задачи по обеспечению безопасности движения поездов:
—	защита от нагона и столкновений в попутном следовании;
—	защита от встречных передвижений.
Поэтому принцип блокировки применим только для перегонов. Принцип мар-
шрутов, напротив, может быть применим как на перегонах, так и на станциях.
При использовании этого принципа на перегонах задействуется только часть из
стандартных для маршрута функций безопасности.
Станции
Посты
— блокировки -.
Блок-участок
<------—-----------------
Защита по попутному
движению
Блок-участок
Блок-участок
Блок-участок
Блок-участок
Защита по попутному
движению
Блок-участок
*4
Защита по попутному 1
движению
I-----------------------р-----------------------
Защита по попутному Защита по попутному
движению	движению
Блок-участок , Блок-участок .
।	илиг'утаъ I ui\	ii	илик-улаъI wk	п
J-----------2.......................... —------Ы
Защита по попутному 1 Защита по попутному 1 Защита по попутному 1
движению	движению	движению
Перегон


►
Защита по встречному движению
Рис. 4.42. Станции и посты блокировки
94
4.4. Зависимости в перегонных системах блокировки
4.4.1.2.	Определения
Блок-участком является часть перегона, на которой в данный момент времени
может находиться только один поезд, если не осуществляется движение по услови-
ям видимости. Каждый блок-участок ограничен входным и выходным блок-сигна-
лами. В качестве блокировочных сигналов могут выступать светофоры на границе
перегона и станции, а также светофоры станции.
Блок-сигнал вместе с устройством реализации блокировочных зависимостей
называют постом блокировки. Посты блокировки могут быть как обслуживаемыми,
так и необслуживаемыми. Каждый пост блокировки вместе с соседними постами
управляет попутным следованием поездов.
Для регулирования встречных передвижений могут использоваться только те
посты блокировки, где может быть изменен порядок следования поездов: станции,
разъезды и обгонные пункты (далее они обобщенно будут называться станциями).
Защита от встречных передвижений осуществляется между соседними станциями,
тогда как промежуточные посты блокировки участвуют только в передаче соот-
ветствующих сообщений, получении информации или вообще не связаны с этим
процессом. Участок между двумя станциями называется перегоном (рис. 4.42).
4.4.1.3.	Системы управления движением поездов
без технической проверки действий операторов
Основными системами обеспечения безопасности движения поездов на перего-
нах (с разными вариантами исполнения) без технического контроля за действиями
операторов являются (также см. п. 3.5.3):
—	телефонная система блокировки (применяется, главным образом, в странах,
следующих немецким принципам эксплуатации): данный вид блокировки мож-
но рассматривать в качестве предшественника систем безжезловой блокировки
(см. пп. 4.4.3, 4.4.5). Перегон делится на фиксированные блок-участки, ограничен-
ные напольными сигналами. Каждый участок блокируется или разблокируется по-
средством переговоров по телефонной связи между постами блокировки: дежурный
входного поста блок-участка не должен давать разрешающее сигнальное показание
поезду прежде, чем получит от следующего по направлению движения поста теле-
фонное сообщение о свободности данного блок-участка;
—	прямое управление движением поездов (Direct Traffic Control, DTC; применя-
ется в Северной Америке): данный вид блокировки имеет определенное сходство
с жезловой системой блокировки (см. пп. 4.4.3, 4.4.4). Перегон делится на фикси-
рованные блок-участки, границы которых обозначены специальными знаками.
Разрешение на занятие очередного участка поезду выдает центральный диспетчер.
После освобождения участка поезд должен вернуть разрешение обратно. Подобно
телефонной блокировке, это действие протоколируется;
— распорядительное управление участками пути (Track Warrant Control, TWC;
изначально возникло в Северной Америке, но сегодня в различных версиях ис-
пользуется по всему миру, в Европе — особенно на второстепенных линиях из со-
ображений экономической эффективности): данный вид блокировки имеет опре-
деленное сходство с прямым управлением движением поездов с той разницей, что
здесь окончание действия разрешения на проследование может наступить в любой
точке пути. Это позволяет гибко управлять длиной блок-участка, обеспечивая более
короткие интервалы, однако увеличивает нагрузку на персонал.
95
4. Принципы зависимостей и замыканий
Рассмотренные системы и методы все еще находят применение на линиях с
низкими эксплуатационными требованиями, а также в случае отказа основных
систем блокировки.
4.4.2.	Функциональное назначение
элементов перегона
Блок-сигнал ограждает и контролирует расположенный за ним блок-участок.
Место окончания контролируемого сигналом участка может различаться:
—	некоторые железные дороги не предусматривают защитный участок в систе-
мах блокировки, а потому на них контролируемый участок совпадает с блок-уча-
стком. Примерами могут служить магистральные линии железных дорог Северной
Америки и России (некоторые виды автоблокировки);
—	на других железных дорогах включение разрешающего показания на блок-сиг-
нале возможно только при освобождении дополнительного (защитного) участка пути
за следующим блок-сигналом (рис. 4.43). Этот защитный участок пути называется
также «перекрытием» (overlap), поскольку в данном случае зона управления одного
светофора перекрывает часть зоны управления следующего. Системы блокировки с
защитными участками используются на большинстве европейских железных дорог,
на многих железных дорогах за пределами Европы, а также на большинстве линий
метрополитена и электрифицированных городских железных дорог во всем мире.
Входной сигнал
блок-участка
Выходной сигнал
блок-участка
-3------
Граница
защитного
участка
Защитный
участок
Участок, ограждаемый первым сигналом
Рис. 4.43. Участки, ограждаемые сигналами блокировки
Граница защитного участка является концом участка пути, ограждаемого пре-
дыдущим светофором.
Как и в маршрутах, основное назначение защитного участка при реализации блоки-
ровочных зависимостей состоит в обеспечении дополнительной безопасности в случае
ошибки машиниста при выполнении прицельного торможения. Железные дороги, не
применяющие блокировку с защитными участками, но использующие их в маршру-
тизированных перед вижениях по станциям, могут утверждать, что при использовании
Рис. 4.44. Стандартное расположение поездов
перед сигналами
" -----------------------LqI
А ,	В
|	Участок, ограждаемый
светофором А фактически
Участок, ограждаемый светофором А теоретически
Рис. 4.45. Сдвинутые границы контроля в систе-
мах автоблокировки
защитных участков на перегонах вероят-
ность и последствия возможного выбега
поезда на следующий блок-участок будут
значительно ниже. Таким опасным со-
бытием может быть только столкновение
поезда, проехавшего запрещающий сиг-
нал и снижающего скорость, с поездом,
который занимает следующий блок-уча-
сток. Но даже этот случай является от-
носительно маловероятным, если длина
впередиидущего поезда не равна дл ине
этого блок-участка (рис. 4.44).
96
4.4. Зависимости в перегонных системах блокировки
Некоторые железные дороги по экономическим соображениям не предусмат-
ривают зоны перекрытия в составе следующего блок-участка, а лишь переносят
границы участка контроля свободности пути за блок-сигнал на длину защитного
участка (рис. 4.45). В этом случае защитный участок уже не контролируется рас-
положенным перед ним сигналом. Однако вероятность того, что он будет занят,
когда остальная часть блок-участка свободна, незначительна. И даже если бы он
был занят, следующий поезд все равно не может на него выехать без проезда запре-
щающего показания предыдущего сигнала.
4.4.3.	Классификация систем блокировки
На рис. 4.46'приведена функциональная классификация систем интервального
регулирования движения поездов на перегонах. Как упомянуто в п. 3.4, движение
может осуществляться по условиям видимости либо с разграничением поездов по
времени или расстоянию. Последнее, в свою очередь, может быть подразделено на
движение с фиксированными или подвижными блок-участками, рассчитываемыми
по абсолютному или относительному тормозному пути. Принцип временного ин-
тервального регулирования уже практически не применяется, рассчитываемые по
абсолютной длине тормозного пути подвижные блок-участки могут использоваться
Рис. 4.46. Классификация систем интервального регулирования движения поездов
97
4. Принципы зависимостей и замыканий
в будущем, а подвижные блок-участки протяженностью в разницу длин тормозных
путей попутно следующих поездов неприменимы с точки зрения безопасности.
Разграничение поездов фиксированными блок-участками является повсеместно
используемым принципом организации движения поездов и основой рассмат-
риваемых в этой книге систем блокировки. Что касается движения по условиям
видимости, то такой метод применяется для следования поездов по особым рас-
поряжениям или при отказе систем СЦБ.
Принцип следования поездов в системах блокировки значительно отличается
от принципа передвижений по маршрутам (см. п. 4.1.3). Системы, действующие на
основе принципа блокировки, подразделяются (см. рис. 4.46) на:
—	системы жезловой блокировки. В системах жезловой блокировки правом на
занятие перегона является наличие у машиниста определенного объекта, назы-
ваемого жезлом. В качестве жезла, дающего право на занятие перегона, может
выступать физический объект, представитель железной дороги (так называемый
лоцман) или виртуальная информация, имитирующая физический объект. Жезл
выдается на поезд перед его выходом на участок и передается встречному поезду
или персоналу станции после выезда с участка. Каждый жезл присваивается только
определенному блок-участку (перегону), и в каждый момент времени на закреп-
ленном участке может обращаться не более одного жезла;
—	системы безжезловой блокировки. Процессы блокирования и разблокирования
регулируются информационным обменом о проходе поездов, который организу-
ется между блокпостами и не требует использования жезлов. Разрешение о вступ-
лении поезда на участок выдается напольными или локомотивными сигналами.
Событие освобождения поездом участка фиксируется на его входном конце, после
чего участок разблокируется.
Безжезловые системы являются в Европе преобладающими. Существуют два
типа таких систем (см. рис. 4.46):
—	системы блокировки с однократным разблокированием после освобождения
участка. Информация о разблокировании передается от выходного поста к входно-
му однократно после освобождения участка. Несанкционированное занятие этого
участка не приводит к его блокировке. Однако некоторые системы обеспечивают в
этом случае формирование сигнала о возникшей опасности. Системы такого типа
могут иметь устройства непрерывного контроля свободности участка, а могут и не
иметь их;
—	системы блокировки с постоянным разблокированием. В этих системах статус о
блокировании или разблокировании формируется непрерывно. Въезд подвижной
единицы на свободный блок-участок приводит к его занятости. Такой подход тре-
бует постоянного контроля свободности пути и повышает безопасность в случае
несанкционированного выезда поезда на участок.
Эти особенности играют большую роль при выборе технических средств систем
блокировки; подробнее они изложены в разделе 10.
Безжезловые системы автоматической блокировки могут далее подразделяться
на системы блокировки с абсолютным значением запрещающих сигналов, когда
движение поездов (при отсутствии технических неисправностей) всегда осущест-
вляется с их ограждением, и системы блокировки с условным значением запре-
щающих сигналов, когда красный огонь светофора на перегоне разрешает любо-
му поезду после остановки въехать на занятый участок и двигаться по условиям
видимости с особой бдительностью и готовностью немедленно остановиться при
появлении препятствия (рис. 4.47). Система блокировки с условным значением
98
4.4. Зависимости в перегонных системах блокировки
запрещающих сигналов преобладает
в странах, использующих североаме-
риканские и британские принципы
организации движения, а системы
блокировки с абсолютным значением
сигналов наиболее распространены в
странах, ориентирующихся на немец-
кие принципы (исключение составля-
ют метрополитены и пригородное со-
общение, где применяют в основном
блокировку с условным значением за-
прещающих сигналов).
В вопросах защиты по встречно-
му движению существует подразделе-
ние на системы, имеющие только два
устойчивых состояния в отношении
Абсолютное значение запрещающего сигнала
Условное значение запрещающего сигнала
Рис. 4.47. Примеры блокировки с абсолютным и
условным значением запрещающих сигналов
установленного направления движения поездов по перегону (с предустановлен-
ным направлением), и системы, имеющие кроме этого и третье состояние — ней-
тральное направление движения (с неустановленным направлением). В системах с
нейтральным направлением движения в нормальной ситуации (перегон свободен)
обе станции в любой момент времени имеют одинаковые права на отправление
поезда. Принципы работы обеих систем изложены в пп. 4.4.5.2 и 4.4.5.3. Системы
блокировки с нейтральным направлением традиционно больше используются в
Западной Европе (британский принцип), а системы блокировки с предустанов-
ленным направлением распространены в Центральной и Восточной Европе (не-
мецкий принцип). Однако отчетливая граница между этими подходами отсутствует,
поскольку во многих странах существуют системы, в той или иной степени при-
надлежащие к одной или другой категории, и, кроме того, имеются подварианты
обеих систем. В США традиционно защита по встречному движению не является
функцией системы блокировки и осуществляется централизованно диспетчером
(п. 4.5.1) на основе принципа двустороннего движения.
4.4.4.	Принцип действия систем жезловой блокировки
В самом простом варианте системы (принцип одного жезла, табл. 4.3) на каж-
дый перегон выделяется только один жезл, что гарантирует движение по перегону
только одного поезда. Большим недостатком такой системы является то, что поезда
могут двигаться только при условии поочередной смены направлений. Это огра-
ничивает гибкость системы, так как могут возникать ситуации, когда необходимо
отправить два поезда один за другим, а жезл после прохода первого поезда окажется
на противоположном конце участка.
Для преодоления этих недостатков в распорядительно-жезловых системах
(принцип жезла и записки) предусмотрена возможность последовательного
движения поездов в одном направлении на основе дополнительного правила:
машинисту демонстрируется жезл (что означает отсутствие встречного поез-
да), но выдается только путевая записка (письменное разрешение), с которой
он имеет право двигаться по участку. В варианте с лоцманом он же и выдает
распоряжение. Таким образом, защита по встречному движению по-прежнему
обеспечивается техническими мерами, поскольку жезл может находиться только
99
4. Принципы зависимостей и замыканий
на одном конце перегона. Защита по движению в попутном направлении обес-
печивается процедурными мерами, например временным интервалом между
двумя следующими друг за другом поездами. Другим решением является допол-
нительное применение безжезловых систем блокировки, защищающих только
при попутном следовании.
Оба принципа — как одного жезла, так и жезла и записки, основаны на наличии
установленного направления движения, поскольку жезл может присутствовать
либо на одном из концов перегона, либо на поезде. Недостатком обоих принци-
пов является то, что изменение направления движения на перегоне возможно при
появлении на его конце жезла, т. е. по прибытии поезда. Это снижает гибкость
функционирования системы, особенно если жезл находится на одном конце пере-
гона или на подходе к нему, а на другом конце возникла неожиданная потребность
в пропуске поезда.
Для преодоления указанного недостатка была разработана система электри-
ческой жезловой блокировки (п. 10.3.2.1). На каждой станции имеется комплект
жезлов, причем предусмотрена электрическая зависимость жезловых аппаратов
между станциями таким образом, что при условии комплектности жезлов за один
раз только один из них может быть извлечен из жезлового аппарата. Иными слова-
ми, в нормальных условиях каждая станция, независимо от направления, обладает
равными правами на взятие жезла. Недостатком такого способа является то, что
при различных размерах движения поездов по направлениям все жезлы могут че-
рез некоторое время собраться в одном из двух аппаратов и их нужно будет как-то
вернуть на противоположный конец участка.
Дальнейшим развитием этого направления является радиоэлектронная жез-
ловая блокировка (п. 10.4.3), в которой передаются не физические, а виртуальные
жезлы, содержащие соответствующие разрешения. Для передачи используется
радиоканал между поездом и диспетчерским центром, и разрешение отображается
на мониторе в кабине машиниста. Работа радиоэлектронной жезловой блокировки
также нс зависит от направления.
В табл. 4.3 сравниваются разные формы жезловой блокировки.
Таблица 4.3
Сравнение различных форм жезловой блокировки
Показатель	Система одного жезла	Система жезла и записки	Электрическая жезловая система	Радиоэлектронная жезловая система
Физическая природа распоряжения	Физический жезл (один для каждо- го участка)	Физический жезл или письменное распоряжение	физический жезл (один из контро- лируемого систе- мой количества)	Информация в электронном виде
Возможность пропуска следующего поезда в том же направлении	Нет	Да	Да	Да
Возможность пропуска неравного количества поездов в обоих направ- лениях	Нет	Да	С дополнитель- ным обслужива- нием	Да
Гибкая настройка на раз- личные последователь- ности поездов	Нет	Нет	Да	Да
100
4.4. Зависимости в перегонных системах блокировки
4.4.5.	Функционирование систем безжезловой блокировки
4.4.5.1.	Защита в попутном направлении
Сначала следует рассмотреть простой случай, когда система блокировки обеспе-
чивает защиту только в попутном направлении. Она применяется для двухпутных
линий с сигнализацией на каждом из путей в одном направлении. Последователь-
ность действий в этом случае такова (рис. 4.48):
— при занятии поездом участка пути последний блокируется, что означает
возможность его использования только этим поездом. Сообщение о блокиро-
вании может быть передано с начала
участка на его конец, где оно исполь-
зуется в качестве предварительного
условия для подготовки процесса раз-
блокирования. Оно может храниться
также в начале участка (применяется
в некоторых системах с постоянным
разблокированием, особенно в Север-
ной Америке). В обоих случаях выезду
на занятый участок перегона друго-
го поезда препятствует блокирование
входного блокпоста. Важным услови-
ем безопасности является исключение
ошибки при блокировании сигнала,
из-за которой следующий поезд может
получить разрешение выехать на заня-
тый участок;
— после освобождения поездом
участка блокпост конца участка прово-
дит его разблокирование. Перед этим
проверяется выполнение нескольких
предварительных условий (п. 4.4.6),
Переключения
в системе
блокировки
Передвижения
поезда
Рис. 4.48. Последовательность операций в систе-
ме блокировки с защитой только по попутному
следованию
после чего система возвращается в
нормальное положение. В системах с
одиночным разблокированием сооб-
щение о разблокировании передается
однократно после прохода поезда и проверки других условий. В системах с по-
стоянным разблокированием оно передается постоянно все время, пока участок
свободен (пп. 4.4.3 и 10.1).
4.4.5.2.	Системы с нейтральным направлением движения
Ниже рассматривается последовательность действий по пропуску поездов в
обоих направлениях. Для систем с нейтральным направлением движения принята
следующая последовательность (рис. 4.49):
—	в нормальных условиях ни один поезд не может выехать на перегон;
—	согласие на прием поезда. Главная функция получения согласия заключается
в том, чтобы обеспечить движение по участку только одного поезда. Каждый поезд,
подготовленный к отправлению, после выполнения определенных условий должен
получить согласие со станции приема;
101
4. Принципы зависимостей и замыканий
С нейтральным направлением	С предустановленным направлением
Исходное состояние
(свободен)
Отмена
^21__________
Исходное состояние
(направление 1)
Изменение направления
Согласие на прием
каждого поезда
Движение поезда,
блокирование
и разблокирование
между постами
в соответствии с рис. 4.48
।	Движение поезда,	1
J блокирование i
i	и разблокирование	1
‘ между постами	,
।	для направления 1	<
J в соответствии с рис. 4.48 ।
।---------------- ,
।	Движение поезда,	>
। блокирование '
	и разблокирование	>
[ между постами	Т
।	для направления 2	
1 в соответствии с рис. 4.48 !
Рис. 4.49. Процесс блокирования и разблокирования участка с функцией защиты от встречных пере-
движений
—	после передачи согласия со станции приема участок готов к пропуску поезда.
В некоторых системах согласие может быть отменено, если поезд еще не въехал
на участок;
—	при проследовании участка одним или несколькими поездами действия по
блокированию и разблокированию выполняются между постами так, как это из-
ложено в подразделе 4.4.5.1. Новое согласие для каждого из поездов, следующих в
попутном направлении, может требоваться, а может и не требоваться в зависимо-
сти от применяемой системы блокировки.
4.4.5.3.	Системы с предустановленным направлением движения
Системы блокировки с предустановленным направлением движения работают
по следующему принципу (см. рис. 4.49):
—	в нормальном положении один из постов сохраняет разрешение на отправле-
ние и потому может выпускать поезда на участок, а другой пост—нет;
—	в некоторых системах дежурный станции отправления, намеревающийся от-
править поезд на перегон, сообщает об этом по телефону дежурному станции прие-
ма и ожидает его согласия. При регулярном применении этот информационный
обмен носит оперативный характер и не связан с безопасностью;
—	в нормальном режиме эксплуатации направление движения на перегоне мо-
жет быть изменено только при его свободности. В зависимости от типа системы
сменить направление может либо пост отправления, либо пост приема;
—	попутное движение поездов между соседними постами регулируется по пра-
вилам, изложенным в п. 4.4.5.1. В отличие от систем с нейтральным направлением
поезда могут выезжать на перегон без получения согласия со станции приема.
В некоторых случаях в системах с предустановленным направлением возмож-
на автоматическая смена направления движения. Типичным примером является
пропуск поезда по предусмотренному для встречного движения пути двухпутного
участка. В этом случае после освобождения пути возможен автоматический возврат
к исходному направлению.
102
4.4. Зависимости в перегонных системах блокировки
4.4.6.	Функции блокировки в безжезловых системах
Для обеспечения изложенных в п. 3.4.1 функций безопасного движения по пере-
гону в системах блокировки используется ряд блокировочных зависимостей. Если
в жезловых системах ответственность за их реализацию возлагается на персонал,
то в системах безжезловой блокировки они реализованы на техническом уровне.
Техническая реализация зависимостей между блокировочными устройствами и
сигналами определяется типом системы. В первых британских системах блокиров-
ки с нейтральным направлением движения техническая реализация зависимостей
отсутствовала и сигналист нес полную ответственность за точное выполнение всех
необходимых действий. В современных системах безопасность обеспечивается
технически. В некоторых системах с постоянным разблокированием управление
сигналами осуществляют непосредственно датчики свободности пути, в других —
проверяются дополнительные условия безопасности (п. 10.3.4).
Среди функций, связанных с отправлением поезда на участок, наиболее зна-
чимыми являются:
—	блокирование сигнала в запрещающем положении, если на соответствующем
посту не установлено направление движения поездов на отправление (в системах
с предустановленным направлением) или не получено согласие на отправление со
станции приема (в системах с нейтральным направлением);
—	переключение светофора на запрещающее показание при занятии участка.
Другая группа функций в системах блокировки предотвращает преждевремен-
ное разблокирование перегона; в число наиболее важных из них входят следующие:
—	перед разблокированием участок должен был заниматься. Такая проверка
осуществляется во всех системах с однократным разблокированием и во многих
системах с постоянным разблокированием;
—	перед разблокированием проверяется свободность участка, а также первой за
входным сигналом бесстрелочной секции на станции приема (см. рис. 4.43). Для
получения этой информации существует несколько возможностей:
о при непрерывном контроле сво-
бодности пути эта информация может
быть получена непосредственно от дат-
чиков контроля свободности пути;
о при отсутствии такого контроля на
перегоне эта информация может быть
получена проверкой последовательно-
сти занятия и освобождения двух или
более секций на станции (рис. 4.50).
Для регистрации случая отцепа вагонов
при прохождении поездом перегона не-
обходимо проверять целостность поез-
да силами персонала или при помощи
дополнительных технических средств
(п. 5.2.7);
о при отсутствии устройств контро-
ля свободности участков на перегоне и
станции прибытие поезда может быть
проверено специальными датчиками,
располагаемыми перед первой стрелкой
При использовании расположенных
подряд рельсовых цепей
_________. А —б -г-
------1—0------------
1. Рельсовая цепь А занята;
2.	Рельсовая цепь В занята;
3.	Рельсовая цепь А освобождена (безопасный контроль);
4. Рельсовая цепь В освобождена (безопасный контроль)
При комбинации коротких рельсовых цепей
и рельсовых датчиков
1. Рельсовая цепь занята;
2. Поезд проследовал рельсовый датчик (безопасный контроль);
3. Рельсовая цепь освобождена (безопасный контроль)
При использовании коротких рельсовых цепей
перед входными сигналами
Рис. 4.50. Варианты проверки прибытия поезда
103
4. Принципы зависимостей и замыканий
станции приема. Техническим решением, часто используемым в этом случае и
появившимся в ходе развития немецких принципов централизации, является ком-
бинация короткой рельсовой цепи и путевого датчика (см. рис. 4.50). Но и в этом
случае персонал должен убедиться в целостности прибывшего состава;
о другим решением, требующим минимальных затрат и применяемым в странах,
следующих британским принципам, является рельсовая цепь длиной в несколь-
ко метров, размещаемая перед входным сигналом (см. рис. 4.50). Она защищает
от случаев ошибочного разблокирования перегона, когда поезд останавливается в
ожидании приема на станцию. Однако такая рельсовая цепь не защищает от невер-
ного разблокирования, если поезд движется по участку. Эта рельсовая цепь может
также размещаться на станционных путях перед выходными сигналами и исключать
открытие входного сигнала при ошибочной установке маршрута на занятый путь
станции;
— перед разблокированием участка необходимо убедиться, что сигнал прини-
мающего поста закрылся после прохождения поезда, чтобы обеспечить защиту от
попутного движения. Для реализации этого требования могут быть использованы
различные подходы (п. 4.5.2).
В системах с постоянным разблокированием (пп. 4.4.3 и 10.1) условия разбло-
кирования контролируются постоянно, и при их нарушении (обычно при занятии
участка) перекрывается сигнал, разрешающий въезд на участок. В системах с од-
нократным разблокированием в случае несанкционированного занятия участка
может выдаваться и регистрироваться дополнительное оповещение об опасности.
Однако в большинстве случаев при нарушении условий разблокирования запре-
щающее показание на блок-сигнале появляется вследствие технической неисправ-
ности, например, в светофорных лампах или рельсовых цепях. Железные дороги
по-разному подходят к разрешению такой ситуации: сигнал может открываться
автоматически, если условия разблокирования опять выполняются, или по ответ-
ственной команде оператора, что часто сопровождается работой системы в режиме
ограниченной функциональности (п. 4.5.4).
4.4.7.	Выезд поезда на перегон с возвращением обратно
В некоторых случаях у поезда возникает необходимость, не проследовав до кон-
ца по участку, изменить направление движения и вернуться туда, откуда он выехал
(рис. 4.51). Причины этого могут быть, например, следующими:
—	обслуживание примыкающих к перегонам путей необщего пользования;
—	вытягивание или выталкивание неисправного поезда другим локомотивом;
—	проследование рабочего поезда на участок, где ведутся работы, и возвращение
обратно.
Для этих случаев существуют различные варианты управления. Вот некоторые
из них:
—	участок закрывается для движения поездов, и осуществляется местная рабо-
та в режиме ограниченной функциональности (п. 4.5.4). Однако при регулярном
движении это решение не годится;
—	внутри участка организуется дополнительный пост. Это возможно только в
w	том случае, если возвращение поездов
--------------------у----------------- |_Q происходит регулярно и в одном и том
►------------------же месте; оборудование поста требует
Рис. 4.51. Выезд на участок с возвратом дополнительных расходов;
104
4.4. Зависимости в перегонных системах блокировки
Станция
Примыкание пути
необщего пользования
Станция
Возможно ли движение
по участку других поездов,
когда обслуживается
примыкание?
Нет
Безопасная передача информации
8
Рис. 4.52. Варианты обеспечения безопасности на перегоне при наличии примыкания
— организуется вспомогательная смена направления движения поездов на участ-
ке. Тем самым обеспечивается работа функций блокирования и разблокирования.
При этом место изменения направления может выбираться произвольно. Однако
такая возможность должна быть предусмотрена логикой блокировки и имеется не
во всех системах;
— выдается специальное распоряжение для проследования поезда на участок
с возвращением обратно. Оно может быть реализовано в виде дополнительного
показания на светофоре или с помощью жезла. При действии такого разрешения
для какого-либо поезда движение на участке закрывается.
В случае ответвлений на перегонах замыкание стрелок не является стандартной
системной функцией (п. 4.1.3) и реализуется дополнительно. При этом возможны
различные решения, основными из которых являются следующие (рис. 4.52):
1)	стрелки запираются на ключ. При штатном функционировании ключи за-
мкнуты в централизации одной из станций и могут быть изъяты только при закры-
тии участка. Машинист, выезжающий на ответвление, получает ключ у дежурного
по станции и использует его для перевода стрелок. При возвращении машиниста
на пост стрелки переводятся и запираются снова, обеспечивая возможность ис-
пользования участка в штатном режиме. Недостатком такого решения является
невозможность проезда по участку других поездов, пока состав, обслуживающий
примыкание, не вернется назад;
2)	машинист имеет возможность (дополнительно к предыдущему решению)
после выезда на ответвление перевести стрелку в положение, соответствующее
прямому движению по участку, и замкнуть ключ в расположенном поблизо-
сти устройстве, подключенном к системе блокировки. В этом случае стрелка и
устройство боковой защиты будут обеспечивать возможность пропуска поездов
по линии;
3)	для обеспечения безопасности следующих по участку поездов примыкание
пути со стрелкой и сигналом будет включено в централизацию подобно обычным
тупиковым примыканиям на станции. Подвижные единицы, обслуживающие при-
мыкания, при определенных условиях имеют возможность местного управления
стрелкой при помощи ключа. Изъятие этого ключа устанавливает на светофорах
участка запрещающее показание. При работе на примыканиях ключ может блоки-
роваться в стрелочном замке.
105
4. Принципы зависимостей и замыканий
4.5. Особые вопросы
В настоящем разделе рассматриваются некоторые проблемы, специфика ко-
торых связана как с принципом маршрутных передвижений, так и с принципом
блокировки.
4.5.1.	Разграничение зон блокировки и маршрутных передвижений
Имеются две основные возможности разграничения зон блокировки и станци-
онных районов с более чем одним сигналом (рис. 4.53):
— станция разрывает систему блокировки. Это означает, что система блоки-
ровки рассматривает станцию как блокпост, а безопасность на самой станции
обеспечивается только по маршрутному принципу. Защита по встречному движе-
нию интегрирована в систему блокировки. Этот подход соответствует немецким
принципам эксплуатации и централизации, предполагает применение правил, в
которых четко установлены границы между станциями (см. п. 3.2.3) и блок-участ-
ками на перегонах, и используется в основном в странах Центральной и Восточной
Европы;
— система блокировки перегона проходит через станцию и поддерживает
функции контроля свободности пути, в то время как система централизации
маршрутов замыкает подвижные элементы. Этот принцип преобладает на желез-
ных дорогах Северной Америки и некоторых стран Европы. Система блокировки
может действовать либо только на главных путях станции, либо на главных и
боковых. Разрешения на проследование по районам станции являются комби-
нацией по меньшей мере двух разных разрешений — одно поступает от систе-
мы централизации, другое — от системы блокировки. В современных системах
эти разрешения обычно интегрируются в одном светофоре, но ранее каждое из
них выдавалось машинисту отдельно сигналом либо в устной форме и требова-
ло неукоснительного выполнения. Механическая сигнализация во Франции,
например, предусматривала сигнал Саггё, требующий в маршрутной центра-
лизации обязательной остановки, и сигнал Semaphore с условным значением
Блокировка разрывается зоной централизации
Блок-участок 1
Блок-участок 2
Блок-участок 3
Блокировка проходит через зону централизации
^о
1=0

Блок-участок 1
Блок-участок За
Блок-участок 2а
Блок-участок 4
'-О

Рис. 4.53. Действие перегонной блокировки в зонах централизации
106
4.5. Особые вопросы
запрещающего сигнала в системах блокировки (п. 7.3.2). До сегодняшнего дня
эти два разных запрещающих показания сохраняют действие, и машинист может
получить разрешение на продолжение движения после остановки у запрещаю-
щего сигнала, если стрелки переведены в необходимое положение и маршрут
замкнут, но пути заняты.
4.5.2.	Защита проследовавшего поезда закрытым светофором
Основным принципом защиты по попутному следованию является включение
запрещающего показания светофора после проследования поезда. Нарушение это-
го принципа, т. е. неперекрытие сигнала, может быть воспринято как разрешающее
показание следующему поезду (рис. 4.54) и привести к столкновению. Для предот-
вращения этого в дополнение к штатным правилам централизации и блокировки
были разработаны следующие стратегии:
1.	Безопасное закрытие светофора В осуществляется до того, как хвост поезда
освободит выходной отрезок участка, контролируемого светофором А. При таком
решений требуются дополнительные
мероприятия технического характе-
ра, например использование реле 1-го
класса надежности (п. 9.3.2.1) в релей-
ных устройствах или применение до-
полнительной информации для закры-
тия светофора. Такое решение широко
Сигнал В открыт вследствие отказа
Рис. 4.54. Опасная ситуация, возникающая,
когда сигнал не закрывается после проследова-
ния поезда
применяется в системах с установкой разрешающего показания после окончатель-
ного замыкания маршрута (п. 4.3.8.2), а также в системах с постоянным разблоки-
рованием (п. 4.4.3);
2.	Если безопасное закрытие светофора не обеспечивается, определяются логи-
ческие решения на основе допустимой последовательности открытия и закрытия
соседних светофоров. Они особенно важны для железных дорог, следующих не-
мецким принципам централизации. Возможны следующие варианты:
а)	два последовательно расположенных основных сигнала никогда не должны
одновременно давать разрешающие показания. Существенным недостатком этой
стратегии является то, что при небольших расстояниях между двумя основными
сигналами машинист сразу после проследования разрешающего показания видит
впереди запрещающее, что снижает скорость поездопотока. Однако такая стра-
тегия применима на станционных путях, где не предусмотрен безостановочный
пропуск;
б)	светофор А может быть открыт только при закрытом положении свето-
фора В. Однако это не предотвращает открытия светофора В в то время, когда
открыт светофор Л (однонаправленная зависимость, см. п. 4.2.3). Такое решение
требует жесткой последовательности ввода управляющих команд, и потому его
практическое применение затруднено. Тем не менее в некоторых случаях оно
используется;
в)	светофор А может быть открыт вновь только в том случае, если после его
прошлого открытия светофор В хотя бы один раз перекрывался. Такая стратегия
широко используется в современных системах блокировки и централизации мар-
шрутов, построенных на основе немецких принципов. Эта стратегия отличается
гибкостью применения, но несколько более трудоемка в реализации, чем страте-
гии а) и б).
107
4. Принципы зависимостей и замыканий
4.5.3.	Несколько поездов между двумя светофорами
Появление двух поездов на одном блок-участке или маршруте возможно, на-
пример, в следующих случаях:
—	в системах блокировки с условным значением запрещающих сигналов
(п. 7.3.2), когда машинисту разрешается под свою ответственность проследовать
закрытый светофор и двигаться далее по условиям видимости;
—	когда машинист получает разрешение на проследование закрытого светофора
в случае технической неисправности;
—	когда поезд получает разрешающий сигнал для следования на занятый участок
с ограничением скорости, обусловленным условиями видимости;
—	когда поезд в соответствии с правилами расформировывается на станционном
пути на два состава.
Опасная ситуация возникает в случае, когда машинист поезда, проследовавшего
на занятый участок, видит перед собой открытый светофор, но не замечает другой
поезд перед этим светофором. Примером этого является движение по ровной мест-
ности, когда показание светофора видно на расстоянии нескольких километров,
а поезд перед светофором еще не виден, особенно если он состоит из порожних
платформ. Поэтому при выезде на участок по разрешению машинист обязан вести
поезд по условиям видимости до тех пор, пока голова поезда не достигнет следую-
щего светофора.
Поезд 1
Поезд 2
Сигнал А
(закрыт)
Сигнал В
(остался открытым)
Рис. 4.55. Опасная ситуация в системе блокировки с условным значением сигналов, вызванная сле-
дованием поезда на уже занятый блок-участок
Рис. 4.56. Требование проследовать по услови-
ям видимости два блок-участка после проезда
запрещающего сигнала (для систем блокировки
с условным значением сигналов)
Однако даже при следовании по условиям видимости может возникнуть другая
опасная ситуация (рис. 4.55): поезд приближается к светофору В, который остал-
ся открытым после проследования первого поезда. В такой ситуации машинист
второго поезда, увидев разрешающее показание и полагая, что участок свободен,
увеличивает скорость. Это возможно в следующих случаях:
— стрелка, при занятии которой
светофор должен перекрываться, рас-
положена достаточно далеко за ним, с
тем чтобы обеспечить размещение всего
поезда между этим еще открытым све-
тофором и стрелкой (характерно для
поездных передвижений с локомоти-
вом в хвосте состава). Такое же может
произойти в системах с задержкой пере-
крытия поездного сигнала. Имеющуюся опасность можно исключить требованием
проследования определенного расстояния за разрешающим сигналом также по
условиям видимости (например, в Германии — 400 м);
—	светофор остался открытым из-за технической неисправности в схемах, где
не предусмотрено его безопасное закрытие (п. 4.5.2). Данную опасность можно
исключить требованием проследовать по условиям видимости два блок-участка
(рис. 4.56).
108
4. Принципы зависимостей и замыканий
4.5.4.	Режимы ограниченной функциональности
4.5.4.1.	Назначение
В настоящем разделе рассматриваются методы обеспечения движения поездов
в случаях, когда неприменимы штатные функции централизации. Причиной этого
может быть:
—	техническая неисправность в устройствах СЦБ, следствием которой является
безопасное неработоспособное состояние. Неисправность может проявиться в
неполучении данных о свободности пути, о положении находящихся на них по-
движных элементов, в несрабатывании устройств обработки данных или выдачи
команд на поезд (например, отказ светофора). Движение поездов поддерживается
в этом случае обходом штатных функций централизации;
—	особая оперативная обстановка, в которой неприменимы штатные функции
централизации. Известно, что никакая техническая система не проектируется для
всех возможных случаев применения — это невыгодно с экономической точки зре-
ния. Поэтому управление в случаях, которые происходят редко, обычно осуществ-
ляется вручную с отключением технических средств автоматики. Наиболее частым
случаем такого рода является движение по путям, не связанным с каким-либо мар-
шрутом, или по перегону' в направлении, которое блокировкой не поддерживается;
—	незапланированное изменение направления движения поезда. Приме-
ром может быть повреждение локомотива или аварийная ситуация (например,
возгорание);
—	оперативная обстановка, требующая отмены окончательно замкнутого мар-
шрута при отсутствии поезда, для которого он был подготовлен. Поскольку это
вызывает потенциально опасные ситуации, необходимо принять дополнительные
меры защиты. Правила отмены маршрутов в этих случаях на железных дорогах ми-
ра различаются. Железные дороги, использующие только регистрационный метод
для таких команд (п. 4.5.4.2), требуют выполнения более строгих предварительных
условий по сравнению с железными дорогами, использующими метод с временной
задержкой выполнения команд отмены маршрутов.
Применительно к управлению маршрутами наиболее значимые действия в ре-
жиме ограниченной функциональности могут быть сведены в две группы: отмена
(искусственное размыкание) маршрута или группы маршрутов (п. 4.5.4.3) и выдача
разрешения поезду на проследование в обход некоторых функций централизации
(п. 4.5.4.4). Действия при работе с ограниченной функциональностью для систем
блокировки рассматриваются в п. 4.5.4.5.
4.5.4.2.	Обеспечение безопасности в режиме ограниченной
функциональности
В большинстве случаев при действиях в режиме ограниченной функционально-
сти ответственность за безопасность, возлагаемая в штатном режиме на техниче-
скую систему, передается соответствующему работнику. Из-за того, что интенсив-
ность ошибок у человека выше, чем у технической системы, уровень безопасности
при этом понижается. В некоторых современных системах сделана попытка огра-
ничить это снижение безопасности при помощи технических средств, ответствен-
ных за безопасность в режиме ограниченной функциональности. Например, в та-
ких системах оператор может нести ответственность за безопасность в отношении
только того элемента маршрута, с которым возникли проблемы, но не в отношении
110
4.5. Особые вопросы
всего маршрута. Другая стратегия предусматривает вовлечение нескольких человек
в выполнение связанных с безопасностью функций (например, некоторые ответ-
ственные команды должны выдаваться с участием двух операторов).
В режиме ограниченной функциональности ответственность за безопасность
может быть возложена на специалистов двух групп:
—	поездной персонал (машинисты);
—	станционный персонал (дежурный или диспетчер).
Возложение ответственности на машиниста позволяет обеспечить высокую сте-
пень централизации операций, тогда как передача ее дежурным постов вызывает в
этом смысле некоторые трудности. Так как некоторые предварительные действия
на местах необходимо провести локально, потребуется дополнительный обмен
информацией между оператором центрального поста и работником на линии, а
также машинистом.
Железные дороги различаются своими предпочтениями по передаче ответствен-
ности за безопасность той или иной группе персонала. Если на железных дорогах,
ориентирующихся на немецкие принципы централизации, предпочтение отдается
движенческому персоналу, то на железных дорогах, следующих британским или
североамериканским принципам, ответственность передается главным образом
локомотивным бригадам.
Передача ответственности за безопасность станционному персоналу требу-
ет безопасного отображения поездной ситуации и безопасной передачи команд
человеко-машинного интерфейса: чем большую безопасность может обеспечить
человеко-машинный интерфейс, тем больше возможность эксплуатационного
персонала в части реализации ответственных операций.
4.5.4.3.	Отмена и размыкание маршрута
Если отмена маршрута с последующим размыканием становится необходимой
из-за причин, описанных в п. 4.5.4.1, то первым шагом на этом пути будет пере-
крытие сигнала на запрещающее показание. Это должно быть сделано немедленно
для предотвращения каких-либо опасных событий, возможность возникновения
которых определил дежурный по станции. После отмены окончательно замкнутого
маршрута и перекрытия сигнала до его проследования поездом размыкание секций
проходящим поездом становится невозможным, и маршрут должен быть разомкнут
по отдельным правилам.
Это потенциально опасное действие, поскольку поезд, не имея возможности
немедленно остановиться, может вступить на маршрут, где будет подвергаться
опасности, следуя по его разомкнутым секциям. Для повышения безопасности в
этих случаях имеются два решения:
— размыкание маршрута с временной задержкой. Это решение используется же-
лезными дорогами стран, ориентирующихся на британские и североамериканские
принципы централизации (см. п. 3.1), включая Россию, Францию и большинство
стран Южной Европы и Скандинавии. Временная задержка, определяемая такими
факторами, как длина маршрута, допустимая скорость и расстояние видимости
светофора, вводится между моментом подачи команды и фактическим размыка-
нием маршрута, что дает поезду достаточно времени, чтобы остановиться либо
проехать маршрут. Специальными инструкциями оговаривается предотвращение
любых действий в соответствующем районе централизации в течение этого вре-
мени. Величина его меняется в зависимости от страны, типа централизации, типа
111
4. Принципы зависимостей и замыканий
маршрута, местных условий и состояния маршрута (вышел на него поезд или еще
нет). Типичные значения выдержки времени для поездных маршрутов составля-
ют 2 — 3 мин, для маневровых маршрутов это значение несколько меньше. Если
в течение этого времени по маршруту проедет поезд, обычного размыкания не
произойдет. Метод временной задержки предполагает передачу части ответствен-
ности за безопасность машинисту: если поезд после перекрытия сигнала выезжает
на маршрут и продолжает там медленно двигаться или останавливается с планами
дальнейшего движения, то машинист должен учесть возможность искусственного
размыкания маршрута по истечении установленного времени;
— регистрация действий, связанных с безопасностью. Этот метод используется
странами, которые ориентируются на немецкие принципы централизации. К ним
относятся, главным образом, страны Центральной и Восточной Европы. Ключевая
идея этого метода, при использовании которого всю ответственность за безопас-
ность берет на себя дежурный поста централизации, заключается в том, чтобы
научить дежурного обосновывать свои решения и тем самым снизить вероятность
совершения ошибки. С этой целью часто используются контрольные списки, где
указаны все обстоятельства, которые следует принять во внимание перед подачей
регистрируемой команды.
Можно отметить следующие отличия рассмотренных методов:
—	использование метода временной задержки при размыкании маршрута при-
водит к потерям времени у других поездов, что снижает пропускную способность
узла и точность исполнения графика движения. Для метода регистрации эти по-
следствия существенно менее значимы и определяются только временем, которое
необходимо для того, чтобы подтвердить соответствие всем необходимым условиям
и выполнить действия, связанные с безопасностью;
—	метод временной задержки снижает тяжесть последствий ошибок человека
(см. п. 2.2.1.2). Метод регистрации направлен на снижение возможности появления
такой ошибки путем повышения уровня регламентации деятельности и дисципли-
ны оператора (см. п. 2.2.1.1).
В некоторых системах централизации, особенно в современных микропро-
цессорных, параллельно или на альтернативной основе используются оба рас-
смотренных метода. Нештатное размыкание маршрута может быть выполнено
дежурным поста централизации или (в системах без поста централизации) со
специального пульта машинистом локомотива после получения распоряжения
от диспетчера.
После нештатного размыкания может с учетом специфики системы централи-
зации происходить переход к штатному функционированию технических средств,
т. е. к возможности нормальной установки других маршрутов. Однако в некоторых
системах предусмотрены ограничения, требующие после такого случая пропускать
один или несколько поездов по условиям видимости.
4.5.4.4.	Обход неисправных элементов при установке маршрута
Другим нежелательным событием, требующим от системы централизации дей-
ствий в режиме ограниченной функциональности, является техническая неисправ-
ность, вследствие которой не подтверждается выполнение всех предварительных
условий для открытия светофора (т. е. свободность всех участков пути и нужное по-
ложение всех подвижных элементов). В этом случае для обеспечения движения по-
ездов используются регистрируемые команды или пригласительный сигнал (п. 7.4).
112
4.5. Особые вопросы
При этом дополнительная ответственность за безопасность возлагается на де-
журного поста централизации или на машиниста либо па них обоих (п. 4.5.4.2):
—	передача ответственности за безопасность машинисту означает, что участок
с неисправностью машинист должен проехать по условиям видимости, проверяя
при этом его свободность. При определенных обстоятельствах машинисту может
быть даже делегирована проверка положения подвижных элементов пути;
—	передача ответственности за безопасность дежурному по станции означает,
что он, разрешая движение, гарантирует исправность всей трассы маршрута. Перед
этим он должен проверить состояние участков пути и замкнуть все подвижные
элементы трассы. На большинстве железных дорог такие действия регистрируются.
Этот способ требует присутствия дежурного на станции и поэтому возможен только
при децентрализованном управлении;
—	при смешанных решениях дежурный или диспетчер получает информацию,
связанную с безопасностью, от машиниста и другого персонала, который находится
на участке, и принимает решение о разрешении движения. Такой подход использу-
ется чаще всего там, где из-за централизации оперативного управления дежурный
удален от участка, для которого принимаются указанные решения.
Для реализации этих решений могут быть использованы различные варианты
вспомогательной (пригласительной) сигнализации. Правила пользования такой
сигнализацией на железных дорогах разных стран не едины, но все они могут быть
подразделены на две большие группы: правила, которые предусматривают дви-
жение поезда только по условиям видимости, и правила, которые этого не требу-
ют. Поскольку вспомогательные сигналы не могут отображать точные значения
скоростных ограничений, дежурный должен указывать машинисту, в какой зоне
он должен ехать с особой бдительностью и с наименьшей скоростью. Оснащение
станций такими сигналами может различаться как между железными дорогами, так
и между участками внутри железной дороги.
В устаревших технологиях, а на некоторых железных дорогах—и сегодня при
подаче пригласительного сигнала персонал несет полную ответственность за весь
маршрут. Современное развитие систем централизации направлено на максималь-
но возможное обеспечение безопасности при ограниченной функциональности
системы в дополнение к тому, что ограничения, связанные с использованием
вспомогательной сигнализации, сами по себе снижают вероятность тяжелых по-
следствий человеческой ошибки. Для этого могут быть использованы специальные
функции централизации, позволяющие подтвердить выполнение всех условий,
которые можно проверить с помощью технических средств, и возлагающие на
дежурного ответственность за безопасность только неисправных элементов (рис.
4.57). Условием, выполнение которого проверяется дежурным, может быть, на-
пример, положение подвижного элемента пути или свободность одного из участ-
ков маршрута.
Неисправный элемент
(за его безопасность отвечает дежурный)
Элементы, замыкаемые системой централизации
Рис. 4.57. Замыкание части маршрута при отказе одного из его элементов
113
4. Принципы зависимостей и замыканий
4.5.4.5.	Режим ограниченной функциональности в системах
блокировки
Причины, препятствующие штатной работе системы блокировки, могут состо-
ять в следующем:
—	отказ в самой системе блокировки или отказ в связанных с перегонами узлах
прилегающих систем централизации;
—	особая ситуация в эксплуатационной работе, например незапланированное
возвращение поезда с перегона.
Для обеспечения движения поездов в этих условиях используют различные
методы:
—	проезд запрещающего показания светофора в системах с условным значением
сигналов при возложении полномочий и ответственности на машиниста. Маши-
нист получает разрешение проследовать под свою ответственность и по условиям
видимости запрещающий сигнал, защищающий только от несанкционированного
попутного движения. Безопасность обеспечивается тем, что второй поезд едет в том
же направлении, что и первый, и к тому же со сниженной скоростью. Движение
по распоряжениям часто применяется в системах автоблокировки с постоянным
разблокированием (п. 10.3.4). Это решение целесообразно в тех случаях, когда в
силу высокой степени централизации оперативного управления местный персо-
нал отсутствует (современные системы) или когда надежность устройств связи
невысока (устаревшие системы). Часто проследование закрытого светофора огра-
ничивается дополнительными условиями с тем, чтобы избежать выезда состава на
действительно занятый путь (п. 7.3.2);
—	движение по распоряжениям, возлагающим полномочия и ответственность
на оператора. Функции автоматического обеспечения безопасности в случае не-
исправностей могут быть заменены действиями станционного персонала. Кон-
кретные процедуры этих действий различаются по железным дорогам и системам
блокировки. Примерами являются вспомогательное размыкание перегонного
участка пути дежурным по станции, если оно не произошло после проследования
поезда, а также вспомогательная смена направления движения при ложной заня-
тости перегона;
Таблица 4.4
Сравнение режимов с ограниченной функциональностью в системах блокировки
Показатель	Полномочия и от-ветственностъ возлагаются	
	на машиниста	на ста 111 шовный персонал
Наличие особых требований	Отсутствуют	Повышенные требования к лини- ям связи и присутствию станцион- ного персонала
Пропускная способность линии	Высокая	Пониженная
Скорость движения поездов	Значительно снижается	Незначительно снижается
Вероятность опасного события из-за ошибки человека	Повышенная (из-за ошибок машиниста)	Пониженная (из-за неправильных действий дежурного)
Тяжесть последствий опасного события из-за ошибки человека	Пониженная (из-за движения с пониженной скоростью)	Повышенная (из-за движения с принятой скоростью) 	==——J
114
4.5. Особые вопросы
Блок-участок 1
Блок-участок 2
Удлиненный блок-участок

— в случае полного выхода
из строя системы блокировки (а
также и в ряде описанных выше
случаев) предусматривается отказ
от ее применения и переход на
другие методы обеспечения без-
опасности движения поездов. Это
может быть телефонная блокиров-
ка (см. П. 4.4.1.3) С письменным Рис- 4-58- Удлинение блок-участка в случае отказа
сигнала
разрешением на проследование
поезда, выдаваемым машинисту, или жезловая блокировка (в роли жезла высту-
пает, например, передаваемый на поезд документ в единственном экземпляре с
указанием участка, по которому разрешено движение ее обладателю).
Преимущества и недостатки указанных методов перечислены в табл. 4.4 и более
детально рассмотрены в [Paehl, 2000-1]. Железные дороги различаются своими
предпочтениями в выборе тех или иных методов.
В некоторых системах для предотвращения перехода в режим с ограниченной
функциональностью, помимо рассмотренных выше решений, предусмотрена воз-
можность исключения из блокировки неисправного блокпоста и объединения двух
соседних блок-участков в один (рис. 4.58). При этом промежуточный светофор
между двумя активными светофорами объединенного блок-участка выключается
и считается бездействующим. Результатом этого является некоторое снижение
пропускной способности линии.
4.5.4.6.	Кратковременные технические неисправности
В процессе эксплуатации возможно возникновение технических проблем, кото-
рые приводят к кратковременному переходу систем централизации и блокировки
в состояние защитного отказа (например, включение запрещающего показания
светофора). Типичными примерами являются кратковременные потери контроля
свободности пути (особенно — в рельсовых цепях) или положения стрелок. Суще-
ствуют разные варианты разрешения этих проблем:
—	идентифицируется неисправное состояние системы централизации или бло-
кировки, в результате чего она переводится в режим ограниченной функциональ-
ности. Недостаток этого подхода заключается в том, что при частых проблемах
такого рода система каждый раз переходит в режим ограниченной функциональ-
ности со снижением скорости движения и пропускной способности линии. Однако
данное решение получило наиболее широкое применение;
—	реагирование на проблему осуществляется после определенной временной
задержки. Недостатком такого подхода является повышение опасности в реаль-
ных критических ситуациях, например при несанкционированном выезде поезда
с бокового пути. Поэтому данное решение в большинстве случаев не применяется;
—	реакция на проблему следует незамедлительно. Но если проблема исчезнет до
истечения определенного промежутка времени, штатный режим функционирова-
ния восстановится автоматически, т. е. опять включится разрешающее показание
светофора, а состояние маршрута или системы блокировки станет таким же, как и
до возникновения отказа.
115
5.1. Задачи и методы обнаружения объектов
5.	Системы определения свободности пути
и местоположения поезда
Грегор Теег, Сергей Власенко
5.1.	Задачи и методы обнаружения объектов
5.1.1.	Введение
Основной задачей систем обнаружения объектов является сбор информации
об их местоположении на железнодорожных путях или рядом с ними. Кроме того,
такие системы должны обеспечить передачу и анализ собранной информации. С
учетом этого в разделе 5 рассмотрены:
—	теоретические вопросы обнаружения объектов (п. 5.1);
—	основные технические принципы обнаружения объектов (п. 5.2);
—	два наиболее распространенных технических решения для контроля свобод-
ности участка пути: рельсовые цепи и системы счета осей (пп. 5.3-5.5), включая
сравнение этих решений.
5.1.2.	Типы объектов
Объектами, требующими обнаружения, могут быть:
—	рельсовый подвижной состав и другие транспортные средства, связанные с
железнодорожной системой. Для их обнаружения имеются напольные устройства;
—	подвижные единицы на переездах — это объекты, временно находящиеся в
совместно используемой зоне пересечения с железной дорогой. К ним относятся,
главным образом, автотранспортные средства, но также люди и животные;
—	препятствия. Ими являются все другие объекты,
включая людей и автотранспортные средства вне зоны
общего с железной дорогой пользования.
Подвижные единицы на переездах и препятствия
можно совместно рассматривать как внешние объекты.
Главным объектом распознавания в железнодорож-
ных системах является рельсовый подвижной состав,
но во многих случаях значительное внимание необхо-
димо уделять и внешним объектам.
При контроле местоположения рельсовых транс-
портных средств важной является следующая инфор-
мация:
1.	Первая колесная пара подвижной единицы в поезд-
ном или маневровом маршруте достигла определенной
точки;
2.	Последняя колесная пара подвижной единицы проехала определенную точку.
Это необязательно означает целостность состава, ведь последние вагоны могли
отцепиться;
3.	Рассматриваемая секция свободна от подвижного состава (рис. 5.1).
Первая ось поезда достигла
определенной точки
Последняя ось поезда проехала
определенную точку
Секция свободна
Рис. 5.1. Информация, переда-
ваемая устройствами обнару-
жения подвижного состава
117
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
5.1.3.	Требования безопасности
Важным фактором при разработке модели и технической реализации систем
обнаружения объектов являются требования безопасности. Различаются две груп-
пы требований:
—	связанные с безопасностью. К ним относятся функции, ошибка при выпол-
нении которых сама по себе либо в сочетании с другими техническими неисправ-
ностями или неверными действиями оператора может создать опасную ситуацию.
Компоненты должны удовлетворять очень жестким требованиям и обеспечивать
безопасность при всех возможных условиях (разных скоростях движения поездов,
температурах и т. д.). Связанные с безопасностью функции могут также различаться
в зависимости от того, чем вызвана опасность: ошибочным необнаружением или
ошибочным обнаружением объекта;
—	не связанные с безопасностью. К ним относятся функции, ошибка при выпол-
нении которых может вылиться в задержки, неверное информирование пассажиров
и экономические убытки, но не влечет за собой угрозу человеческим жизням или
повреждения оборудования.
5.1.4.	Задачи обнаружения объектов
Имеется большое число задач, связанных с обнаружением объектов. Ниже будут
рассмотрены наиболее важные из них согласно критериям, упомянутым в пп. 5.1.2
И5.1.3.
5.1.4.1.	Поезд достиг определенной точки
Для контроля достижения головой поезда определенной точки подходят точеч-
ные, а также линейные датчики малой длины (пп. 5.2.2 и 5.2.3). Наиболее частыми
случаями их применения являются:
—	закрытие переезда при приближении поезда. Если до выдачи разрешения на
движение поезда не была дана команда на закрытие переезда (п. 13.4.4.1), датчик
должен функционировать безопасно. В случае необнаружения объекта возникает
опасная ситуация;
—	закрытие сигнала после проезда его локомотивом. В случае необнаружения
проследования поездом сигнала возникает опасная ситуация, если нет других
средств закрытия сигнала после освобождения участка перед ним (п. 4.5.2). Пред-
метом особого рассмотрения являются ситуации, когда поезд расцепляют и участок
остается занятым после проследования сигнала первым составом;
—	окончательное замыкание маршрута при приближении поезда. Если сигнал
выдает разрешающее показание перед наступлением окончательного замыкания
(например, в британской логике), функция контроля связана с безопасностью и
представляет угрозу в случае необнаружения объекта; в других случаях (например,
в немецкой логике) эта функция с безопасностью не связана (см. п. 4.3.8);
—	управление сигналом при приближении поезда (например, в британской
сигнализации отклонения поезда по стрелочному переводу, см. п. 7.5.3). В боль-
шинстве случаев обнаружение объекта связано с требованиями безопасности и
представляет угрозу, если будет зарегистрирован несуществующий объект (так
как это приведет к преждевременному включению более разрешающего сигнала).
В Северной Америке с целью повышения срока службы светофорных ламп часто
118
5.1. Задачи и методы обнаружения объектов
применяется включение сигнала при занятии поездом предмаршрутного участка;
здесь эта функция не влияет на безопасность;
—	управление сервисной информацией для пассажиров. Эта автоматическая
функция не связана с безопасностью;
—	поддержка в принятии управленческих решений, например, в случае задерж-
ки поезда для согласования пересадок (не связана с безопасностью);
—	извещение оператора о подходе поезда для приготовления маршрута (не свя-
зано с безопасностью).
5.1.4.2.	Поезд освободил определенную точку пути
Информация об освобождении подвижной единицей определенной точки со-
держит два сообщения, отслеживаемые в соответствии с их статусом:
1)	подвижная единица достигла определенной точки;
2)	подвижная единица проехала и освободила данную точку.
Ниже перечислены примеры использования таких сообщений, все они пред-
ставляют опасность при обнаружении несуществующего объекта:
—	открытие переезда после освобождения поездом контрольной точки за ним;
—	размыкание маршрута после проезда поездом контрольной точки;
—	разблокирование перегона после проезда поездом контрольной точки в конце
участка.
Для рассмотренной задачи может использоваться комбинация точечного дат-
чика (п. 5.2.2), безопасно регистрирующего достижение поездом определенной
точки, и линейного датчика небольшой длины (п. 5.2.3), который также должен
работать безопасно и быть длиннее максимального расстояния между колесными
парами поезда. Другим техническим решением является применение индуктивного
датчика кузова вагона (п. 5.2.4.3) при условии его безопасного функционирования.
5.1.4.3.	Контроль свободности участка пути
Главной задачей контроля свободности участка (часто употребляется также тер-
мин «контроль занятости») является:
—	проверка свободности пути с учетом габарита подвижного состава перед тем,
как разрешить поезду движение через него;
—	проверка свободности секции с подвижным элементом перед его переводом
в другое положение.
Проверка свободности пути всегда является ответственной функцией. Фило-
софии безопасности на железнодорожном транспорте различаются в отношении
вопроса, необходимо ли включать в проверку свободности пути распознавание на
нем внешних объектов. Обнаружить их техническими средствами (пп. 5.2.4 и 5.2.5)
сложнее, чем железнодорожный подвижной состав. Часто расположение внешних
объектов на железнодорожных путях или рядом с ними запрещается, но такой
подход не гарантирует абсолютную безопасность. Поэтому в некоторых ситуациях
все же проверяется свободность пути от внешних объектов. Точное определение
этих ситуаций варьируется в зависимости от национальной специфики, но в целом
рекомендуемыми для рассмотрения факторами являются:
—	вероятность наличия внешних объектов. Примерами могут быть пути у плат-
форм с большим числом пассажиров и горные районы с большим риском обвалов;
119
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
—	последствия возможного столкновения. Высокоскоростные линии чаще, чем
обычные, оснащаются такими устройствами контроля;
—	способность человека при наступлении опасности предотвратить столкно-
вение. Например, ограниченные возможности машиниста остановить поезд при
обнаружении посторонних предметов являются причиной контроля за ними на
высокоскоростных линиях. В системах с автоматическим управлением поездами
контроль за внешними объектами обязателен. На переездах некоторых железных
дорог контроль за автотранспортом осуществляется только в том случае, если шлаг-
баумы полной длины препятствуют его выезду с путей (п. 13.4.4.4).
Устройства непрерывного контроля свободности участков от подвижного со-
става могут также регистрировать занятие и освобождение поездом определенных
точек пути. При наличии таких устройств рассмотренные ранее датчики (пп. 5.1.4.1
и 5.1.4.2) зачастую не нужны. Именно поэтому основное внимание в данном раз-
деле будет уделено средствам непрерывного контроля.
Возможно непосредственное или опосредованное обнаружение объектов. Рель-
совые цепи (п. 5.3) чаще всего используются для непосредственного обнаружения
подвижного состава. При опосредованном контроле вывод о свободности или за-
нятости участка делается на основе данных о въезде поезда на участок и выезде с
него. Для этого чаще всего используются счетчики осей (п. 5.4).
Альтернативой применению датчиков свободности пути могут быть другие ме-
тоды исключения столкновений. Примерами являются:
—	использование на участке только одного поезда (исключены конфликты с
другим подвижным составом);
—	конструкции пути без переездов (исключены конфликты с автотранспортом
в зоне переездов);
—	огораживание железнодорожной линии специальными конструкциями, вклю-
чая развязки в разных уровнях, хотя такие решения не всегда бывают успешными.
5.2.	Способы обнаружения объектов
5.2.1.	Классификация
Системы обнаружения могут быть классифицированы по различным критериям.
Для датчиков регистрации подвижного состава важным критерием является объект
обнаружения. Этими объектами могут быть (рис. 5.2):
—	колесные пары или отдельные колеса подвижного состава;
—	кузов единицы подвижного состава;
—	другие пассивные части подвижного состава, например пантограф трамвая;
—	активные запрашивающие или отвечающие устройства, установленные на по-
движном составе. Системы, использующие бортовые коммуникационные устрой-
ства, могут быть разделены на те, которые знают идентификационный номер или
другие идентификационные признаки поезда, и те, в которых поезд движется по
сети анонимно.
Технические компоненты для обнаружения объектов подразделяются на:
—	путевые датчики (активные элементы). К этой категории принадлежит боль-
шинство систем обнаружения;
—	бортовые датчики (активные элементы). К этой категории относятся, напри-
мер, системы определения местоположения поезда с помощью спутников (п. 5.2.6)
и отчасти системы регистрации проезда последнего вагона поезда (п. 5.2.7).
По зонам действия устройства делятся на следующие категории:
120
5.2. Способы обнаружения объектов
Обнаруживаемые объекты
Колеса/холесные Активные коммуникационные устройства | Кузов единицы подвижного состава |
пары на подвижном составе |	Внешние объекты 1
Идентификация объекта
Специальные части
подвижного состава
Анонимно	J					Индивидуальное распознавание			Анонимно	
Геометрические особенности									
Точечные/ линейные		Линейные	Точечные		Трехмерные		Линейные/зональные, в некоторых приложениях квазиточечные		Трехмерные
Примеры технологий									
Обнаружение пантографа в трамвае		Рельсовая цепь	i Точечный датчик колеса	Устройство проверки целостности поезда		Спут- никовая система	Приеио- огвепик	Радар, инфракрасный да», лазер и др.	Автоматическая ебрабова изображений
							Передача сообщения 0 местоположе- нии поезда	Механическое устройство	Визуальный 1 контроль, в том числе дистанционный
Подраздел в книге									
-		5.2ДJ	|	5.2.2	5.2.7		5.2.6		5.2.4	|	5.2 5
Рис. 5.2. Классификация систем обнаружения объектов
—	точечного обнаружения;
—	одномерного (линейного) обнаружения (в некоторых случаях эти устройства
работают как квазиточечные);
—	двумерного (зонального) обнаружения;
—	трехмерного (пространственного) обнаружения.
5.2.2.	Датчики колес точечного действия
Точечные путевые датчики пригодны для контроля не только прохода поездом
определенной точки пути, но и свободности участка в системе счета осей. Они
используют свойство направленного движения подвижного состава в рельсовой
колее и обнаруживают только колеса подвижной единицы, но не внешние объекты.
5.2.2.1.	Механические датчики
Механические датчики являются старейшими устройствами. Обычно их мон-
тируют к внешней или внутренней стороне рельса (рис. 5.3 и 5.4). Проезд колеса
регистрируется воздействием его на подвижной контакт датчика. Железные дороги
мира не имеют единого мнения в отношении того, можно ли относить подобные
датчики тех или иных типов к безопасным устройствам. Так как каждое колесо
отдельно воздействует на датчик, такой способ механического обнаружения, если
Рис. 5.3. Принцип действия механического датчика
121
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
Рис. 5.4. Сдвоенный механический датчик с определением направления движения поезда
считать его отвечающим требованиям безопасности, подходит для систем счета
осей (п. 5.4). Если подвижной контакт ориентирован в пространстве, датчик смо-
жет определить направление движения. В противном случае для регистрации на-
правления число подвижных контактов должно быть удвоено или утроено.
Кроме того, иногда используется принцип воздействия на контакт датчика ку-
зова подвижного состава.
Механические датчики были широко распространены до концаXIX в., но из-за
больших затрат на их техническое обслуживание в дальнейшем стали уступать ме-
сто другим устройствам. Однако благодаря простой конструкции механические
датчики используют до сих пор в качестве временных устройств, например, в си-
стемах предупреждения о приближении поезда при проведении работ на путях.
В то же время на некоторых железных дорогах они работают и сегодня в составе
постоянно действующих систем. Кроме того, к механическим датчикам относятся
и разработанные в последние годы устройства с масляным амортизатором.
5.2.2.2.	Гидравлические и пневматические датчики
Гидравлические и пневматические датчики [Fenner/Naumann/Trinckauf, 2003]
устанавливаются под рельсами и регистрируют легкие прогибы рельсов, проис-
ходящие под воздействием на них большого веса подвижного состава (рис. 5.5).
Рис. 5.5. Принцип действия гидравлического/пневматического датчика
Оценка потока
жидкости или газа
122
5.2. Способы обнаружения объектов
Рис. 5.6. Изгиб рельса при проезде колеса
Этот эффект усиливается жидкостью или газом, что обеспечивает переключение
электрического контакта в положение, регистрирующее подвижной состав.
Гидравлические и пневматические датчики имеют следующие существенные
недостатки:
—	при неблагоприятных условиях очень легкая подвижная единица не будет
обнаружена;
—	датчики требуют частых регулировок, что увеличивает затраты на обслужива-
ние и уменьшает надежность;
—	в зависимости от используемой субстанции, включая технологию преобразо-
вания потока жидкости или газа в электрический сигнал, могут возникать пробле-
мы с утечками вещества (например, ртути) в окружающую среду;
—	поскольку воздействие каждой оси на рельс происходит волнообразно
(рис. 5.6), такие датчики часто регистрируют также вторичные гармоники коле-
баний рельса.
Последнее исключает возможность применения этих датчиков в системах счета
осей. Но преимущество гидравлических и пневматических датчиков при регистра-
ции достижения поездом определенной точки пути состоит в том, что они значи-
тельно лучше защищены от проявлений вандализма. Тем не менее гидравлические
и пневматические датчики используют сегодня очень редко.
5.2.2.3.	Магнитные датчики
Датчики, использующие магнитные принципы передачи [Fenner/Nau-
mann/Trinckauf, 2003], имеют магнитные контуры, формируемые постоянными
магнитами и имеющие разрыв в зоне рельса (рис. 5.7). Магнитный контур регули-
руется так, чтобы при отсутствии колеса не было магнитного потока через элек-
трический контакт, который по этой причине разомкнут. Если в разрыве контура
появляется колесо, магнитное поле меняется и своим потоком включает электри-
ческий контакт.
Электрический контакт
Постоянный магнит
Рис. 5.7. Принцип действия магнитных датчиков
Линии магнитного поля
123
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
5.2.2.4.	Индуктивные датчики
Большинство датчиков колес в современных устройствах используют принцип
электромагнитной индукции. Рынок предлагает много образцов с различными ва-
риантами использования этого простого технического принципа. Рассматриваемые
датчики используют электромагнитное поле вокруг рельса. Возможность регули-
ровки чувствительности делает их пригодными для различных ситуаций. Постоян-
но приложенное электромагнитное поле, в режиме которого работает большинство
датчиков, обеспечивает непрерывный контроль их исправности.
Многие индуктивные датчики пригоды для применения в системах счета осей
(пп. 5.1.4.3, 5.4), а также для обнаружения поезда, достигшего определенной точки
пути (п. 5.1.4.1). Далее будут рассмотрены два образца из большого числа индук-
тивных датчиков.
Датчик AzL компании Thales (рис. 5.8) [Fenner/Naumann/Trinckauf, 2003] со-
держит генератор с внешней и приемник с внутренней стороны рельса. Генератор
создает непрерывное магнитное поле. Появление колеса с его металлической мас-
сой меняет направление магнитного потока. Перпендикуляр к приемной катушке
и касательная к линиям действия магнитных сил образуют угол, который меняется
с положительного на отрицательный в зависимости от наличия или отсутствия
колеса. Соответственно этому меняется полярность напряжения, индуцируемого
в приемной катушке. Точка, наличие посторонней металлической массы в которой
приводит к нулевому напряжению на приемной катушке, удалена от датчика на
расстояние примерно 20 см.
Рис. 5.8. Принцип действия индуктивного датчика AzL
124
5.2. Способы обнаружения объектов
Датчик ZP 43 компании Siemens [Siemens, 2001] состоит из пары сообщающихся
резонансных цепей с обеих сторон рельса (рис. 5.9). Катушки индуктивности этих
резонансных цепей магнитно связаны. Появление колеса внутри чувствительно-
го контура датчика вызывает снижение магнитной связи между генератором и
приемником и соответственно этому амплитуды индуктируемого в приемнике
напряжения.
Рассмотренные датчики применяются главным образом в системах счета осей
(п. 5.4).
5.2.3.	Датчики колес и колесных пар линейного действия
5.2.3.1.	Подвижная планка для обнаружения поезда
На многих железных дорогах в механических системах централизации исполь-
зуются подвижные планки (рис. 5.10). Их можно рассматривать как механический
датчик (см. п. 5.2.2.1), устанавливаемый вдоль рельса и имеющий линейный прин-
цип действия. В нормальной позиции планка не нажата. Колеса движущегося поез-
да препятствуют ее подъему, который является условием для размыкания маршрута.
Рис. 5.10. Подвижная планка для исключения возможности перевода стрелок под поездом
Обычно подвижная планка располагается в нескольких метрах перед сигналом
и используется для регистрации поезда, подъехавшего к нему. Так как дежурный
стрелочного поста должен видеть поезд, устройство обычно лишь напоминает ему
об этом. Другим распространенным примером применения таких датчиков яв-
ляется замыкание стрелки в существующем положении при въезде на нее поезда.
5.2.3.2.	Гальванический датчик: рельсовая цепь
В настоящее время наиболее распространенным датчиком линейного действия
является рельсовая цепь. Электрическое замыкание рельсов через ось и колеса
поезда позволяет обнаружить его на изолированной секции (рис. 5.11). Изоляцию
секций можно обеспечить механически, разделяя рельсовые плети изолирующим
материалом, или электрически без физического разрыва рельсов при использова-
нии так называемых бесстыковых рельсовых цепей (п. 5.3.7.4).
Основная область их применения—проверка свободности участков пути—де-
тально рассмотрена в п. 5.3.
125
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
Рис. 5.11. Принцип действия гальванического
датчика
Другим примером является примене-
ние комбинации датчика точечного ти-
па и короткой рельсовой цепи (которая
должна быть длиннее, чем максималь-
но возможное расстояние между двумя
осями поезда) для получения информа-
ции о том, что поездная единица осво-
бодила определенную точку пути после
ее проезда (см. п. 5.1.4.2). Маршрут не
может быть разомкнут или блок-участок
не может считаться освобожденным,
пока не получена эта информация. Тем
не менее она не дает гарантии освобож-
дения участка всеми вагонами поезда. Сочетание точечного датчика и короткой
рельсовой цепи нашло применение в Европе, однако такое решение устарело с
появлением устройств непрерывного контроля свободности пути.
Еще одним историческим примером применения рельсовых цепей была первая
система счета осей в Швейцарии, в которой не предусматривалось определение
направления движения поезда. В этой системе использовали рельсовые цепи, ко-
торые были короче минимального расстояния между колесными парами поезда,
чтобы отдельно регистрировать проезд каждой оси [Oehler, 1981].
5.2.4.	Датчики подвижных единиц и посторонних объектов
линейного и пространственного действия
Датчики пространственного действия регистрируют наличие объектов, находя-
щихся в контролируемой зоне или проезжающих через нее. В отличие от рассмот-
ренных выше датчиков колес и осей они могут обнаруживать не только подвижной
состав, но и посторонние объекты.
5.2.4.1.	Системы с излучением электромагнитных волн
Системы этой группы используют микроволновые радары, лазеры, инфракрас-
ные передатчики или другие устройства для излучения электромагнитных волн и
регистрируют их отражение или поглощение для обнаружения объектов. При этом
может быть задана минимально регистрируемая величина излучения. Далее будут
рассмотрены некоторые типичные примеры таких устройств. На рис. 5.12 представ-
лена сеть статически расположенных (обычно параллельно направленных) лучей.
Передатчики находятся с одной стороны пути, а приемники — с противоположной.
Объекты между ними будут обнаружены при пропадании на приемной стороне од-
ного или нескольких лучей. Чувствительность системы настраивается по размерам
Рис. 5.12. Сеть электромагнитных лучей для обнаружения посторонних объектов
126
5.2. Способы обнаружения объектов
объекта, начиная с которого необходи-
мо регистрировать препятствия, а также
по числу одновременно прерываемых
лучей, при котором передается сигнал
об опасности.
Также зона может контролировать-
ся циркулирующими по ней лучами
(рис. 5.13). Картина, получаемая при
отражении сигналов только от зеркал,
считается эталонной. Объект, оказав-
шийся в контролируемой зоне, частич-
но отражает лучи, которые затем возвращаются на приемник. Получаемая картина
сравнивается с эталонной, и выявленная разница свидетельствует о наличии по-
стороннего объекта.
Вышеописанные технологии применяются главным образом для контроля сво-
бодности зоны переезда от автотранспорта (п. 13.4.4.4), а также в других случаях,
когда необходимо регистрировать появление посторонних объектов, например на
путях у пассажирских платформ или на метрополитенах с автоведением поездов
без участия машинистов.
Подобные системы применяют также для опосредованного контроля свобод-
ности пути от поездов. Примером является прерывание каждым проезжающим
вагоном луча между передатчиком и приемником, которые расположены с раз-
ных сторон пути. Принцип контроля аналогичен системе счета осей, только здесь
единицей расчета является не ось, а вагон. Такой принцип применяется главным
образом в метрополитенах [Barwell, 1983].
Использование эффекта Доплера позволяет определить скорость поезда, а также
рассчитать его длину по скорости движения и времени проезда определенной точки
пути [Fenner/Naumann/Trinckauf, 2003].
5.2.4.2.	Механические устройства
На некоторых железных дорогах применяется механический контроль зоны,
необходимой для обеспечения габарита подвижного состава. Сеть проводов или
одиночный проводник размещают параллельно путям с наружной стороны габари-
та и подключают к низковольтному источнику напряжения (рис. 5.14). Если объект
определенного размера попадает в эту зону,
провод обрывается. Контролирующая его
перегонная блокировка или система цент-
рализации перекрывает сигнал. Так как по-
сле наступления такого события необходи-
мы восстановительные работы, подобные
технологии пригодны для обнаружения
только редко появляющихся препятствий.
Примерами их применения являются:
—	обнаружение оползней и землетрясе-
ний в горных районах;
—	обнаружение автомобилей, упавших
с мостов над железной дорогой (внедрено
на высокоскоростных линиях Франции);
Рис. 5.14. Система обнаружения оползней
на железных дорогах Франции
127
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
— в зонах приближения железной дороги к аэродромам для обнаружения по-
сторонних предметов и повреждений линии из-за аварии самолета при взлете или
посадке.
Другой технологией является размещение между рельсами и рядом с ними кон-
тактных матов для обнаружения людей, подвижных средств и иных объектов за счет
их весового воздействия на датчики. Такие технологии применяются в некоторых
автоматизированных метрополитенах (без машинистов), например в Ванкувере.
5.2.4.3.	Магнитные индуктивные шлейфы
Эти детекторы состоят из резонансных цепей с катушками индуктивности, рас-
положенными на путях (рис. 5.15). При проезде над шлейфом металлические части
подвижного состава меняют индуктивность цепи. В соответствии с формулой
где /—частота; L — индуктивность шлейфа; С—емкость, изменение индуктивно-
сти влияет на частоту настроенного в резонанс контура, сдвиг которой позволяет
обнаружить поезд.
Для компенсации влияния на ин-
дуктивность обратного тягового тока
обычно используют два установленных
симметрично контура (см. рис. 5.15).
По этой технологии невозможно
определить направление движения по-
езда (если не применить два двухкон-
турных шлейфа), а также невозможен
счет осей. Она используется в некото-
рых системах для открытия и закрытия
переезда; кроме того, она может также
применяться для обнаружения авто-
транспорта в зоне переезда, но ее недостатком будет невозможность обнаружения
легких металлических масс, людей и животных. Такие шлейфы получили широкое
распространение на автомобильном транспорте.
5.2.5.	Трехмерное обнаружение
5.2.5.1.	Визуальное наблюдение
Простейшей и старейшей из форм обнаружения объектов является визуальное
наблюдение пути, осуществляемое железнодорожным персоналом. Способность
человека по визуальному изображению оценить ситуацию и ее возможные послед-
ствия является основным преимуществом этого метода по сравнению с любыми
техническими системами. Однако его недостатком является относительно высокая
вероятность человеческой ошибки, а также большие затраты на персонал. Вот
почему использование визуального наблюдения значительно сокращается в вы-
сокоразвитых странах.
Другим примером является удаленное наблюдение с помощью камеры и мони-
тора (рис. 5.16). Число работников, необходимых для визуального контроля, может
быть при этом значительно сокращено. Такой метод используется в ситуациях,
128
5.2. Способы обнаружения объектов
Рис. 5.16. Видеонаблюдение за переездом
когда необходим контроль свободности участка не только от подвижного состава.
Примерами являются зоны переездов, пути в местах расположения пассажирских
платформ, а также зоны нахождения пассажиров, видеонаблюдение за которыми
необходимо для общей безопасности.
Результаты прямого и удаленного визуального наблюдения могут использовать-
ся для обнаружения всех объектов, упомянутых в п. 5.1.4, а также для обнаружения
опасностей (более подробно об этом см. в разделе 14). Для контроля свободности
пути может применяться как непосредственный, так и опосредованный метод:
—	непосредственный контроль означает, что весь участок пути контролируется
с одного или нескольких мест (например, из постов централизации, находящихся
в горловинах станций);
—	опосредованный контроль свободности пути означает, что дежурный наблюда-
ет только знак конца поезда и статус свободности участка устанавливается при вы-
езде с него последнего вагона поезда при условии, что туда не въезжал новый поезд.
5.2.5.2.	Автоматическое видеонаблюдение
Альтернативой удаленному визуальному наблюдению является автоматическое
видеонаблюдение и распознавание образов. Эта технология получила активное
развитие только в последние годы, так как требует скоростной обработки большо-
го объема данных. Автоматическое наблюдение применяют там, где необходимо
обнаружить объекты, отличные от подвижного состава. Камеры наблюдения могут
быть установлены как на пути, так и на поезде.
Наиболее часто применяемый метод — сравнение текущего изображения с эта-
лонным или с тем, что было получено незадолго до этого, и последующая оценка
результата сравнения. Если распознается опасная ситуация, передается сигнал
тревоги или дается команда автоматической остановки поезда. Недостаток этого
метода в том, что существуют определенные оптические эффекты, вызываемые,
например, светом фар автомобилей или человеческой тенью. Они могут быть оши-
бочно приняты за посторонний объект на пути. Эта проблема решается, в частно-
сти, использованием стереокамер: при анализе зоны двумя камерами, располо-
женными в различных точках, не имеющий пространственной формы оптический
эффект не будет распознаваться как реальный объект. Такой метод был разработан
для контроля зоны переездов в Японии [Ohta, 2005].
129
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
5.2.6.	Системы, передающие активные сообщения с поезда
5.2.6.1.	Область применения
Внедрены и разрабатываются различные методы, при использовании которых
поезд сам передает путевым устройствам информацию о своем местоположении,
причем в большинстве случаев вместе с идентифицирующими данными, например
номером поезда. Многие системы применяют эти сведения для слежения за локо-
мотивами и вагонами, статистики и т. д. Такие технологии все чаще привлекают
для решения ответственных задач, например для установления занятости пути на
второстепенных линиях в целом ряде стран мира. Часто их дополняют бортовыми
устройствами контроля целостности состава (п. 5.2.7). В простых системах маши-
нист докладывает о местоположении поезда по радиосвязи. Современные системы
можно разделить на две категории:
—	системы, в которых поезд оборудован передатчиком или приемоответчиком
и идентифицируется путевыми устройствами при их проследовании (п. 5.2.6.2);
—	системы, в которых поезд сам устанавливает свое местоположение и передает
сведения о нем на путь (п. 5.2.6.3). Местоположение может определяться относи-
тельно при помощи средств измерения пройденного пути (таких, как одометр или
доплеровский радар) либо абсолютно посредством систем спутниковой навигации.
При относительном определении местоположения необходима коррекция изме-
рений через определенные интервалы при помощи, например, путевых приемоот-
вегчиков или радиомаяков.
5.2.6.2.	Системы для идентификации поезда
в определенных точках пути
Далее будут представлены системы, в которых поезд или его части имеют пере-
дающие устройства (например, коротко- или микроволновые передатчики), сооб-
щающие на путь идентификационный номер при проезде считывающих устройств.
Такие системы широко используются для регистрации положения определенных
локомотивов, вагонов или отдельных грузов.
Примером применения их отдельно от систем безопасности является россий-
ский комплекс САИПС (система автоматической идентификации подвижного
Рис. 5.17. Считывающее устройство САИПС
состава), предусматривающий размеще-
ние считывающих устройств на входе и
выходе из зон станции. Приближение
поезда к этим устройствам регистри-
руется специальной рельсовой цепью
или счетчиком осей, после чего счи-
тывающее путевое устройство начина-
ет излучать сигнал, используемый для
питания бортового приемоотвегчика,
который передает в обратном направ-
лении свой идентификационный но-
мер (рис. 5.17). Эта информация транс-
лируется считывающим устройством в
станционный концентратор, а оттуда
в диспетчерский центр по протоколу
TCP/IP [Belov/Gershenson/Kotlecov,
130
5.2. Способы обнаружения объектов
2003]. Подобные системы распространены в США (Automatic Equipment Identifi-
cation, п. 12.3.5) и других странах.
В последние годы такие принципы обнаружения подвижного состава нача-
ли использовать в системах централизации. Примером является японская систе-
ма COMBAT (Computer and Microwave Balise-Aided Train control system). Путевое
устройство состоит из передатчика, приемника и отражателя, которые размещены
у выходных сигналов (рис. 5.18). При отсутствии поезда путевое считывающее
устройство выдает сигнал на отражатель и получает его назад, что обеспечивает
непрерывный контроль работоспособности системы. Управляющий контроллер
проверяет работоспособность считывающего устройства по двум независимым
каналам и высылает данные в диспетчерский центр. На поезде установлены два
приемоотвегчика для регистрации направления его движения, причем второй
приемоотвегчик устанавливается на последнем вагоне и обеспечивает контроль
целостности состава. Благодаря получению системой идентификационного номера
каждого поезда маршрут размыкается после освобождения участка только тем по-
ездом, который въехал на него. Получаемый диспетчерским центром идентифика-
ционный номер поезда используется и для других целей управления перевозочным
процессом [Nishibori/Sasaki/Hiraguri, 2002].
5.2.6.3.	Системы определения поездом собственного
местоположения
На первых железных дорогах впереди поезда скакал всадник, проверяя свобод-
ность пути и предупреждая станционный персонал о приближении поезда. Такой
способ извещения был вскоре забыт. Более современные устройства связи позво
ляют машинисту (или в дальнейшем бортовым автоматическим системам) само-
стоятельно передавать информацию о местоположении поезда в определенных
точках пути.
Метод передачи машинистом сообщений о местоположении приемлем при
низкой интенсивности движения поездов и малой скорости (из-за высокой вероят-
ности человеческой ошибки) для коротких поездов (где машинист может визуально
проверить целостность состава). Этот метод пригоден также для длинных составов
в сочетании с бортовыми устройствами автоматического контроля целостности
поезда (п. 5.2.7). Он может применяться также на линиях с современными наполь-
ными устройствами при выходе из строя системы СЦБ. Для передачи машинистом
131
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
сообщений могут использоваться установленные в определенных точках пути те-
лефонные аппараты или средства радиосвязи.
Благодаря развитию систем передачи данных сегодня поезд способен автома-
тически передавать по каналам цифровой радиосвязи информацию о своем место-
положении центрам блокировки через короткие интервалы времени. Поезд может
устанавливать свою позицию:
—	относительно, измеряя при помощи одометра или доплеровского радара
пройденный путь после проследования определенных точек;
—	абсолютно в фиксированных точках пути (например, у путевых приемоот-
вегчиков, радиомаяков, пересечений проводов индуктивных шлейфов, границ
рельсовых цепей или по характерным особенностям пути);
—	абсолютно при использовании систем спутниковой навигации.
Одометр регистрирует изменение местоположения поезда по числу оборотов
колеса, а система с доплеровским радаром — по скорости и времени. Во всех си-
стемах, определяющих относительное местоположение поезда, ошибка измерений
(например, из-за юза или боксования колес при измерении одометром) со време-
нем накапливается, поэтому измерения нуждаются в корректировке при проезде
контрольных точек.
Метод определения абсолютного местоположения поезда в фиксированных точках
пути используется во многих современных системах АЛС для расчета кривой ско-
рости при торможении, например в немецкой системе LZB (пересечение проводов
индуктивного шлейфа в фиксированных точках; п. 8.3.6), французской TVM 430,
японской АТС (границы рельсовых цепей в определенных точках пути; п. 8.3.6) и
ETCS (приемоотвегчики в установленных местах на пути; п. 8.4.3.1) В некоторых
случаях информация о местоположении поезда служит не только задачам АЛС и
автоматического торможения, но используется, например, для проверки остановки
поезда с целью инициализации размыкания защитного участка. В ETCS уровня 3
она будет также использоваться для контроля свободности пути.
Проследование поездом определенных точек пути можно регистрировать бор-
товым вихретоковым датчиком и сравнивать с электронным путевым атласом. Эти
датчики способны обнаруживать такие металлические элементы пути, как рельсо-
вые скрепления или части конструкции стрелочного перевода. Данную технологию
можно использовать на ограниченном полигоне, где каждый поезд оборудован
электронным атласом. На железнодорожном участке в Татре (Словакия) проводи-
ли общеевропейское тестирование такого оборудования, дополнив его системой
спутниковой навигации. Этот комплекс контролировал местоположение поезда
после получения им разрешения на движение.
В системах, основанных на спутниковой навигации, бортовой приемник может
рассчитывать местоположение поезда без регистрации контрольных точек пути.
Сигналы с индивидуальным кодом каждого из спутников синхронно передаются
на наземные приемники. Благодаря кодам сигналов и измеренной до их поступ-
ления задержке устанавливается расстояние объекта до каждого из передатчиков,
и при приеме сигналов не менее чем от трех спутников можно рассчитать абсо-
лютное местоположение наземного объекта. Такие системы испытывают разные
железные дороги; существующая ошибка позиционирования (до 30 м) исключает
возможность точного определения пути, на котором находится поезд, если путей
несколько (например, на двухпутном участке или станции).
Для более точного установления местоположения поезда можно использо-
вать дифференциальные измерения с привлечением данных от наземных базовых
132
5.2. Способы обнаружения объектов
станций, чье заранее известное абсо-
лютное местоположение сравнивает-
ся с данными измерений по сигналам
от спутников. Это позволяет выявить
ошибку позиционирования, которая
идентична у всех расположенных по-
близости объектов. Для установления,
на каком из путей находится поезд,
необходимо ограничить погрешность
двумя метрами. Российские железные
дороги намерены устанавливать на ло-
комотивах системы спутниковой на-
вигации (например, для определения
местоположения поезда и расчета кри-
вой скорости при торможении), а так-
же использовать эти данные в системах
СЦБ в качестве дополнительного уров-
ня безопасности (рис. 5.19) [ОАО RZD,
2007]. В США внедрена система Positive
Train Control (РТС), устанавливающая
местоположение поезда с помощью
спутников и использующая эти данные
непосредственно в системах железнодо-
рожной автоматики.
Существует несколько проблем, за-
трудняющих применение систем спут-
никовой навигации вместо традици-
онных датчиков контроля свободности
пути, таких, как рельсовые цепи или си-
стемы счета осей. Одной из них является
Рис. 5.19. Уточнение местоположения поезда
Рис. 5.20. Приемник GPS на последнем вагоне
поезда (фото: DB AG, Claus Weber)
необходимость в оснащении всех обращающихся на участке поездов устройствами,
контролирующими целостность состава (рис. 5.20). Эта задача может быть легко
решена на региональных линиях, где курсируют только короткие пассажирские
поезда. Другой проблемой является необходимость закрытия участка, если связь
хотя бы с одним из поездов потеряна. Такие ограничения делают рассмотренные
системы (а также системы, использующие электронные путевые атласы) пригод-
ными преимущественно для автономных железнодорожных сетей с невысокой
интенсивностью движения поездов.
5.2.7.	Устройства проверки целостности состава
Старейшей формой контроля целостности состава является визуальная про-
верка персоналом наличия специального знака, установленного на хвосте поезда
(п. 5.2.5.1). Каждый поезд обязан иметь такой знак, включающий обычно от одной
до трех красных ламп, или указатель с наличием красного цвета на последнем ва-
гоне (рис. 5.21).
На некоторых железных дорогах разработаны устройства для контроля целост-
ности состава. Их можно разделить на поездные и путевые.
133
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
Рис. 5.21. Различные световые обозначения хвоста поезда
Поездные устройства контроля целостности состава широко используются в
странах, следующих североамериканским принципам организации движения по-
ездов. В то же время путевые устройства используются, хотя и все реже, в странах,
следующих немецким принципам организации движения (см. п. 3.1).
Поездные устройства состоят из передатчика, установленного в конце поезда
(рис. 5.22), и приемника в кабине машиниста. Одним из технических решений яв-
ляется контроль по радиоканалу расстояния между этими приборами, другим—из-
мерение давления в тормозной магистрали в конце поезда и передача полученных
данных в кабину машиниста. Есть разные способы использования полученной ин-
формации для обеспечения безопасности движения поездов. Вот некоторые из них:
— включение сигнала тревоги в кабине машиниста для предупреждения о кри-
тическом значении контролируемого параметра (в сочетании со специальным по-
Рис. 5.22. Передатчик
бортового устройства кон-
троля целостности состава
на железных дорогах США
(фото: Reiner Decher)
рядком действий в той или иной ситуации);
—	автоматически включаемое экстренное торможе-
ние поезда;
—	передача информации в систему централизации
или диспетчеру, которые принимают соответствующие
решения;
—	защита от размыкания участка в системах блоки-
ровки с электронным жезлом (пп. 4.4.4, 10.4.3).
Путевые устройства состоят из приемника, установ-
ленного на пути, и специального оборудования в хво-
сте поезда. Последнее сконструировано таким образом,
чтобы после его монтажа прицепка следующего вагона
стала невозможной. Это позволяет исключить ошибки
при формировании поездов, из-за которых хвостовое
устройство оказалось бы посреди состава. Извещение
о проезде может осуществляться в результате меха-
нического или индуктивного воздействия бортового
устройства на расположенную на пути электрическую
цепь. Индуктивное бортовое устройство может иметь
автономное питание или принимать питающий сигнал
134
5.3. Рельсовые цепи
с пути. После проследования бортового устройства над путевым приемником ин-
формация передается в систему централизации, и происходит размыкание осво-
бодившегося участка.
Применение устройств непрерывного контроля свободности пути позволяет,
казалось бы, отказаться от распознавания хвоста поезда. Тем не менее на боль-
шинстве железных дорог до сих пор используют оптические знаки хвоста поезда
по следующим причинам:
—	на случай въезда поезда в зону, не оборудованную датчиками контроля сво-
бодности пути;
—	для оповещения работников на путях о направлении дальнейшего движения
поезда;
—	для обеспечения безопасности при работе систем СЦБ в режиме ограничен-
ной функциональности.
5.3.	Рельсовые цепи
5.3.1.	Общая классификация рельсовых цепей
Общий принцип действия рельсовых цепей (РЦ) описан в п. 5.2.3.2. Они были
изобретены во второй половине XIX в. американским инженером Вильямом Ро-
бинзоном. Источник питания и регистрирующий прибор (реле) первой РЦ рас-
полагались в одном месте (рис. 5.23). При свободности контролируемой секции
ток через обмотку реле не протекает (поэтому такая РЦ называлась «нормально
разомкнутой»), а при вступлении поезда она получает питание. Основное пре-
имущество такой РЦ — простота и низкая стоимость. Другим ее преимуществом с
точки зрения безопасности является быстрая идентификация подвижного состава,
так как реле обычно встает под ток быстрее, чем обесточивается. Ее основным
недостатком является высокая вероятность опасных отказов: при большинстве
неисправностей (например, обрыве цепи или снижении напряжения) рельсовая
цепь регистрируется как свободная при наличии на ней подвижного состава. Из-за
этого нормально разомкнутые РЦ применяют там, где не предъявляют высоких
требований к безопасности, например на сортировочных горках.
В нормально замкнутой (безопасной) РЦ питание поступает на путевое реле,
проходя через всю рельсовую линию (рис. 5.24). При свободности секции реле
находится под током, при ее занятии поездом рельсовая линия закорачивается,
и реле обесточивается. К сожалению, и такая рельсовая цепь имеет существен-
ный недостаток: при малой нагрузке на ось, а также ржавых, покрытых песком,
мазутом или листьями рельсах проходящий поезд может «потеряться» на сек-
ции. Такое явление известно как «плохой шунт»: сопротивление между рель-
сом и колесом слишком высокое, потому реле продолжает получать питание и
не обесточивается. Для исключения такой опасности существуют различные
способы. В некоторых странах чувствительность рельсовых цепей регулярно
проверяют нормативным шунтом —например, сопротивлением 0,06 Ом в Рос-
сии [Bryleev/^isljakov/Kravcov, 1966]. В других странах установлен максималь-
ный интервал времени, через который по участку с рельсовой цепью должен
проехать хотя бы один поезд, — например, 24 ч в Германии [Naumann/Pachl,
2002], иначе РЦ выключают из зависимости поста централизации и считают
постоянно занятой.
135
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
Изолированный участок свободен
“Г
Изолирующие
стыки
Рельс
Рельсовый соединитель
Источник питания Реле (обесточено)
Изолированный участок занят
Изолирующие
стыки
Рис. 5.23. Нормально разомкнутая (небезопасная) рельсовая цепь
Изолированный участок свободен
Источник питания	Реле (обесточено)
Изолирующие
стыки
Изолирующие
стыки
Рис. 5.24. Нормально замкнутая (безопасная) рельсовая цепь
136
5.3. Рельсовые цепи
Рис. 5.25. Особые конфигурации рельсовых цепей (примеры)
Несмотря на эту проблему, преимущество нормально замкнутой РЦ огром-
но — наиболее часто встречающиеся неисправности приводят систему в'безопасное
состояние. Рельсовые цепи такого типа получили наибольшее распространение.
Кроме РЦ рассмотренных выше видов, встречаются и особые рельсовые цепи
(рис. 5.25), не обеспечивающие такого высокого уровня безопасности, как стан-
дартные нормально замкнутые РЦ.
По роду питания РЦ могут быть разделены на следующие группы (табл. 5.1):
—	постоянного тока;
—	переменного тока;
—	переменного тока тональной частоты, используемые обычно без изолирующих
стыков (п. 5.3.7.4).
В особую группу следует выделить РЦ с импульсами высокого напряжения, в ко-
торых нежелательная изоляция между рельсом и колесом пробивается короткими
высоковольтными импульсами (применяются, например, во Франции и Велико-
британии [Bailey et al., 1995]). Эти рельсовые цепи подробнее рассмотрены в п. 5.3.7.
РЦ могут иметь пассивный или активный приемник. В последнем случае через
РЦ передается слабый сигнал, который усиливается в приемнике. Преимуществом
такой рельсовой цепи является низкая потребляемая мощность (не более десятков
ватт) по сравнению с обычными РЦ с пассивным приемником (до сотен ватт), а ее
недостатком — высокая чувствительность к электромагнитным помехам.
5.3.2.	Геометрические формы рельсовых цепей
В рельсовых цепях на перегонах могут использоваться один или два приемника.
РЦ с двумя приемниками (т. е. с центральным питанием, рис. 5.26) применяют
из-за ограничений допустимого расстояния между передатчиком и приемником
(например, 1 000 — 1500 м в тональных рельсовых цепях), обусловленных волновым
сопротивлением рельсов и внешними электромагнитными влияниями. При ис-
пользовании схемы с одним передатчиком посередине и двумя приемниками по
концам длина РЦ может быть удвоена.
На станциях некоторых стран (например, бывшего СССР) путевые приемники
устанавливают также на ответвлениях (рис. 5.27). Если одно из реле обесточено,
рельсовая цепь считается занятой. РЦ с большим числом приемников сложно ре-
гулировать, поэтому разветвленные рельсовые цепи имеют, как правило, не более
3—4 реле. Если ответвление короткое, реле на этом конце может отсутствовать. Но
при обрыве, например, перекидного соединителя возникает опасный отказ РЦ.
Поэтому для повышения безопасности ответвления, не имеющие реле, дублиру-
ются дополнительными соединителями (рис. 5.28).
137
5. Системы опредвие*мя свободности пути и местоположения поезда
Таблица 5.1
Впмркг тя- гового тока	tJoermmraroTO По сивому рельсу (ТОЛЬКО ДЛЯ ЭЛЕК- тротяпа перемен- ного тока)		По одному рельсу нлн подвум(тфи ниисоели- нителей)	По одному рельсу или по двум (при мснользованин соедини- телей)			|£±1ЫКШ ЧЭСтОТЫ По д вум рельсам	
Питание РЦ	Петре-	Им- пульснос	Только им- пульсное	Им пульсэюе	Ояно- фаятое реле	ялнюс Много фалюе реле	Модули- р^тся	Не моду- лируется
Эвмитаог оюжх		Дрптякр	ДекПДКр	Лскожр и подбор частоты	Частота	Частотам	Модуля- НИЯяча- стота	Частота
Передача или для ABIC	—	Им- пульс- ный кш	—	Им- пульс- ный Uli	Частот- ны* кпд		Частотный кон	
Средств* контроля жжжпврулт- ЩЖ спиши	№ме- яенвк иплпу- ности	Декодер	Декодер	Декодер	И мт от - ние фалл	ние фалы		
Присмнвок			Пасспыы* (реле)				Аклншй (усили- тель с реле или с электронным дета- тором)	
Эшипа от потери впунта			Высоко- ЙОЛЫ1ШС импульсы		—		Ток высоко* часто ты	
В трутих странах (няттримсрд в Великобритании и Германии) станционные РЦ
обычно имеют шин приемник, а поступающий на реле ток проходит через все от-
ветажния (рис. 5-29) [Norik, 1982]. Недостатком такой РЦ является возможность
необнаруження поезда при изломе рельса или обрыве соединителя в цепи, пока-
зшпюн тонкой линией на рис. 5.29. К этому следует добавить, что не все железные
138
5.3. Рельсовые цепи
Рис. 5.27. Рельсовая цепь с длинным ответвлением
В определенных местах станции (например, на стрелках с самовозвратом или в
улавливающих тупиках) высока вероятность схода поезда с рельсов с последующей
ошибочной регистрацией рельсовой цепью свободности секции. Для исключения
такой опасности можно устанавливать разъединитель РЦ (рис. 5.30). При сходе
Рис. 5.29. Типовое подключение разветвленной рельсовой цепи с одним путевым приемником
139
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
рельсовой цепи
Расположение разъединителя
рельсовой цепи
Рис. 5.30. Разъединитель рельсовой цепи, установленный в улавливающем тупике (общий принцип)
колеса с рельсЬв или при въезде поезда на закрытый для движения участок ведущее
колесо ломает разъединитель, который разрывает цепь и переводит РЦ в постоянно
занятое состояние.
5.3.3.	Возвращение обратного тягового тока
На участках с электрической тягой дополнительной проблемой является про-
пуск обратного тягового тока. Кроме того, рельсы на некоторых железных дорогах
используются в качестве обратного (нулевого) провода цепи внутреннего электро-
снабжения поезда, по которому ток должен возвращаться от пассажирских вагонов
на локомотив. Для такого рода проблем имеется два решения (см. табл. 5.1):
1.	Только одна из рельсовых нитей пропускает обратный ток. Для достижения
этой цели рельсовая нить, проводящая посторонний ток, не оснащается изоли-
рующими стыками, а для разграничения РЦ (рис. 5.31, а) служат изолирующие
стыки второй рельсовой нити. Еще одно решение: обе рельсовые нити оснащают
изолирующими стыками и поочередно используют для пропуска обратного тока
через перекидные соединители (рис. 5.31, б). Преимущество последнего способа
в большей безопасности при замыкании изолирующего стыка. Оба способа ис-
пользуются главным образом в РЦ постоянного тока, расположенных на участках
с электротягой переменного тока;
2.	Оба рельса используются для пропуска обратного тягового или поездного тока.
На участках с электротягой постоянного тока устанавливают дроссель (рис. 5.32, о),
Рельсовая цепь 1
Рельсовая цепь 2
Рис. 5.31. Возвращение обратного тягового тока через один рельс
Рис. 5.32. Возвращение обратного тягового тока через оба рельса
140
5.3. Рельсовые цепи
который соединяет рельсовые нити в начале и конце каждой секции. Он имеет вы-
сокое сопротивление для переменного тока рельсовых цепей и потому изолирует
друг от друга сигналы в противоположных рельсовых линиях. А постоянный ток,
наоборот, проходит через дроссель от рельсов к средней точке и обратно в рельсы
беспрепятственно [Nock, 1982]. На участках с электротягой переменного тока в
Северной Америке используют конденсаторы, подключаемые к обмотке дросселя.
Резонансный контур LC обладает минимальным сопротивлением тяговому току
и высоким сопротивлением сигнальному току, имеющему более высокую частоту
[IRSE, 2008]. Для участков с электротягой как постоянного, так и переменного тока
дроссель усовершенствован в дроссель-трансформатор, чья вторичная обмотка
подключается к оборудованию питающего или релейного конца РЦ (рис. 5.32, б).
Такое решение широко применяется в Европе и Азии.
Обратный тяговый ток поступает на дроссель-трансформатор с противополож-
ных сторон так, что его вторичная (сигнальная) обмотка не должна чувствовать по-
мех благодаря равенству токов, протекающих по обоим рельсам (рис. 5.33). Однако
на практике невозможно добиться абсолютного равенства тягового тока в проти-
воположных рельсах, асимметрия обычно достигает 10—12% [Dmitriev/Serganov,
1988]. Поэтому для исключения влияния постороннего тока на путевое реле рельсо-
вые цепи не могут иметь ту же частоту, ка-
кая есть у тягового тока и его гармоник. На
участках с электротягой переменного тока
частотой 50 Гц используют рельсовые цепи
частотой 25 Гц (в странах бывшего СССР),
75 Гц (в Восточной Европе), 83 1/3 Гц или
125 Гц (в Центральной и Западной Евро-
пе) и т. п. При электротяге переменного
тока частотой 16 2/3 Гц применяют рель-
совые цепи частотой 42 и 125 Гц. Любые
РЦ переменного тока можно использовать
на участках, электрифицированных на по-
стоянном токе. Чаще всего такие участки
оборудуют РЦ частотой 50 Гц.
Дроссель-трансформатор должен иметь
низкое (обычно менее 1 Ом) сопротивле-
ние и обеспечивать пропуск больших тя-
говых токов (например, более 1000 А на
участке с электротягой постоянного тока)
[Dmitriev/Serganov, 1988]. Дроссель-транс-
форматор устанавливают в специальной
нише внутри колеи или располагают сбоку
от нее (рис. 5.34). Два дроссель-трансфор-
матора на границе рельсовых цепей могут
быть смонтированы в общем корпусе.
При работе соседних рельсовых цепей
на различных частотах отпадает необходи-
мость установки изолирующих стыков, и
тяговый ток может пропускаться через обе
рельсовые нити без установки дроссель-
трансформатора. Исключения составляют
Сигнальный ток в рельсовой цепи
Рис. 5.33. Два дроссель-трансформатора на
границе рельсовых цепей
Рис. 5.34. Два дроссель-трансформатора и
изолирующий стык на железных дорогах
Чехии
141
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
случаи, когда необходимо установить точную границу между двумя РЦ (например,
на коротких секциях на станции). Также дроссель-трансформатор можно исполь-
зовать для уменьшения асимметрии тягового тока при обрыве одной из рельсовых
нитей.
5.3.4.	Дополнительные функции рельсовых цепей
РЦ может не только контролировать свободность участка, но и выполнять дру-
гие задачи, в числе которых:
—	передача информации в бортовые системы локомотивной сигнализации и
автоматического торможения;
—	обмен сигнальной информацией между блок-участками;
—	контроль целостности рельсов.
Обмен информацией между сигнальными точками через кодовые рельсовые
цепи сокращает затраты на кабель. РЦ основных типов, применяемые также для
АЛС и обмена информацией между сигнальными точками, используют принципы
импульсного и частотного кодирования. Почти все РЦ с импульсным кодирова-
нием служат одновременно для проверки свободности участка и для локомотив-
ной сигнализации. Некоторые РЦ переменного тока с непрерывным питанием
могут менять частоты в зависимости от показания сигнала и одновременно служат
как для контроля местоположения поезда, так и для локомотивной сигнализации.
Другие неимпульсные РЦ имеют только одну частоту и используют ее для кон-
троля свободности участка, а при приближении поезда выдают дополнительный
сигнал (чаще всего импульсный код) исключительно для бортовой системы авто-
матической локомотивной сигнализации и управления торможением (раздел 8).
5.3.5.	Защита рельсовых цепей от помех
Для того чтобы питание от одной рельсовой цепи не попадало в соседние и не
приводило к опасной ситуации вследствие необнаружения объекта, необходим
контроль целостности внешних изолированных стыков во всех РЦ, использую-
щих одинаковые частоты. Для решения этой задачи имеется несколько способов,
приведенных в табл. 5.1. Кроме того, каждый приемник необходимо защитить от
опасного и мешающего влияния посторонних напряжений. Защита от поступ-
ления на решающее устройство посторонних сигналов лучше у рельсовых цепей,
имеющих пассивный приемник (см. п. 5.3.1). Наилучшую защиту от помех имеют
РЦ переменного тока с импульсным питанием или с непрерывным питанием и
фазочувствителъными приемниками.
Импульсные рельсовые цепи имеют декодирующую схему, которая сравнивает
импульсы в соседних рельсовых цепях. Обнаружение синхронных импульсов по
разным сторонам от изолированного стыка указывает на его неисправность. По-
ступление на декодер непрерывного сигнала отключает питание реле. Частотный
фильтр на приемном конце обеспечивает дополнительную защиту от помех.
Применяемые в РЦ с непрерывным питанием фазочувствительные реле прак-
тически исключают влияние посторонних напряжений, гармоник тягового тока и
соседних рельсовых цепей благодаря частотной и фазовой избирательности.
Реле работает по принципу двигателя переменного тока с ограниченным (не более
четверти оборота) вращением. Ротор, или сектор, устанавливается на горизонталь-
ную ось и может вращаться относительно ее, совершая движения в вертикальной
142
5.3. Рельсовые цепи
Or рельсовой цеям
Рис. 5.35. Принцип действия (слева) и внешний
вид двухэлементного фаэочувсгвнтельного
реле
плоскости (рис. 5.35). При отключении
одного из напряжений сила тяжести воз-
вращает сектор в нижнее положение.
Реле имеет две обмотки. Местная об-
мотка получает автономное питание, а
путевая обмотка управляет работой реле,
получая сигнал с пути. Реле встанет под
ток только в том случае, если сигналы в
обеих обмотках совпадут как по частоте,
так и по фазе.
5.3.6.	Параметры рельсовых цепей и режимы их работы
Рельсы являются хорошими проводниками и позволяют пропускать большие
токи, потому для передачи по ним сигнала РЦ установленной мощности достаточ-
но очень низкого напряжения. Но провода, связывающие пост централизации с
РЦ, имеют значительно меньшее сечение, потому силу тока приходится снижать, а
необходимая мощность сигнала достигается увеличением напряжения. Это требует
установки трансформаторов между кабелем и рельсовой линией. Сопротивление
на питающем конце выполняет две функции:
—	защищает оборудование РЦ от короткого замыкания при нахождении поезда
на питающем конце рельсовой линии;
—	позволяет регулировать напряжение в линии в зависимости от погодных
условий.
Поскольку устройства инфраструктуры (светофорные мачты, опоры контактной
сети, корпуса приводов) обычно заземляют на рельсы, в случае перенапряжения
(например, при коротком замыкании контактной сети) высоковольтные импульсы
поступают в рельсовую цепь. Для защиты устройств питающих и релейных концов
РЦ от перенапряжений необходимы защитные элементы. Они преграждают путь
143
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
высоковольтным импульсам, обеспечивая короткое замыкание между прямым
и обратным проводом (выравниватели) или разряжая их на землю (разрядники).
Таким образом, РЦ является комплексом разнотипных устройств и состоит из трех
частей (рис. 5.36).
Рельсовая линия включает в себя только рельсы, соединители и в качестве
изоляции балласт, но является самой сложной частью РЦ (рис. 5.37). Сопро-
тивление цельного рельса постоянному току очень мало, около 0,035 Ом/км,
однако оно увеличивается до 0,25 Ом/км, если связь между рельсовыми плетя-
ми обеспечивается соединителями. Индуктивная составляющая сопротивления
рельса jtoL может превышать активное сопротивление и составляет примерно
0,3 Ом/км на частоте 50 Гц, 2,5 Ом/км на частоте 400 Гц и 10 Ом/км на частоте
2 кГц [Railtrack, 1994].
Сопротивление изоляции--------(где G — проводимость на постоянном токе)
G + ja>C
характеризует сопротивление между прямым и обратным рельсами и учитывает
пути для тока между ними как через путевые крепления (шпалы, соединители), так
и через землю. Значение этого сопротивления зависит от условий изоляции, со-
стояния балласта и в первую очередь погодных условий. Изменение сопротивления
балласта (от бесконечности до менее чем 1 Ом-км) и возможные колебания напря-
жения не должны мешать правильной работе РЦ.
В связи с этим перед включением РЦ необходимо проверить ее работу в пяти
режимах при совпадении наихудших факторов для каждого из них (табл. 5.2):
—	нормальный режим обеспечивает контроль свободности РЦ при наихудших
для этого режима условиях;
—	шунтовой режим гарантирует обнаружение подвижного состава при соответ-
ствующих наихудших факторах;
—	режим короткого замыкания требует исправной работы аппаратуры питающе-
го конца при коротком замыкании рельсовой линии;
144
5.3. Рельсовые цепи
— контрольный режим предназначен
для фиксирования излома рельса, про-
изошедшего в самых неблагоприятных
для обнаружения условиях;
— режим АЛС предусматривает рас-
чет тока, необходимого для работы
локомотивного приемника, при ис-
пользовании рельсов в качестве ка-
нала передачи информации АЛС на

Z/4
Д/4
7?/4
Z/4
Импеданс рельса Сопротивление изоляции
R+ja>L	1/(б?+/(в£)
J1<JK<JM<J1 ив.	Рис. g 37. физический смысл рельсовой линии
Железные дороги мира используют
в качестве норматива разные значения максимально допустимого сопротивления
между противоположными рельсами через колесную пару. Нормативное сопротив-
ление (в большинстве стран от 0,06 до 1,5 Ом) является граничным значением, при
превышении которого РЦ не гарантирует обнаружение подвижного состава, т. е.
возможно возникновение опасной ситуации. Это случается, если головка рельса
покрыта ржавчиной, мазутом, опавшими листьями, угольной пылью или песком,
а также при некоторых особенностях подвижного состава (например, низкая на-
грузка на ось или применение дисковых тормозов, при которых сопротивление
колесной пары увеличено).
5.3.7.	Типы рельсовых цепей
5.3.7.1.	Рельсовые цепи постоянного тока
Первые рельсовые цепи работали на постоянном токе, так как в то время един-
ственными источниками питания были батареи, а высоковольтных линий передачи
энергии еще не существовало.
РЦ постоянного тока начали распространяться в США с 1871 г., а в Европе —
с 1895 г. [Naumann/Pachl, 2002]. В США с самого начала РЦ использовали для
Таблица 5.2
Расчет режимов работы рельсовых цепей
Режим	Значение	Наихдашсдаювия				Треруемый'ре'- зулиат
		Сопротивле- ние изоляции	Напрйже- иие	СШрйтнюиЬ ние рельсов	Прочее	
Нормальный	РЦ свободна	Минималь- ное	Мини- мальное	Максималь- ное	—	Приемник под током
Шунтовой	РЦ занята	Максималь- ное	Макси- мальное	Минималь- ное	Колесная па- ра на конце РЛ	Приемник без тока
Контроль- ный	Излом рельса	Критическое	Макси- мальное	Минималь- ное	—	Приемник без тока
Короткое за- мыкание	Поезд на пи- тающем кон- це	—	Макси- мальное	=	Сопротивле- ние колесной пары 0 Ом	Питающий конец испра- вен
АЛС	Ток локомо- тивной сиг- нализации	Минималь- ное	Мини- мальное	Максималь- ное	Колесная па- ра на релей- ном конце	Ток через ко- лесную пару обеспечивает АЛС
145
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
непрерывного контроля участков проследования поезда. Если длина блок-участка
превышала длину РЦ, на ней устанавливали несколько рельсовых цепей, пита-
ние в которые подавалось через фронтовые контакты путевого реле предыдущей
РЦ. В Европе первые рельсовые цепи имели длину несколько десятков метров и
служили для контроля занятости участка перед сигналом (так называемые остано-
вочные РЦ, см. п. 4.4.6). РЦ постоянного тока для непрерывного контроля место-
положения поезда появились несколько позднее — например, в Германии с 1913 г.
[Naumann/Pachl, 2002]. Сегодня во многих странах Европы (Швеция, Норвегия,
Швейцария, Дания и Англия), Азии и Америки еще применяют РЦ постоянного
тока с непрерывным питанием, но в других странах на смену им пришли кодовые
рельсовые цепи.
5.3.7.2.	Рельсовые цепи переменного тока низкой частоты
Благодаря появлению линий передачи электроэнергии и возможностям преоб-
разования переменного тока РЦ постоянного тока уступили позиции рельсовым
цепям переменного тока, которые теперь используются в большинстве стран мира.
Частота питания РЦ должна отличаться от частоты тягового тока и его гармоник.
На перегонах они обычно имеют одну несущую частоту и несколько кодовых ком-
бинаций для передачи информации в АЛСН (например, чешская рельсовая цепь
LS работает на несущей частоте 75 Гц и передает от одного до четырех импульсов
в цикле в зависимости от разрешенной скорости). РЦ с непрерывным питанием
могут передавать информацию о разрешенной скорости изменением частоты сиг-
нала (например, на метрополитенах России, п. 8.3.4). Обычно станционные РЦ
с непрерывным питанием (в том числе и фазочувствительные) используют одну
частоту, а передача по ним информации для системы АЛСН осуществляется нало-
жением сигнала. РЦ переменного тока с несущими частотами свыше 200 — 300 Гц
называются высокочастотными, или тональными, и при определенных условиях
не требуют изолирующих стыков (п. 5.3.7.4).
5.3.7.3.	Рельсовые цепи с импульсами высокого напряжения
Рельсовые цепи с импульсами высокого напряжения подобны импульсным
РЦ постоянного тока. Их отличие заключается в следующем (на примере РЦ типа
Jeumont) [Nock, 1982; IRSE, 1999]:
—	очень короткое время импульса (Змс);
—	высокий уровень напряжения на пике импульса (100 В);
—	короткий импульс передается через трансформатор, характерный для РЦ пе-
ременного тока;
—	частота импульсов постоянна (три импульса в секунду), что не позволяет ис-
пользовать их для локомотивной сигнализации;
—	излом рельса может быть обнаружен ослаблением сигнала или изменением
формы импульса.
РЦ данного типа были разработаны для участков с плохими условиями шунти-
рования, где проезжает мало поездов или осуществляется их длительный отстой.
Импульсы высокого напряжения обеспечивают электрический пробой ржавой
пленки и снижают переходное сопротивление между колесом и рельсом. Приемник
распознает асимметричную волновую форму сигнала и управляет работой реле
первого класса надежности (рис. 5.38). РЦ отделены друг от друга изолированными
146
5.3. Рельсовые цепи
Рельсовая цепь
постоянного
тока _______
Пусковой тиристор
Рис. 5.38. Импульсная рельсовая цепь типа Jeumont
стыками; максимальная длина рельсовой цепи данного типа составляет 2000м на
участках с электрической и 3500 м на участках с автономной тягой [Bailey et al.,
1995]. Такие РЦ могут быть и короткими (до 150м) для использования на защит-
ных участках и переездах. Рельсовые цепи этого типа подключаются по схеме с
центральным питанием.
Имеются и другие РЦ с импульсами высокого напряжения, например типа Lu-
cas. Оборудование питается от напряжения 4 В постоянного тока, таким образом,
РЦ не требуют центрального электроснабжения и могут работать от одноразовых
батарей при условии их периодической замены. На питающем конце формируются
импульсы напряжением 20—40 В. РЦ типа Lucas непригодны для электрифициро-
ванных участков и ограничены по длине.
РЦ с импульсами высокого напряжения используются главным образом в Ве-
ликобритании и странах Британского Содружества, а также во Франции.
5.3.7.4.	Бесстыковые рельсовые цепи тональной частоты
Изолированные стыки и дроссель-трансформаторы усложняют эксплуатацию
железных дорог. Прогресс в сфере электроники позволил создать рельсовые цепи
тональной частоты, обеспечивающие беспрепятственную передачу обратного тя-
гового тока через рельсы.
При питании соседних рельсовых цепей токами различных частот сигналы в
них не мешают друг другу, и изолированные стыки теряют свой первоначальный
смысл. При увеличении частоты со (п. 5.3.6) сопротивление балласта уменьшается,
а сопротивление рельсов увеличивается, что вызывает большее затухание сигнала.
Отсюда следуют два преимущества: более четко определяются физические гра-
ницы РЦ, а также снижается влияние климатических факторов, так как активное
сопротивление изоляции (1/G) в меньшей степени влияет на параметры линии.
Недостатком таких РЦ является их короткая длина: максимальное удаление ре-
лейного конца от питающего не превышает 1000 м для частот в несколько сот герц
и 100 м для частот свыше 20 кГц. Поэтому почти все высокочастотные РЦ под-
ключаются по схеме с центральным питанием: генератор передает сигнал в линию
к расположенным в противоположных сторонах приемникам, и общая длина РЦ
147
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
Рис. 5.39. Классификация бесстыковых рельсовых цепей
увеличивается вдвое. Основной сложностью является установка точных границ
между бесстыковыми рельсовыми цепями. Для решения этой задачи имеется не-
сколько способов (рис. 5.39).
Управляемые током приемники контролируют состояние РЦ по уровню тока,
протекающего через рельсы. Этот ток преобразуется в измеряемой катушке в на-
пряжение (рис. 5.40). Примером являются бесстыковые РЦ марки Alstom, рабо-
тающие на частотах от нескольких сот до 10000 Гц и имеющие по две приемные
катушки. Если секция свободна, ток протекает через рельсовую линию и балласт
соседней РЦ и регистрируется на катушках путевого приемника. Если поезд нахо-
дится между питающим и релейным концом РЦ, на катушках отсутствует напряже-
ние соответствующей частоты, и приемник фиксирует занятость контролируемого
участка. Другим примером являются бесстыковые РЦ типа Reed, использующие во-
семь частот из диапазона 363 — 384Гци специальные так называемые резонансные
шунты, отрегулированные по частотам прилежащих рельсовых цепей. При свобод-
ности РЦ сигнальный ток протекает через резонансный шунт, где считывается (от
слова «считывание» и происходит название РЦ этого типа) приемной катушкой
[Nock, 1982]. Преимуществом РЦ рассмотренных видов является большая длина и
простое разграничение зон их действия.
Бесстыковая РЦ марки Alstom	Бесстыковая РЦ типа Reed
Рис. 5.40. Управляемые током рельсовые цепи Alstom и Reed
148
5.3. Рельсовые цепи
Управляемые напряжением рельсовые цепи могут иметь физически установлен-
ные границы или оставаться без них благодаря высокому затуханию сигналов то-
нальных частот. Рельсовые цепи типа TI21 компании Bombardier не имеют допол-
нительных соединений между рельсами (рис. 5.41) и работают на восьми частотах
диапазона 1550 — 2600 Гц. Зона затухания сигнала на границе между РЦ зависит от
многих факторов (состояние балласта, норма шунта и т.д.) и составляет 10 — 15 м.
Поэтому концы соседних рельсовых цепей относят друг от друга на расстояние 20 м,
а нахождение шунта в промежуточной зоне контролируется ближайшим путевым
приемником. Трансформатор приемного конца содержит резонансный шунт для
сигнала соседней РЦ и таким образом ограничивает се зону действия [Bombardier,
2003].
Бесстыковые рельсовые цепи типа ТРЦ с совместным расположением аппа-
ратуры соседних участков и без дополнительных соединений между рельсами
(см. рис. 5.41) являются еще одним примером устройств рассматриваемого клас-
са. Они выпускаются концерном «Элтеза» и применяются на железных дорогах
стран бывшего СССР. ТРЦ не имеют точных границ, зона перекрытия участка
смежными рельсовыми цепями составляет несколько десятков метров. Передача
сигналов от соседних РЦ через общую пару проводов снижает затраты на кабель и
является преимуществом используемой схемы. Однако большая зона перекрытия
участка смежными РЦ не позволяет использовать их как бесстыковые на корот-
ких секциях станций. В ТРЦ применяется пять несущих частот (420 Гц, 480, 580,
720 и 780 Гц), для каждой из них предусмотрена модуляция частотой 8 или 12 Гц
[Dmitriev/Minin, 1992].
Бесстыковые РЦ с дополнительными соединениями между рельсами уста-
навливают точные границы контролируемых участков с помощью резонансных
шунтов или обычных перемычек. Во французской РЦ Aster Type U аппаратура
питающих и релейных концов подключается через трансформаторы к зоне пере-
крытия двух РЦ (рис. 5.42). Границей рельсовой цепи В будут внешние, располо-
женные слева и справа резонансные шунты, обеспечивающие короткое замыкание
Рельсовая цепь А
Рельсовая цепь В
Промежуточная зона 20 м
Рельсовая цепь А
Рельсовая цепь В
Бесстыковая рельсовая цепь типа TI21
Бесстыковая рельсовая цепь типа ТРЦ
Рис. 5.41. Управляемые напряжением тональные рельсовые цепи, не требующие дополнительных
соединений между рельсами
149
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
Рельсовая цепь А	Рельсовая цепь С
Рельсовая цепь В
Бесстыковая рельсовая цепь Aster Type U
Рис. 5.42. Принципы работы бесстыковых РЦ Aster Type U и РЦ типа UM71
Рельсовая цепь А	Рельсовая цепь В
Бесстыковая рельсовая цепь типа UM71
на данной частоте. Внутренние резонансные шунты ограничивают зону действия
рельсовых цепей Л и С. Используемые частоты лежат в спектре от 1,7 до 2,6 кГц.
Бесстыковые РЦ типа UM71 компании Union Switch & Signal подобны рассмот-
ренному выше типу и используют четыре частоты из того же диапазона. Сигналы
РЦ затухают в расположенной между ними катушке (см. рис. 5.42) и полностью
гаснут в трансформаторе соседней рельсовой цепи [Nock, 1982; Retiveau, 1987;
Ansaldo, 2002].
Бесстыковые РЦ типа FTG S компании Siemens используют 12 частот двух
диапазонов: от 4,75 до 6,25 кГц для длинных и от 9,5 до 16,5 кГц для коротких
участков. Перемычка между рельсами имеет форму буквы «S» (рис. 5.43). Ее ин-
дуктивность обеспечивает короткую зону перекрытия благодаря резонансной це-
Рис. 5.43. Соединитель S-образной
формы в рельсовых цепях типа FTG S
(фото: Siemens)
пи LC (рис. 5.44). Протяженность этой зоны
зависит от частоты и варьируется от 7 до 19 м.
Бесстыковые РЦ Aster Туре 1 Watt работают
по схожему принципу и используют шесть
частот диапазона 1,6-2,8 кГц [Nock, 1982].
РЦ тональной частоты некоторых типов,.
не требующие короткозамкнутых перемы-
чек между рельсами, могут использоваться
в комбинации с другими РЦ переменного и
постоянного тока в качестве рельсовых це-
пей наложения для различных целей, напри-
мер для извещения на переезд.
Отдельно следует упомянуть РЦ тональ-
ной частоты с приемником на питающем
конце. Измеряемая им величина тока позво-
ляет не только фиксировать наличие поезда,
но и определять расстояние до него. Такие
Рис. 5.44. Принципы работы
РЦ типа FTG S
150
5.4. Системы счета осей
тональные РЦ используются в электронных системах переездной сигнализации
[Modem Railways, 2004] для контроля занятости путей в горочном парке [Sheluhin,
2005], а также для реализации подвижных блок-участков [Watanabe/Takashige, 1989].
5.4.	Системы счета осей
5.4.1.	Структура и принцип работы
В отличие от рельсовых цепей, непосредственно устанавливающих свободность
или занятость участка пути, система счета осей работает опосредованно. Если в
начальный период участок был свободным, а затем число въехавших и выехавших
колесных пар совпало, участок регистрируется как свободный от подвижного со-
става. Если это условие не выполнено, участок считается занятым.
На рис. 5.45 представлена общая структура современных систем счета осей на
примере контроля простейшего участка. В состав таких систем входят:
—	путевой датчик (рис. 5.46), регистрирующий проезд колеса. Для определения
направления движения датчики устанавливают попарно;
—	аналого-цифровой преобразователь (АЦП, его называют также путевым бло-
ком, см. рис. 5.46) преобразует аналоговый сигнал путевого датчика в цифровую
информацию. АЦП обычно располагают вблизи путевого датчика, что позволяет
уменьшить помехи при передаче аналогового сигнала. АЦП состоит из узлов уси-
ления сигнала, его фильтрации и преобразования. Пример такого преобразователя
представлен на рис. 5.47. Цифровое устройство ZP43 (п. 5.2.2.4) последовательно
оценивает уровень и характер изменения амплитуды сигнала: после прохода через
два усилителя и помехозащитный фильтр принимаемый сигнал преобразуется в
напряжение прямоугольной формы, частота которого зависит от амплитуды по-
ступившего сигнала. В завершение этого сигнал передается в полосовой фильтр,
который препятствует проходу помех, имеющих посторонние частоты, но пропу-
скает информацию от путевого датчика;
—	электронное решающее устройство подсчитывает результаты и выдаст инфор-
мацию о свободности или занятости участка. В современных системах для этого
используются безопасные микропроцессоры. В некоторых системах элементы,
выполняющие задачи электронного решающего устройства, частично размещают
в путевом ящике вместе с АЦП.
151
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
Рис. 5.46. Путевой датчик и путевой блок
системы счета осей компании Thales
Рис. 5.47. Прохождение сигнала в системе счета осей
ZP43 компании Siemens
Электронные компоненты, а также средства передачи данных как между ними,
так и от соседних систем счета осей, постов централизации и устройств ручного
ввода информации должны работать безопасно. Эта задача часто решается ап-
паратной и программной избыточностью. При любых сомнениях секция должна
считаться занятой. Требования безопасности включают в себя следующие условия
[Fenner/Naumann/Trinckauf, 2003]:
—	при поступлении от путевого датчика информации о проходе колеса система
должна переключить участок в состояние занятости;
—	даже если только один из двух путевых датчиков (п. 5.4.2) регистрирует про-
езд колесной пары (и потому невозможно определить направление ее движения),
участок должен считаться занятым;
—	секция должна считаться свободной только в том случае, если число выехав-
ших из нее колесных пар сойдется с числом вошедших ранее;
—	никакая ошибка не должна вызывать ложную свободность участка;
—	система должна работать безопасно также в случае вибрации и колебаний
проезжающих колесных пар;
—	влияние обратного тягового тока, магнитных полей от локомотива и маг-
нитно-рельсовых тормозов не должно приводить систему счета осей в опасное
состояние.
В простейшем случае система счета осей состоит из двух счетных пунктов,
расположенных по разным сторонам участка, свободность которого необходимо
Рис. 5.48. Несколько секций,
подключенных к одной системе
счета осей
152
5.4. Системы счета осей
контролировать. Однако в современных системах к решающему устройству под-
ключают большое число входов от расположенных вблизи путевых датчиков, что
позволяет ему контролировать свободность нескольких секций (рис. 5.48). Число
счетных пунктов, подключаемых к одному решающему устройству, различно в
каждой модели, но обычно составляет до нескольких десятков.
Для обеспечения непрерывного контроля свободности участков, расположен-
ных на границе зон действия соседних решающих устройств, может применяться
один из следующих способов:
—	выдача информации от путевого блока в обе системы счета осей при исполь-
зовании дополнительного модуля в АЦП;
—	обмен информацией между смежными системами счета осей (часто при по-
мощи дополнительного модуля в решающем устройстве).
Сенсор 2
Сенсор 1
Сигнал
высокого
уровня
Направление движения колеса
5.4.2.	Путевой датчик
Первоначально для регистрации проехавших колесных пар применялись ме-
ханические и гальванические датчики. В современных системах счета осей ис-
пользуются индуктивные датчики, регистрирующие изменение электромагнитного
поля при проезде колеса (см. п. 5.2.2.4). Детальные принципы работы датчиков
различаются в зависимости от компании-изготовителя.
К путевым датчикам, применяемым в системах счета осей, предъявляются осо-
бые требования. В частности, они должны:
— фиксировать отдельно каждую ось;
— определять направление движения.
Путевой датчик, пригодный для си-
стемы счета осей, может также исполь-
зоваться для получения информации
о достижении поездом определенной
точки пути (см. п. 5.1.4.1). Современные
путевые датчики непрерывно контро-
лируют свое состояние, что необходи-
мо для безопасной регистрации поезда,
въезжающего на участок.
Регистрация направления движения
колеса осуществляется в путевом датчи-
ке двумя сенсорами, имеющими общую
зону перекрытия (рис. 5.49). Эта зона необходима для беспроблемной регистрации
направления, особенно в случае вибрации или колебаний колеса. Проследование
колеса слева направо регистрируется в следующей последовательности:
1.	Сенсор 1 активирован;
2.	Сенсор 2 активирован;
3.	Сенсор 1 деактивирован;
4.	Сенсор 2 деактивирован.
Сигнал
низкого
уровня
Сенсор 1 Сенсор 2
Рис. 5.49. Регистрация направления движения
с помощью двух сенсоров и зоны перекрытия
между ними
5.4.3.	Исправление ошибок, возникающих при подсчете осей
Надежность современных систем счета осей высока, ошибки случаются редко:
не более одной на 108 колесных пар [Naumann/Pachl, 2002]. Тем не менее должны
учитываться возможные ошибки в подсчетах. Типичными из них являются:
153
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
—	одно из проехавших колес не обнаружено;
—	одно из колес подсчитано дважды;
—	зарегистрирован проезд колеса, которого не было;
—	зарегистрировано движение одного из колес в неправильном направлении.
В соответствии с требованиями безопасности во всех сомнительных случаях
участок считается занятым. Тем не менее две одновременно возникшие неисправ-
ности могут привести систему в опасное состояние. Например, система счета осей
при выезде состава с участка ложно регистрирует две дополнительные колесные
пары, в то время как один двухосный вагон отцепился от состава и остался на уча-
стке. Однако с учетом высокой надежности систем счета осей и низкой вероятности
одновременного появления двух таких событий риском возникновения данной
ситуации можно пренебречь.
Несмотря на возникшие ошибки, система должна продолжать работу. Обычно
это требует вмешательства человека, который должен ввести ответственную коман-
ду, что снижает безопасность системы. Наиболее часто используется команда руч-
ного сброса занятого состояния участка. Так как такая команда связана с безопас-
ностью, необходимо исключить ошибочный сброс занятого состояния участка. Для
этого предусматривают ограничения, которые различаются по железным дорогам.
Ниже приведены примеры некоторых из этих ограничений:
—	только определенные лица могут выдавать ответственную команду, например
дежурный по станции или электромеханик СЦБ либо оба одновременно;
—	сброс участка в свободное состояние возможен только тогда, когда последнее
зарегистрированное системой направление движения соответствовало выезду с
участка;
—	перед выдачей команды работник должен убедиться в свободности секции;
—	выдача команды регистрируется техническими средствами и должна быть
письменно объяснена лицом, выдавшим ее;
—	сразу после сброса участка в свободное состояние сигнал не может давать
разрешающее показание, и первый поезд должен проследовать через него с осо-
бой бдительностью и готовностью немедленно остановиться при появлении
препятствия.
Например, система счета осей Az S 350 U предлагает одну из двух функций
сброса в зависимости от требований железной дороги [Siemens, 2001]:
— немедленная команда сброса: секция считается свободной сразу после выдачи
команды дежурным по станции. Однако такая команда может применяться только
в том случае, если последняя зарегистрированная колесная пара двигалась в на-
правлении выезда с участка. В противном случае необходимо дать дополнительную
ответственную команду;
— подготовительная команда сброса, которая обнуляет число находящихся на
участке осей, но секция считается занятой до проследования через нее следующего
состава. Можно устанавливать также правила проследования поезда через раз-
ветвленную секцию. Например, можно считать секцию свободной после любого
проследования по ней поезда или его проследования только через те датчики, где
в последний раз не совпали результаты расчета.
Помимо функции ручного сброса, разработана функция автоматической кор-
рекции возникшей ошибки [Fenner/Naumann/Trinckauf, 2003]. Она базируется на
сравнении результатов от нескольких счетных пунктов. По имеющейся у авторов
информации, такая функция пока не получила практического применения из-за
ее неполного соответствия перечисленным выше требованиям безопасности.
154
5.5. Сравнение рельсовых цепей и систем счета осей
Если устанавливается неисправность работы одного из счетных пунктов, проис-
ходит его отключение от остальных устройств. В некоторых системах неисправный
счетный пункт может быть исключен из логики, а разграниченные им участки
объединяются в один [Fenner/Naumann/Trinckauf, 2003]. Это позволяет обеспе-
чивать бесперебойное движение поездов, однако несколько снижает пропускную
способность линии.
5.5.	Сравнение рельсовых цепей и систем счета осей
5.5.1.	Преимущества и недостатки
Обе технические системы имеют как преимущества, так и недостатки (табл. 5.3).
Предпочтения железных дорог к внедрению таких устройств различны. Если же-
лезной дороге необходимо увязать контроль участка пути с задачами обнаружения
излома рельса, передачей информации между блок-участками, автоматической
локомотивной сигнализацией, она использует преимущественно рельсовые цепи. В
иных случаях более выгодными являются системы счета осей благодаря их высокой
надежности и отсутствию особых требований к другим устройствам инфраструк-
туры и к пропуску тягового тока.
Таблица 5.3
Сравнение рельсовых цепей и систем счета осей
Параметр	Рельсовые цепи	Системы счета осей
Необнаружение поезда	Возможно при его сходе с рельсов	Возможно при его установке на рельсы
Обнаружение посторонних предметов на пути	Возможно в определенных случаях	Нет
Обнаружение излома рельса	Частично возможно	Нет
Требования к подвижному со- ставу	Необходима низкоомная электри- ческая связь между колесом и осью	Необходимо металлическое колесо
Требования к пути	Электрическая изоляция	Нет специальных требований
Пропуск обратного тягового тока	Необходимо особое оборудование	Нет специальных требований
Влияние внешних перенапряже- ний	Имеется из-за заземления многих путевых устройств на рельсы	Незначительное
Чувствительность к климатиче- ским воздействиям	Высокая	Низкая
Длина контролируемого участка	Ограничена	Не ограничена
Вероятность опасных отказов	Очень низкая, если приняты меры против плохого шунтирования	Очень низкая
Вероятность защитных отказов	Высокая	Низкая
Возможность персонала преду- предить об опасности	При замыкании рельсов светофор будет перекрыт	Отсутствует
Пригодность к решению других задач	Регистрация достижения поездом определенной позиции (в комбина- ции с ее освобождением), передача информации между блок-сигнала- ми, передача кода АЛСН	Регистрация достижения по- ездом определенной пози- ции, а также ее освобожде- ние
155
5. Системы определения свободности пути и местоположения поезда
5.5.2.	Применение
Старейшим устройством контроля свободности секции является рельсовая цепь,
которая на протяжении многих десятилетий безальтернативно использовалась на
всех участках, где такой контроль был необходим.
Железные дороги Швейцарии, где широко распространены металлические
шпалы, стали пионерами в применении систем счета осей уже с первой половины
XX в. В качестве путевых устройств применялись механические и гальванические
датчики колеса, доминировавшие в то время [Oehler, 1981].
С 1950-х годов начинается активное использование систем счета осей сначала
в Центральной Европе, а затем и во многих других частях мира. Например, желез-
ные дороги Германии с 1995 г. при новом строительстве и модернизации участков
внедряют только системы счета осей, но в масштабе всей сети доля рельсовых
цепей пока еще значительна. С другой стороны, большое число железных дорог
в Западной Европе, России, США и Японии до сих пор предпочитают рельсовые
цепи. Эти железные дороги в основной массе используют РЦ также для решения
дополнительных задач: передачи информации между блок-участками, а также для
автоматической локомотивной сигнализации. Тем не менее некоторые из этих
железных дорог в особых случаях (на мостах из металлических конструкций, при
низком сопротивлении изоляции) предпочитают системы счета осей. Для длинных
перегонов (например, в России) такие системы могут иметь преимущества благо-
даря неограниченной протяженности контролируемого участка.
156
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
6. Устройства соединения и пересечения
железнодорожных путей
Андрей Лыков, Гоегор Теег
6.1.	Виды и параметры устройств верхнего строения пути
с подвижными элементами
6.1.1.	Общие положения
На железных дорогах для перевода подвижного состава с одного станционного
пути на другой, пересечения путей, обеспечения габарита и защиты от несанк-
ционированных передвижений применяются специальные устройства верхнего
строения пути с подвижными элементами.
Для соединения станционных путей используются стрелочные переводы, пово-
ротные круги, трансбордеры. Обеспечение габарита и защита от несанкциониро-
ванных передвижений осуществляются сбрасывающими стрелками, подвижными
тормозными упорами, автоматическими воротами.
Для пересечения путей применяются глухие пересечения и сплетения путей.
В большинстве случаев они не содержат подвижных элементов, однако методы
обеспечения безопасности движения поездов по ним такие же, как на стрелках,
поэтому пересечения также являются объектом рассмотрения в данном разделе.
Ниже подробно описаны основные виды устройств соединения и пересечения
железнодорожных путей.
6.1.2.	Стрелочные переводы
6.1.2.1,	Конструкция
Для разветвления рельсового пути на два или несколько путей и для обеспече-
ния соединения между пересекающимися путями применяются стрелочные пере-
воды. Структурная схема и принцип действия стрелочных переводов одинаковы на
железных дорогах всех стран. На рис. 6.1 приведена конструкция обыкновенного
стрелочного перевода, который состоит из стрелки, соединительных путей и кре-
стовины [Konarev, 1994; Uzdin et al., 2002]. Перевод подвижного состава с одного
пути на другой обеспечивают остряки 2, перемещаемые переводным механизмом 1.
Применяются остряки двух типов:
—	жесткие, перемещение которых производится за счет шарнирного соединения
в корне;
—	гибкие, перемещающиеся за счет упругого изгиба по длине.
Исторически первыми стали применять стрелочные переводы с остряками же-
сткого типа. Их недостатками являются ограничение предельной скорости движе-
ния подвижного состава и дискомфорт, испытываемый пассажирами при проезде
таких стрелок. Стрелки с гибкими остряками лишены этих недостатков, однако
требуют большего усилия для перевода из одного положения в другое. В настоящее
время применяют преимущественно стрелки с гибкими остряками.
Соединение путей обеспечивается рамными рельсами 3, переводными прямыми
4 и переводными кривыми 5. Для направления гребней колес в соответствующие
158
6.1. Виды и параметры устройств верхнего строения пути с подвижными элементами
Рис. 6.1. Элементы конструкции стрелочных переводов:
1—переводной механизм; 2—остряки; 3—рамные рельсы; 4— переводные прямые; 5—переводные кривые;
6— контррельсы; 7—усовики; 8— сердечник крестовины; 9—предельный столбик ПС
Рис. 6.2. Виды предельных столбиков на разных железных дорогах (слева—Словакия, в центре—
Германия, справа—Италия)
желоба крестовины между сердечником 8 и усовиками 7 и исключения схода по-
движного состава с рельсов предусмотрены контррельсы 6.
Для контроля соблюдения требований габарита у каждого стрелочного пере-
вода в месте, где расстояние между осями сходящихся или пересекающихся путей
становится минимально допустимым для беспрепятственного прохода подвижных
единиц, на большинстве железных дорог устанавливается специальный сигналь-
ный знак—предельный столбик (ПС) 9. По внешнему виду предельные столбики в
разных странах различаются (рис. 6.2).
6.1.2.2.	Движение поездов по стрелке
Различают три положения стрелки: два крайних и промежуточное. Традиционно
на большинстве железных дорог одно из крайних положений стрелки называет-
ся нормальным (плюсовым), другое — переведенным (минусовым). Как правило,
плюсовым считается наиболее часто используемое при движении положение. Тем
не менее неправильно отождествлять плюсовое положение стрелки с возможно-
стью движения по прямому пути. В некоторых странах положения стрелки назы-
вают правым и левым в зависимости от направления возможного передвижения
подвижного состава в противошерстном направлении.
В изображенном на рис. 6.1 положении стрелочный перевод обеспечивает дви-
жение в направлении А ** В. При этом нижний остряк прижат к рамному рельсу,
а верхний отведен от рамного рельса на расстояние, обеспечивающее беспрепят-
ственный проход реборды колеса. Для движения в направлении А С остряки
стрелки перемещают так, что верхний остряк становится прижатым, а нижний
отводится от рамного рельса.
Движение в направлении А -» В (Q называется противошерстным, а в направле-
нии В(С) -> А—пошерстным. Если по стрелке осуществить движение в пошерстном
159
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
направлении с пути, не соответствующего ее положению (например, в направлении
С -> Л), то произойдет принудительное перемещение остряков ребордами колес
подвижного состава, т. е. взрез стрелки. Взрез может приводить к опасным послед-
ствиям — сходу подвижного состава и излому элементов стрелки и переводного
механизма, поэтому должен быть исключен зависимостями между стрелками и
сигналами, разрешающими движение по ним. В случае когда по технологии работы
железной дороги взрез стрелок допускается, применяют специальные взрезные
переводные механизмы.
Кроме того, на трамвайных, второстепенных железнодорожных линиях и в ма-
невровых районах местами используют отжимные стрелочные переводы с пружин-
ным автовозвратом, для которых перевод остряков под действием колесных пар
движущегося состава является нормальным. Такие стрелочные переводы имеют
одно фиксированное нормальное положение и механизм, автоматически возвра-
щающий их в это положение после прохождения подвижного состава. Чаще всего
отжимные стрелочные переводы применяют для скрещения поездов на разъездах
с двумя приемо-отправочными путями.
6.1.2.3.	Геометрические параметры
Параметры стрелочных переводов зависят от района установки на станции, гру
зонапряженности железнодорожной линии, максимально допустимой скорости
движения поездов.
При движении с отклонением по стрелке подвижной состав преодолевает по-
следовательность элементов с разной геометрией: прямая линия -> дуга с постоян
ным радиусом R -»прямая линия (рис. 6.3). При переходе колесной пары с одного из
этих элементов на другой возникает толчок; кроме того, в этом случае на подвиж
ной состав действует центробежная сила.
Рис. 6.3. Основные геометрические параметры
стрелочного перевода
Поэтому по соображениям безопасности
движения поездов и комфорта пассажи-
ров скорость движения на боковой путь
ограничивается. Степень ограничения
определяется радиусом R. Ограничи-
вающим скорость фактором в некото-
рых случаях также может выступать спо-
соб запирания остряков стрелки.
Длина стрелочного перевода зави-
сит от радиуса дуги R, а кроме того, от
крутизны крестовины — угла отклоне-
ния бокового пути а (см. рис. 6.3). Чем
этот угол меньше, тем выше допустимая
скорость движения. Поэтому основной
технической характеристикой стрелоч-
ных переводов является угол а или пара-
метр, связанный с ним. В большинстве
стран этот параметр стандартизирован.
Например, на железных дорогах России
и Северной Америки им является марка
крестовины, численно равная тангенсу
угла а. В России применяются стрелоч-
ные переводы с марками крестовины
160
6.1. Виды и параметры устройств верхнего строения пути с подвижными элементами
1/9, 1/11, а на высокоскоростных участках— 1/18 и 1/22. В Северной Америке каж-
дая железная дорога имеет собственный стандарт.
В Германии нормируется как угол отклонения оси бокового пути, так и ради-
ус кривизны рамных рельсов. Для возможности более компактного размещения
стрелок при проектировании путевого развития станции применяют стрелки с
одинаковым отклонением и, как правило, двумя разными радиусами кривизны.
Например, стрелка 190-1:9 (с прямолинейной крестовиной) позволяет двигаться на
боковой путь со скоростью 40 км/ч, в то время как по стрелке 300-1:9 (с изогнутой
крестовиной) допускается движение со скоростью 50 км/ч. В целом применение
стрелок с отклонениями 1/7,5, 1/9, 1/14 и 1/18,5 и радиусов 190 м, 300, 500, 760 и
1200 м позволяет варьировать допустимые скорости движения на боковой путь в
пределах от 40 до 100 км/ч (не принимая во внимание специальные стрелки для
высокоскоростных линий).
6.1.2.4.	Стрелочные переводы специальной конструкции
Последовательность элементов стрелочного перевода при движении на боковой
путь—прямая линия -»• дуга с постоянным радиусом -* прямая линия—не может обес-
печить высокую скорость передвижения подвижного состава. Поэтому на высоко-
скоростных линиях применяют стрелочные переводы сложной конструкции с дугами
переменного радиуса в виде клотоиды или параболы, которые позволяют двигаться
со скоростью 200 км/ч и более. Особенно актуально применение таких стрелочных
переводов в местах, где высокоскоростная линия разделяется на два направления и
на съездах. Самый пологий стрелочный перевод для высокоскоростного движения
эксплуатируется в настоящее время во Франции и имеет марку крестовины 1/65.
В некоторых особых случаях могут применяться также стрелочные переводы, у
которых изогнуты как переводные пути, так и рамные рельсы. Они могут быть изо-
гнуты в одном направлении, что позволяет устанавливать такую стрелку в кривой,
или в разных направлениях под одинаковыми углами. В последнем случае такие
стрелочные переводы называют симметричными и применяют, как правило, на
сортировочных горках и в маневровых районах (п. 12.1).
Из анализа рис. 6.1 можно сделать вывод, что между усовиком и сердечником
крестовины поверхность катания колесной пары прерывается. Это приводит к воз-
никновению динамических нагрузок на крестовину при прохождении подвижным
составом стрелки. С ростом скорости движения эта нагрузка резко возрастает. Для
повышения плавности хода при высокоскоростном движении поездов применя-
ют стрелочные переводы с непрерывной поверхностью катания. Конструктивной
особенностью таких переводов является наличие крестовины, имеющей гибкий по-
движный сердечник, для перевода которого устанавливается отдельный переводной
механизм. В рабочих положениях сердечник плотно прилегает к соответствующей
боковой грани усовика, благодаря чему образуется непрерывная поверхность ка-
тания для колес подвижного состава.
6.1.3.	Другие устройства соединения путей
Совокупность стрелок, уложенных на входах станции, а также между парками
станционных путей, называют стрелочной горловиной. Для компактного расположения
горловин, т. е. с минимальным по длине использованием земляного полотна стан-
ционной площадки, применяют устройства, схемы которых приведены на рис. 6.4.
161
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
Рис. 6.4. Виды устройств соединения и пересечения путей
Глухое пересечение (рис. 6.4, а) служит для пересечения двух станционных путей
и представляет собой конструкцию, состоящую из двух острых и двух тупых кре-
стовин. На высокоскоростных линиях могут применяться глухие пересечения с
подвижными сердечниками крестовин для обеспечения непрерывной поверхности
катания колесной пары. Схемы централизации при наличии на станции глухого
пересечения строятся с исключением возможности столкновения поездов.
Двойной стрелочный перевод (рис. 6.4, б) представляет собой компактное устрой-
ство, позволяющее осуществить разветвление пути на три направления. Содержит
две пары остряков, пять контррельсов и три крестовины. Сложность конструкции,
проблемы с организацией рельсовой цепи и наличие трех крестовин сдерживают
широкое применение таких стрелок. Вместо них применяется попутная укладка
двух одиночных стрелочных переводов.
Еще более компактную взаимосвязь станционных путей позволяет осуществить
двойной перекрестный стрелочный перевод (рис. 6.4, в), представляющий собой ком-
бинацию стрелок и глухого пересечения и имеющий восемь остряков, две острые
и две тупые крестовины, а также четыре контррельса. Каждые две пары остряков с
разных сторон стрелки переводятся одним электроприводом. Перекрестные стрел-
ки весьма сложны по конструкции, поэтому в основном применяются на.станциях,
площадка которых стеснена рельефом местности или городскими застройками.
На железнодорожных линиях с совмещенной колеей (например, при совмеще-
нии стандартной широкой и узкой, что часто встречается в Европе) также применя-
ют стрелочные переводы, которые могут представлять собой достаточно сложные
конструкции в зависимости от количества рельсовых нитей в совмещенной колее
162
6.1. Виды и параметры устройств верхнего строения пути с подвижными элементами
(три или четыре) и того, разветвляется ли путь одной колеи или обеих. На рис. 6.4, г
приведен пример одного из простейших таких устройств.
У въездов в локомотивные депо в случае, когда необходимо перевести подвиж-
ной состав с одного подъездного на большое количество деповских путей, приме-
няются поворотные круги, представляющие собой ферму с рельсовым путем, вра-
щающуюся в горизонтальной плоскости вокруг центральной оси и приводимую во
вращение специальным электроприводом. В некоторых странах поворотные круги
применяются также для разворота локомотивов. Недостатками этих устройств яв-
ляются необходимость остановки подвижного состава на рельсовом пути фермы
и ограничение по длине перемещаемых объектов.
Трансбордеры (траверсные тележки) применяются для тех же целей, что и пово-
ротные круги, но позволяют не вращать, а передвигать подвижной состав с одного
параллельного пути на другой. Обладают теми же достоинствами и недостатками,
что и поворотные круги.
6.1.4.	Последовательная укладка стрелочных переводов
Стрелочные переводы, укладываемые в горловинах станций, образуют после-
довательности, приведенные на рис. 6.5.
Стрелочный, съезд (рис. 6.5, а) представляет собой встречную укладку двух обык-
новенных стрелочных переводов и предназначен для соединения параллельных
путей. Положение стрелок съезда в маршрутах взаимосвязано (см. п. 4.3.5), и управ-
ление электроприводами стрелок и контроль за ними может осуществлять один
комплект аппаратуры, что оправданно с точки зрения обеспечения безопасности
движения поездов и экономии аппаратуры и кабеля. В этом случае стрелки назы-
ваются спаренными.
Перекрестные стрелочные съезды с глухим пересечением (рис. 6.5, б) образуются
при встречной укладке двух стрелочных съездов. Это более компактное устройство,
чем два стрелочных съезда, но требует укладки глухого пересечения. Такие съезды
позволяют независимо выполнять передвижения по прямым путям и организовы-
вать передвижения с каждого из путей на два других противоположных пути.
В горловинах парков и станций для соединения группы параллельных путей
устраиваются стрелочные улицы (рис. 6.5, в), которые образуются последователь-
но расположенными стрелочными переводами, устанавливаемыми на расчетном
расстоянии друг от друга под определенным углом.
Рис. 6.5. Последовательности стрелочных пере-
водов
163
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
6.1.5.	Устройства для предупреждения
самопроизвольного выхода подвижного состава
на маршруты следования поездов
Назначением таких устройств является предотвращение аварий, которые могут
произойти из-за несанкционированного движения подвижного состава, а также
защита обслуживающего персонала, находящегося в зоне путей. Причиной само-
произвольного движения может явиться:
—	уход подвижного состава с подъездных путей, грузовых дворов, складов из-за
ошибок персонала или технических неисправностей;
—	уход подвижного состава под уклон после расцепки;
—	невыполнение машинистами требований сигналов и инструкций.
Для предотвращения самопроизвольного выхода подвижного состава на дру-
гие пути применяют специальные защитные устройства: сбрасывающие стрелки,
сбрасывающие остряки, сбрасывающие башмаки. Действие таких устройств на-
правлено на принудительный сход с рельсового пути тележек подвижных единиц,
перемещающихся в результате ошибки оперативно-технического персонала или
неисправности. Это приводит к остановке состава.
а)
Сбрасывающая стрелка
б)
Сбрасывающий остряк
Рис. 6.6. Устройства для предупреждения самопроизвольного выхода подвижного состава
на маршруты следования поездов
в)
Сбрасывающий башмак
Сбрасывающая стрелка представляет собой часть стрелочного перевода, состоя-
щую из стрелки и фрагмента переводных кривых (рис. 6.6, о). Более простым по
конструкции, но не менее эффективным средством предупреждения самопроиз
вольного выхода подвижного состава на маршруты следования поездов является
сбрасывающий, остряк (рис. 6.6, б). В нормальном состоянии сбрасывающий остряк
и остряки сбрасывающей стрелки переведены в направлении сброса, т. е. в слу-
чае самопроизвольного движения тележка подвижной единицы сойдет с рельсов
и остановится. При необходимости санкционированного пропуска подвижной
единицы стрелка (остряк) переводится, а после проследования состава возвраща
Рис. 6.7. Сбрасывающий башмак (Испания)
ется в исходное положение. При элек-
трической централизации (ЭЦ), когда
сбрасывающие остряки и сбрасываю-
щие стрелки оборудованы электропри-
водами, это возвращение производит-
ся автоматически после размыкания
маршрута.
Несколько отличается по принципу
действия сбрасывающий башмак (рис. 6.6, в,
рис. 6.7). Это устройство не требует соз-
дания разрыва рельсовой линии, по-
скольку представляет собой пластину
специального профиля, накладываемую
164
6.2. Требования безопасности
сверху на головку рельса специальным рычагом. Выступ на пластине обеспечивает
сход подвижного состава с рельсов в сторону от ограждаемого маршрута. В нормаль-
ном состоянии башмак установлен на рельс, для пропуска состава отклоняется в
сторону, после его прохождения возвращается специальным приводом.
Более дорогой, а также требующей больше места для установки альтернативой
вышеперечисленных устройств является предохранительный тупик — станцион-
ный путь небольшой длины с тормозным упором на конце. Предохранительные
тупики запрещается занимать подвижным составом, они предназначены только
для предотвращения выхода подвижных единиц на маршруты следования поездов.
Предпочтительно использование предохранительных тупиков для остановки пас-
сажирского подвижного состава, составов с опасными грузами, а также подвижных
единиц, движущихся с высокой скоростью.
6.2.	Требования безопасности
Требования безопасности, предъявляемые к устройствам соединения и пересе-
чения путей, могут быть разделены на следующие группы:
1.	Предотвращение столкновений поездов;
2.	Предотвращение схода подвижного состава с рельсов при прохождении эле-
ментов стрелочных переводов и глухих пересечений;
3.	Предотвращение аварий, происходящих из-за превышения допустимой ско-
рости движения на боковой путь.
Первое требование обеспечивается устройствами электрической централизации
(см. раздел 4) и контроля свободности пути (см. раздел 5). Особым случаем является
проверка свободности негабаритных стрелочных секций и контроль положения
охранных стрелок. Решения, касающиеся этого вопроса, описаны в п. 6.3.
Второе требование обеспечивается устройством переводных механизмов и схем
управления ими:
—	возможностью доведения остряков до требуемого крайнего положения даже
в случае остановки стрелки в промежуточном положении;
—	запиранием подвижных элементов стрелочных переводов в крайнем положе-
нии. Под запиранием понимается механическая фиксация прижатого к рамному
рельсу остряка с определенным зазором, в то время как другой остряк отведен
от рамного рельса на расстояние, обеспечивающее беспрепятственный проход
реборды колеса;
—	непрерывным контролем фактического положения стрелки, что является од-
ним из условий разрешения движения по стрелке.
Во многих странах повсеместно или в отдельных случаях, особенно в районах
с большой маневровой работой, допускается взрез стрелок. Дополнительным тре-
бованием к устройствам соединения и пересечения путей в этом случае является
исключение выхода из строя переводного механизма или схода подвижного состава,
если в результате ошибки он следует по стрелке в пошерстном направлении при
несоответствующем положении остряков. Взрез стрелки тем не менее должен быть
зафиксирован устройствами контроля, и ее дальнейшее использование зачастую
допускается только после проверки исправности всех узлов. Устройства, выпол-
няющие указанные функции, описаны в пп. 6.4 и 6.5.
Третье требование обеспечивается выбором и подачей соответствующего сигналь-
ного показания (разделы 4 и 7), а также устройствами контроля скорости (раздел 8).
165
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
6.3.	Проверка выполнения требований габарита
на стрелках и пересечениях
В разных странах из-за разности габаритов минимально допустимые расстоя-
ния между путями различны. ПС (см. п. 6.1.2.1) устанавливают в такой точке, где
расстояние между осями расходящихся путей достигает определенного норми-
руемого значения. В зависимости от ширины колеи и междупутья это расстояние,
как правило, составляет 3,5 —4м. Для безопасного прохода подвижной единицы
по прямому пути свешивающиеся части подвижного состава, остановившегося
на ответвлении стрелочного перевода, не должны выступать за ПС (рис. 6.8, а).
Поэтому, если станционные пути оборудуются устройствами контроля их заня-
тости подвижным составом, изолирующие стыки (ИС) рельсовых цепей (РЦ) или
счетчики осей устанавливают на определенном расстоянии от ПС. Например, на
железных дорогах России (при ширине колеи 1520 мм) это расстояние составляет
3500 мм. В Германии для защиты от возможного растягивания стоящего на пути
состава это расстояние увеличивают до 6 м.
ИС, удовлетворяющие этому требованию, называются габаритными. В случаях
когда требования габарита выдержать не удается, устанавливаются негабаритные
ИС (примером могут служить стрелки 1, 3, 5, 7стрелочной улицы на рис. 6.8, б), и
движение по стрелке возможно только при свободности смежной секции, отделен-
ной таким ИС (негабаритной секции).
Негабаритными также являются стыки между стрелками 2, би 4, 6 (рис. 6.8, в),
попарно образующими съезды между смежными путями. Предположим, что стрел-
ка 4 находится в плюсовом положении. Тогда для исключения случайного выхода
на маршрут по пути 6Ппри маневрах или осаживании стрелку 6также переводят и
запирают в плюсовом положении. Если же установить стрелку 4 для движения на
боковой путь, в такое же положение переводится и стрелка 6. Поэтому на многих
Рис. 6.8. Обеспечение безопасности при движении по стрелкам
166
6.4. Переводные механизмы
железных дорогах стрелки съездов спариваются (переводятся совместно). ИС меж-
ду такими стрелками считается условно габаритным и на схемах негабаритным не
обозначается.
Стрелки, движение по которым в устанавливаемом маршруте не предпола-
гается, но от положения которых зависит безопасность, называются охранными
(см. п. 4.3.5.4). В рассматриваемом примере стрелка 2является охранной по отно-
шению к съезду 4/6, находящемуся в минусовом положении. Перевод и запирание
ее в минусовое положение обеспечивают безопасность передвижений по съезду.
При движении по минусовому положению стрелки 2 съезд 4/6 всегда переводить
в минусовое положение нельзя, поскольку это препятствовало бы передвижениям
по плюсовому положению стрелки 4, допускаемому путевым развитием. Поэтому
в таком случае маршрут по минусу стрелки 2 устанавливается с контролем свобод-
ности негабаритной секции съезда 6СП.
6.4.	Переводные механизмы
6.4.1.	Общие положения
При переводе стрелок решаются три основные задачи:
перевод стрелки — приложение энергии для перемещения остряков из одного
положения в другое;
запирание стрелки — фиксация остряков в переведенном положении;
контроль стрелки —непрерывное определение фактического положения остря-
ков стрелки (для оператора или системы централизации).
Первоначально все эти функции реализовывались отдельными устройствами.
Однако на сегодняшний день в мире преобладают комбинированные устройства,
выполняющие одновременно все три действия.
Перевод стрелок, запирание остряков и получение контроля их положения вы-
полняются переводными механизмами (стрелочными приводами), которые мо-
гут различаться по виду потребляемой энергии, запирания остряков, восприятия
взреза, коммутации рабочих и контрольных цепей, а также по времени перевода
стрелки.
По виду потребляемой энергии различают переводные механизмы:
ручные — в которых для перевода стрелки используется мускульная сила чело-
века; стрелки могут переводиться:
—	непосредственно (рис. 6.9) — при этом используются простые по конструк-
ции механизмы, однако требуются большие физические усилия для перевода и
существенные затраты времени на перемещение стрелочника от одной стрелки к
другой или от стрелочного поста до стрелки; такие переводные механизмы часто
применяются в маневровых районах и на малодеятельных линиях, где могут пе-
реводиться в том числе и поездной бригадой; контроль положения таких стрелок
может производиться, например, с помощью системы ключевой зависимости;
—	системой тяг и тросов, что широко применяется в механической централи-
зации; оператору не нужно передвигаться по горловине станции, однако область
покрытия станции такой системой ограничена допустимой длиной тяг и тросов и
человеческой силой;
электропневматические (рис. 6.10) — использующие для перемещения остряков
энергию сжатого воздуха, а для управления и контроля — электрическую энергию.
Достоинствами таких стрелочных приводов являются малые габариты и простота
167
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
Рис. 6.9. Ручная стрелка со стрелочными кон-
трольными замками (Германия)
Рис. 6.10. Электропневматический стрелочный
привод (США, фото: Й. Пахль)
Рис. 6.11. Электромеханический стрелочный
привод (Польша, изготовитель—Bombardier)
Рис. 6.12. Электрогидравлический стрелочный
привод (изготовитель — МКЕ)
конструкции. Недостаток заключается
в необходимости установки на станции
компрессоров и прокладки трубопро-
водной сети. Кроме того, к сжатому
воздуху, используемому в качестве ра-
бочего тела, предъявляются высокие
требования по допустимому содержа-
нию влаги, поскольку она способна вы-
зывать коррозию трубопроводов (при
высоких температурах) и обледенение
дроссельных соединений (при низких
температурах);
электромагнитные, в которых элек-
трическая энергия преобразуется в
механическую с помощью соленоидов.
Такие приводы при небольшой массе
остряков имеют сравнительно малые
габариты, достаточно просты по кон-
струкции и в обслуживании. С увели-
чением массы остряков габариты, ма-
териалоемкость и энергоемкость таких
приводов резко возрастают;
электромеханические (рис. 6.11),
принцип действия которых основан
на преобразовании электрической энергии в механическую электродвигателями
постоянного или переменного тока. Для управления и контроля также исполь-
зуют электрическую энергию. Более высокий КПД электродвигателей, меньшая
интенсивность отказов, возможность использования одной кабельной линии для
управления, перевода и контроля, стабильность характеристик электрического
тока стали причинами, по которым на железных дорогах Европы электромехани-
ческие стрелочные приводы —одни из самых распространенных;
современные электрогидравлические приводы (рис. 6.12) по принципу действия
схожи с электромеханическими, с той разницей, что вращение электродвигателя
преобразуется в рабочее воздействие на остряки не механической, а гидравлической
168
6.4. Переводные механизмы
передачей. Элекгрогидравлические приводы широко распространены в Западной
Европе.
Итак, наиболее широко распространены в настоящее время электромеханиче-
ские и электрогидравлические переводные механизмы. Будем называть их стре-
лочными электроприводами (СЭП).
6.4.2.	Стрелочные электроприводы
Стрелочные электроприводы являются одними из наиболее ответственных
устройств железнодорожной автоматики, поэтому рассмотрим их более подробно.
СЭП различаются по:
—	времени перевода стрелки и бывают нормальнодействующими (время пере-
вода 2—7 с, применяются в системах электрической централизации на станциях) и
быстродействующими (время перевода до 1—2 с, применяются на сортировочных
станциях и маневровых районах станций);
—	месту расположения относительно стрелки и могут располагаться внутри
рельсовой колеи или снаружи. Место установки наружного СЭП определяется с
учетом необходимой ширины междупутья, удобства обслуживания, условий про-
кладки кабеля и воздухопровода пневмообдувки. Как правило, СЭП располагают
с внешней стороны пути или со стороны широкого междупутья. В последнее время
получают распространение шпальные СЭП — механизм привода монтируется в
полой шпале, что упрощает обслуживание пути большими путевыми машинами;
—	месту приложения переводного усилия. Как правило, оно прикладывается
к концам остряков, однако на стрелочных переводах высокоскоростных линий
с пологими марками крестовины и длинными остряками может дополнительно
прикладываться в других точках. Переводное усилие может сообщаться тем же
СЭП (рис. 6.13, справа) или другим, работающим параллельно (рис. 6.13, слева).
Кроме того, в таких стрелочных переводах возможно использование крестовин с
подвижными сердечниками;
—	способу управления. Применяют дистанционное управление СЭП с по-
ста централизации и местное управление, которое в Европе, как правило,
Рис. 6.13. Стрелочные электроприводы с несколькими точками приложения переводного усилия
(фото: Siemens)
169
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
распространено на малодеятельных линиях и в маневровых районах, а в США
зачастую и на главных линиях; перевод стрелки при местном управлении может
инициироваться как автоматически приближающейся подвижной единицей (как
правило, движущейся в пошерстном направлении), так и руководителем маневров,
управляющим переводом с маневровых колонок, или машинистом, который подает
команды на перевод стрелок нажатием специальных кнопок, расположенных у
пути, или посредством специального бортового устройства, передающего команды
по инфракрасному каналу; при этом могут проверяться простейшие зависимости
(подробнее см. п. 9.4.10);
—	конструкции редуктора. Чаще всего применяются редукторы с зубчатой и
червячной передачей;
—	виду восприятия взреза. Стрелки изготавливаются взрезными с устройством,
обеспечивающим заранее заданное сопротивление перемещению шибера, осуще-
ствляемому извне привода (благодаря чему предотвращается разрушение механиз-
ма привода при взрезе стрелки), и невзрезными, повреждающимися при взрезе;
—	виду запирания. Возможно внутреннее запирание (механизм запирания на-
ходится внутри привода) или внешнее (механизм запирания находится на стрелке
в шпальном ящике); СЭП с внутренним запиранием чаще бывают невзрезными,
а с внешним —взрезными, хотя это не является правилом. В Центральной Европе
в основном применяются СЭП с внешним запиранием, в то время как в России,
Великобритании и США преобладают СЭП с внутренним запиранием;
—	способу коммутации рабочих и контрольных цепей. Применяются контакт-
ные, использующие коммутацию открытого типа и бесконтактные переключающие
элементы.
Таким образом, любой СЭП имеет три режима работы:
1.	Рабочий—режим перевода стрелки из одного крайнего положения в другое;
2.	Контрольный — контроль плотного прилегания одного остряка к рамному
рельсу и отведения другого остряка от рамного рельса. СЭП и стрелочная гарнитура
должны быть изготовлены таким образом, чтобы контрольный режим не нару-
шался при воздействии динамических нагрузок, возникающих при прохождении
подвижного состава по стрелке;
3.	Взреза стрелки подвижным составом, при котором нарушается контрольный
режим и исключается возможность выполнения рабочего режима (если СЭП не-
взрезного типа) или возвращение в рабочий режим возможно только после выпол-
нения специальных операций (если СЭП взрезного типа).
Несмотря на указанные различия в конструкции, принцип действия большин-
ства СЭП одинаковый. Обобщенная конструкция СЭП приведена на рис. 6.14.
В электромеханических приводах электри-
ческая энергия преобразуется в механическую
посредством электродвигателя Д постоянного
или переменного тока. Через уравнительную
муфту, допускающую небольшое радиальное
смещение валов при сохранении параллель-
ности их осей, вращение двигателя передается
на редуктор Р, предназначенный для усиления
вращающего момента и снижения числа обо-
ротов электродвигателя. Для защиты электро-
двигателя от перегрузок и обеспечения тормо-
жения вращающихся частей привода в конце
Рис. 6.14. Структурная схема СЭП:
Р—механическая передача в электроме-
ханическом и гидравлическая передача в
электрогидравлическом приводе
170
6.4. Переводные механизмы
перевода стрелки в редуктор встроено фрикционное устройство. В последнем ка-
скаде редуктора вращательное движение преобразуется в поступательное движение
шибера ZZZ, который через рабочую тягу воздействует на остряки стрелки.
В электрогидравлических приводах электродвигатель Д вращает насос гидрав-
лической передачи Р, который создает давление рабочей жидкости. Это давление
приводит в движение поршень, перемещающий шибер Ш и соединенные с ним
остряки стрелочного перевода.
Блок автопереключателя АП обеспечивает контроль крайних положений стрел-
ки и коммутирует электрические цепи управления приводом. Получение контроля
крайнего положения стрелки в СЭП возможно только при соответствующем дан-
ному положению шибера состоянии контрольных линеек КП.
Для достижения взаимозаменяемости СЭП, изготавливаемых разными произ-
водителями, необходимо добиться их совместимости по двум направлениям:
—	унификация механических параметров (тяговое усилие, посадочные размеры,
ход шибера);
—	унификация схем управления СЭП (примеры схем приведены в п. 6.6).
Взаимозаменяемость СЭП часто обеспечивается на железных дорогах одной
страны, но не между железными дорогами разных стран.
Все СЭП изготавливаются таким образом, чтобы при повреждениях схемы
управления или работах по ремонту и обслуживанию допускать возможность пе-
ревода стрелки вручную (при помощи курбельной рукоятки). Для обеспечения
безопасности персонала во время ручного перевода стрелки включение двигателя
должно исключаться.
Стрелочные электроприводы непосредственно влияют на безопасность дви-
жения поездов, поскольку контролируют фактическое положение стрелки. Идея
контроля стрелки заключается в проверке соответствия положения конгрольных
линеек положению шибера. Для получения контроля к каждому из остряков при-
крепляется контрольная тяга. Эти тяги соединены с контрольными линейками,
которые перемещаются внутри СЭП.
6.4.3. Контроль положения стрелки (на примере привода СП-6)
Для иллюстрации принципа получения контроля положения стрелки рассмот-
рим контрольный узел российского стрелочного привода СП-6 [Reznikov, 1985;
Sapoznikov et al., 2008]. В соответствии с классификацией, приведенной в пп. 6.4.1
и 6.4.2, этот привод относится к электромеханическим с возможностью установки
двигателя как постоянного, так и переменного тока; контроль положения стрелки
электрический с механическими контактами. В СЭП применена зубчатая механи-
ческая передача, привод является невзрезным с внутренним запиранием. Привод
СП-6 устанавливается сбоку от пути.
Перемещение шибера на заданное расстояние и соответствие состояния кон-
трольных линеек этому положению проверяются переключающими рычагами 5,
9 и скрепленными с ними ножевыми рычагами 4, И (рис. 6.15). При нахождении
шибера в крайнем положении ролик одного из переключающих рычагов запада-
ет в вырез шайбы 8, насаженной на главный вал редуктора. Контрольная схема
коммутируется контрольными контактами автопереключателя 6, 10, замыкаемы-
ми ножевыми рычагами. Замыкание контрольных контактов возможно, если в
совмещенные вырезы контрольных линеек 1 и 2 западает клювообразный конец
ножевого рычага.
171
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
Рис. 6.15. Получение контроля положения стрелки в приводе СП-6
На рис. 6.15, а показано взаимное положение деталей контрольного механизма
СЭП при нахождении стрелки в крайнем положении, когда левый остряк отведен
от рамного рельса, а правый — прижат. При этом рабочие контакты 3 (коммути-
рующие рабочую цепь схемы управления СЭП) замкнуты ножевым рычагом 4, а
контрольные 10— ножевым рычагом 11.
При переводе стрелки в противоположное положение вал редуктора вращается
по часовой стрелке. Сначала происходит выкатывание ролика переключающего
рычага 9 на поверхность шайбы 8, в результате чего перемещается ножевой рычаг
11, размыкаются контрольные контакты 10 и замыкаются рабочие контакты 12.
Далее начинает перемещаться шибер, а следовательно, и остряки стрелки, вслед
за которыми перемещаются контрольные линейки 1 и 2. В момент окончания
172
6.5. Устройства запирания стрелок
перемещения шибера вырез шайбы главного вала оказывается под роликом пе-
реключающего рычага 5, что приводит к его перемещению вправо под действием
пружины 7. В результате ножевой рычаг -/размыкает рабочие контакты 3. Если все
элементы привода и стрелки исправны и остряки, а значит, и контрольные линейки
переместились в крайнее положение, то клювообразный конец ножевого рычага
4 западает в совмещенные вырезы контрольных линеек. За счет этого происходит
замыкание контрольных контактов 6 (рис. 6.15, б).
Если же, например, в результате обрыва тяги хотя бы одна из линеек не пере-
местится на заданное расстояние и ее вырез не окажется под клювообразным кон-
цом ножевого рычага, то последний упрется в поверхность контрольной линейки,
ножевой рычаг останется в среднем положении, контрольные контакты не будут
замкнуты (рис. 6.15, в).
В случае взреза стрелки шайба 8 и главный вал не проворачиваются, а контроль-
ные линейки перемещаются. Скошенной гранью выреза линейки отведенного ост-
ряка клювообразный конец ножевого рычага выталкивается на поверхность линеек.
Ножевой рычаг в этом случае занимает среднее положение, размыкая контрольные
контакты. Ножевой и переключающий рычаги другого положения стрелки своего
состояния в это время не меняют, рабочий контакт остается замкнутым.
6.5.	Устройства запирания стрелок
В динамическом режиме работы СЭП для обеспечения безопасности движе-
ния поездов и исключения перемещения остряков под действием вибрации от
проходящего подвижного состава остряки стрелки должны быть заперты. Как уже
отмечалось, запирание может быть внешним и внутренним. Кроме того, как отме-
чалось выше, запирающие механизмы могут быть невзрезными и взрезными. Ниже
рассматриваются три примера устройств запирания стрелок: внешний запирающий
механизм зажимного типа, внутреннее запирающее устройство российского СЭП
СП-6 и стрелочные контрольные замки.
6.5.1.	Внешний запирающий механизм зажимного типа
В разных странах применяется большое количество разнообразных внешних за-
пирающих механизмов. Однако наиболее часто встречается конструкция внешнего
запирающего механизма зажимного типа. Такие запирающие устройства (рис. 6.16)
являются взрезными. Кроме внешних замыкателей зажимного типа, различны-
ми компаниями-изготовителями в последние годы разработано много современ-
ных внешних запирающих механизмов, оптимизированных для использования
на интенсивно переводимых стрелках. На высокоскоростных линиях существует
проблема самопроизвольного отпирания остряков под действием повышенных
динамических нагрузок, что требует разработки и применения специальных запи-
рающих устройств.
Рабочая тяга присоединена непосредственно к ведущей планке, а не к острякам.
Остряки же присоединены к кляммерам. Когда остряк не заперт (правый остряк на
рис. 6.16), хвостовик кляммеры находится в выемке ведущей планки, подпирается
фиксатором и поэтому перемещается вместе с ведущей планкой. Хвостовик клям-
меры запертого остряка (левый остряк на рис. 6.16) зафиксирован блокирующим
выступом ведущей планки, что препятствует его перемещению от рамного рельса
даже под действием больших отодвигающих усилий.
173
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
Рамный рельс Ведущая планка Ведущий упор
Точка крепления
Блокирующий
Кляммера выступ Фиксатор
<
Точки крепления
к рабочей тяге
к остряку
Рис. 6.16. Внешний замыкатель зажимного типа
Процесс перевода стрелки состоит из трех фаз:
1.	Фаза отпирания — переводящее усилие шибера СЭП передается на ведущую
планку, которая перемещается вправо, увлекая за собой правую кляммеру, а значит,
и незапертый отведенный остряк; происходит смещение блокирующего выступа
ведущей планки у левой кляммеры, и прижатый остряк отпирается;
2.	Фаза перемещения начинается, когда ведущий упор упирается в хвостовик
левой кляммеры; теперь перемещаются оба остряка;
3.	Фаза запирания начинается при достижении правым остряком рамного рельса.
При этом остряк останавливается, хвостовик кляммеры заходит за фиксатор. Ле-
вый остряк с ведущей планкой продолжают движение, пока ее блокирующий вы-
ступ не зафиксирует правую кляммеру (а значит, и остряк) в запертом положении.
В случае взреза стрелки под воздействием колеса подвижного состава происходит
перемещение отжатого (правого на рис. 6.16) остряка по направлению к рамному
рельсу. Ведущая планка начинает перемещаться не под действием СЭП, как при
нормальном переводе стрелки, а под воздействием подвижного состава, сначала
отпирая, а затем перемещая прижатый остряк. Правый остряк прижимается к рам-
ному рельсу, однако запирания его не происходит, поскольку ведущая планка может
переместиться в положение, соответствующее крайнему положению стрелки только
под действием СЭП. Это также является причиной невозможности получения кон-
троля крайнего положения стрелки и установки по ней маршрутов. Последующий
перевод стрелки возможен только после технического осмотра и ремонта.
6.5.2.	Внутренний запирающий механизм
Примером СЭП с внутренним запиранием может служить российский привод
СП-6. Здесь, в отличие от механизма внешнего запирающего механизма, остряки
непосредственно соединены с тягами.
Вращательное движение двигателя преобразуется в поступательное движение
остряков зубчатой передачей с кулачковым запирающим механизмом, образован-
ной шестерней главного вала 1 и шибером 2 (рис. 6.17). Два крайних зуба ведущей
174
6.5. Устройства запирания стрелок
шестерни 4 имеют специаль-
ную форму. Аналогичную
форму имеют два крайних зуба
шибера 3.
После включения электро-
двигателя начинает вращение
главный вал с шиберной ше-
стерней. При этом скошенный
зуб 4 шестерни кулачкового
механизма отпирает шибер и
своей боковой гранью начи-
нает перемещать его. Затем
нормальные зубья шестерни
входят в зацепление с зубьями
шибера и доводят его до край-
него положения. В конце пе-
ревода шибер останавливается,
а шестерня, продолжая враще-
Рис. 6.17. Кулачковый запирающий механизм
ние, делает еще небольшой поворот, в результате чего скошенный зуб шестерни на-
ходит на скошенный зуб шибера. Создается упор, препятствующий перемещению
шибера и связанной с ним рабочей тяги стрелочной гарнитуры, остряки стрелки
оказываются переведенными и запертыми от перемещения внутрь колеи.
В случае взреза детали запирающего механизма не перемещаются, что приводит
к повреждению элементов СЭП и его гарнитуры. Чаще всего повреждаются рабо-
чие и контрольные тяги, контакты автопереключателя и подшипники главного
вала. Поскольку некоторые повреждения могут быть не выявлены в результате
визуального осмотра, после взреза СЭП и гарнитура подлежат замене.
6.5.3.	Мониторинг состояния запирающего устройства
В некоторых приводах применяются устройства, позволяющие обнаруживать
смещение деталей запирающего механизма до возникновения неисправности. В
качестве примера рассмотрим систему мониторинга внутреннего запирающего
механизма СЭП, применяемого на высокоскоростных линиях Синкансен (Япония)
[Igarashi/Siomi, 2006]. На упрощенной схеме
узла (рис. 6.18) изображены запорная линейка
и стопор. Запорная линейка соединена с остря-
ками посредством рабочей тяги и перемещается
в горизонтальном направлении при переводе
стрелки. Стопор перемещается в поперечном
направлении по отношению к запорной линей-
ке. При достижении остряками крайнего поло-
жения стопор заходит в вырез запорной линейки.
В процессе эксплуатации эти детали могут
смещаться относительно друг друга. При сме-
щении более 1,5 мм стопор не сможет зайти в
вырез запорной линейки. При этом остряки
Рис. 6.18. Взаимное расположение
запорной линейки и стопора
не запираются, и привод не может выполнять
свои функции.
175
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
Неподвижный
Рис. 6.19. Конструкция детектора сме-
щения деталей
Для обнаружения смещения деталей за-
пирающего механизма до выхода привода из
строя применяют детекторы смещения дета-
лей. Принцип действия простейшего детекто-
ра показан на рис. 6.19. В СЭП устанавливают
источник и приемник света, а также неподвиж-
ный элемент. К запорной линейке прикреплен
подвижный элемент. Прорези в подвижном и
неподвижном элементах при отсутствии смеще-
ния между деталями совпадают, и свет от источ-
ника беспрепятственно проходит к приемнику.
Если смещение превышает допустимые значе-
ния, свет от источника экранируется подвиж-
ным элементом и фиксируется неисправность.
Такой простой детектор обнаруживает неисправность, но не позволяет изме-
рять величину зазора. Поэтому информация от этого устройства не может быть
использована для детального планирования работ по ремонту и техническому об-
служиванию замыкателя СЭП.
Для устранения этого недостатка была разработана усовершенствованная си-
стема мониторинга состояния узлов СЭП. Для измерения зазора между запор-
ной линейкой и стопором используется магнитный датчик, который непрерывно
контролирует состояние замыкателя с высокой точностью. Данные от датчика
поступают в централизованную систему мониторинга и могут быть переданы в ре-
жиме реального времени на переносные компьютеры технологического персонала,
осуществляющего обслуживание СЭП, что позволяет поднять точность измерений,
упростить работы, повысить эффективность планирования мероприятий по ре-
монту и обслуживанию СЭП.
6.5.4.	Стрелочные контрольные замки
Стрелочные контрольные замки используются как самостоятельное средство
запирания стрелки или в комбинации с другими, например внешними, запираю-
щими устройствами. Кроме запирания, контрольные замки в большинстве случа-
ев применяются и для контроля положения стрелки. По восприятию взреза кон-
трольные замки являются невзрезными механизмами. Как правило, стрелочные
контрольные замки используются в трех случаях:
—	обеспечение постоянных зависимостей между ручными стрелками (см. рис. 6.9);
—	обеспечение временных зависимостей между стрелками на период ремонтных
работ;
—	временная фиксация неисправной стрелки в требуемом крайнем положении.
На железных дорогах мира применяют различные виды замков для каждого из
этих случаев.
Для постоянных зависимостей используют устройства, смонтированные на по-
стоянной основе; временные замки устанавливают при производстве ремонтных
работ. Ниже описан принцип действия стрелочных контрольных замков для по-
стоянных зависимостей, применяемых в Германии (см. рис. 6.9).
Каждая стрелка оборудуется двумя стрелочными контрольными замками: для
плюсового и минусового положения. Для контроля прижатия остряка к рамно-
му рельсу каждый замок механически соединен с соответствующим остряком
176
6.6. Релейные схемы управления стрелочными электроприводами
посредством специальной тяги. Каждому замку на станции соответствует ключ
определенной серии (формы бородки), на ключах гравируется номер стрелки и
положение, контролируемое соответствующим замком. При нахождении стрел-
ки в крайнем положении один из ключей стрелки находится в замке, другой, на-
звание которого соответствует положению стрелки, — в специальном устройстве.
Этим устройством может быть другая стрелка с последовательной зависимостью
(см. п. 4.2), механический централизатор или стрелочная панель, по наличию клю-
чей на которой дежурный по станции может сделать вывод о положении стрелок.
Для перевода стрелки ключ с ее номером изымается из централизатора, встав-
ляется в замок и проворачивается, чем производится отпирание остряков стрелки.
Стрелка может переводиться только при нахождении обоих ключей в замке. После
перевода стрелки вынимается ключ из другого замка. Это возможно только при
условии плотного прилегания остряка к рамному рельсу и запирания стрелки. Да-
лее ключ от нового положения стрелки вставляется в централизатор, после чего
становится возможной установка маршрутов с участием этой стрелки.
Достоинством таких переводных механизмов является простота конструкции, к
недостаткам следует отнести невозможность дистанционного управления и боль-
шое время, требующееся для установки маршрутов. Исторически ручные стрелки
с механическими контрольными замками являются старейшими средствами цен-
трализации. В настоящее время ручные стрелки используют на малодеятельных
железнодорожных линиях и в маневровых районах.
6.6.	Релейные схемы управления стрелочными
электроприводами
6.6.1.	Общие положения
Схемы управления СЭП являются одними из наиболее ответственных схем же-
лезнодорожной автоматики, поскольку от их правильной работы напрямую зависит
безопасность движения поездов.
В любой схеме управления СЭП можно выделить три основные цепи: управляю-
щую, рабочую и контрольную. Все эти цепи построены в соответствии с эксплуата-
ционно -техническими требованиями, предъявляемыми к схемам, ответственным
за соблюдение условий безопасности движения поездов.
Управляющая цепь предназначена для пуска электропривода с проверкой усло-
вий безопасности. Она должна обеспечивать:
—	невозможность перевода остряков стрелки, занятой подвижным составом;
—	невозможность перевода остряков стрелки, замкнутой в маршруте;
—	возможность перевода стрелки при ложной занятости стрелочного участка;
—	пуск СЭП от кратковременного импульса независимо от длительности нажа-
тия пусковой кнопки или положения стрелочного коммутатора;
—	возможность доведения остряков до крайнего положения, если в момент на-
чавшегося перевода стрелку занимает подвижной состав;
—	обнаружение любой неисправности цепи не позднее очередного перевода
стрелки;
—	реверсивность перевода стрелки —возможность в любой момент произвести
изменение направления перевода.
Рабочая цепь предназначена для передачи электрической энергии от источ-
ника питания к электродвигателю (ЭД) СЭП. В зависимости от местоположения
177
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
источника питания рабочей цепи, который может располагаться как на посту цен-
трализации, так и в горловине станции, различают рабочие цепи с центральным и
местным питанием. Кроме того, по расположению приборов схемы, осуществляю-
щих реверсирование двигателя, различают рабочие цепи с центральным и местным
реверсированием.
Рабочая цепь должна обеспечивать:
—	двухполюсное (многополюсное) отключение ЭД от линейных проводов в не-
рабочем состоянии, чем исключается самопроизвольный перевод стрелки от посто-
ронних источников напряжения, которые могут попасть в рабочую цепь в результате
электрических или электромагнитных влияний или сообщений кабельных жил;
—	самоотключение ЭД контактами автопереключателя СЭП в конце перевода
стрелки;
—	невозможность вращения ЭД от источника питания контрольной цепи, ис-
пользующей иногда те же линейные провода, что и рабочая цепь;
—	невозможность включения ЭД при открытой крышке СЭП и переводе стрелки
вручную курбелем.
В схемах управления СЭП применяются ЭД постоянного или переменного то-
ка, выбор которых определяется эксплуатационно-техническими требованиями.
Электродвигатели должны:
—	обладать пусковым моментом, достаточным для перевода стрелки с учетом инер-
ции масс перемещаемых деталей и погодных условий (иней, примерзание и т. п.);
—	обеспечивать реверсивность вращения вала;
—	допускать дистанционное управление: их характеристики не должны резко
изменяться при изменении напряжения, вызванном падением напряжения в ка-
бельной линии.
Выше отмечалось, что стрелка может находиться в трех положениях: двух край-
них (плюсовом и минусовом) и в промежуточном. Контроль этих состояний выпол-
няет СЭП за счет специальной конструкции и алгоритма работы автопереключа-
теля. Состояние контактов АП непрерывно проверяется контрольной цепью, при
построении которой учитываются следующие требования:
—	исключение возможности ложного срабатывания контрольной цепи при ко-
ротком замыкании кабельной линии и сообщениях линейных проводов;
—	выход из строя любого элемента должен обнаруживаться немедленно;
—	отказ в работе ненадежных элементов (поляризованного якоря контрольного
реле, диодов, конденсаторов, предохранителей) должен приводить схему в защит-
ное состояние;
—	в зависимости от принятых в стране норм и правил контроль стрелки либо не
должен нарушаться при ремонтно-профилактических работах в СЭП, либо должен
выключаться при этих работах.
6.6.2.	Схема на реле первого класса надежности — пятипроводная
схема управления СЭП (Россия)
6.6.2.1.	Общие положения
В качестве примера схемы управления СЭП с двигателем переменного трех-
фазного тока, построенной с использованием реле I класса надежности (п. 9.3.2.1),
рассмотрим техническое решение, широко распространенное на сети дорог России
[Sapoznikov et al., 1997-П]. По числу проводов, прокладываемых от поста центра-
лизации до СЭП, эта схема называется пятипроводной (рис. 6.20).
178
\о
6 о Рис. 6.20. Схема управления стрелочным электроприводом
6.6. Релейные схемы управления стрелочными электроприводами
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
6.6.2.2.	Контроль положения стрелки
В рассматриваемой схеме управления СЭП применена контрольная цепь пере-
менного тока с полярной избирательностью, принцип действия которой основан
на однополупериодном выпрямлении переменного тока. В состав контрольной
схемы входят трансформатор СКТ, комбинированное (см. п. 9.3.2.4) реле посто-
янного тока ОК, выпрямительный столбик, состоящий из диода VD 7 и резистора
R2, интегрирующая цепь — конденсатор С1 и резистор RJ, контрольные контакты
автопереключателя АП.
Работу контрольной цепи иллюстрирует рис. 6.21. Переменный ток поступает
в цепь со вторичной обмотки трансформатора СКТ. При нахождении стрелки
в крайнем положении одна полуволна тока шунтируется диодом VD7, другая
проходит через обмотку реле ОК. Как видно из осциллограммы, приведенной на
рис. 6.21, а, реле оказывается под действием импульсов тока одной полярности,
поэтому нейтральная система реле включается, а поляризованная переключается
в соответствующее этой полярности положение. Положение стрелки регистриру-
ется контрольными стрелочными реле ПК (плюсовой контроль) и М/С(минусовой
контроль). Для защиты от непереключения контакта поляризованного реле ОКь
схему включения контрольных стрелочных реле ПК, МК добавлен контакт реле
ППС (см. п. 6.6.2.3).
Во время перевода стрелки диод VD7 отключен (рис. 6.21, б), через обмотку
реле ОК протекают обе полуволны контрольного тока, и поэтому оно выключено.
Контроля стрелки нет. В противоположном крайнем положении стрелки замыка-
ются соответствующие этому положению контрольные контакты АП. Полярность
Рис. 6.21. Принцип действия контрольной цепи
180
6.6. Релейные схемы управления стрелочными электроприводами
подключения диода VD7изменяется (рис. 6.21, в). Нейтральная система реле ОК
включается, а поляризованная переключается. Положение стрелки регистрируется
контрольным стрелочным реле МК.
Таким образом, питание контрольной цепи осуществляется через трансфор-
матор С КТ, а питание контрольного реле ОК— через выпрямитель VD7. Этим до-
стигается выполнение требования о подаче питания к контрольным приборам со
стороны АП. Действительно, реле ОК постоянного тока не включается при отсут-
ствии постоянной составляющей, образуемой диодом VD7. Следовательно, при
коротком замыкании или обрыве линейных проводов Л1 — Л5 контрольная цепь
защищена от ложных срабатываний.
При нахождении стрелки в крайнем положении через все элементы контроль-
ной цепи протекает ток, поэтому любой их отказ сразу обнаруживается. Цепь также
не размыкается при открытии крышки СЭП, поскольку блокировочные контакты
Б1,Б2к нее не входят.
6.6.2.3.	Управляющая (пусковая) цепь
Управляющая цепь схемы построена на двух пусковых стрелочных реле: ней-
тральном НПСи поляризованном ППС, располагаемых на посту ЭЦ (см. рис. 6.20).
Реле НПС определяет возможность перевода стрелки, а реле ППС— направление
перевода и осуществляет запоминание текущего положения стрелки.
При подаче команды на перевод стрелки (поворот коммутатора СК в положение
«—») реле НПС включается с проверкой условий безопасности. Перевод стрелки в
данный момент возможен, если изолированная стрелочная секция свободна (вклю-
чено реле СП) и не замкнута в маршруте (выключено реле 3).
Контакты включившегося реле НПС'.
—	отключают питание контрольной цепи, отчего пропадает контроль стрелки,
а на табло загорается красная лампочка (контакты 23, 83);
—	подключают три фазы питания к рабочей цепи (контакты 22, 82, 62);
—	замыкают цепь реле ППС (контакт 42).
Полярность питания реле ППС оказывается обратной по сравнению с преды-
дущим включением, поэтому оно переключается. Контакты 111 и 141 реле ППС
изменяют порядок фаз в рабочей цепи, ЭД начинает вращаться.
Кратковременность пускового воздействия на управляющую цепь обеспечи-
вается контактом 121 реле ППС, поскольку он размыкает цепь обмотки 2 — 4 реле
НПС. Особенность рабочей цепи заключается в том, что реле НПС при этом оста-
ется включенным по обмотке 1 — 3 на все время перевода стрелки.
6.6.2.4.	Рабочая цепь
Рабочую цепь образуют (см. рис. 6.20): источник питания (фазы Л, В, С), предо-
хранители FOJ — FU3, линейные провода Л1 — Л5, рабочие контакты АП (11-12,
13- 14, 15— 16 и 41—42, 43 — 44, 45 — 46), блокировочные контакты Б1, Б2 (при
открытии СЭП размыкают рабочую цепь для предотвращения травмирования об-
служивающего персонала).
Для контроля фактического замыкания рабочей цепи по всем трем фазам и бло-
кировки рабочим током пускового реле НПС в данную цепь введен фазоконтроль-
ный блок ФКБ, состоящий из трех трансформаторов тока Т1 — ТЗ и выпрямитель-
ного моста, собранного на диодах VD3 — VD6. Принцип действия узла основан на
181
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
явлении насыщения магнитопроводов трансформаторов и появлении в результате
этого несинусоидальных сигналов.
По окончании перевода стрелки размыкаются рабочие контакты АП 41 —42 и
43 — 44, ток через двигатель прекращается, поэтому реле НПС выключается, обеспе-
чивая своими контактами трехполюсное отключение линейных проводов рабочей
цепи от источника питания.
6.6.3.	Схема на реле непервого класса надежности —
четырехпроводная схема управления СЭП GS II DR (Германия)
6.6.3.1.	Общие положения
В Германии широкое распространение получила четырехпроводная схема
управления СЭП. В ней используются более дешевые и простые по конструкции
реле непервого класса надежности (см. п. 9.3.2.1), однако схема получается более
сложная, чем в примере п. 6.6.2. Несмотря на то что число линейных проводов и
алгоритм работы СЭП одинаковы во всех ЭЦ, применяемых в Германии, принци-
пиальные схемы могут различаться в зависимости от системы централизации. Ниже
в качестве примера подробно рассмотрена схема управления СЭП централизации
GS II DR. GS II DR—релейная система ЭЦ, разработанная предприятием WSSB
(бывшая ГДР) и до сих пор широко распространенная в Восточной Германии. Не-
сколько видоизмененные схемы GS IIDR применяются и в других странах Европы.
На рис. 6.22 изображена управляющая цепь (упрощенная), а на рис. 6.23 — ра-
бочая и контрольная цепи [Kusche, 1984; Arnold et al., 1987]. Назначение приме-
няемых в схеме приборов поясняется в табл. 6.1.
182
6.6. Релейные схемы управления стрелочными электроприводами
Рис. 6.23. Рабочая и контрольная цепи системы GS II DR
Таблица 6.1
Условные обозначения в схеме управления стрелочным электроприводом GS IIDR
Обозначение	Наименование	Назначение
А, В, С	Полюса трехфазного источника питания рабочей цепи	
0	Нулевой провод источника питания рабочей цепи	
НПС	Нейтральное пусковое реле	Подключает источник питания к рабочей цепи
ППС	Поляризованное пусковое реле	Реле поляризованного типа (см. п. 9.3.2.3), определяет направление перевода стрелки
ПУ	Плюсовое управляющее реле	Инициируют перевод стрелки в соответствующее по- ложение
МУ	Минусовое управляющее реле	
В31	Реле взреза 1	Реле поляризованного типа (см. п. 9.3.2.3), фиксиру- ют взрез стрелки
В32	Реле взреза 2	
ПК	Плюсовое контрольное реле	Контролируют соответствующее крайнее положение стрелки
МК	Минусовое контрольное реле	
вв	Вспомогательное времязадаю- щее реле	Контролируют время перевода стрелки и отключают питание рабочей цепи при затянувшемся переводе и работе привода на фрикцию
в	Времязадающее реле	
ОС	Останавливающее реле	Выключает вторую обмотку реле В31 из рабочей цепи и, таким образом, отключает питание рабочей цепи после достижения стрелкой крайнего положения
АП+,АП—	Контакты автопереключателя СЭП	Аналогичны контактам автопереключателя в пп. 6.4.3 и 6.6.2; контролируют крайнее положение остряков стрелки
31,32	Контакты замыкающих реле	Проверяют отсутствие замыкания стрелки в маршруте
СП	Контакт путевого реле или устройства контроля свободно- сти стрелочно-путевой секции	Контролирует свободность стрелочной секции от по- движного состава
183
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
6.6.3.2.	Контроль положения стрелки
Предположим, что стрелка находится в плюсовом крайнем положении. Кон-
трольный ток обтекает соответствующие контакты автопереключателя, все че-
тыре провода Л1 — Л4 между постом ЭЦ и СЭП (цепь выделена красным цветом
на рис. 6.23), обмотки реле ПК и В31, контролируя тем самым исправность всех
элементов контрольной цепи, включая кабель. Параметры реле подобраны таким
образом, что реле ПК при этом включено, а реле В31 ввиду недостаточности вели-
чины тока не переключается.
Минусовое положение стрелки отличается от плюсового состоянием контактов
автопереключателя и реле ППС. При этом включено контрольное реле МК по цепи,
проходящей от < полюса М через тыловые контакты реле В, ППС, переведенный
контакт реле ППС, линейный провод Л2, блокировочный контакт СЭП Б2, об-
мотку двигателя L2, контрольный контакт АП—, контакт ВО, провод Л4, тыловой
контакт реле ППС, нормальный контакт реле В32, переведенный контакт реле
ППС, нормальный контакт реле В31, переведенный контакт реле ППС, провод ЛЗ,
контакт 2>7, обмотку Г 7, рабочий контакт АП+, обмотку L3, контакт 2>3, провод Л1,
резистор R3, обмотку реле В31, тыловой контакт реле ППС до полюса питания 77.
6.6.3.3.	Работа схемы при переводе стрелки
Предположим, что перевод стрелки осуществляет дежурный по станции в ре-
жиме раздельного управления. Рассматриваемая схема предусматривает и авто-
матизированный перевод стрелок при установке маршрутов, однако контакты
соответствующих реле на схеме, приведенной на рис. 6.22, не показаны с целью ее
упрощения. В соответствии с требованиями к ответственным цепям, действующи-
ми в Германии, каждое реле схемы должно как минимум один раз поменять свое
состояние в течение цикла перевода стрелки, что позволяет обнаруживать неис-
правности. Ниже приводится словесное и графическое описание (в виде временной
диаграммы, рис. 6.24) последовательности работы приборов схемы при переводе
стрелки из плюсового положения в минусовое.
Для перевода стрелки одновременно нажимаются две кнопки: индивидуальная
СВп и групповая ГС. Одной из особенностей систем ЭЦ в Германии является необ-
ходимость нажатия двух кнопок для инициирования любого процесса. Групповая
кнопка позволяет предотвратить несанкционированный перевод стрелок при слу-
чайных воздействиях на органы управления. При этом, если стрелка не замкнута
в маршруте (включены реле 31 и 32) и не занята подвижным составом (замкнут
фронтовой контакт реле СП), включается минусовое управляющее реле МУ.
Фронтовой контакт реле МУ подключает времязадающую цепь, ограничиваю-
щую перевод стрелки временем 6 с, что защищает СЭП от длительной работы на
фрикцию при недоходе остряков до крайнего положения. Включившись, времяза-
дающее реле В размыкает своим контактом контрольную цепь (см. рис. 6.23), что
приводит к выключению контрольного реле ПК. В результате тыловым контактом
реле ПК замыкается цепь протекания тока по нижней обмотке реле В32, и оно пе-
реключается. Его переведенный контакт коммутирует цепь протекания тока через
обмотку реле ППС, что приводит к его переключению и замыканию переведенных
контактов. Теперь ток в нижней обмотке реле В31 возрастает (отключено контроль-
ное реле), и оно переключается (цепь проходит от полюса Мчерез переведенный
контакт реле В32, тыловой контакт реле ППС, переведенный контакт реле ППС,
184
6.6. Релейные схемы управления стрелочными электроприводами
Кнопки Нажаты
СВп и ГС Не нажаты
ПУ
МУ
вв
в
ПК
мк
В32
ппс
В31
НПС
ЭД
АП+
t
I
t
I
t
I
t
I
Переведенный
контакт
Нормальный
контакт
Переведенный
контакт
Нормальный
контакт
Переведенный
контакт
Нормальный
контакт
t
I
Полная мощность
Частичная мощность
Выключен —
Рабочий
Контрольный —
Рабочий --------------- -------------------------------
АП-	I
Контрольный
I
ОС
Рис. 6.24. Диаграмма работы приборов схемы при переводе стрелки из плюсового положения
в минусовое
185
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
линейный провод Л2, блокировочный контакт Б2, обмотку двигателя L2, рабочий
контакт автопереключателя, обмотку L3, контакт БЗ, провод Л1, резистор R3, ты-
ловой контакт реле НПС к полюсу 77).
После этого кнопки можно отпустить, дальнейший процесс перевода не зависит
от состояния органов управления — перевод стрелки будет завершен и при выклю-
ченном реле МУ. Разомкнувшийся фронтовой контакт реле МУ начинает разряд
конденсатора времязадающей цепи.
После переключения реле ППС и В31 включается нейтральное пусковое реле
НПС, отключающее своими контактами питание от контрольной цепи и подклю-
чающее его к рабочей. При неисправностях схемы защитное состояние реле НПС—
выключенное (рабочий ток отключен).
Обмотки двигателя СЭП оказываются подключенными к источнику питания
рабочей цепи по схеме разомкнутой звезды (рис. 6.25, а). Двигатель начинает вра-
щаться, но не с полной мощностью. Это необходимо для предотвращения заедания
внешнего замыкателя при отпирании остряков, которое может произойти при
приложении слишком большого усилия. Ток от фазы Л к фазе В протекает по об-
моткам W1 и W2 трансформатора Тво встречном направлении. Магнитные потоки,
порождаемые этими токами, взаимно компенсируются, и на обмотку W3— в цепь
включения реле ОС—питание не поступает.
После того как стрелочный замыкатель отопрет остряки стрелочного перевода
(см. п. 6.5.1), контакты АП+ переключатся, соединяя обмотки двигателя звездой
(рис. 6.25, б). Двигатель начнет вращаться с полной мощностью. Теперь по обмот-
кам JF7 и W2 трансформатора Г будут протекать токи, сдвинутые на 120°, которые
трансформируются в обмотку W3, вызывая включение реле ОС. Включившись, это
реле своими контактами подготавливает цепь переключения реле В31.
Когда остряки стрелки достигают минусового крайнего положения, контакты
АП— переключаются. Обмотки двигателя снова включены по схеме разомкнутой
звезды, чем обеспечивается плавная остановка двигателя. Верхняя обмотка реле
В31 оказывается под током, вызывая его переключение. Отключается реле НПС,
которое своими контактами размыкает рабочую и замыкает контрольную цепь. На
короткое время образуется цепь протекания тока прямой полярности через верх-
нюю обмотку реле В32 (цепь проходит от полюса М через переведенный контакт
реле В32, тыловой контакт реле НПС, переведенный контакт реле ППС, линей-
ный провод Л2, блокировочный контакт Б2, обмотку двигателя L2, контрольный
контакт АП—, контакт БО, провод Л4, тыловой контакт реле НПС, переведенный
контакт реле В32, нормальный контакт реле В31, переведенный контакт реле ППС,
провод ЛЗ, контакт Б1, обмотку L1, рабочий контакт АП+, обмотку £5, контакт Л7,
провод Л1, резистор R3, обмотку реле В31, тыловой контакт реле НПС к полюсу 77).
В результате реле В32 переключается, размыкая своими контактами собственную
цепь и подготавливая замыкание контрольной цепи. Кроме того, выключается
времязадающая цепь, после чего тыловым контактом реле В включается минусовое
контрольное реле МАДсм. п. 6.6.3.2). Перевод стрелки окончен.
6.6.3.4.	Реверсирование стрелки
Реверсирование направления перевода стрелки поясняется на примере, ко-
гда электродвигатель СЭП вращается с полной мощностью, переводя стрелку из
плюсового положения в минусовое (см. рис. 6.25, а). Тем не менее реверсирование
возможно и в других тактах работы схемы, в том числе и после отключения рабочего
186
6.6. Релейные схемы управления стрелочными электроприводами
б)
Рис. 6.25. Включение двигателя СЭП:
а — с пониженной мощностью; б — с полной мощностью
187
6. Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей
тока времязадающей цепью из-за работы СЭП на фрикцию при недоходе остряков
до крайнего положения.
Нажатие индивидуальной и групповой стрелочных кнопок приводит к включе-
нию плюсового управляющего реле ПУ. Его контакт подает в нижнюю обмотку ре-
ле ППСток прямой полярности, после чего это реле переключается. Переключение
контактов реле ППС изменяет последовательность фаз, подводимых к двигателю
СЭП, и, как следствие, направление его вращения.
6.6.3.5.	Взрез стрелки
Предположим, что произошел взрез стрелки, находящейся в плюсовом поло-
жении (см. рис.( 6.23). Перемещение остряков подвижным составом приводит к
размыканию контрольных контактов АП+ и замыканию рабочих (особенность кон-
струкции автопереключателей СЭП производства Германии). Контрольный ток
теперь протекает по цепи от полюса М через тыловые контакты реле В, НПС, нор-
мальный контакт реле ППС, линейный провод ЛЗ, блокировочный контакт СЭП
Б1, обмотку двигателя L1, рабочий контакт АП+, обмотку L3, контакт БЗ, провод
Л1, резистор R3, обмотку реле В31, тыловой контакт реле НПС до полюса пита-
ния П. В результате этого контрольное реле ПК выключается, а ток, протекающий
через первую обмотку реле В31, возрастает (см. п. 6.6.3.2), и оно переключается.
Переведенным контактом реле В31 замыкается цепь включения звонка взреза для
привлечения внимания оперативного персонала к происшествию (см. рис. 6.22).
Таким образом, принцип контроля взреза основан на том, что при нормальном
переводе стрелки такое взаимное положение контактов реле В31 и В32 невозможно,
хотя оба они дважды за время перевода стрелки переключаются для контроля их
функционирования.
В сложившейся ситуации нажатие управляющих кнопок не приводит к перево-
ду стрелки, поскольку цепь реле ПУ и МУ оказывается разорванной параллельно
соединенными контактами реле В31 и В32. Перевод стрелки станет возможным
только после осмотра привода и стрелочного перевода с последующим восстанов-
лением контроля.
188
7.1. Назначение и классификация
7.	Сигналы
Гоегор Теег
7.1.	Назначение и классификация
Сигналы служат для передачи информации и указаний человеку (в контексте
этого издания — машинисту рельсового подвижного состава, а также движенцам
и работникам на пути). Поэтому сигналы можно назвать интерфейсом между тех-
ническими системами и персоналом. Ниже приведены примеры информации, ко-
торую сигналы могут передавать машинисту:
—	разрешение на проезд (п. 7.3.3);
—	максимально допустимая скорость движения (п. 7.3.4);
—	информация о направлении маршрута;
—	готовность к отправлению;
—	идентификация транспортных средств, а также головы и хвоста поезда;
—	положение стрелок;
—	сигналы, связанные с действиями на горбу сортировочной горки;
—	сигналы опробования тормозов;
—	сигналы для электрической тяги;
—	метки о местоположении и некоторых точках пути (например, место начала
оповещения при приближении поезда к переезду).
Основные требования к сигналам состоят в следующем:
—	машинист должен иметь возможность легко обнаруживать сигнал;
—	машинист должен иметь возможность быстро определять показание сигнала;
—	информация, подаваемая сигналом, должна быть однозначной;
—	идентичная информация должна всегда даваться одинаковым способом. При
этом одно и то же показание сигнала может соответствовать разным поездным
ситуациям;
—	машинист должен иметь возможность легко запоминать информацию;
—	информация должна подаваться в надлежащее время, что означает не слиш-
ком поздно, но также и не слишком рано, чтобы машинист не забыл сигнальное
показание;
—	безопасность, т. е. в случае любой неисправности сигнал не должен давать бо-
лее разрешающее показание. Однако он может давать более запрещающее показа-
ние. Этот принцип может быть осуществлен на практике следующими способами:
о построение системы сигнализации таким образом, что любой дефект приводит
к более запрещающему или неопределенному показанию сигнала (так называемая
имманентная безопасность). Примером являются системы сигнализации в Нидер-
ландах (п. 7.5.5) и на части сети железных дорог Северной Америки. В этих систе-
мах предусмотрена защита не только от появления более разрешающего показания
из-за технической неисправности, но и от ошибочного восприятия машинистом
показания как более разрешающего. Еще одним примером является использование
крыла семафора в поднятом положении для разрешающего показания, а в опущен-
ном—для запрещающего (пп. 7.5.1, 7.5.2);
о контроль огней светофора и включение более запрещающего показания в
случае отказа (так называемая реакционная безопасность). К этой категории можно
отнести большинство современных систем сигнализации;
189
7. Сигналы
—	надежность: отказы должны происходить как можно реже;
—	экономическая эффективность: применение минимально возможного числа
сигнальных ламп и т. д.
При движении с высокой скоростью машинист может не успевать воспринимать
показания напольных сигналов из-за отсутствия достаточного времени наблюдения
за ними. Поэтому железные дороги с высокоскоростным движением определили пре-
дел скорости, при превышении которого должно быть предусмотрено локомотивное
оборудование, замещающее показания напольных сигналов. В соответствии с Памят-
кой 734 Международного союза железных дорог (МСЖД) железнодорожные линии
делятся на три категории по скорости и соответствующим ей системам сигнализации:
—	обычные линии (примерно до 160 км/ч), сигнализация с помощью напольных
сигналов;
—	скоростные линии (примерно до 200 (220) км/ч), напольные сигналы еще
могут применяться (в некоторых странах Западной Европы), но необходима их
адаптация (пп. 7.3.3.3 и 7.3.3.4);
—	высокоскоростные линии (более 200 (220) км/ч), возможна только локомо-
тивная сигнализация.
Движение по условиям видимости (например, поезд въезжает на занятую сек-
цию) используется при маневрах, а также в определенных случаях при поездных
передвижениях в режиме ограниченной функциональности. Скоростные ограни-
чения в таких случаях варьируются в зависимости от национальной специфики
железных дорог и поездной ситуации. Обычно они составляют от 15 до 30 км/ч, но
в некоторых случаях могут достигать 100 км/ч (например, на перегонах в Саудов-
ской Аравии).
Сигналы классифицируют по разным критериям. В качестве одного из крите-
риев можно взять органы чувств, через которые человек воспринимает сигнал. В
соответствии с этим можно выделить:
—	оптические сигналы, хорошо подходят для передачи детальной информации,
в том числе о местоположении сигнала;
—	акустические сигналы, хорошо привлекают внимание человека, поэтому они
лучше подходят для предупреждения о потенциально опасных ситуациях.
Второй критерий—место расположения сигнала (рис. 7.1):
—	напольные сигналы передают визуальную информацию с мест, расположен-
ных вдоль пути;
—	сигналы транспортного средства подаются для предупреждения людей, нахо-
дящихся вне транспортного средства;
—	локомотивные сигналы подаются в кабине машиниста и предназначены для
самого машиниста.
В некоторых случаях локомотивная и напольная сигнализация используются
совместно, но объем передаваемой от них информации различен. В ряде систем
локомотивная сигнализация дает меньше информации, чем напольная (например,
Напольный сигнал
Локомотивный сигнал
Сигнал транспортного средства
Рис. 7.1. Классификация сигналов по месту расположения
190
7.1. Назначение и классификация
Ручные	Механические	Световые
Рис. 7.2. Классификация по способу подачи сигнала
в российской системе АЛСН, п. 8.3.4.1), но в большинстве случаев — больше (на-
пример, итальянская система ВАСС, а также используемая в Германии и Испании
система LZB, пп. 8.3.4.3, 8.3.6). При противоречиях между показаниями напольных
и локомотивных светофоров на железных дорогах мира нет единства в том, какой си-
стемой должен пользоваться машинист. Например, в странах бывшего СССР основ-
ным средством сигнализации является напольный сигнал, а в немецкой системе LZB
машинист должен руководствоваться показаниями локомотивной сигнализации.
Возможна также классификация по способу подачи сигнала (рис. 7.2):
—	ручные сигналы подаются вручную человеком;
—	механические сигналы подаются изменением расположения сигнального
оборудования;
—	световые сигналы подаются изменением порядка огней и с использованием
огней разного цвета.
Сигналы могут также подразделяться на:
—	позитивные, которые дают информацию наличием какой-либо индикации.
В настоящее время такие сигналы применяют чаще всего;
—	негативные, которые дают информацию отсутствием какой-либо индикации.
Примерами могут служить погашенный световой сигнал или диск механического
сигнала, располагаемый при разрешающем показании торцом к машинисту.
По возможности переключений между разными показаниями можно выделить
следующие виды сигналов:
—	сигналы с фиксируемыми показаниями (например, сигнальные щиты) всегда
дают одну и ту же информацию;
—	переключаемые сигналы могут переключаться между разными показаниями.
В этом разделе наиболее подробно будут рассмотрены переключаемые световые
напольные сигналы, поскольку они являются наиболее сложными. Локомотивная
сигнализация будет более детально рассмотрена в разделе 8, так как она технически
тесно связана с поездными системами безопасности.
В напольных светофорах (рис. 7.3) световая сигнализация может быть реализо-
вана следующим образом:
—	цветом огней. Для формирования сигнальных показаний используются разные
цвета;
Сигнализация
цветом
Сигнализация	Сигнализация
расположением огней цветом и расположением огней
О »©
Рис. 7.3. Примеры сигнализации цветом огней и их расположением
191
7. Сигналы
— расположением огней. Сигнальные показания формируются разным простран-
ственным расположением огней одного цвета;
— цветом и расположением огней. Для формирования сигнальных показаний
используется разное пространственное расположение огней разного цвета.
7.2. Технические характеристики напольных сигналов
7.2.1. Структура световых сигналов
Устройство, подающее сигнальное показание, называется светофором. В боль-
шинстве случаев светофор устанавливают на мачте непосредственно возле того пу-
ти, который он контролирует. Размещение его слева или справа от рельсовой колеи
обычно определяется регулярным направлением движения (см. п. 3.2.4). Если для
размещения сигнальной мачты в междупутье нет достаточного места, светофор-
ные головки могут быть установлены на сигнальных консолях или мостиках. На
некоторых железных дорогах применяют карликовые светофоры. Чаще всего они
служат для маневровой работы или используются, когда требуется остановка всех
поездов перед сигналом либо когда другие решения невозможны или непрактичны.
На рис. 7.4 представлена типовая конструкция мачтового светофора. На общем
фоновом щите могут монтироваться несколько сигналов (используется в большин-
стве европейских стран, рис. 7.5, слева); возможны также конструкции с фоновым
щитом для каждого сигнала (применяются в Северной Америке, рис. 7.5, справа).
В настоящее время для излучения света используют лампы накаливания или све-
тодиодные модули. На рис. 7.6 представлена схема сигнала с лампой накаливания.
Преобразующая линза (обычно устанавливают одну или две линзы) служит для мак-
симально полного использования светового потока от лампы и формирования из
него параллельных лучей. В настоящее время чаще всего применяют ступенчатые
линзы (линзы Френеля), преимущество
которых состоит в низких световых по-
терях. Затем лучи света проходят через
светофильтр и рассеивающий экран.
Разные рассеивающие экраны зачастую
подбирают так, чтобы адаптировать зону
видимости сигнала с учетом геометрии
прилегающего участка.
Применение этой схемы может от-
личаться в деталях. Часто функции све-
тофильтра выполняет преобразующая
линза, окрашенная в определенный
цвет. Порой отсутствует рассеивающий
экран, функции которого в упрощенной
форме выполняет преобразующая лин-
зовая система. Однако в этом случае лу-
чи света не будут идеально параллельны
друг другу.
По способу переключения сигналь-
ных показаний разного цвета светофо-
ры с лампой накаливания подразделяют
следующим образом (рис. 7.7):
в
Фоновый щит
с сигнальными
головками
Дополнительные
указатели
Литерная табличка
Дополнительный знак
с фиксируемым
показанием
— Светофорная мачта
Рис. 7.4. Напольный светофор
192
7.2. Технические характеристики напольных сигналов
—	линзовые светофоры (с нескольки-
ми головками): для огня каждого цвета
используется своя лампа;
—	прожекторные светофоры: в них
переключения происходят механически
путем выставления одного из цветных
фильтров напротив лампы, которая все-
гда горит;
— промежуточная форма (исполь-
зуется, например, в Италии): в одной
сигнальной головке монтируется не-
сколько ламп, а их свет направляется
на общий выход через линзу, зеркало и
систему светофильтров.
Наибольшую сложность в сигналах с
лампами накаливания представляет ис-
ключение постороннего света. Вслед-
ствие облучения сигнальной головки
внешними источниками света (обычно
солнца) создается иллюзия горящего
огня светофора. Это может происхо-
дить из-за солнечных лучей, которые
попадают на лампу накаливания и фо-
кусируются на ней либо отражаются от
поверхности линзы или зеркала (если
оно используется). Для уменьшения та-
кой опасности устанавливают козырек
(см. рис. 7.6) и окрашивают внутрен-
нюю поверхность сигнальной головки
Рис. 7.5. Компоновка фоновых щитов
светофоров
Козырек
Вид
сверху
Рис. 7.6. Устройство светофорной головки
темной матовой краской. По этой же причине в светофорах с несколькими го-
ловками запрещено использовать зеркала; в прожекторных светофорах их все
же в некоторых случаях применяют для повышения эффективности оптической
системы.
Преимуществами прожекторных светофоров перед линзовыми являются
меньшее число используемых ламп, невозможность искажения огней и более
Линзовый светофор
с несколькими головками
Прожекторный
светофор
с одной лампой
Многоламповый
прожекторный
светофор
Рис. 7.7. Принципы переключения сигнальных показаний разного цвета в светофорах с лампами
накаливания
193
7. Сигналы
Матрица
из ламп
•	000*
® ®
® ®
•	® ® ® •
® ®
® ®
•	® ® ® •
Лампы с масками
для каждого показания
Лампы
с подвижными масками
Лампа с оптоволоконными кабелями
Рис. 7.8. Технические решения для вспомогательных указателей
эффективная оптическая система, а к недостаткам можно отнести наличие дви-
жущихся механических частей для смены светофильтров, что с учетом тяжелых
условий эксплуатации приводит в конечном итоге к увеличению затрат на их тех-
ническое обслуживание. В настоящее время на большинстве железных дорог ис-
пользуют линзовые светофоры.
В светодиодных модулях, которые получают все более широкое распростра-
нение, сигнальное показание формирует матрица светодиодов, излучающих свет
необходимого спектра в требуемом направлении. Поэтому в большинстве случаев
становятся ненужными светофильтры и линзы.
Технические решения для вспомогательных указателей чисел, букв и геометри-
ческих фигур могут быть, в частности, следующими (рис. 7.8):
—	наборные матрицы из ламп накаливания или светодиодных модулей, кото-
рые коммутируются в зависимости от заданного показания. Это решение является
дорогостоящим при применении обычных ламп накаливания, но практичным при
использовании светодиодных модулей;
—	подвижные маски перед лампой; каждая маска соответствует одному из сигна-
лов вспомогательного указателя. Недостатком такого решения являются большие
эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием подвижных механических
частей;
—	лампы накаливания с масками для каждого сигнального показания;
—	передача света по оптоволокну для исполнения фигуры каждого сигнального
показания. Свет от лампы распространяется в соответствии с заданной формой.
Такое решение современно, эффективно и является наиболее гибким для систем,
использующих лампы накаливания.
194
7. Сигналы
7.2.2.	Оптические параметры
Зона видимости огней светофора определяется интенсивностью светового потока
в направлении наблюдателя, чувствительностью его глаз и степенью поглощения из-
лучения атмосферой, меняющейся в разных погодных условиях. Черное обрамление
головки светофора создает хороший контраст и тем самым улучшает его видимость.
Если при выборе мощности ламп исходить из самого неблагоприятного случая (гу-
стой туман), в нормальных условиях такой режим будет невыгоден из-за чрезмерно
высокой яркости излучения и, как следствие, высоких энергозатрат. Поэтому при
выборе яркости ориентируются на хорошую видимость огней в удовлетворительных
погодных условиях, а не при густом тумане. Обычно сигнальное показание должно
быть хорошо различимо при таких услових на расстоянии примерно 500 м.
Расстояние обнаружения сигнала в отличие от протяженности зоны его видимо-
сти ограничивается посторонними предметами, расположенными между сигналом
и наблюдателем. Допустимы кратковременные прерывания видимости сигнальных
показаний (например, опорами контактной сети). На железных дорогах сущест-
вуют разные требования к минимальному расстоянию обнаружения, при котором
машинист способен точно распознать сигнальное показание (см. п. 3.4.1). Наибо-
лее типичные из них состоят в следующем:
—	сигнал должен быть виден с определенного расстояния (обычно около 300 м)
независимо от скорости приближающегося поезда;
—	сигнал должен быть виден из поезда, приближающегося с максимально до-
пустимой скоростью, в течение определенного времени (обычно между 6 и 9 с);
—	выполнение обоих перечисленных выше правил;
—	минимально допустимая дальность видимости варьируется в зависимости от
разрешенной скорости движения по участку.
Если в соответствии с указанными требованиями не обеспечивается необходи-
мое расстояние обнаружения сигнала, то применяют одно из следующих решений:
—	установка повторительного сигнала;
—	размещение предупреждающих знаков перед сигналом с целью привлечения
внимания машиниста;
—	повторение сигнальных показаний светофора в кабине машиниста (приме-
няется в некоторых локомотивных системах безопасности).
7.2.3.	Отражение света от сигнальных знаков
Сигнальные знаки, как правило, не освещают. Чтобы сделать сигналы види-
мыми в темное время суток, применяют поверхности, обеспечивающие обратное
отражение света осветительных приборов подвижной единицы (рис. 7.9). В отличие
от полного рассеяния (как от белой стены) и прямого отражения (как от зеркала)
обратное отражение не является естественной характеристикой поверхности, а
Полное
рассеяние
Направленное
отражение
Рис. 7.9. Виды отражений
Обратное отражение
малой
интенсивности
Обратное отражение
большой
интенсивности
196
7.2. Технические характеристики напольных сигналов
искусственно создается сферическими или призматическими структурами. На
железных дорогах в отличие от автомобильного транспорта нашли применение
материалы, создающие обратное отражение с сильным излучением. Причиной
этого являются повышенные требования к дальности видимости сигнальных по-
казаний на железных дорогах в условиях, когда свет от локомотивных прожекторов
на большом удалении оказывается слабым.
7.2.4.	Управление и контроль сигнальных показаний
7.2.4.1.	Лампы накаливания
В отличие от других технических областей в системах железнодорожной ав-
томатики классические лампы накаливания выстояли в борьбе с новшествами и
широко применяются до сих пор, поскольку их состояние удобно контролировать:
предполагается, что свет распространяется только тогда, когда через нить накала
протекает ток. Чтобы увеличить срок службы ламп, некоторые железные дороги
(например, в Северной Америке) включают их только при приближении поезда.
Другие железные дороги (например, в Европе) подают на лампы напряжение мень-
шее, чем предусмотрено конструкцией, что также позволяет добиться увеличения
срока их службы.
На рис. 7.10 показана схема включения светофорной лампы. К сигнальному
трансформатору подается высокое напряжение с целью снижения потерь энер-
гии на передачу, затем оно понижается до значения, необходимого для питания
светофорных ламп. Кабель может быть представлен как резистор с индуктивным
компонентом. Кроме того, между жилами имеется емкостная составляющая. Рас-
положенное в отдалении контрольное устройство (чаще всего реле) контролирует
присутствие тока в цепи, проверяя тем самым горение лампы. При проектировании
контрольной цепи проверки ламп светофора необходимо предусмотреть следую-
щие особенности:
—	в случае разомкнутой цепи (например, порвана нить накала) ток утечки не
должен достигать определенной величины, при которой контрольное реле остается
под током. Чем длиннее кабель, тем выше ток утечки;
—	в случае короткого замыкания ток должен быть такой величины, чтобы рас-
плавился предохранитель и контрольное реле обесточилось. Чем длиннее кабель,
тем меньше ток короткого замыкания.
Результатом выполнения обоих условий является ограничение длины кабеля в
зависимости от используемого материала. Чаще всего максимальная длина состав-
ляет от 5 до 10км (рис. 7.11, вариант 1).
Рис. 7.10. Контроль состояния светофорных ламп
197
7. Сигналы
Рис. 7.11. Подача питания и управление светофорами в традиционных и современных системах
централизации
Современное решение, используемое в первую очередь в микропроцессорной
централизации, заключается в передаче информации о состоянии ламп специ-
альным информационным кабелем между контрольным устройством и каждым
светофором, а питание ламп осуществляется по кольцевой схеме силовым кабелем
(рис. 7.11, вариант 2). Преимущество этого решения—фактически неограниченная
длина кабеля между контрольным устройством и светофором, а также снижение
затрат на кабель для питания ламп.
7.2.4.2.	Светодиодные модули
Компании-изготовители используют разные способы контроля и обеспечения
безопасности показаний светодиодных модулей. Сила тока, потребляемого све-
тодиодными модулями, не пропорциональна яркости горения сигнального огня,
как это имеет место у ламп накаливания. При выходе из строя отдельных ячеек
яркость постепенно ухудшается, но потребляемая мощность остается практиче-
ски прежней. Поэтому электрически невозможно установить постепенный выход
модуля из строя.
В отличие от ламп накаливания постепенный выход из строя светодиодного мо-
дуля можно прогнозировать, а вероятность окончательного выхода модуля из строя в
течение определенного времени очень мала. Поэтому в качестве основного условия
безопасности устанавливают допустимое ограничение на долю отказавших элементов
от общего числа, при котором интенсивность излучения модуля считается достаточ-
ной для распознания его машинистом (постепенный выход из строя некоторых свето-
диодов позволяет прогнозировать время наступления предельного состояния модуля).
Расчет проводят таким образом, чтобы вероятность появления опасного состояния
модуля (видимость сигнала ниже минимально допустимой нормы) не превышала
установленный предел. Такой принцип связан с установлением срока службы свето-
диодных модулей (например, 10 лет), по завершении которого их следует заменить.
198
7.3. Принципы светофорной сигнализации
Для обнаружения внезапного отказа в светодиодных модулях некоторых типов
контролируется протекающий через них ток. Такой контроль может быть как груп-
повым (для всех светодиодов вместе), так и индивидуальным. В последнем случае
каждым светодиодом управляет свой блок, и выход из строя одного элемента не
влияет на работу остальных.
Преимущества светодиодных модулей перед традиционными лампами накали-
вания состоят в следующем:
—	больший срок службы;
—	упрощение обслуживания благодаря возможности рассчитывать его
периодичность;
—	исключение постороннего свечения;
—	сниженйе расхода электроэнергии.
Можно ожидать, что такие модули заменят в будущем обычные лампы нака-
ливания. Однако преимущество низкой энергоемкости нивелируется при интег-
рации светодиодных модулей в системы централизаций, сконструированные в
расчете на светофоры с обычными лампами накаливания. В этом случае необ-
ходимы адаптирующие устройства, такие, как дополнительные блоки питания
для светодиодных модулей, чтобы они имели одинаковое с обычными лампами
накаливания электрическое подключение и могли работать со старыми схемами
управления сигналами.
7.3.	Принципы светофорной сигнализации
7.3.1.	Выбор цвета для сигнальных показаний
В настоящее время на железных дорогах применяется преимущественно све-
товая сигнализация цветом, а также цветом и расположением огней. Видимость
при сигнализации цветом огней существенно выше, чем при сигнализации их рас-
положением. Для регулирования маневровых передвижений достаточно широко
применяют сигналы всех видов.
Исторически сложилось так, что большинство железных дорог в прошлом ис-
пользовало для окраски сигнальных флагов и ночных огней на механических сиг-
налах (рис. 7.12) следующие цвета:
—	красный для сигнала «Остановка»;
—	зеленый для сигнала «Предупреждение». Значение этого сигнала было чем-то
средним между показанием «У следующего сигнала ожидается остановка» и «Про-
езжать медленно»;
—	белый для сигнала «Проследование без ограничения скорости».
Выбор цвета сигнальных показаний соответствовал результатам эксперимен-
тов братьев Шапп (Chappe), которые в 1792 г. проверяли видимость огней разного
цвета для использования в оптическом телеграфе. Однако применение белого
огня для сигнала «Проследование» уже не является безопасным. В настоящее
время возле железных дорог находится множество белых огней, которые могут
быть ложно приняты за сигнал «Проследование». Искаженные под действием
солнечных лучей сигнальные показания воспринимаются часто как белые, и даже
при использовании красных или зеленых светофильтров возможно появление
мнимого сигнала «Проследование». Поэтому в настоящее время трудно найти
применение белого цвета в качестве разрешающего показания для поездных
199
7. Сигналы
Рис. 7.12. Видимость цветовых огней (по результатам экспериментов братьев Шапп в 1792 г.) и их
использование в железнодорожной сигнализации
передвижений. Памяткой 732 МСЖД определены следующие цвета для сигналь-
ных показаний:
—	красный для сигнала «Остановка»;
—	желтый (оранжевый) для сигнала «Предупреждение»;
—	зеленый для сигнала «Проследование».
Параметры этих цветов, широко применяемых в настоящее время, точно уста-
новлены. Швеция —единственная европейская страна, в которой все еще исполь-
зуются на предупредительных сигналах следующие показания: белый мигающий
огонь для «Проследования» и зеленый мигающий огонь для «Предупреждения».
Кроме того, белый огонь часто используется в качестве разрешающего, а синий
или фиолетовый в качестве запрещающего для маневровых передвижений. Так
как синий и фиолетовый цвета плохо воспринимаются зрением, их применение
ограничено маневровыми передвижениями и не распространяется на движение
поездов.
В то время как зеленый и желтый огни, а также их комбинации на железных
дорогах означают скоростные ступени, красный огонь принято считать только
сигналом остановки (п. 7.3.2). Исключение составляют Северная Америка и Ита-
лия, где красный в комбинации с зеленым и/или желтым огнем служит для пере-
дачи сигналов необходимой скорости. С другой стороны, в этих странах красный
с дополнительным указателем или мигающий красный разрешают проследование
сигнала без остановки с минимальной скоростью или по условиям видимости.
7.3.2.	Запрещающие показания
На большинстве железных дорог различают два или более вида запрещающих
показаний, связанных с разными правилами. Большинство таких показаний можно
разделить на следующие группы (рис. 7.13):
—	абсолютная остановка. Сигнал, показывающий абсолютную остановку, мож-
но проследовать только при наличии специального разрешения (например, пись-
менная инструкция или пригласительный сигнал), при котором дежурный берет
на себя ответственность за обеспечение безопасности движения;
—	условная остановка («Остановись и проследуй»). После остановки разреша-
ется проезд сигнала по условиям видимости, за безопасность отвечает машинист;
200
7.3. Принципы светофорной сигнализации
— ограниченно-условная остановка. Раз-
решение на проезд запрещающего сигна-
ла может быть ограничено определенными
случаями, обусловленными технической не-
исправностью. Примером может быть неот-
крытие в установленное время сигнала и/или
невозможность связаться машинисту с дежур-
ным или диспетчером.
Сигналы абсолютной остановки существу-
ют почти на всех железных дорогах и в основ-
ном применяются при управлении светофора-
ми с постов централизации, где в зависимости
находятся стрелки, а также осуществляется
защита от встречных передвижений. В то же
время для перегонных сигналов блокировки
на большинстве железных дорог используется
команда условной или ограниченно-условной
остановки.
Рис. 7.13. Примеры сигналов абсолют-
ной (вверху) и относительной остановки
Помимо вышеупомянутых, на некоторых железных дорогах применяют другие
сигналы остановки. Одно из таких показаний — «Впереди остановка» — применя-
ется во Франции. Кроме того, на некоторых железных дорогах машинисты поез-
дов разных категорий должны по-разному реагировать на одни и те же показания
сигналов; это позволяет тяжелому грузовому поезду проследовать без остановки
запрещающий сигнал, расположенный на подъеме.
7.3.3.	Разрешающие сигналы
7.3.3.1.	Основной и предупредительный светофоры
Разрешение на движение с указанием скоростных ограничений выдается обыч-
но основными светофорами. Эти светофоры дают информацию, должен ли поезд
остановиться, или он может проследовать до следующего основного светофора
либо другого подобного ему знака, ограничивающего участок (см. п. 4.3.2). Раз-
решение на движение не включает в себя приказ на отправление пассажирского
поезда, но может распространяться на пригласительный сигнал (разрешение на
следование по условиям видимости). В некоторых странах (например, в США)
выполнение разных предварительных условий безопасности (например, стрелки
находятся в правильном положении, установлена защита от встречных и попутных
передвижений) отображается на светофоре и указывается в устных или письменных
приказах. В таких случаях поезд может проследовать светофор только при наличии
разрешающего показания и соответствующего приказа.
Основной светофор может относиться только к одному пути либо (в некоторых
странах) к нескольким сходящимся путям станции для разрешения выезда с одно-
го из них. На железных дорогах мира применяют раз-
ные групповые сигналы (рис. 7.14). Их устанавливают
преимущественно на малых станциях второстепенных
линий, где поездные передвижения по направлени-
ям осуществляются по одним и тем же сигналам, или
для регулирования передвижений грузовых поездов на
41
Рис. 7.14. Групповой выход-
ной сигнал
201
7. Сигналы
средних и крупных станциях. Пути, к которым может относиться показание груп-
пового сигнала, часто дополняют специальным граничным знаком или переклю-
чаемым указателем, определяющим отношение группового сигнала к этому пути.
В отличие от автомобильного транспорта на железных дорогах тормозной путь
обычно превышает расстояние видимости сигнала машинистом. Поэтому в боль-
шинстве случаев приходится устанавливать предупредительные светофоры, чтобы
машинист смог вовремя начать торможение. Предупредительные светофоры не
нужны, если поезд приближается к основному светофору с невысокой скоростью.
Примерами использования только основных светофоров являются:
—	маневровые передвижения;
—	второстепенные линии с низкой скоростью движения;
—	случаи, когда скорость приближения к основному светофору будет снижена
из-за скоростного ограничения на предыдущем основном светофоре (например,
см. п. 7.5.7).
7.3.3.2.	Двух- и трехзначная сигнализация
При двухзначной сигнализации (рис. 7.15) каждый светофор является либо ос-
новным, либо предупредительным и дает информацию о состоянии участка, огра-
ниченного основными светофорами.
Если расстояние между двумя основными светофорами короче длины тормоз-
ного пути, применяется трехзначная сигнализация (см. рис. 7.15). В ней каждый
светофор совмещает функции основного и предупредительного сигналов, выда-
вая одно из следующих трех показаний: «Остановка», «Предупреждение» (свобо-
ден только один участок, далее «Остановка») и «Проследование» (свободны два
или более участка, нет ограничений). Поэтому такие светофоры часто называют
комбинированными.
7.3.3.3.	Расстояние между основным и предупредительным сигналом
Требуемое для предупреждения расстояние определяется длиной тормозного
пути. Расстояние с момента начала торможения до полной остановки зависит от
следующих критериев:
—	скорости поезда перед началом торможения;
—	тормозных свойств подвижного состава (см. п. 3.4);
—	профиля пути;
Двухзначная сигнализация
Предупредительный Основной
сигнал	сигнал
Предупредительный Основной
сигнал	сигнал
а тормозного пути^
> тормозного пути
Трехзначная сигнализация
Комбинированный Комбинированный Комбинированный	Комбинированный Комбинированный
сигнал	сигнал	сигнал	сигнал	сигнал
5 тормозного пути ►	> тормозного пути ►	а тормозного пуги^	> тормозного пути^
		'►	
Рис. 7.15. Двух- и трехзначная сигнализация
202
7.3. Принципы светофорной сигнализации
—	погодных условий.
Чтобы привести расстояние между предупредительным и основным сигналом в
соответствие с длиной тормозного пути, можно использовать следующие способы
(или их сочетание):
—	расстояние между сигналами адаптируют к максимальному тормозному пути
поездов разных категорий;
—	расстояние между сигналами адаптируют с учетом местных ограничений ско-
рости и профиля пути.
Часто для того, чтобы длина тормозного пути разных поездов соответствовала
установленному расстоянию между сигналами, расчетами определяют максималь-
но допустимую скорость перед началом торможения для поездов каждой категории
(п. 3.4). Например, для грузовых поездов она может быть ниже, чем для пассажир-
ских (рис. 7.16).
Чтобы установить необходимое расстояние между сигналами с учетом местных
условий, на железных дорогах применяют следующие решения (рис. 7.17):
а	) расстояние между сигналами фиксировано, и машинист должен сам регу-
лировать процесс торможения в соответствии с известным ему межсигнальным
расстоянием;
б	) расстояние между сигналами варьируется в зависимости от тормозного пу-
ти. Благодаря такому решению машинист может производить обычное служебное
торможение и быть уверенным в правильности места остановки;
в	) машинист должен начать торможение в заданном режиме и снизить ско-
рость до определенного порога (например, 40км/ч), а затем продолжить движе-
ние с этой низкой скоростью до того момента, когда основной сигнал окажется в
зоне видимости. В интересах по-
вышения участковой скорости и
пропускной способности участка
расстояние, проходимое со сни-
женной скоростью, должно быть
как можно меньше.
В результате исторического
развития в каждой стране уста-
новлены более или менее нор-
мированные расстояния между
основным и предупредительным
сигналом, которые составляют от
Рис. 7.16. Зависимость между скоростью движения и
замедлением при торможении в случае фиксированной
длины тормозного пути
Рис. 7.17. Адаптация расстояния между сигналами и процесса торможения к местным условиям
203
7. Сигналы
1000 до 1500 м на магистральных линиях Европы и до 3000 м в Северной Америке.
При использовании современного подвижного состава такое расстояние соответ-
ствует длине тормозного пути при снижении скорости от максимальной (в пределах
160 км/ч) до полной остановки.
7.3.3.4.	Длина тормозного пути превышает расстояние
между сигналами
Имеются случаи, когда расстояние между двумя основными сигналами короче
длины тормозного пути. Это может происходить по следующим причинам:
— для повышения пропускной способности расстояние между сигналами мо-
жет быть установлено короче принятых 1000— 1500м (п. 7.3.3.3). При этом следует
учесть, что сокращение вдвое межсигнального расстояния повысит пропускную
способность только на 30 — 50%;
— особые ситуации на участке (например, длинный мост, перед въездом на кото-
рый желательно установить сигнал) требуют сокращения расстояния между двумя
сигналами;
— при движении со скоростью более 160 км/ч сохраняется сигнализация наполь-
ными светофорами, которые установлены по расчетам тормозного пути для более
низких скоростей (п. 7.3.3.3). Такие случаи есть на некоторых железных дорогах
Западной Европы (например, во Франции при скорости до 220км/ч);
— по участку следуют поезда с сильно различающимися тормозными свойствами
Возможные варианты сигнализации в таких случаях показаны на рис .7.18, они
могут использоваться в чистой или смешанной форме. Часто на одной и той же
железной дороге применяют разные варианты. Их пригодность для вышеописан-
1. Ступенчатое снижение скорости
2. Предварительное предупреждение
ных случаев показана в табл. 7.1, а более
подробное описание дано ниже:
1. Использование сигнализации ско-
ростных ограничений, при которой ско-
рость снижается за два или более блок-
участка. Огни светофоров показывают
< тормозное^
пути
За. Повторение предупреждения
36. Выключение сигнала
Рис. 7.18. Возможные решения при коротких
расстояниях между сигналами
машинисту точную скорость, которую
он обязан не превышать при просле-
довании каждого сигнала — от первого
ограничения скорости и до остановки;
2. Четырехзначная сигнализация с
показанием «Предварительное преду-
преждение». О сигнальном показании,
означающем «Предупреждение», изве-
щает сигнал «Предварительное преду-
преждение» на предыдущем светофоре.
При получении такого сигнала поезда,
движущиеся с высокой скоростью или
имеющие плохие тормозные свойства,
должны начать торможение, чтобы оста-
новиться перед закрытым сигналом, в то
время как другие поезда воспринимают
сигнал «Предварительное предупрежде-
ние» как сигнал «Проследование»;
204
7.3. Принципы светофорной сигнализации
Таблица 7.1
Пригодность разных вариантов сигнализации при малом расстоянии между сигналами
Номер варианта	Ситуация			
	Требование высокой пропускной способности	Высокая скорость	Особые условия налипни	Разные тормозные свойства поездов
1	При определенных условиях	Да	Да	Нет
2	Нет	Да	При определенных условиях	Да
3	Да	Нет	Да	Нет
3.	Расстояние от подачи сигнала «Предупреждение» до сигнала «Остановка»
продлено на два межсигнальных участка: светофор, расположенный на расстоянии
не менее тормозного пути до запрещающего сигнала, показывает «Предупрежде-
ние», тогда как расположенный между ними сигнал имеет показание «Повторение
предупреждения» (вариант За) или выключен и обозначен световой маркировкой
(вариант 36). Возможно также последовательное использование двух сигналов
«Предупреждение».
На некоторых обычных линиях в Японии, где нет предупредительных сигналов,
применяют особую модификацию варианта 1 (п. 7.5.7). Разрешенная скорость при
движении от одного основного сигнала до следующего уменьшается каскадно. Раз-
личие в скоростных ограничениях соседних сигналов невелико, что позволяет при
любой их видимости плавно тормозить поезд.
7.3.4.	Сигнальные показания для ограничения скорости
7.3.4.1.	Назначение скоростных ограничений
Скорость движения поездов ограничивают по разным причинам. Эти ограни-
чения можно классифицировать следующим образом:
—	конструктивная скорость поезда;
—	расчетная скорость на участке—это та скорость, для которой линия проектиро-
валась с учетом радиусов кривых, переходных кривых, уклонов, видимости сигна-
лов и других параметров. Расчетная скорость на участке указывается в письменных
документах, находящихся в кабине машиниста, а также запоминается машинистом
и в некоторых системах выдается в виде сигнальных знаков;
—	постоянные ограничения скорости—это ограничения ниже максимально допу-
стимой скорости на участке, вводимые в связи с местными особенностями трассы.
Они указываются в письменных документах, находящихся в кабине машиниста, а
также запоминаются машинистом и отображаются сигнальными знаками;
—	временные ограничения скорости зачастую устанавливают в связи с проведе-
нием ремонтных и строительных работ или при обнаружении дефектов пути. На
такие ограничения машинисту обычно указывают сигнальные знаки. Часто для
сигнализации временных ограничений применяются более заметные сигналы или,
как минимум, сигнальные знаки, отличающиеся от тех, которые служат для посто-
янного ограничения скорости;
—	ограничения скорости на маршруте зависят от характеристик маршрута, таких,
как марка стрелочной крестовины, длина защитного участка, занятость пути и т. д.;
205
7. Сигналы
—	ограничения скорости в режиме ограниченной функциональности связаны с ис-
пользованием письменных инструкций, пригласительных сигналов и т.д. (п. 7.4).
Графиковая скорость движения не влияет на безопасность и может варьировать-
ся. Она определяется расписанием движения поездов и служит в качестве рекомен-
дуемой скорости для оптимизации перевозочного процесса, комфорта пассажиров
и энергозатрат. Значения графиковой скорости обычно выдаются машинисту в
распечатанном виде или отображаются на панели индикации в кабине машиниста
и не отображаются напольными устройствами. Графиковая скорость зависит от ка-
тегории поезда — например, для обеспечения необходимого комфорта пассажиров
у ночных поездов она обычно ниже, чем у дневных.
Поезда из вагонов с наклоняемыми кузовами могут проходить кривые с более
высокой скоростью без ущерба для комфорта пассажиров и безопасности. Для
них могут не действовать постоянные ограничения скорости, установленные для
обычных поездов, если при помощи сигнальных знаков или через локомотивную
сигнализацию машинисту предоставляется дополнительная информация, позво-
ляющая ему следовать с более высокой скоростью. Вместе с тем для таких поездов
сохраняют действие маршрутные ограничения скорости.
Из всех скоростных ограничений машинист должен ориентироваться на самое
низкое. Чтобы облегчить визуальное восприятие столь многочисленных знаков, на
некоторых железных дорогах применяется соединение постоянных, временных и
даже маршрутных ограничений в одном сигнале.
7.3.4.2.	Сигнализация указанием направления и скорости
Для того чтобы ограничить скорость движения по маршруту установленным
значением, необходимо на первом этапе определить это значение на основе пара-
метров маршрута и на втором этапе адаптировать режим движения поезда под это
ограничение. В зависимости от способа задания разрешенной скорости различают
два принципа сигнализации: указанием направления и указанием скорости.
Принцип сигнализации указанием направления является старейшим, он использо-
вался для передачи команд машинисту почти всеми железными дорогами до начала
XX в. Этот принцип появился до изобретения постов централизации в середине
ХГК в. — положение механических сигналов одновременно служило указанием
стрелочнику для перевода подвижных элементов пути в соответствующее положе-
ние. Данный принцип все еще применяют на железных дорогах стран Британско-
го Содружества, а также Испании, Норвегии, Китая, Мексики и на западе США.
Машинист информируется о подготовленном маршруте и должен сам выбрать
скоростной режим ведения поезда по сигнальным знакам или ориентируясь на
собственное знание трассы.
В XX в. многие железные дороги, в первую очередь европейские, а также Кана-
ды и восточной части США, перешли к принципу сигнализации указанием скорости.
Система централизации в зависимости от подготовленного маршрута сама уста-
навливает скоростные ограничения и передает их значение машинисту в виде не-
укоснительных предписаний. Часто показания механических сигналов, дававших
ранее информацию о маршруте, были адаптированы для сигнализации о скорости.
Например, показание сигнала «Маршрут с отклонением по стрелочному переводу»
получило значение «Снижение скорости». Кроме основной информации о скоро-
сти, такой принцип предусматривает возможность использования дополнительной
информации о направлении передвижения.
206
7.3. Принципы светофорной сигнализации
Сигнализация указанием направления (или локомотивная)
Рис. 7.19. Учет местных скоростных ограничений сигнализации указанием направления (или локо-
мотивной) и указанием скорости
Сигнализация указанием направления имеет преимущество, состоящее в воз-
можности индивидуальной подстройки скорости к каждому участку пути (рис. 7.19),
но обладает и рядом недостатков: машинист подвержен большому напряжению,
поскольку ему приходится полагаться на свои внимание, знания и опыт; из-за
ошибок машиниста могут возникать частые нарушения скоростных ограничений.
Усложняется также соблюдение режима ведения поезда, вследствие чего локо-
мотивная бригада может работать только на ограниченном и хорошо знакомом
полигоне сети. Особые трудности в сигнализации возникают при следовании по
крупным станциям с большим количеством маршрутов, существуют сложности
в передаче информации о свободности участков маршрута, а также о разных ско-
ростных ограничениях на секциях маршрута. Кроме того, адаптировать систему
АЛС к сигнализации указанием скорости проще, чем при сигнализации указанием
направления.
7.3.4.3.	Скоростные показания сигналов
В отличие от отмены ограничения уменьшение разрешенной скорости обычно
требует заблаговременного объявления, чтобы машинист мог приготовиться к тор-
можению. Поэтому для постоянного, временного или обусловленного маршрутом
ограничения скорости с двумя изменениями (ограничение—отмена ограничения)
требуются три сигнальных показания (рис. 7.20):
— предупреждение о предстоящем скоростном ограничении. Этот сигнал сообщает
машинисту об ограничении скорости и дает приказ к началу торможения. В боль-
шинстве систем сигнализации разрешенная скорость строго определена, хотя в
некоторых системах устанавлива-
ются приблизительные значения
с целью уменьшить количество
сигнальных показаний. В случае
небольшого скоростного ограни-
чения предупреждающие сигналы
не нужны, поскольку расстояние
видимости сигнала больше пути
Рис. 7.20. Основные сигналы, применяемые для сигна-
лизации о скорости
207
7. Сигналы
торможения до указанной скорости. Для скоростных ограничений, обусловленных
движением поезда по маршруту, сигналы предупреждения и ограничения обычно
комбинируют с сигналами, разрешающими движение поезда (см. п. 7.3.3). Поэтому
сигнал предупреждения о скоростном ограничении указывает на скорость, разре-
шенную при движении от следующего сигнала. Точные нормы процесса тормо-
жения, задаваемые сигнальными показаниями, различаются на железных дорогах,
равно как и сигналы «Предупреждение» (см. п. 7.3.3);
— ограничение скорости. После проезда данного сигнала указанное на нем ско-
ростное ограничение должно выполняться. Некоторые системы сигнализации по-
вторяют заданное значение скорости машинисту, в других эта функция не преду-
смотрена, поскольку машинист уже был проинформирован предыдущим сигналом
о скоростном ограничении. Некоторые железные дороги в отдельных случаях даже
не используют сигналы ограничения скорости, заменяя их требованиями начала
торможения до указанной скорости сразу после проследования сигнала предупреж-
дения о предстоящем ограничении;
— конец ограничения скорости. Машинист должен быть проинформирован о за-
вершении действия скоростного ограничения. Обычно начать разгон разрешается
только после того, как хвост поезда проследовал сигнал завершения ограничения.
Для постоянных и временных ограничений скорости типично использование до-
полнительного сигнального знака, означающего конец ограничения или показы-
вающего максимально допустимую скорость на участке. Для ограничений скоро-
сти, обусловленных маршрутами, часто устанавливают место конца ограничения
в соответствии с инструкциями, не размещая дополнительные сигналы. Типичные
места, соответствующие концу ограничения скорости, перечислены в п. 4.3.2.3.
В случае когда конец одного скоростного ограничения соответствует началу
другого, указание нового ограничения является одновременно отменой старого.
Предупреждение о предстоящем скоростном ограничении необходимо только в
том случае, если новое скоростное ограничение ниже предыдущего.
7.3.4.4.	Сигнализация разных скоростных ступеней
Существуют разные способы задания скорости с помощью сигнальных показа-
ний светофоров (рис. 7.21):
—	расположение огней разного цвета, количества и геометрической расстановки.
Недостатки такого подхода — малое число возможных комбинаций и большое
число огней, которые машинист наблюдает на одном и том же сигнале. Данный
способ в меньшей степени используется в Центральной и Северной Европе, но до
сих пор еще доминирует в США;
—	мигание огней. Для повышения числа показаний используется включение
зеленых и желтых огней в режиме мигания или непрерывного горения. Кроме
того, может быть введено различие между малой и высокой частотой мигания,
а также использована комбинация из двух огней, мигающих одновременно или
поочередно;
—	геометрические указатели. Полосы разного цвета или другие геометрические
фигуры для указания скоростных ступеней;
—	цифровые указатели. Обычно необходимую скорость указывает число на
сигнале, которое следует умножить на 10. Современные технологии позволяют
упростить реализацию таких указателей (см. п. 7.2.1). Единственной их проблемой
является более низкая видимость по сравнению с цветными огнями, особенно если
208
7.3. Принципы светофорной сигнализации
требуется указать скоростное ограничение.
Но несмотря на этот недостаток, цифровые
указатели находят все большее применение
на железных дорогах в современных системах
сигнализации.
7.3.5.	Комбинации основных
и предупредительных
сигналов на одном светофоре
По тому, как выдаются скоростные по-
казания на трехзначных светофорах, со-
вмещающих в себе показания основного
и предупредительного сигнала (рис. 7.22)
[Theeg/Maschek, 2005], можно выделить три
группы систем сигнализации:
— разделение основного и предупреди-
тельного сигналов. Оба сигнала могут быть
установлены на одной мачте, но показания
основного и предупредительного сигналов
разделены и находятся одно над другим. В
большинстве случаев эти системы сигнализа-
Расположение цветных огней
Г еометрические указатели
0 00 0 00
ВВП =“=
Цифровые указатели
Рис. 7.21. Способы
отображения скоростных
ступеней на сигналах
ции непосредственно произошли от ночных
огней на механических сигналах;
— комбинированная система первой степени. Если основной сигнал указывает на
скоростное ограничение, показания основного и предупредительного сигналов
в большинстве случаев совмещены (см. рис. 7.22, внизу в центре). Однако если
основной сигнал не дает скоростных ограничений, показания основного и преду-
предительного сигналов объединяют в одно для упрощения восприятия (при этом
зеленый огонь часто исключают);
— комбинированная система второй степени. В обоих случаях, когда основ-
ной сигнал дает максимально разрешающее показание и когда он указывает на
Ф
ф +
+
0
0
Ф
Ф
00
+
00
и
раздельные показания основного и предупредительного сигналов J
ф
ф
Комбинированный сигнал
первой степени
Комбинированный сигнал
второй степени
Основной Предупре- Основной
дительный и предупре-
дительный
Основной Предупре- Основной
дительный и предупре-
дительный
комбинированные (упрощенные) покязания
«ж**»» нов " и * в “ “|	И
ф
Рис. 7.22. Комбинация показаний основного и предупредительного сигналов на одном светофоре
Раздельные основной
и предупредительный сигналы
г S «й: :Ёй ® О & 25 ® |3 В В
Основной Предупре- Основной
дительный и предупре-
дительный
209
7. Сигналы
Снижение скорости
перед следующим
сигналом
Варианты системы сигнализации
Повышение скорости
после следующего
сигнала
Рис. 7.23. Различия в вариантах передачи информации о скоростном ограничении
(примеры системы с фиктивными сигналами)
ограничение скорости, показания основного и предупредительного сигналов со-
вмещаются с целью сокращения числа огней. Этот принцип сигнализации ис-
пользуется во многих новых системах, чтобы максимально упростить показания
светофора — до одного огня и указателя скорости.
Комбинированные системы различаются по объему передаваемой машинисту
информации о скорости движения. Если информация о скорости, выдаваемая ос-
новным сигналом, действует до следующего сигнала, который может устанавливать
иное ограничение скорости, используются следующие возможности (рис. 7.23):
1.	Выдается полная информация о разрешенной скорости на первом и следую-
щем участке;
2.	Скорость на первом участке отображается всегда, скорость на следующем
участке выдается только в случае ее уменьшения, что позволяет машинисту свое-
временно начать торможение;
3.	Сигнал оборудован только одним указателем скорости, который выдает ма-
шинисту меньшее значение из двух. Если на следующем сигнале не указывается
новое ограничение скорости, машинист должен руководствоваться ограничением,
полученным при проследовании первого сигнала.
7.3.6.	Маневровые сигналы
Большинство железных дорог различают поездные и маневровые передвижения
(см. п. 3.3), используя для последних другие, более простые сигналы. Относительно
низкая скорость маневровых передвижений позволяет отказаться от предупреди-
тельных сигналов и сигнализации скоростных ограничений при отклонении по
стрелочным переводам. Кроме того, зона видимости сигналов может быть гораздо
меньшей. Это делает возможными установку более компактных сигналов, фор-
мирование сигнальных показаний расположением огней и использование других
цветов, не применяемых для поездных передвижений.
Маневровые сигналы могут отображаться на отдельном светофоре или совме-
щаться с поездными сигналами. В последнем случае для маневров используют
отдельное разрешающее показание, а сигнал остановки сохраняется общим для
обоих видов передвижений. Во многих странах отдельно стоящий маневровый
210
7А. Избыточность и режим ограниченной функциональности
сигнал должен давать разрешающее показание или выключаться, если через него
установлен поездной маршрут, чтобы не вводить в заблуждение машиниста.
Как правило, маневровая сигнализация предусматривает по крайней мере два
показания: «Остановка» и «Проследование». Кроме того, на некоторых железных
дорогах применяют дополнительные разрешающие показания в зависимости от
того, на какой путь установлен маршрут — на свободный или занятый, а также для
указания отклонений по стрелочным переводам и т. д. (см. п. 4.3.10).
На практике для отдельно стоящих маневровых сигналов применяют следую-
щие виды сигнализации:
—	цветом. Разрешающее показание обычно выдается огнем белого цвета, запре-
щающее — огнем красного, синего или фиолетового цвета;
—	расположением огней. В большинстве случаев разрешающее показание пред-
ставлено вертикальным или диагональным расположением белых огней, а запре-
щающее — горизонтальным;
—	цветом и расположением огней (а также и другие смешанные формы). Напри-
мер, разрешающее и запрещающее показание отличают цветом, а разные разре-
шающие показания различаются расположением белых огней.
7.4.	Избыточность и режим ограниченной функциональности
Поскольку в светофорах в основном используют лампы накаливания, нередки
случаи их отказов. Большинство железных дорог для повышения безопасности и
надежности предусматривают избыточность в оптических системах путем дубли-
рования ламп или нитей внутри одной лампы. Обычно сведения о перегорании
основной лампы или нити автоматически передаются обслуживающему персоналу,
который должен заняться устранением неисправности. Для красных огней такое
резервирование особенно важно с точки зрения обеспечения безопасности; при
неисправности лампы разрешающего сигнала может автоматически включаться
другое, менее разрешающее показание. В большинстве случаев такие переклю-
чения не оказывают существенного влияния на скорость поезда и пропускную
способность участка.
Тем не менее если поезд приближается к погасшему сигналу, инструкции обя-
зывают машиниста воспринимать его как запрещающий. Кроме того, во многих
системах централизации предусмотрен перенос показания неисправного запре-
щающего огня на предыдущий светофор для предотвращения опасной ситуации.
На практике сравнительно часто возникают ситуации, когда невозможно от-
крыть светофор из-за неисправности в цепях, проверяемых перед выдачей разре-
шающего показания (например, из-за ложного занятия участка пути или отсут-
ствия контроля положения стрелки). Принципы безопасности требуют в случае
технической неисправности переводить систему в защитное состояние, т. е. выда-
вать запрещающее показание. Для продолжения эксплуатационного процесса не-
обходим перевод системы сигнализации в режим ограниченной функциональности
(см. п. 4.5.4). Одним из вариантов может быть следование поезда с ограниченной
скоростью; при этом решение принимает машинист (см. п. 7.3.2) или движенец,
выдающий разрешение на движение в следующей форме:
—	ручным сигналом или в виде устного приказа;
—	письменным разрешением, заполненным на бланке, подписанным движен-
цем и выданным или продиктованным по телефону машинисту;
211
7. Сигналы
— при помощи пригласительного сигнала, открываемого с проверкой некото-
рых зависимостей централизации или без них. Такой сигнал заменяет письменное
разрешение, экономя время на заполнение бланка и его выдачу. В Великобрита-
нии пригласительный («Call-оп»—зовущий) сигнал отличается выполнением двух
функций: он заменяет письменное разрешение в случае неисправности основного
сигнала, а также позволяет машинисту совершать регулярные передвижения по
условиям видимости.
Вопросы безопасности движения при использовании пригласительного сигнала
подробно рассмотрены в п. 4.5.4.4.
7.5.	Примеры систем сигнализации
Ниже рассмотрены некоторые примеры, выбор которых обусловлен желанием
представить широкую палитру решений, применяемых для сигнализации на же-
лезнодорожном транспорте.
7.5.1.	Немецкая семафорная и светофорная сигнализация
с основным и предупредительным сигналами (H/V)
Немецкие семафоры (рис. 7.24) хорошо иллюстрируют историческое развитие
оптической сигнализации от механических систем обеспечения безопасности на
станциях до современных. Они до сих пор еще применяются в Германии, хотя и
все в меньшем объеме, и являются прообразом сигнальных систем, используемых
во многих странах мира.
В этой системе все сигналы подразделяются на основные и предупредительные
(см. п. 7.3.5). Основной механический сигнал пред-
ставляет собой семафор с поднятым верхним крылом
при открытом состоянии сигнала, опущенным при за-
крытом и поднятым нижним крылом при выдаче ско-
ростного ограничения. Существенно, что для выдачи
разрешения на проследование крыло семафора должно
подниматься, а не опускаться. Для основного сигнала
Основной сигнал
Предупредительный
сигнал
Механиче-
ский
Световой
Механиче-
ский
Световой
Остановка
Рис. 7.24. Немецкая сигнализация H/V
212
7.5. Примеры систем сигнализации
предусмотрено три базовых показания: «Остановка», «Проследование» и «Просле-
дование с пониженной скоростью» (40км/ч); для последнего показания необходи-
мо использовать дополнительное крыло. Применение нижнего крыла не является
безопасным, так как при его отсутствии или недостаточной видимости машинист
получит более разрешающее показание. Лампа небольшой мощности за свето-
фильтром, устанавливаемая под крыльями, обеспечивает видимость показаний
семафора в ночное время.
На предупредительном сигнале смонтирован диск желтого цвета. Видимое ма-
шинисту положение диска извещает его о предстоящей остановке у основного
сигнала. Положение диска ребром к машинисту соответствует показанию «Про-
следование» (так называемая негативная сигнализация). Устанавливаемое в диа-
гональное положение крыло под диском указывает на скоростное ограничение у
основного сигнала. На некоторых второстепенных линиях с низкой скоростью
движения вместо переключаемых предупредительных сигналов размещают стати-
ческие сигнальные знаки, предупреждающие машиниста о возможном запрещаю-
щем показании основного сигнала. Эти знаки имеют действие до места, откуда
машинист увидит показание основного сигнала.
Система светофорной сигнализации H/V полностью переняла принципы сема-
форной сигнализации (см. рис. 7.24). Для передачи точной информации о скорости
позднее были введены цифровые указатели.
Более подробную информацию к этому примеру можно найти в [DB Netz, 2006].
Подобная семафорная и светофорная сигнализация была широко распростра-
нена на железных дорогах Центральной и Восточной Европы. В настоящее время
ее применение сокращается, но она все еще используется во многих странах.
7.5.2.	Бельгийская семафорная сигнализация
Система, принятая в Бельгии с 1919 г., является хорошим примером трехзнач-
ной сигнализации (см. п. 7.3.3.2) семафорами с возможностью указания скорост-
ных ограничений по разным маршрутам сигналом в форме канделябра (рис. 7.25,
справа). Подобные принципы сигнализации применялись и в других странах, на-
пример в Великобритании.
Сигналы состоят максимум из двух семафорных крыльев: красного цвета вверху
и желтого внизу; они различаются также формой. Предусмотрено четыре базо-
вых сигнальных показания: «Остановка», «Предупреждение», «Проследование с
уменьшенной скоростью» (или «Предварительное предупреждение») и «Просле-
дование» (см. рис. 7.25). Система разработана с расчетом на то, чтобы большин-
ство сигналов оборудовалось одним крылом в соответствии с местом их установки:
перегонные и отдельно стоящие основные сигналы — только красным крылом, а
отдельно стоящие предупредительные—только желтым. Семафоры, размещенные
в зоне действия централизации и одновременно выполняющие функции основных
и предупредительных сигналов, оборудовали двумя крыльями, чтобы можно было
выдавать как команду «Остановка», так и команду «Проследование с уменьшенной
скоростью».
Семафоры, расположенные перед стрелками, оснащали отдельными мачтами
консольного типа для каждого направления с крыльями, которые поднимались
для выдачи разрешения на следование по соответствующему маршруту (из-за этого
семафор имел форму канделябра). Самая высокая мачта соответствует маршруту
следования без отклонения по стрелочному переводу, другая указывает движение
213
7. Сигналы
	Семафоры системы 1919г.	Современ- ные свето- форы	
Остановка			г
Предупрежде- ние			Г
Проследование со сниженной скоростью или предваритель- ное предупреж- дение	Т^г		Ж
Проследование			Г
Рис. 7.25. Бельгийская система семафорной сигнализации 1919 г. в сравнении с современными
световыми сигналами
с отклонением вправо, а третья —влево (сигнализация указанием направления,
см. п. 7.3.4.2). Для указания скорости, отличной от 40км/ч, при следовании на
боковой путь под соответствующим крылом монтировали цифровой указатель.
В современных бельгийских сигнальных системах для скоростного ограничения
также используется цифровой указатель.
Более подробную информацию к этому примеру можно найти в [Sasse, 1941].
7.5.3.	Британская светофорная сигнализация
Современная британская система является примером применения сигнализа-
ции указанием направления при формировании показаний светофоров. Похожие
подходы применяют на железных дорогах остальных стран Британского Содруже-
ства, оборудованных светофорной сигнализацией.
Разрешение на проследование выдается трехзначной сигнализацией
(см. п. 7.3.3.2) со следующей сменой показаний при приближении к запрещаю-
щему сигналу: зеленый —> желтый —> красный или четырехзначной сигнализа-
цией (п. 7.3.3.4) с чередованием показаний: зеленый —» два желтых -> желтый ->
красный.
Сигналы, ограждающие стрелочные переводы, оборудованы маршрутными
индикаторами. В Великобритании их не используют при движении по прямому
положению стрелок, а в ЮАР и для такого случая предусмотрены дополнительные
индикаторы. Независимо от этого для передвижений с отклонением по стрелочно-
му переводу на сигнале может быть установлено до трех указателей направления
слева и трех справа (рис. 7.26).
214
7.5. Примеры систем сигнализации
Скоростные ограничения во многих ситуациях вы-
даются предупреждением о предстоящей остановке.
Если фактическая скорость превышает разрешенную,
машинист начинает тормозить поезд. Применяются
следующие показания сигналов (рис. 7.27):
— если разрешенная скорость движения по марш-
руту значительно меньше, чем на перегоне, входной
сигнал закрыт. Когда поезд подъезжает к станции,
входной сигнал открывается вместе с включением
маршрутного указателя (вариант «Управление при-
ближением к красному огню»);
— при средней разрешенной скорости движения
по маршруту (приблизительно вдвое ниже, чем на пе-
регоне) входной светофор указывает на остановку у
следующего сигнала перед тем, как переключиться на
показание «Проследование» с включением маршрут-
ного указателя (вариант «Управление приближением
к желтому огню»);
— при тех же условиях к станции приближается
Рис. 7.26. Светофор британской
четырехзначной сигнализации
с максимальным числом марш-
рутных указателей
поезд с хорошими тормозными свойствами. Если осуществлять управление по
варианту приближения к желтому огню, то не исключена следующая ситуация:
машинист такого поезда знает о его возможностях и начнет торможение позже,
превысив в результате разрешенную скорость движения по маршруту. Для исклю-
чения подобных ситуаций используется сигнализация мигающими желтыми огня-
ми (вариант «Мигающие желтые огни»);
— при скорости следования по маршруту, которая мало отличается от макси-
мальной скорости движения поезда по перегону, протяженность зоны видимости
маршрутного указателя является достаточной для своевременного предупреждения
Управление приближением к красному огню
Управление приближением к желтому огню
Мигающие желтые огни
Нет управления приближением
Рис. 7.27. Предупреждения о приближении к стрелочному переводу в британской системе
сигнализации
215
7. Сигналы
Рис. 7.28. Сигнализация с задержкой включения желтого огня
машиниста о скоростном ограничении, и никакого дополнительного управления
приближением не требуется (вариант «Отсутствие управления приближением»).
Для ограничения скорости поезда при коротких защитных участках использует-
ся такое же динамическое решение, как и в варианте «Управление приближением
к красному огню» (вариант «Задержка включения желтого огня», рис. 7.28). В этом
случае входной сигнал переключается с красного на желтый незадолго до того, как
поезд подъедет к нему.
Более подробную информацию к этому примеру можно найти в [RSSB, 2004]
и [Nock, 1982].
7.5.4.	Сигнализация на железных дорогах ОСЖД
Система сигнализации ОСЖД была предложена в 1950-х годах в качестве евро-
пейского стандарта. В бывших социалистических странах Центральной и Восточ-
ной Европы и Азии (государствах — членах ОСЖД) ее отчасти удалось внедрить,
в то время как в других странах Европы переход к унифицированной системе не
состоялся, если не считать стандартизации некоторых параметров систем свето-
форной сигнализации, таких, как используемые цвета (см. п. 7.3.1).
Система базируется на принципе комбинированной сигнализации первой сте-
пени. Сигнальное показание состоит из верхней и нижней части (рис. 7.29). Ниж-
няя часть определяет скорость на участке за светофором (функция основного сиг-
нала), тогда как верхняя часть дает информацию о состоянии следующего участка
(функция предупредительного сигнала) или о скорости, которая разрешена после
проезда стрелочной зоны (см. п. 4.3.2.3).
Быстрое мигание	Медленное мигание
Рис. 7.29. Принципы сигнализации в системе ОСЖД
216
7.5. Примеры систем сигнализации
На скоростное ограничение, действующее за светофором (в функции основного
сигнала), указывают одна или две полосы зеленого или желтого цвета. Скорость
у следующего светофора (в функции предупредительного сигнала) определяется
мигающими огнями. Там, где применяют быстрое и медленное мигание, перио-
дичность мигания должна различаться примерно в два раза, чтобы машинист мог
легко различить показания.
Благодаря применению погасшего показания в нижней части, означающего
«Проследование», перегонные сигналы, не ограждающие стрелочные переводы,
оборудуются только тремя лампами (зеленого, желтого и красного огней). Скоро-
стные ступени Vj... v4 могут варьироваться и точно задаются в инструкциях по сиг-
нализации каждой железной дороги. Не везде используются все четыре скоростные
ступени, а их значения могут несколько различаться. Это позволяет адаптировать
систему к принятым в разных странах маркам стрелочных крестовин. На рис. 7.30
изображены сигнальные показания в Чехии и Словакии, где применяют все четыре
скоростные ступени.
217
7. Сигналы
Более подробную информацию о сигнальной системе ОСЖД можно найти в
[Piastowski, 1960].
На железных дорогах стран бывшего СССР применяется вариант системы
ОСЖД с некоторыми изменениями. Часть этих изменений также принята в Китае,
где система ОСЖД объединена с заимствованным у Великобритании принципом
сигнализации указанием направления.
7.5.5.	Современная нидерландская система сигнализации
В настоящее время в Нидерландах применяется система комбинированной сиг-
нализации второй степени (см. п. 7.3.5). Она была результатом разработки новых
подходов к сигнализации в 1950-х годах. Основные принципы работы данной си-
стемы состоят в следующем:
— сигнальные показания имманентно удовлетворяют условиям безопасности.
Это означает, что, если машинист неправильно воспримет часть сигнального по-
казания или часть ламп погашена, показание не станет более разрешающим или
преобразуется в недействительный сигнал;
— сигнальные показания связаны с действиями машиниста настолько тесно,
насколько это возможно. Например, показание «Предупреждение» (остановка у
следующего сигнала) означает «Тормозите от сигнала и до тех пор, пока не снизите
Рис. 7.31. Сигнальные показания в современной системе сигнализации Нидерландов
218
7.5. Примеры систем сигнализации
скорость до 40км/ч. Затем продолжайте двигаться со скоростью 40км/ч, пока не
увидите следующий сигнал». Подобные инструкции предусмотрены для всех сиг-
нальных показаний, ограничивающих скорость. При такой системе машинист
своевременно получает исчерпывающее руководство к действию и тотчас же при-
ступает к их выполнению;
—	нет различий в сигнализации для поездных и маневровых передвижений.
Основные сигнальные показания [Bailey et al., 1995]:
—	красный огонь: «Остановка»;
—	желтый огонь: «Предупреждение об остановке» (уменьшайте скорость до
40 км/ч, затем продолжайте двигаться со скоростью 40 км/ч и будьте готовы оста-
новиться перед закрытым сигналом);
—	желтый огонь + цифра: «Предупреждение об ограничении скорости» (умень-
шайте скорость до указанной);
—	зеленый мигающий огонь: «Ограничение скорости» (проследуйте сигнал со
скоростью не более 40 км/ч);
—	зеленый мигающий огонь + цифра: «Ограничение скорости» (проследуйте
сигнал со скоростью не более указанной);
—	зеленый огонь: «Проследование».
Сигнальные показания, используемые в нидерландской системе сигнализации,
частично приведены на рис. 7.31 для сравнения с другими системами.
Если цифровая индикация погашена или машинист неправильно воспринял
ее, происходит переход к более запрещающему показанию: машинист тормозит до
скорости 40 км/ч и поддерживает эту скорость с готовностью остановиться. Если
погашен красный, желтый или зеленый огонь, возникает неопределенное пока-
зание или полное его отсутствие, что обязывает машиниста остановиться. И если
машинист по ошибке видит мигающий огонь вместо непрерывно горящего (при
наличии временных препятствий для восприятия сигнала с движущегося поезда
это более вероятное событие, чем обратный случай), такое показание восприни-
мается как менее разрешающее. Выполнение режима мигания огней проверяется
техническими средствами.
7.5.6.	Немецкая система сигнализации Ks
Немецкая система Ks (рис. 7.32), вводимая в эксплуатацию с начала 1990-х годов,
представляет собой еще одну комбинированную систему второй степени с цифро-
выми указателями скорости. Основной ее идеей является разделение сигнальных
показаний на две части: разрешение на движение и ограничение скорости. Это
имеет смысл в случае использования одного показания при передаче машинисту
сигналов о разных ограничениях скорости (об ограничении при движении по пе-
регону, а также постоянном ограничении, временном и связанном со следованием
по маршруту). Такой принцип еще не реализован в данной системе.
Разрешение на движение выдается тремя сигнальными показаниями:
—	красный огонь: «Остановка»;
—	желтый огонь: «Предупреждение» (один участок свободен, ожидается оста-
новка у следующего сигнала);
—	зеленый огонь: «Проследование» (два или более участка свободны).
Кроме того, сигналы оборудованы двумя цифровыми указателями, один из ко-
торых предупреждает об ограничении скорости у следующего сигнала, а другой —
у ближайшего. Для привлечения внимания машиниста при выдаче скоростных
219
7. Сигналы
Рис. 7.32. Сигнальные показания в немецкой системе Ks
ограничений зеленый огонь мигает. На рис. 7.32 представлены некоторые примеры
сигнальных показаний для сравнения с другими системами.
Более подробную информацию об этой системе можно найти в [DB Netz, 2006].
7.5.7.	Система сигнализации на пригородных железных дорогах
Японии
На пригородных железных дорогах Японии (узкой колеи) с высокой интенсив-
ностью движения поездов светофоры устанавливают очень близко друг к другу.
Предупредительные сигналы не используются, скорость снижается постепенно при
движении от одного основного сигнала со скоростным ограничением до следующе-
го, а видимость показаний светофора достаточна для своевременного торможения.
Рис. 7.33. Японская система сигнализации на пригородных линиях
220
7.5. Примеры систем сигнализации
Скорость ограничивается каскадно со 130 км/ч (ранее — максимальной) до оста-
новки (рис. 7.33). В 1990-е годы было введено дополнительное показание «Быстрое
проследование», которое позволило развивать скорость на некоторых линиях до
160 км/ч.
Кроме скоростных ступеней, приведенных на рис. 7.33, есть также показание
«Пониженная скорость» (25 км/ч, два желтых огня), используемое для ограничения
скорости в маршрутах с отклонением по стрелочному переводу.
Более подробную информацию об этой системе можно найти в [Ugajin et al.,
1999].
7.5.8.	Сигнализация NORAC
NORAC (Northeast Operating Rules Advisory Committee) — это основанное в
1980-х годах объединение железнодорожных компаний, осуществляющих пере-
возки на северо-востоке США. Оно стандартизировало правила эксплуатации же-
лезных дорог и системы сигнализации для всех участников объединения без замены
светофоров. Результатом стало сокращение большого числа показаний сигналов
до нескольких основных, каждый из которых мог выдаваться в разных вариантах,
зависящих от конструкции светофора. Кроме того, на некоторых линиях исполь-
зуется локомотивная сигнализация, не рассматриваемая в данном разделе.
Реализация такой же стратегии гармонизации в Европе проходила бы гораздо
сложнее, так как здесь правила эксплуатации железных дорог, определяющие сиг-
нальные показания, разнятся в значительно большей степени, чем между членами
NORAC, хотя отличий в сигнальных показаниях значительно меньше.
Действующие инструкции NORAC определяют следующие скорости и виды
передвижений:
—	нормальная скорость: максимальная скорость на участке;
—	лимитированная скорость: 45 миль/ч (72 км/ч) для пассажирских и 40 миль/ч
(64 км/ч) для грузовых поездов;
—	средняя скорость: 30 миль/ч (48 км/ч);
—	малая скорость: 15 миль/ч (24 км/ч);
—	ограниченная скорость: движение по условиям половины расстояния види-
мости с учетом возможности появления на путях других транспортных средств,
посторонних препятствий, стрелок, установленных в неправильное положение, и
сигналов. Эта скорость составляет 15 миль/ч в зонах централизации (на станциях)
и 20 миль/ч (32 км/ч) на перегонах. Такая же скорость разрешена и для маневровых
передвижений;
—	остановка при условном значении запрещающего сигнала (остановиться и
затем проследовать с ограниченной скоростью);
—	остановка при абсолютном значении запрещающего сигнала.
На основе этих уровней скорости определены следующие 15 сигнальных
показаний:
—	«Проследование». Движение с нормальной скоростью;
—	«Остановка»;
—	«Остановка и проследование»;
—	«Ограничение». Движение по станции с ограниченной скоростью до осво-
бождения последней стрелки;
—	«Приближение». Предупреждение об ограничении скорости за ближайшим
сигналом, остановка у следующего сигнала;
221
7. Сигналы
—	«Предварительное приближение». Предупреждение об ограничении скорости
за следующим сигналом; остановка через два сигнала;
—	«Лимитированная/средняя/малая скорость, участок свободен». Скоростное
ограничение — следовать с обозначенной скоростью, пока поезд не освободит все
стрелки, затем двигаться с нормальной скоростью;
—	«Средняя скорость до следующего сигнала». Ограничение скорости — дви-
гаться со средней скоростью до следующего сигнала;
—	«Приближение к ограничению до лимитированной/средней/малой скорости».
Предупреждение о скоростном ограничении — подготовиться к приближению к
сигналу с указанным скоростным ограничением;
—	«Средняя/малая скорость, следующий сигнал закрыт». Ограничение скорости
и предупреждение — движение с указанным скоростным ограничением, готовиться
к остановке у следующего сигнала.
За исключением показания «Средняя скорость до следующего сигнала», ника-
кие другие сигналы не дают информации о скоростном ограничении у ближайшего
и одновременно у следующего светофора. Другие применяемые в США систе-
мы светофорной сигнализации больше похожи на европейские по числу таких
комбинированных показаний. Правила сигнализации NORAC, упрощенные для
обеспечения совместимости сигнальных показаний разных компаний, исходят из
видимости запрещающего сигнала, достаточной для торможения поезда от средней
скорости до остановки. Поэтому предупреждения выдаются так, чтобы машинисту
не требовалось ограничивать скорость ниже средней до того, как он увидит пока-
зание следующего сигнала.
Каждое сигнальное показание может быть выражено одним из вариантов, чис-
ло которых может составлять от двух до 12. На рис. 7.34 представлены некоторые
идентичные по значению варианты показаний сигналов разных конструкций. По-
казание «Предварительное приближение», которое не показано на рис. 7.34, всегда
является разновидностью показания «Приближение» с одним или несколькими
мигающими желтыми огнями.
Сигналы, представленные на рис. 7.34 слева в каждой ячейке, являются ти-
пичными представителями устройств сигнализации расположением огней одного
цвета. Огни верхней части показания (на круглом щите) обозначают:
—	может ли поезд проследовать с максимальной скоростью (вертикальная по-
лоса огней);
—	должен ли он остановиться перед сигналом или проехать его с ограниченной
скоростью (горизонтальная полоса);
—	или же поезд должен начать торможение с целью последующей остановки
либо ограничения скорости (диагональная полоса).
Требование скоростных ограничений отображается горизонтальной полосой
огней остановки на верхнем круглом щите с добавлением полосы огней в нижней
части сигнала, тогда как предупреждения о предстоящем ограничении скорости
основаны на показании «Приближение». Поэтому система сигнализации остается
безопасной при наличии потухших ламп. Сигнальное показание «Малая скорость,
участок свободен» применяется только на карликовых светофорах.
Сигналы в середине каждой ячейки на рис. 7.34 используют совершенно иные
принципы позиционирования цветных огней. Светофор состоит из трех про-
жекторных комплектов. Число красных огней вверху сигнала обозначает огра-
ничение скорости, действующее при проезде этого сигнала: отсутствие красных
огней на вершине означает нормальную скорость, один красный огонь означает
222
7.5. Примеры систем сигнализации
Следующий сигнал Ближайший\^ сигнал		Разрешенная скорость движения, миль/ч				Остановка
		Нормальная	Лимитирован- ная, 45/40	Средняя, 30	Малая, 15	
Разрешенная скорость движения, миль/ч	Нормальная	ф । О Проследование	Приближение к ограничению до лимитированной скорости	©Га В • Приближение к ограничению до средней скорости	$»•’ Приближение к ограничению до малой скорости	©|ф Приближение
	Лимитиро- ванная, 45/40	В о Лимитированная скорость, участок свободен				
	Средняя, 30	Средняя ско- рость, участок свободен		Средняя скорость до следующего сигнала		©$• 4г о Средняя ско- рость, следующий сигнал закрыт
	Малая, 15	Малая скорость, участок свободен				®i Малая скорость, следующий сиг- нал закрыт
	Ограниченная (по условиям видимости)					Ограничение
Условная останов- ка		© Остановка и проследование				
Остановка		Остановка				
Рис. 7.34. Отдельные сигнальные показания в системе NORAC
лимитированную или среднюю скорость, два красных огня — малую или огра-
ниченную скорость, а три — остановку. При необходимости лимитированную
скорость отличают от средней или малую скорость от ограниченной по наличию
мигающего огня разрешающего (не красного) цвета. Цвета и расположение не
красных огней указывают, чего следует ожидать у следующего сигнала, т. е. какая
скорость будет действовать после проезда всех стрелок:
—	зеленый огонь: нормальная скорость,
—	желтый огонь: остановка,
—	два желтых огня или желтый над зеленым: малая скорость.
223
7. Сигналы
Назначение расположенных ниже красных огней состоит в том, чтобы запол-
нить пустые места.
В правой части каждой ячейки на рис. 7.34 показаны сигналы, в которых раз-
решение на движение и скоростное ограничение разделены подобно тому, как
это сделано в немецкой системе Ks (см. п. 7.5.6). Разрешение на движение (или
сообщение о свободности участка, если разрешение по действующим правилам не
передается особым образом) сигнализируется красными, желтыми или зелеными
огнями и их расположением на круглом щите, тогда как скоростные ограничения
(кроме ограниченной скорости) индицируются расположением и миганием или
немиганием дополнительного белого или желтого огня.
Более подробную информацию об этих примерах можно найти в [NORAC, 2003].
224
8.1. Требования к системам, их классификация и условия применения
8.	Автоматическая локомотивная сигнализация
и контроль скорости
Гоегор Теег, Сергей Власенко
8.1.	Требования к системам, их классификация
и условия применения
8.1.1.	Введение
Самым слабым звеном в системах обеспечения безопасности движения поездов
является человек — дежурный по станции, машинист или другой исполнитель.
Для исключения опасных ошибок стрелочников в 1870-х годах началось внедре-
ние постов централизации, и затем подобные системы оказались востребованы
на локомотиве. С этой целью несколько позже была разработана автоматическая
локомотивная сигнализация (АЛС), включая локомотивные устройства безопас-
ности, призванные контролировать действия машиниста и при необходимости
вмешиваться в них. Предполагается, что машинист обладает чувством ответствен-
ности, поэтому локомотивные системы безопасности обычно защищают не от
преднамеренных, а только от ошибочных действий.
Другая задача таких систем на многих железных дорогах состоит в замене пока-
заний напольных сигналов или их дополнении при помощи сигнализации в кабине
машиниста. Сигнализация в кабине машиниста, хотя и является частью сигналь-
ной системы (см. раздел 7), технически связана с АЛС, а потому рассматривается
в настоящем разделе.
Таким образом, функции АЛС могут быть разделены на три группы:
—	сигнализация в кабине машиниста;
—	контроль действий машиниста;
—	вмешательство в управление поездом.
Большинство современных систем выполняют все эти функции, во многих уста-
ревших системах они реализованы лишь частично.
Для классификации АЛС в англоязычных странах и Японии применяют такие
понятия, как ATS (Automatic Train Stop—система автоматической остановки), ATP
(Automatic Train Protection — система автоматического обеспечения безопасно-
сти движения поезда) и АТС (Automatic Train Control — система автоматического
управления поездом). Поскольку для этих терминов нет общепринятых опреде-
лений, данная классификация нс будет использоваться в настоящей книге, чтобы
не запутать читателя. Вместо этого в п. 8.3.1 представлена новая классификация.
8.1.2.	Сигнализация в кабине машиниста
Функции сигнализации в кабине машиниста, используемые в разных системах
АЛС, могут быть следующими:
—	неселекгивное предупреждение;
—	селективное предупреждение;
—	повторение показания напольного светофора;
—	непрерывное отображение статической информации о скорости;
225
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
—	непрерывное отображение динамической информации о скорости.
Неселективный предупредительный сигнал (как правило, акустический). При
приближении поезда к определенной точке, например к предупредительному све-
тофору, выдается звуковой сигнал для привлечения внимания машиниста к этому
светофору независимо от его показаний. Информационная связь между путевым
сигналом и локомотивной системой безопасности не требуется для такой сигна-
лизации, которая применяется в старых системах АЛС.
Селективный предупредительный сигнал (также, как правило, акустический). Зву-
ковой сигнал выдается выборочно и только в тех случаях, когда необходимо огра-
ничить свободу действий машиниста. Обычно акустическая сигнализация связана
с показаниями путевых светофоров, требующих начала торможения, например с
сигналом предупреждения об остановке (см. 7.3.3.1) или сигналом ограничения
скорости (см. 7.3.4.3).
Повторение показания напольного светофора. Показание находящегося впереди
(в некоторых случаях позади) напольного светофора повторяется в кабине маши-
ниста при движении поезда по участку между двумя светофорами или по участку
заданной длины вблизи напольного сигнала. При определенных условиях локо-
мотивная сигнализация этого вида может заменить путевые светофоры, но в боль-
шинстве случаев используется в дополнение к ним. Сигнал в кабине видим при
любых погодных условиях, он не дает машинисту забыть показание напольного
светофора и во многих случаях предоставляет информацию машинисту раньше,
чем напольная сигнализация. Однако в таких системах локомотивная сигнализа-
ция дает не больше информации, чем напольный светофор, и машинист все еще
несет ответственность за верный расчет кривой скорости при торможении поезда.
Непрерывное отображение статической информации о скорости (рис. 8.1). В каби-
не машиниста отображается информация не только о показаниях напольных сиг-
налов, но и о разрешенной скорости с учетом всех ограничений. Также возможна
индикация сведений о предстоящих ограничениях, но машинист все еще должен
сам рассчитывать кривую скорости при торможении. В некоторых системах такая
сигнализация заменяет напольные сигналы. Во многих современных системах,
обеспечивающих сигнализацию указанием направления, допустимая скорость
Статическая кривая скорости (разрешенная скорость в каждой точке маршрута)
Пройденный путь
Динамическая кривая скорости (включает в себя кривую скорости при торможении)
о
CL
о
Пройденный путь
Рис. 8.1. Статическая и динамическая кривые скорости
226
8.1. Требования к системам, их классификация и условия применения
меняется при прохождении различных элементов пути вместо установления од-
ного скоростного ограничения для всего маршрута (см. рис. 7.19).
Непрерывное отображение динамической информации о скорости (см. рис. 8.1). На
основе статической информации о скорости бортовое и/или напольное устройство
производит расчет кривой скорости при торможении. Система непрерывно ото-
бражает в кабине машиниста максимально допустимую скорость, которая согласо-
вана со следующим ограничением и потому не может быть превышена в текущий
момент времени. Для этого необходима информация о расстоянии до места начала
действия следующего ограничения. Эта информация может быть передана индиви-
дуально для блок-участка либо стандартизирована использованием блок-участков
одинаковой длины. Унификация длины блок-участков оправданна только в случае
преимущественно однородного движения, например на специализированных вы-
сокоскоростных или пригородных линиях.
8.1.3.	Контроль действий машиниста
В системах АЛС можно выделить следующие функции контроля действий
машиниста:
—	проверка способности машиниста управлять локомотивом;
—	проверка внимательности машиниста;
—	остановка поезда при проезде запрещающего сигнала;
—	контроль за торможением;
—	контроль ограничения скорости.
Проверка способности машиниста управлять локомотивом. Через определенные
интервалы времени независимо от показаний напольных светофоров машинист
должен нажимать рукоятку бдительности, чтобы подтвердить свою способность
управлять локомотивом. Интервал нажатий может определяться временем или
пройденным путем. Кроме того, в некоторых локомотивных системах безопасности
машинист должен чаще нажимать на кнопку в случае, когда необходимо тормозить
поезд. В ряде других систем (например, в США) такие нажатия требуются только
в том случае, если в течение определенного времени машинист не совершал ка-
ких-либо действий.
Проверка внимательности машиниста. В определенных ситуациях (например,
при проследовании светофора, предупреждающего о последующей остановке) ма-
шинист должен подтвердить свою внимательность нажатием специальной кнопки.
Тем самым существенно снижается риск того, что машинист не заметит сигнал. Од-
нако зафиксировано много случаев, когда машинист нажимает кнопку по привыч-
ке, но не тормозит поезд и в результате проезжает запрещающий сигнал, поэтому
такой метод сам по себе не обеспечивает достаточную безопасность.
Остановка поезда при проезде запрещающего сигнала. Проследование запрещаю-
щего сигнала обычно приводит к экстренному торможению. Отдельным случаем
является движение поезда по особому разрешению, письменному указанию или
пригласительному сигналу. Оно допускается при условии выполнения машинистом
дополнительных действий, дающих право пренебречь указаниями системы, или при
проследовании запрещающего сигнала на очень низкой скорости либо соблюдении
обоих этих условий. Эта функция сама по себе или в комбинации с проверкой бди-
тельности машиниста обычно не является гарантией остановки поезда в пределах
защитного участка (исключения —движение с очень низкой скоростью, хорошие
тормозные свойства поезда и применение защитных участков большой длины).
227
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
Рис. 8.2. Виды кривых контроля скорости при торможении
Поскольку в большинстве случаев перечисленные выше функции не гарантиру-
ют остановку поезда до места, где может произойти столкновение, в современных
системах реализуют контроль торможения. В этом случае непрерывно или точечно
контролируется скорость поезда при его торможении для остановки перед запре-
щающим сигналом или для выполнения скоростного ограничения. Реализацию
такого контроля затрудняет разница в тормозных свойствах поездов, требующая
применения разных кривых контроля скорости (см. п. 3.5). На практике исполь-
зуют следующие методы контроля торможения (рис. 8.2):
—	индивидуальная контрольная кривая вычисляется для каждого поезда с уче-
том параметров находящегося перед ним участка пути. Для всего процесса тормо-
жения до остановки поезда у запрещающего сигнала используется одна контроль-
ная кривая. Этот метод используется в большинстве развитых систем с цифровой
передачей данных (пп. 8.3.5, 8.3.6);
—	в бортовом устройстве или в центре управления хранится набор стандарти-
зированных фрагментов контрольных кривых для разных значений начальной
скорости торможения, разных расстояний до места остановки и/или категорий
поездов. Соответствующий фрагмент выбирается по сигналу от путевого передат-
чика. Это типичное решение для систем точечной передачи с небольшим объемом
данных (п. 8.3.3);
—	ступенчатая контрольная кривая. Это типичное решение для систем с непре-
рывной передачей сигнальных показаний кодовыми рельсовыми цепями (п. 8.3.4),
где код меняется обычно при занятии поездом новой рельсовой цепи;
—	точечный контроль. Контрольная скорость задается несколькими значениями
для определенных точек на участке приближения к месту остановки;
—	вместо контроля скорости может непрерывно или через определенные ин-
тервалы времени проверяться включение тормозов в ходе требуемого процесса
торможения.
Некоторые системы позволяют машинисту отключить контроль торможения
в случае, если показание светофора изменилось на более разрешающее, но на-
польные устройства точечной передачи неспособны автоматически передать его
на локомотив.
228
8.1. Требования к системам, их классификация и условия применения
Контроль ограничения скорости. В дополнение к контролю процесса торможения
во многих системах проверяется соблюдение ограничений скорости — максималь-
но допустимого значения для линии, местных скоростных ограничений, ограниче-
ний для поездов определенных категорий и т. д. Измерить фактическую скорость
можно при этом двумя способами:
—	бортовыми средствами — одометром, радаром Доплера и т. п. (см. п. 5.2.6.3);
—	стационарными средствами — измеряя время проезда поездом заданного от-
резка пути.
8.1.4.	Вмешательство в управление поездом
Когда функции контроля обнаруживают проблему в управлении поездом, ак-
тивизируются функции вмешательства. В большинстве современных систем пред-
усмотрено несколько уровней вмешательства:
—	самое слабое вмешательство. Система предупреждает машиниста о возник-
новении проблемы (чаще всего акустическим сигналом) и требует ее устранения;
—	следующий уровень: автоматическое выключение тяги (применяется на не-
которых железных дорогах);
—	включение служебного торможения;
—	самое сильное вмешательство —принудительное экстренное торможение.
В случае превышения значений ограничения скорости движения на участке
или при торможении некоторые системы используют разные меры вмешатель-
ства в зависимости от того, насколько превышено значение динамической кривой
разрешенной скорости (рис. 8.3) и/или как долго это превышение имеет место. В
других системах реализовано вмешательство только одного вида, главным образом
экстренное торможение.
Системы, в которых предусмотрены функции вмешательства, выдают команду
экстренного торможения с случае проезда запрещающего сигнала.
Торможение может продолжаться до полной остановки поезда или до тех пор,
пока скорость не будет снижена до безопасного предела. Во многих системах пред-
усмотрена регистрация таких событий.
Рис. 8.3. Значения скорости для активизации функций вмешательства
229
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
8.1.5.	Роль систем АЛС в эксплуатационном процессе
По роли в эксплуатационном процессе железных дорог системы АЛС подраз-
деляются на следующие группы:
—	вспомогательные системы, которые обеспечивают дополнительную безопас-
ность, но не заменяют напольные сигналы. В большинстве таких систем машинист
должен руководствоваться показанием напольного светофора как более безопас-
ным, если локомотивный сигнал не соответствует ему;
—	независимые системы с непрерывной функцией управления, которые могут заме-
нить напольные сигналы, хотя последние зачастую сохраняют для регулирования
движения поездов, не оборудованных такими системами, или для работы в режиме
ограниченной функциональности. Если показания напольного и локомотивного
сигналов не соответствуют друг другу, машинист должен руководствоваться по-
следним, поскольку система АЛС выдает зачастую более подробную информацию
(например, о состоянии более коротких блок-участков). Эти системы востребованы
прежде всего при высокоскоростном движении (когда машинист поезда не спосо-
бен воспринять показания напольных светофоров) и на некоторых метрополитенах
с большой плотностью движения.
Большинство современных систем построены как безопасные. Это означает,
что отказ технических средств при передаче или обработке информации влечет за
собой выдачу более запрещающих команд или будет обнаружен. Многие старые
системы нельзя отнести к безопасным, т. е. машинист не может полагаться на их
правильную работу. Безопасность является предварительным условием, позволяю-
щим использовать АЛС в качестве основного средства сигнализации.
8.1.6.	Автоматизация управления поездом
При наличии на локомотиве динамической кривой разрешенной скорости в
принципе возможно автоматическое управление поездом. Однако есть причины,
которые затрудняют переход к полностью автоматизированному управлению;
главная из них состоит в неспособности автоматических систем реагировать на
непредсказуемые ситуации, например на появление посторонних объектов на пути.
Поэтому еще одной предпосылкой для полной автоматизации управления является
оборудование линии средствами непрерывного слежения за наличием посторонних
объектов на путях или ограждение линии, которое нельзя преодолеть как неумыш-
ленно, так и преднамеренно. Это очень дорого для протяженных железнодорожных
сетей, но экономически оправданно в некоторых случаях на метрополитенах, где
сеть ограничена и высока плотность движения. Но добиться полной защиты не-
возможно, поскольку не исключены такие маловероятные события, как падение
на путь предметов с пролетающих самолетов.
Можно выделить следующие уровни автоматизации управления поездом:
—	ручное управление без какой-либо автоматизации. Машинист полностью
отвечает за управление, система АЛС не используется;
—	ручное управление с техническим контролем. Система АЛС контролирует
действия машиниста и вмешивается в управление в случае его ошибок;
—	полуавтоматическое управление. Некоторые задачи управления выполня-
ет машинист, другие — автоматические системы. Примером может служить си-
стема автоматического управления поездом АТС на японских высокоскорост-
ных линиях, где машинист отвечает за разгон поезда и остановку у платформы, а
230
8.2. Технические решения для передачи данных
автоматическая система отвечает за торможение, выполняемое по условиям без-
опасности (п. 8.3.4.4). В других современных системах с вычислением динамиче-
ской кривой разрешенной скорости машинист может выбрать между ручным и
автоматическим управлением (п. 8.3.6);
—	автоматическое управление с надзором со стороны машиниста. В нормальном
режиме поезд управляется автоматически, но машинист наблюдает за участком и
может взять на себя управление в случае возникновения опасности или при неис-
правности системы автоведения. Такой способ управления технически возможен
во многих современных системах (п. 8.3.6), но его используют редко по психоло-
гическим причинам: машинист, чья задача в нормальном режиме сводится только
к надзору, не способен действовать должным образом в чрезвычайных ситуаци-
ях из-за утраты бдительности и практики вождения [Yamanouchi, 1979]. Однако
существуют технологии, при которых, несмотря на автоматическое управление,
машинист должен выполнять определенные действия для обеспечения безопас-
ности системы. Например, так с 1968 г. организовано движение на линии Victoria
метрополитена Лондона;
— полная автоматизация. При использовании таких систем машиниста в поезде
нет. В некоторых системах сотрудник поездной бригады, который обычно выполняет
другие задачи (например, продает билеты), имеет возможность взять на себя управле-
ние в аварийных ситуациях. Полностью автоматическое управление в настоящее вре-
мя применяется лишь на некоторых линиях отдельных метрополитенов (например, в
Париже, Лилле, Лондоне, Ванкувере и Копенгагене) и в специализированных транс-
портных системах (например, в аэропортах) с использованием челночных поездов.
8.2.	Технические решения для передачи данных
8.2.1.	Обзор способов передачи
С эксплуатационной точки зрения способы передачи данных в системах АЛС
могут быть следующими (рис. 8.4):
—	прерывистая передача данных, включающая в себя
о точечную передачу;
о кусочно-непрерывную передачу;
—	непрерывная передача данных.
В системах с непрерывной передачей данных (где возможны также короткие
перерывы связи, например, вне зон устойчивого радиопокрытия) обеспечивается
практически постоянная связь между путевыми устройствами и поездом. Данные
передаются обычно в виде телеграмм через короткие интервалы времени. В си-
стемах с прерывистой передачей данных обмен информацией возможен только в
определенных местах с соответствующим путевым оборудованием. Технические
решения для непрерывной и кусочно-непрерывной передачи идентичны и поэтому
рассматриваются совместно в п. 8.2.3.
Прерывистая передача		Непрерывная передана
точечного действия	линейного действия	
Точечная передача	Кусочно-непрерыв- ная передача	Непрерывная передача
Рис. 8.4. Способы передачи информации в разных системах
231
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
8.2.2.	Точечная передача данных
8.2.2.1.	Классификация
Существуют разнообразные напольные устройства передачи информации с пути
на поезд в системах точечной АЛС (АЛСТ). Эти устройства можно классифициро-
вать по следующим критериям:
—	физический способ передачи;
—	способ подачи энергии;
—	одно- или двусторонняя передача информации;
—	возможность изменения передаваемых данных;
—	объем передаваемой информации;
—	избыточность информации;
—	расположение на участке;
—	расположение относительно рельсовой колеи.
Для точечной передачи информации с пути на поезд используют один из сле-
дующих способов взаимодействия напольного и локомотивного устройства:
—	механический,
—	гальванический,
—	оптический;
—	индуктивный.
Первые два способа появились еще в XIX в. и применяются до сих пор в уста-
ревших системах. Оптический способ испытывался, но не нашел должного при-
менения. Индуктивный способ передачи стал основой почти всех современных
систем. В пп. 8.2.2.2 — 8.2.2.5 физические способы взаимодействия рассмотрены
более детально.
Способ подачи энергии. В большинстве случаев напольным устройствам АЛСТ
необходима энергия для передачи информации. Эту энергию они могут получать
непрерывно от стационарного источника или в течение короткого времени от про-
ходящего поезда (например, по принципу приемоответчика, п. 8.3.5). Есть также
устройства, которым не нужна энергия для передачи информации (например, по-
стоянный магнит).
Одно- или двусторонняя передача информации. Чаще всего информация переда-
ется только с пути на поезд. Некоторые современные устройства АЛСТ (например,
приемоответчики) способны осуществлять двустороннюю передачу, обеспечивая
обмен информацией между поездом и центром управления. Однако такая возмож-
ность используется редко (п. 8.3.5).
Возможность изменения передаваемых данных. По этому критерию напольные
устройства АЛСТ разделяют на:
—	передатчики с фиксированными данными, транслирующими всегда одну и
ту же информацию;
—	коммутируемые передатчики, информация от которых может меняться в за-
висимости от состояния входных данных (например, от показания напольного
сигнала).
Часто в одних и тех же системах АЛС используются передатчики обоих типов.
Объем передаваемой информации. Устаревшие путевые устройства способны
передавать только один бит информации (например, Indusi, п. 8.3.3.1). В этом слу-
чае для передачи нескольких биг необходима установка нескольких однотипных
устройств. Однако в современных системах АЛСТ одно напольное устройство мо-
жет передавать большой объем информации (п. 8.3.5).
232
8.2. Технические решения для передачи данных
Indusi/PZB 90
Integra (Швейцария)
Рис. 8.5. Места размещения бортового приемопередающего оборудования в различных системах АЛ С
(источник: Пахль)
Избыточность. Информация может быть избыточной или даже передаваться
повторно в течение одного сеанса для обнаружения ошибок. В некоторых системах
эта возможность используется, в других — нет.
Расположение на участке. Напольные устройства передачи могут размещаться в
разных местах железнодорожной линии. Для проверки внимательности машиниста
(п. 8.1.3) один из передатчиков АЛ СТ устанавливают у предупредительного сигнала,
еще одно напольное устройство располагают у основного сигнала для экстренной
остановки поезда в случае необходимости. Для контроля скорости при торможе-
нии в некоторых системах (например, PZB 90, п. 8.3.3.1, и ATS-S, п 8.3.3.2) уста-
навливают дополнительные передатчики на отрезке пути между сигналами, а для
контроля выполнения скоростного ограничения на участке возможна расстановка
передатчиков с определенным интервалом по всей линии.
Расположение относительно рельсовой колеи. Передатчики точечной АЛС ча-
ще всего устанавливаются внутри колеи — по оси пути или со смещением от нее
влево или вправо. В некоторых случаях напольные устройства АЛСТ размещают
вне колеи. Так как передаваемая информация зависит от направления движения,
напольные устройства работают только для одного направления или переклю-
чаются для смены информации в зависимости от установленного направления.
При размещении устройств не по оси пути передача информации возможна толь-
ко для одного направления движения. Для устройств, расположенных в середине
междурельсового пространства, необходимо исключить передачу информации в
неправильном направлении, например, блокированием или указанием в телеграм-
ме данных, связанных с направлением. На рис. 8.5 представлены места размеще-
ния приемопередающей аппаратуры разных систем АЛС под кузовом локомотива,
предназначенного для международных сообщений в Европе.
8.2.2.2.	Механическая передача
В механических системах информация передается с пути на поезд подвижным
рычагом, который воздействует на соответствующее поездное устройство и тем
самым инициирует реакцию поезда, например экстренное торможение после
проезда запрещающего сигнала. В первых системах на крыше паровоза размеща-
лась стеклянная колба, соединенная с пневматическим тормозом. При проезде
233
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
запрещающего сигнала связанное с семафором напольное устройство разбивало
колбу, срабатывали тормоза и поезд останавливался [Theeg/Vincze, 2007]. Механи-
ческий автостоп до сих пор используется на некоторых железных дорогах (п. 8.3.2.1).
8.2.2.3.	Гальваническая передача
При гальваническом взаимодействии информация передается электрическим
током при соприкосновении локомотивного устройства с напольным. Типичным
примером является французская система Crocodile (п. 8.3.2.2).
Механический и гальванический способы могут использоваться совместно. Так,
в системе, применяемой с 1905 г. в США [Barwell, 1983], механическим касани-
ем регистрируется наличие путевого устройства, а информация о разрешающем
сигнале, компенсирующая механическое воздействие, передается посредством
электрического тока через гальванический контакт.
8.2.2.4.	Оптическая передача
В качестве напольного передатчика используется специальное зеркало, со-
стоящее из фрагментов с разными отражающими свойствами. Положение зеркала
зависит от показания сигнала. Поляризованный луч света, посланный с поезда,
отражается зеркалом и возвращается на фотоприемник. Его спектр содержит ин-
формацию о положении зеркала, которое увязано с показанием сигнала. Из-за
эксплуатационных проблем (в частности, необходимости содержать зеркало в чи-
стоте) такой способ не нашел широкого применения.
8.2.2.5.	Индуктивная передача
Этот способ точечной передачи основан на принципах электромагнитной ин-
дукции между напольным и локомотивным устройством. На практике в системах
индуктивного действия используют:
—	резонансную связь;
—	перемещение в постоянном магнитном поле;
—	высокочастотные приемоответчики или радиомаяки.
В первом случае на локомотиве размещают индуктор, резонансный контур кото-
рого непрерывно находится под током. На пути устанавливают пассивный индук-
тор, настроенный на частоту локомотивного индуктора и содержащий информа-
цию для передачи на поезд. При проезде локомотива над напольным устройством
индукторы взаимодействуют друг с другом, что меняет доступные для регистрации
параметры резонансного контура локомотивного индуктора (например, ток, на-
пряжение или частоту). Примеры рассмотрены в п. 8.3.3.
Другой способ состоит в использовании эффекта появления тока в электриче-
ском проводнике при перемещении его в постоянном магнитном поле. Магнит-
ное поле может создаваться постоянным магнитом (при передаче неизменяемых
данных) или коммутируемым электромагнитом (при передаче выборочных преду-
преждений о показаниях сигналов и контроле движения поезда) либо комбинацией
обоих. Постоянный и электрический магниты могут устанавливать вместе (с воз-
можностью компенсации магнитных полей друг друга, рис. 8.6) либо друг за дру-
гом. Применение этого способа ограничено минимально допустимой скоростью
перемещения проводника в магнитном поле. При скорости поезда менее 10 км/ч
234
8.2. Технические решения для передачи данных
на локомотивный приемник может не
поступить необходимая информация.
Большинство современных систем
точечной индуктивной передачи исполь-
зует высокочастотные приемоответчики
или радиомаяки с ограниченной зоной
действия. Высокочастотная передача
позволяет передавать информацион-
ные телеграммы значительного объема
(несколько сотен бит). В большинстве
случаев напольное устройство получает
энергию от локомотива. Приемоответ-
чики и радиомаяки могут транслировать
постоянную или изменяемую информа-
цию (см. п. 8.2.2.1) либо даже обеспечи-
вать двусторонний обмен данными между
Рис. 8.6. Постоянный магнит с включаемой
обмоткой
инфраструктурой и поездом.
Для исключения ошибок при передаче данных имеются различные техноло-
гии, такие, как повтор телеграмм или проверка контрольной суммы. Кроме того,
в большинстве систем напольные передатчики подключены к другим устройствам
и контролируются, что позволяет своевременно обнаружить их неисправность.
8.2.3.	Непрерывная передача данных
8.2.3.1.	Классификация
В системах линейного действия (см. рис. 8.4) данные могут передаваться не-
прерывно или кусочно-непрерывно (см. п. 8.2.1). Классифицировать эти системы
можно по следующим основным критериям:
—	физический способ передачи;
—	одно- или двусторонняя передача информации;
—	объем передаваемой информации;
—	длительность цикла передачи;
—	время реакции;
—	необходимость технических дополнений;
—	связь передатчика с центром управления и возможность оперативной коррек-
тировки передаваемой информации;
—	стоимость оборудования.
Практически во всех системах линейного действия используется один физиче-
ский способ передачи — индуктивный. В качестве среды передачи могут использо-
ваться (п. 8.2.3.2):
—	рельсовые цепи (рис. 8.7, а);
—	индуктивные шлейфы (рис. 8.7, 6);
а)	б)
Рис. 8.7. Устройства для непрерывной передачи информации
235
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
—	радиоканал (рис. 8.7, в).
Одно- или двусторонняя передача информации. При двусторонней передаче поезд
не только получает разрешение на движение, сведения о максимально допустимой
скорости и т. п., но и может передавать в центр управления информацию о своей
фактической скорости, местоположении, состоянии тормозной системы, цело-
стности поезда и пр. Автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного
типа (АЛСН) на базе рельсовых цепей допускает передачу данных только с пути
на поезд, в то время как системы на базе индуктивных шлейфов или радиоканала
способны обеспечить двусторонний обмен данными.
Объем передаваемой информации зависит от пропускной способности кана-
ла. Радиосвязь предоставляет широкую полосу частот для обмена информацией.
Шлейф может передавать информацию на частотах до 50—100 кГц. Пропускная
способность РЦ ограничена 20 кГц. В зависимости от ширины канала связи АЛСН
обеспечивает передачу от нескольких бит (например, три сигнальных показания в
российской системе АЛСН, п. 8.3.4.1) до детализованных разрешений на движение
и данных о профиле пути, как в системе ETCS (пп. 8.4.3, 8.4.5).
Длительность цикла передачи важна для своевременного приема срочных сооб-
щений (например, об экстренной остановке поезда). Высокоскоростное движение
требует коротких циклов (менее 1 с), для более низкой скорости допустима дли-
тельность цикла в несколько секунд.
Время реакции. Перед тем как система АЛС начнет реагировать на полученную
информацию, необходима проверка достоверности сообщения. Некоторые систе-
мы активизируются только после повторения сообщений. Например, российская
система АЛСН включает новое показание после повторения трех циклов передачи,
т. е. примерно через 5 с (п. 8.3.4.1).
Необходимость технических дополнений. Рельсовые цепи в зоне изолированных
стыков, а также радиоканал в пересеченной местности не могут гарантировать
непрерывность передачи информации. В этих случаях может потребоваться до-
полнительный канал передачи, например индуктивный шлейф.
Связь передатчика с центром управления. Системы АЛСН могут быть централи-
зованными или децентрализованными. Централизованные системы допускают
оперативное изменение передаваемой информации, например, для введения ско-
ростных ограничений при проведении путевых работ или выдачи команд экстрен-
ной остановки в случае таких природных катаклизмов, как землетрясения.
Важным фактором является стоимость систем передачи. Использование в АЛСН
существующих рельсовых цепей не требует значительных издержек. Применение
индуктивных шлейфов требует дополнительных затрат на укладку кабеля, кроме
того, усложняется проведение путевых работ. Радиоканал между поездом и цен-
тром управления обещает хорошие перспективы, но в настоящее время является
самым дорогим вариантом.
8.2.3.2.	Технические принципы передачи
При передаче данных по рельсовым цепям кодовую информацию может содер-
жать (см. п. 5.3.4):
—	частота немодулированного сигнала;
—	модулированный сигнал.
Первая система АЛСН на базе рельсовых цепей использовала разные частоты,
причем каждая частота соответствовала определенному коду (система CSS в США,
236
8.3. Примеры реализации систем
Рис. 8.9. Шлейф LZB
Рис. 8.10. Шлейф Euroloop
п. 8.3.4.2). В настоящее время в большинстве систем применяют импульсную, ча-
стотную или фазовую модуляцию разных видов. Частотная и фазовая модуляция
обеспечивают передачу большего объема информации, чем импульсная.
Индуктивный шлейф чаще всего укладывают в рельсовой колее одним из сле-
дующих способов (рис. 8.8):
—	в виде двух отдельных проводов, которые скрещиваются через определенные
расстояния. Шлейфы такого типа используют на некоторых метрополитенах и в
системе LZB (п. 8.3.6, рис. 8.9);
—	в виде кабеля с прямым и обратным проводом, размещенного на подошве
рельса. Такой шлейф применяется в системе ETCS уровня 1 (п. 8.4.3, рис. 8.10).
Система GSM-R является европейским стандартом для радиосвязи на желез-
нодорожном транспорте и, кроме того, используется в системе ETCS (п. 8.4.2).
Ширина канала передачи составляет 200 кГц, несущие частоты для дуплексной
связи находятся в диапазоне 876-880 МГц (передача) и 921-925 МГц (прием).
Кроме того, имеются и другие системы цифровой радиосвязи, тестируемые или
используемые на железных дорогах для непрерывной передачи данных.
8.3.	Примеры реализации систем
8.3.1.	Классификация
Системы обеспечения безопасности движения поездов, применяемые на же-
лезных дорогах, можно разделить на пять групп в соответствии с их функциями и
способом передачи данных (рис. 8.11):
1.	Точечная АЛС без контроля торможения;
2.	Точечная АЛС с передачей небольшого объема данных и контролем тормо-
жения;
3.	Непрерывная АЛС на базе кодовых рельсовых цепей. Так как границы между
такими АЛС с контролем процесса торможения и без него весьма размыты, вари-
анты За и 36 сведены в одну группу;
237
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
Функции Способ передачи	Контроль бдитель- ности, автостоп и другие функции, но без контроля тормо- жения		С контролем тормо- жения в разных фор- мах, но без динами- ческого контроля скорости		С динамическим контролем скорости		
Точечная передача		Группа 1	/ Группа 2 к			Г руппа 4	
								
। Непрерывная передача		(За) Группа 3	(36) Ч			>				Группа 5 к	J	
Рис. 8.11. Классификация систем АЛС
4.	Точечные АЛС с передачей большого объема данных и динамическим кон-
тролем скорости;
5.	АЛСН с передачей большого объема данных и динамическим контролем
скорости.
Такая классификация отражает развитие систем от более старых с простыми
функциями к современным с более сложными функциями.
Большинство систем работают независимо, но некоторые являются дополне-
нием к другим системам и могут работать только вместе с ними. В качестве приме-
ра можно привести российскую систему САУТ (п. 8.3.5.3), дополняющую АЛСН
(п. 8.3.4.1) и обеспечивающую динамический контроль скорости. Другим приме-
ром является немецкая система GNT (п. 8.3.5.1)— она дополняет систему PZB 90
(п. 8.3.3.1) и позволяет поездам из вагонов с наклоняемыми кузовами двигаться с
более высокой скоростью, чем обычные поезда.
8.3.2.	Группа 1: АЛС с точечной передачей без контроля процесса
торможения
Системы без контроля процесса торможения (см. рис. 8.11) имеют две основные
функции: они проверяют бдительность машиниста при приближении к сигналу,
который может давать предупреждение об остановке, и останавливают поезд после
проезда запрещающего сигнала (рис. 8.12). Применяемые способы передачи ин-
формации просты, но весьма различны. Ниже для примера коротко рассмотрены
четыре системы: механический автостоп, французская Crocodile, британская AWS
и швейцарская Signum.
Возможности повышения безопасности при применении таких систем ограни-
чены. Это иллюстрирует пример старой японской системы ATS-S, которая пред-
усматривала проверку внимательности машиниста при проследовании поездом
Рис. 8.12. Функции контроля в системах группы 1
238
8.3. Примеры реализации систем
предупредительного сигнала независимо от его показания. Внедрение системы
сократило число аварий, связанных с проездом запрещающего сигнала, только
наполовину, а в 98 % оставшихся случаев авария происходила после подтверждения
бдительности машиниста [Kondo, 1980]. С введением выборочного подтверждения
бдительности (только если сигнал предупреждает о последующей остановке) и
добавлением функции автостопа защитные свойства системы были бы улучшены,
но во многом они не удовлетворяли бы современным требованиям к безопасности
движения поездов. Функция автостопа без контроля процесса торможения требует
защитных участков за запрещающим сигналом, по длине соответствующих тормоз-
ному пути, что в большинстве случаев реализовать невозможно.
8.3.2.1.	Механический автостоп
Рис. 8.13. Механический автостоп на линии
городской железной дороги Берлина
Механический автостоп (рис. 8.13) устанавливается у сигнала, который может
выдавать запрещающее показание, и представляет собой простую систему с ме-
ханическим контактом, воздействующим на специальное поездное устройство.
При запрещающем показании сигнала напольное устройство переключается в
режим воздействия. При проезде уста-
новленного в такое положение устрой-
ства включается экстренное торможе-
ние поезда. Кроме уже упомянутых в
п. 8.3.2 недостатков подобных систем,
рассматриваемое устройство имеет до-
полнительные минусы:
—	подвижные механические части
быстро изнашиваются и ломаются, что
приводит к повышенным эксплуатаци-
онным расходам;
—	необходимо тщательное соблюде-
ние габарита подвижного состава.
Указанные недостатки ограничивают применение этих систем городскими
железными дорогами и метрополитенами, где курсируют однотипные поезда с
невысокой скоростью и коротким тормозным путем. Система была изобретена в
Великобритании, и на ее основе было разработано много разных модификаций.
Эти системы используются и сейчас в пассажирском сообщении, но их число не-
уклонно сокращается.
8.3.2.2.	Французская система Crocodile
Система Crocodile распространена во Франции,
Бельгии и еще несколько лет назад применялась в
Люксембурге. Информация о показаниях предупреди-
тельного или основного сигнала передается при галь-
ваническом контакте поездного устройства с располо-
женной между рельсами напольной планкой (рис. 8.14).
Отсутствие напряжения между рельсом и планкой со-
ответствует максимальной скорости движения, нали-
чие напряжения 20 В в зависимости от его полярности
требует ограничения скорости или остановки. В старых
Рис. 8.14. Напольная план-
ка Crocodile (фото: Дитмар
Штробель)
239
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
версиях системы при проезде сигнала, предупреждающего об остановке или огра-
ничении скорости, звучал только короткий оповещающий сигнал. В новых версиях
введена проверка бдительности машиниста.
8.3.2.3.	Британская система AWS
AWS (система автоматического предупреждения) является одной из старейших
систем обеспечения безопасности движения поездов в Великобритании. Путевой
Рис. 8.15. Индуктор с электрическим и постоян-
ным магнитами системы AWS, установленный
на участке для пассажирского движения в Вели-
кобритании (фото: Дэвид Страттон)
Рис. 8.16. Локомотивный индикатор AWS
индуктор состоит из двух магнитов, рас-
положенных на малом расстоянии друг
от друга перед сигналом (рис. 8.15), ко-
торый может предупреждать об останов-
ке. Первый — это постоянный магнит с
северным полюсом на верхней стороне,
который инициирует на локомотиве
звуковое предупреждение. Второй маг-
нит с южным полюсом на верхней сто-
роне и обмоткой, подключенной к ис-
точнику постоянного тока, выключает
сигнал предупреждения при разрешаю-
щем сигнале. Это отвечает принципам
безопасности: обеспечивается переход в
защитное состояние при выходе устрой-
ства из строя. В любых других случаях
(при предупреждении об остановке или
требовании немедленной остановки)
машинист при помощи определенных
действий должен сбросить установки
бортового устройства, иначе произойдет
экстренное торможение. Для оповеще-
ния машиниста предусмотрен оптиче-
ский индикатор («подсолнух», рис. 8.16).
Существенный недостаток системы за-
ключается в невозможности различить
сигналы «Предупреждение об остановке» и «Остановка». На линиях с двусторон-
ним движением по каждому пути действие постоянного магнита компенсируется
равным по силе полем электромагнита с обратной полярностью [IRSE, 1999].
8.3.2.4.	Швейцарская система Integra Signum
Швейцарская система АЛС Integra Signum реализует функции как автостопа,
так и проверки бдительности машиниста. Передача данных осуществляется ин-
дуктивным способом. Индуктор, преобразующий постоянный ток в магнитное
поле, размещен под кузовом локомотива между колесами. Когда он движется над
расположенным в центре между рельсами путевым индуктором, в катушке по-
следнего индуцируется ток, который при разомкнутом контакте сигнального реле
передается во вторую катушку (расположена в колее ближе к рельсу) и оттуда воз-
вращается на локомотивный приемник (рис. 8.17 и 8.18). При открытом нацоль-
ном сигнале контакт замкнут, и приемное реле на локомотиве обесточено. Для
240
8.3. Примеры реализации систем
Рис. 8.17. Путевой индуктор Signum (средняя и
правая катушки) в Швейцарии. У левого рельса
расположено путевое устройство ZUB (п. 8.3.5)
(фото: SBB)
передачи информации необходима ско-
рость движения поезда не менее 5 км/ч.
Расположение катушек по отношению
к рельсам обусловливает их воздействие
только при одном направлении движе-
ния. Сигнальные показания «Преду-
преждение об остановке» и «Остановка»
Рис. 8.18. Передача данных в системе Integra Signum
определяются полярностью в левой катушке. Сигнал «Предупреждение» требует
подтверждающего действия от машиниста, а сигнал «Остановка» вызывает экс-
тренное торможение поезда [Oehler, 1981].
8.3.3.	Группа 2: системы с точечной передачей небольшого объема
информации и контролем торможения
В дополнение к функциям проверки бдительности и автостопа в этих систе-
мах (см. рис. 8.11) различными способами контролируется процесс торможения,
но без расчета динамической кривой контроля скорости. Для передачи данных в
большинстве случаев используются резонансные цепи. Резонансный контур каж-
дого путевого индуктора настроен на одну из установленных частот, при помощи
которой происходит передача определенной информации. Он может быть включен
или отключен либо может переключаться между разными активными состояниями
(соответствующими разным резонансным частотам) в зависимости от сигнальных
показаний. Недостаток большинства из таких систем состоит в том, что отсут-
ствие напольного передатчика нельзя отличить от нахождения его в неактивном
241
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
(т.е. разрешающем) состоянии, что свидетельствует о невыполнении требований
безопасности. Поэтому подобные АЛС непригодны для использования в качест-
ве основного средства сигнализации и применяются лишь как дополнительные
устройства. Машинист не может полагаться на безошибочность показаний данных
систем.
Ниже рассмотрены два примера систем этой группы: немецкая Indusi и япон-
ская ATS-P.
8.3.3.1.	Немецкая система Indusi/PZB 90
Система Indusi и ее вариации занимают господствующие позиции в Германии,
Австрии и странах бывшей Югославии. Она применяется также на некоторых ли-
ниях Румынии и Турции. Первая Indusi, разработанная в 1930-х годах, выполняла
простейшие функции, в дальнейшем система непрерывно совершенствовалась как
в Западной Германии (версии 160 и I60R), так и в бывшей ГДР (версии PZ80). В
настоящее время на железных дорогах Германии используется версия PZB 90 [DB
Netz, 2001]. В процессе развития усложнялись функции системы, так что сегодня
PZB 90 является уникальной среди аналогов благодаря наличию комплексного
контроля в сочетании с простейшим способом передачи данных.
Напольное оборудование состоит из путевых индукторов без собственных ис-
точников питания (рис. 8.19). Они имеют информационную связь с напольными
сигналами и могут переключаться в активное и неактивное состояние. Предусмот-
рены напольные датчики трех видов, настроенные на одну из частот 500, 1000 и
2000 Гц.
Локомотивный индуктор непрерывно посылает сигналы на этих трех частотах.
Когда локомотив проходит над активным путевым индуктором, последний начи-
нает потреблять ток локомотивного контура соответствующей частоты (рис. 8.20).
Изменение тока в контуре локомотивного индуктора измеряется бортовым обору-
дованием. Если путевой индуктор находится в неактивном состоянии, воздействия
на локомотивный контур не будет. Путевой индуктор монтируется справа от колеи,
так что локомотивный индуктор реагирует только на сигналы установленного на-
правления движения.
На участке путевые индукторы располагаются в следующем порядке (рис. 8.21):
— индуктор, настроенный на частоту 1000 Гц, размещен у предупредительного
светофора; он активизируется при показании, предупреждающем об остановке или
значительном снижении скорости;
— индуктор 500 Гц находится в 250 м перед основным сигналом и активен при
его запрещающем показании;
Рис. 8.19. Путевой датчик Indusi
— индуктор 2000 Гц установлен у ос-
новного сигнала и активен при его за-
прещающем показании.
Для приблизительного представле-
ния контрольных кривых скорости при
торможении поезда делятся на три ка-
тегории. Приведенное ниже описание и
рис. 8.21 выполнены для поездов кате-
гории «О», которые развивают скорость
до 160км/ч; к этой категории относит-
ся большинство пассажирских поездов.
242
8.3. Примеры реализации систем
Другие категории различаются в основном скорост-
ными ступенями на контрольной кривой скорости.
Непревышение максимально допустимой скоро-
сти поезда (160 км/ч с возможным допуском 5 км/ч)
находится под постоянным контролем.
При проезде индуктора, настроенного на частоту
1000 Гц, машинист обязан в течение 4 с нажать на
рукоятку бдительности. Затем контролируемая ско-
рость снижается со 165 до 85 км/ч. Так как расстоя-
ние между предупредительным и основным сигна-
лом в Германии варьируется от 950 до 1500 м (при
нормальном значении 1000 м), снижение скорости
до 85 км/ч будет контролироваться на протяжении
1250 м после индуктора 1000 Гц (до максимально уда-
ленной от него позиции индуктора 500 Гц). Если на
данном отрезке пути индуктор 500 Гц не будет обна-
ружен локомотивным устройством, система воспри-
нимает это как произошедшее открытие сигнала, и
Измерительный
блок
Контакт сигнального реле
Рис. 8.20. Передача данных
в системе Indusi
контролируемая скорость опять повышается до 165 км/ч.
Так как движение со сниженной скоростью ухудшает показатели перевозочного
процесса, машинист может отменить действие контроля скорости после просле-
дования индуктора 1000 Гц и следовать без ограничений еще по меньшей мере
700 м (минимальное расстояние между индукторами 1000 и 500 Гц), если он видит
разрешающее показание основного светофора, которое появилось уже после про-
следования предупредительного сигнала.
1000 Гц
2000 Гц
500 Гц
250 м
--------
950-1500 м
243
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
После проезда локомотива над включенным индуктором 500 Гц контролируется
дальнейшее снижение скорости до 65 и затем до 45 км/ч. Поезд уже находится перед
светофором с запрещающим показанием, и машинист не может отменить сигнал,
поступивший от путевого индуктора.
Проезд включенного датчика 2000 Гц вызывает немедленную остановку. Так как
скорость ранее уже была снижена до 45 км/ч, в большинстве случаев поезд остано-
вится в зоне защитного участка. Для проезда запрещающего сигнала при режиме
ограниченной функциональности системы СЦБ машинист может воспользоваться
специальной кнопкой на пульте управления локомотивом.
Экстренное торможение до полной остановки применяется при неподтвержде-
нии машинистом бдительности, превышении поездом контролируемой скорости,
проезде включенного датчика 2000 Гц и в случае других ошибок машиниста.
Если поезд остановится или будет очень медленно приближаться к запрещаю-
щему сигналу, может истечь время задержки размыкания защитного участка. По-
этому на локомотиве включится режим дополнительного ограничения скорости.
Дополнительную информацию о системе PZB 90 можно найти в [DB Netz, 2001].
8.3.3.2.	Японская система ATS-P
Система была разработана в 1970-х годах и заменила на обычных линиях Япо-
нии устаревшую систему ATS-S, которая обеспечивала только контроль бдитель-
ности машиниста. ATS-P содержит современные функции, включая контроль тор-
можения, который можно регулировать в зависимости от профиля пути.
Подобно Indusi, передача осуществляется при помощи резонансных контуров,
но измеряется не потеря энергии, а изменение частоты в резонансном контуре на
локомотиве под действием путевого индуктора. В нормальном режиме локомотив-
ный индуктор непрерывно вырабатывает сигнал частотой 74 кГц. Когда локомотив
проходит над напольным устройством, частота колебаний меняется на одно из
Рис. 8.22. Контроль торможения в системе ATS-P при приближении к запрещающему сигналу
244
8.3. Примеры реализации систем
восьми заданных значений в зависимости от настройки путевого индуктора. По-
лученная частота пропускается полосовым фильтром локомотивного устройства.
Поезда разделены на семь категорий по тормозным свойствам.
Путевые индукторы размещают на заданном расстоянии перед запрещающим
сигналом. Каждое воздействие инициализирует свою контрольную кривую ско-
рости при торможении (рис. 8.22) в зависимости от категории поезда. Когда поезд
проезжает следующий индуктор, предыдущая контрольная кривая отменяется.
Последний индуктор 5/ настроен на отдельную частоту и размещается непосред-
ственно у запрещающего сигнала; его проследование вызывает экстренное тормо-
жение поезда, если напольный сигнал закрыт. У проходных сигналов индуктор
не устанавливают, что допускает проезд условно-запрещающих сигналов.
Другие частоты используются в следующих целях:
—	торможение до скорости 50, 85 или 90км/ч. Разные скоростные ограничения
определяются последовательностью двух путевых индукторов, настроенных на две
определенные частоты;
—	отмена контроля торможения и ограничения скорости.
Система предусматривает возможность подстройки при наличии уклона на уча-
стке. В таком случае индукторы, инициализирующие контрольные кривые скоро-
сти, устанавливают со смещением (рис. 8.23), чтобы поезд начал раньше снижать
скорость и компенсировалось недостаточное замедление на уклоне.
Более подробную информацию о системе ATS-P можно найти в [Kondo, 1980].
8.3.3.3.	Другие системы
Ниже коротко рассмотрены некоторые другие системы, входящие в эту группу.
Польская КНР обеспечивает контроль над торможением без построения кон-
трольной кривой скорости, но в форме периодического контроля работы тормозов
245
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
Рис. 8.24. Путевой передатчик ASFA
в соответствии с требуемым
режимом торможения. Пере-
дача данных осуществляется
через путевые индукторы, а
также кодовые рельсовые
цепи с эффективной длиной
около 700 м перед каждым
сигналом. При следовании
по этим рельсовым цепям по-
казание напольного сигнала
повторяется прибором в ка-
бине машиниста [Makowski,
1992].
В испанской системе
ASFA (рис. 8.24) торможение контролируется только в одном месте — на расстоя-
нии 300 м перед запрещающим сигналом; допустимая скорость может составлять
35, 50 или 60км/ч в зависимости от категории поезда. Эта скорость не должна
превышаться, иначе поезд будет немедленно остановлен. Кроме того, бортовое
устройство контролирует максимально допустимую скорость на участке и бдитель-
ность машиниста при проследовании сигнала «Предупреждение», а при проезде
запрещающего сигнала срабатывает автостоп. Передача данных осуществляется с
помощью резонансных контуров, использующих девять разных частот [European
Commission, 2004].
TPWS, которая применяется на некоторых линиях Англии, является дополнени-
ем системы AWS (см. п. 8.3.2.3) и использует те же средства передачи. Для контроля
торможения при приближении к запрещающему сигналу на пути устанавливается
одно или несколько устройств, позволяющих проверить непревышение поездом
установленных значений скорости. Кроме того, проверяется бдительность маши-
ниста при получении сигнала «Предупреждение» и обеспечивается экстренная
остановка поезда при проезде запрещающего сигнала [European Commission, 2004].
8.3.4.	Группа 3: системы с непрерывной передачей показания
сигнала по рельсовым цепям
Системы группы 3 (см. рис. 8.11) передают показание напольного сигнала на
поезд через рельсы. Впервые они нашли применение в США и получили распро-
странение в СССР и некоторых европейских странах: Италии, Нидерландах, Чехии,
Словакии и Венгрии. Кроме того, к этой группе относятся первые системы АЛСН
на высокоскоростных линиях Японии и Франции.
Рельсовые цепи в большинстве случаев применяют также для непрерывного
контроля свободности пути (см. п. 5.3) и передачи информации для систем авто-
блокировки (п. 10.3.4). Показание расположенного впереди напольного сигнала
передается в кабину машиниста, причем часто в упрощенной форме. Функции
контроля реализуются по-разному: от простой проверки бдительности машиниста
до контроля торможения по стандартизованным фрагментам кривых скорости
(см. рис. 8.2). Основные преимущества систем этой группы состоят в следующем:
1.	В отличие от большинства систем групп 1 и 2, системы группы 3 могут быть
сконструированы как безопасные, т. е. любые неисправности оборудования при-
водят к индикации в кабине машиниста меньшей скорости;
246
8.3. Примеры реализации систем
2.	Поезд непрерывно получает актуальную информацию в каждой точке пути.
Машинист не может забыть о сигнальном показании, а в случае смены сигнального
показания система реагирует без промедления.
Вместе с тем существенным и снижающим безопасность недостатком этих си-
стем является невозможность расчета динамической кривой скорости при тор-
можении, если не используются рельсовые цепи стандартной длины или допол-
нительные устройства для передачи информации о расстоянии между сигналами.
В связи с этим некоторые АЛСН на базе рельсовых цепей дополняют системами
передачи точечного типа (например, САУТ, см. п. 8.3.5.3)
8.3.4.1.	Система АЛСН в странах бывшего СССР
Системой АЛСН оборудовано сегодня почти 100 000 км железных дорог в стра-
нах бывшего СССР, что составляет около 10 % мировой железнодорожной сети.
АЛСН работает на большинстве линий, но применяется в основном как дополни-
тельное средство сигнализации и в большинстве случаев не заменяет напольные
сигналы. При противоречии между показаниями напольного и локомотивного
светофоров машинист обязан руководствоваться показаниями напольных сигналов.
Система была разработана в 1930-е годы в СССР с использованием опыта пер-
вых кодовых рельсовых цепей в США. В 1937 г. эта система получила медаль на
Международной выставке в Париже, но внедрение ее было прервано войной и
продолжилось лишь после 1949 г. [Vlasenko, 2006].
Три кода, отображаемые на локомотивном светофоре, дают машинисту инфор-
мацию о показании расположенного впереди напольного сигнала. При трехзнач-
ной сигнализации (см. п. 7.3.3.2) используются следующие соотношения сигналов
(рис. 8.25):
—	впереди красный огонь — в кабине машиниста загорается красно-желтый
сигнал;
—	впереди желтый огонь — в кабине машиниста желтый сигнал;
—	впереди зеленый огонь — в кабине машиниста зеленый сигнал.
Секция за запрещающим сигналом не кодируется, поэтому выехавший туда
поезд будет немедленно остановлен (на локомотивном светофоре загорится крас-
ный огонь). Это соответствует принципам безопасности. Проезд запрещающего
Рис. 8.25. Передача кода из рельсовой цепи на локомотив
247
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
сигнала может быть разрешен со скоростью не более 20 км/ч после выполнения
машинистом особых действий (рис. 8.26).
Так как число сигнальных показаний на станции и при приближении к ней
обычно больше трех, имеется простое правило. Если поезд приближается к сигналу,
извещающему об отклонении по стрелочному переводу (требуемое ограничение
скорости может быть от 25 до 80 км/ч в зависимости от типа стрелочного перевода
(см. п. 6.1.2.3)), или к сигналу с желтым огнем (движение по прямому пути, нотолько
один блок-участок свободен, скоростное ограничение после сигнала 60 км/ч), поезд
получает код «ж», и машинист обязан выбрать скорость в соответствии с показанием
напольного сигнала. Если как минимум два блок-участка свободны и первый будет
пройден без отклонения на стрелке, поезд получает код зеленого огня «з». Если на
следующем светофоре красный огонь или пригласительный, поезд получает код «кж».
Для того чтобы отличить проезд запрещающего сигнала от выезда поезда на не-
кодируемый участок (например, на главные пути станции или перегоны, не обору-
дованные АЛСН), имеется функция запоминания предыдущего кода. Прекращение
приема кода «кж» система определяет как проезд запрещающего сигнала и включает
экстренное торможение. Прекращение приема других кодов вызывает включение
белого огня на локомотивном светофоре (АЛСН не принимает сигналы), после чего
производится только периодическая проверка бдительности машиниста.
Период передачи кода составляет 1,60 или 1,86 с (рис. 8.27). Необходимость
чередования периодов в соседних рельсовых цепях разъяснена в п. 5.3.5. Несущая
частота зависит от вида тяги па участке и может составлять 50 или 25 Гц. Так как
при низких частотах передачи часто возникают помехи, смена показаний локомо-
тивного светофора происходит после повторения трех циклов передачи, т. е. при-
мерно через 5 с после смены кода. С такой же задержкой начинается и торможение
поезда после проезда запрещающего сигнала [Sapoznikov et al., 2006].
Система АЛСН без устройств САУТ (п. 8.3.5.3) не способна передавать ин-
формацию о расстоянии до следующего сигнала, который может быть удален от
предыдущего на расстояние от 1000 до 2600 м в зависимости от местных усло-
вий. Поэтому контроль кривой торможения в системе АЛСН без дополнительных
устройств является ступенчатым, но частота проверки бдительности машиниста
при кодах «ж» и «кж» зависит от скорости поезда. Кроме того, смена показания
248
8.3. Примеры реализации систем
на менее разрешающее сопровождается коротким звонком, по которому маши-
нист обязан подтвердить бдительность. Если поезд получает код «кж», его ско-
рость ограничивается до 60 км/ч. Хотя такое ограничение скорости после проезда
предупреждающего сигнала кажется слишком низким по сравнению с практикой
западноевропейских стран, оно объясняется невысокой скоростью и длинным
тормозным путем тяжеловесных грузовых поездов в этом регионе. Максимально
допустимая скорость поезда, оборудованного системой АЛСН, составляет 160 км/ч.
В соответствии с новыми техническими требованиями станции и перегоны
оборудуются рельсовыми цепями тональной частоты. Это подразумевает новые
функции АЛСН. При свободности секции рельсовая цепь не передает код и слу-
жит только для обнаружения поезда. Код может подаваться в занятую поездом
рельсовую цепь, а также в находящуюся перед ней. На перегонах предусмотрены
бесстыковые рельсовые цепи с зоной перекрытия в несколько десятков метров.
Когда поезд въезжает в эту зону, кодирование передается в следующую рельсовую
цепь. Поэтому в любой момент времени только одна рельсовая цепь передает код.
Однако на станциях установлены изолированные стыки и нет зон перекрытия. Пе-
редача кода после въезда поезда на рельсовую цепь может запаздывать из-за инер-
ции рельсового приемника и кодового передатчика. Поэтому на станциях коды
передаются одновременно в две рельсовые цепи: занятую и находящуюся впереди
нее. Как только поезд въезжает на следующую секцию, кодирование предыдущей
секции выключается. На станциях кодируются только маршруты по главным путям.
Код «з»
Код «ж»
Код «кж»
1,60 с
Кодовый генератор КПТЖ 5
Код «з»
Код «ж»
Код «кж»
Кодовый генератор КПТЖ 7
Рис. 8.27. Коды АЛСН
249
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
8.3.4.2.	Другие системы для обычных линий
США и некоторые европейские страны используют похожие принципы локомо-
тивной сигнализации с передачей сигналов по рельсовым цепям. Так, на железных
дорогах Чехии и Словакии применяется система LS (рис. 8.28), основные характе-
ристики которой следующие [Mraz, 1992; European Commission, 2004]:
Рис. 8.28. Кодовый генератор и локомотивный
сигнал в системе LS
— четыре кода, предупреждающие
о снижении скорости у следующе-
го сигнала: 5,4 Гц —без ограничений,
3,6 Гц—100км/ч (напольный сигнал
предупреждает об остановке у следую-
щего сигнала или требует снижения ско-
рости), 1,8 Гц—40 км/ч (при отклонении
по стрелочному переводу, используется
также при ограничениях скорости выше
чем 40 км/ч), 0,9 Гц—остановка;
—	несущая частота 50 или 75 Гц в за-
висимости от вида электротяги;
—	блок-участки имеют различную
длину, поэтому торможение контро-
лируется не по непрерывной кривой, а
ступенчато. Проезд закрытого сигнала вызывает экстренное торможение.
Применяемая в Венгрии система EVM характеризуется следующим [Mandola,
1992; European Commission, 2004]:
—	семь кодов: 1, 2, 3,4 импульса (0,26 — 0,3 с) в период означают соответственно
приближение к закрытому сигналу, снижение скорости до 40 км/ч или до 80 км/ч,
дальнейшее следование без скоростных ограничений. Четыре импульса разной
продолжительности предупреждают о сигнале, разрешающем максимальную
скорость 120 км/ч, один импульс в два периода предупреждает об ограничении
скорости 15 км/ч, непрерывный сигнал означает свободный участок без передачи
информации о скорости;
—	несущая частота 75 Гц;
—	если система требует снизить скорость, бдительность машиниста проверяется
чаще, чем обычно. Кроме того, контролируется торможение поезда.
ATB-EG с кодовыми рельсовыми цепями является старейшей из двух систем,
применяемых для локомотивной сигнализации в Нидерландах. Ниже приведены
ее характеристики [Bailey et al., 1995; European Commission 2004):
—	используется пять скоростных ограничений (40км/ч, 60, 80, 130 и 140 км/ч);
—	амплитудно-модулированный код скорости передается на несущей частоте
75 Гц;
—	при появлении скоростного ограничения система требует подтверждения
бдительности каждые 20 с и контролирует торможение поезда;
—	система не отличает сигнал остановки от скоростных ограничений ниже
40 км/ч.
Локомотивная сигнализация CSS с тремя сигнальными показаниями исполь-
зуется в США с 1920-х годов. Она базируется на рельсовых цепях, передающих
частоты 3 Гц (180 импульсов/мин, максимальная скорость), 2 Гц (120 импуль-
сов/мин, впереди скоростное ограничение) и 1,25 Гц (75 импульсов/мин, впереди
запрещающий сигнал) [Barwell, 1983; Wikipedia].
250
8.3. Примеры реализации систем
Для более высокой скорости движения (в настоящее время до 250 км/ч) в
России разработана система АЛС-ЕН. Фазомодулированный сигнал на частоте
174,38 Гц с помехозащищенным кодом поступает на локомотив по рельсовой це-
пи; 48 различных сигнальных комбинаций передают информацию о свободности
пяти блок-участков (около 10 км) и имеющихся впереди скоростных ограничени-
ях. Система АЛС-ЕН на участке Москва — Санкт-Петербург не централизована:
код принимается и расшифровывается в релейном шкафу светофора, дополня-
ется новой информацией и передается в следующую рельсовую цепь [Sapoznikov
et al., 2006].
На линиях метрополитена в странах СНГ, главным образом, используется си-
стема «Днепр». Сигнальные частоты передают скоростные ограничения 40,60, 70 и
80 км/ч. На некоторых метрополитенах передаются две частоты, соответствующие
показаниям двух расположенных впереди сигналов. Диапазон кодовых частот—от
75 до 325 Гц. Локомотивная сигнализация на новых метрополитенах использует
фазомодулированные сигналы [Dmitriev/Minin, 1992].
8.3.4.3.	Итальянская система ВАСС
для обычных и высокоскоростных линий
В обычном и скоростном (до 200 км/ч) сообщении в Италии применяется че-
тырехзначная система локомотивной сигнализации. На несущей частоте 50 Гц
передается сигнал 4,5 Гц (270 импульсов/мин, впереди зеленый огонь), 3 Гц (180
импульсов/мин, впереди желтый огонь, ограничение скорости до 150км/ч), 2 Гц
(120 импульсов/мин, впереди отклонение по стрелочному переводу) и 1,25 Гц (75
импульсов/мин, впереди остановка). Так как все блок-участки имеют почти оди-
наковую длину (1350 м), возможен расчет и контроль скорости при торможении.
Команда на торможение выдается за 2700 м до запрещающего сигнала.
Однако тормозной путь при скорости более 200 км/ч превышает два блок-
участка, поэтому для высокоскоростного сообщения систему необходимо было
модернизировать (рис. 8.29). Кроме того, потребовались дополнительные ступе-
ни 100 и 130 км/ч, устанавливающие скорость при отклонении по стрелочному
переводу. Поэтому в рельсовых цепях на высокоскоростных линиях появилась
Рис. 8.29. Пример кривой скорости при торможении в системе ВАСС для обычных и высокоскорост-
ных поездов
251
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
Таблица 8.1
Локомотивная и напольная сигнализации в системе ВАСС. Скоростные ступени зависят от категории
поезда
Назва- ние кода	Код на несущей частоте 50 Гц	Код на несущей частоте 178Ги	Значение (по отношению к концу рельсовой цепи)	Максимально допу- стимая скорость на конце рельсовой цепи, км/ч	1 Напольный сигнал на конце рель- совой цепи
270**	4,5 Гц	2 Гц	5400 м свободны	260	•
270*	4,5 Гц	1,25 Гц	4050 м свободны	230	
270	4,5 Гц	—	2700 м свободны	205	
180*	3 Гц	1,25 Гц	1350 м свободны, затем ограни- чение 100— 130км/ч	155	
180	3 Гц	—	1350м свободны, затем ограни- чение 30—60 км/ч или остановка	125	
120**	2 Гц	3 Гц	Ограничение 130 км/ч на следующем участке	135	•
120*	2 Гц	1,25 Гц	Ограничение 100 км/ч на следующем участке	105	
120	2 Гц		Ограничение 30—60 км/ч на следующем участке	65	
75	1,25 Гц	—	Сигнал закрыт	50	о
дополнительная несущая частота 178 Гц, которая в комбинации с имеющимися
кодами на несущей частоте 50 Гц дает девять ступеней скорости (табл. 8.1). Такая
система подходит для смешанного движения: высокоскоростные поезда с при-
емниками 50 и 178 Гц могут курсировать по обычным линиям, а обычные поезда,
принимая код только на частоте 50 Гц, двигаться по высокоскоростным линиям
со скоростью до 200 км/ч. Совместимость оборудования является необходимым
условием, так как только одна линия (Рим — Флоренция) была оборудована си-
стемой ВАСС для высокоскоростного движения, далее поезда вступали на обыч-
ную сеть.
Более подробную информацию о системе ВАСС можно найти в [Bianchi, 1985].
8.3.4.4.	Японская система АТС
для высокоскоростных линий
Первая японская высокоскоростная магистраль Синкансен была открыта в
1964 г., поэтому использованная на ней система АТС является старейшей в мире
системой автоматической локомотивной сигнализации и контроля торможения,
рассчитанной на движение поездов с высокой скоростью. В настоящее время на
некоторых линиях установлена более современная, так называемая цифровая АТС
(Digital АТС), которая входит в группу 5 (п. 8.3.6).
Система адаптирована к условиям сети высокоскоростных линий, которая как
технически, так и эксплуатационно отделена от сети обычных линий. Она удовле-
творяет высоким требованиям в отношении пропускной способности и эксплуа-
тационной готовности, но не должна обеспечивать функциональную гибкость,
252
8.3. Примеры реализации систем
необходимую при смешанном движении поездов разных категорий. Это позволяет
обойтись ограниченным числом сигнальных показаний.
Управление движением поезда осуществляется в полуавтоматическом режиме:
торможение перед закрытым сигналом, связанное с безопасностью, выполняется
автоматически, аза процессы, не связанные с безопасностью (разгон или остановка
у платформы), отвечает машинист.
Информация передается с пути на поезд по рельсовым цепям. На каждом блок-
участке имеется две РЦ. Все рельсовые цепи, относящиеся к одному участку, имеют
одинаковую длину, поэтому конец РЦ используется в качестве фиксированной
промежуточной точки для скоростного ограничения. В результате получается кас-
кадная контрольная кривая скорости (рис. 8.30) при торможении перед запрещаю-
щим сигналом. При высокой скорости обе рельсовые цепи одного блок-участка
передают одинаковую информацию, а на последнем блок-участке перед местом
остановки рельсовые цепи передают различные команды скоростного ограниче-
ния и поезд останавливается в два этапа. После торможения поезда до скорости
30 км/ч машинист может нажать кнопку, позволяющую ему продолжать движение,
не превышая эту скорость. В противном случае проезд индуктивного шлейфа, раз-
мещенного перед светофором, вызовет полную остановку поезда в случае запре-
щающего сигнала.
На рис. 8.30 приведен пример скоростных ступеней, определяющих такой путь.
Точные значения скорости варьируются на конкретных линиях сети Синкансен,
кроме того, с годами они менялись. В отличие от большинства других систем авто-
матической локомотивной сигнализации каждая ступень скорости в системе АТС
является не пределом, а заданным значением, которое может регулярно превы-
шаться. Для отклонения по стрелочному переводу имеется дополнительная ско-
ростная ступень 70 км/ч.
Для исключения влияния соседних рельсовых цепей на двухпутных участках
используются РЦ с четырьмя несущими частотами: попеременно 720 и 900 Гц по
одному пути, 840 и 1020 Гц по другому. Несущий сигнал модулируется частотно в
соответствии со скоростным ограничением. Таким образом реализовано высоко-
скоростное движение с высокой пропускной способностью при помощи малого
числа сигнальных показаний.
Более подробную информацию об этой системе можно найти в [Yamanouchi,
1979; Suwe, 1988].
260 t----------г
260 -----------1
I
I
260 -----------1
I
il
260 I----------1
260 ----1---------1---
t—!	,	:—
Код:  260	260 | 230
I
I
I
I
I
Фактическая скорость
Заданная скорость
230 [ 170 ] 170
I 120
Дополнительный
точечный
передатчик
Рис. 8.30. Пример кривой торможения в японской системе АТС [Suwe, 1988]
253
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
8.3.4.5.	Французская система TVM 300
Система TVM 300 (рис. 8.31) установлена на старых французских высокоско-
ростных линиях, первая из которых была принята в эксплуатацию в 1981 г. Как и в
Японии, по этим линиям регулярно курсируют только высокоскоростные поезда,
которые, однако, заходят и на обычную железнодорожную сеть.
Рис. 8.31. Контроль торможения во французской системе TVM 300
По передаче данных и управлению система TVM 300 во многом подобна япон-
ской АТС. Основным различием является то, что здесь сам машинист управляет
процессом торможения, а техническая система только проверяет его действия. Сту-
пени кривой разрешенной скорости являются контролируемыми ограничениями, а
блок-участок состоит из одной РЦ. Длина блок-участка адаптирована к уклону пу-
ти. Из-за ступенчатого характера контрольной кривой скорости возникает необхо-
димость в наличии защитного участка, длина которого равна целому блок-участку.
8.3.5.	Группа 4: системы с точечной передачей большого объема
данных и динамическим контролем скорости
Рис. 8.32. Приемоотвегчик и поездная антенна
в системе ZUB (фото: Siemens)
Системы группы 4 (см. рис. 8.11) яв-
ляются современными системами точеч-
ной передачи. Благодаря безопасному
режиму работы и возможности полного
контроля динамической кривой скоро-
сти такие системы считаются пригод-
ными с точки зрения безопасности для
применения даже на высокоскоростных
линиях, если не считать обязательным
условием использовать на таких лини-
ях АЛС только непрерывного типа. В
последние десятилетия разработано
много систем группы 4. Эти системы по
своим функциональным характеристи-
кам подобны многим уже существую-
щим, но несовместимы с ними из-за
различий в кодировании передаваемой
254
8.3. Примеры реализации систем
50 кГц
< 100 кГц
Бортовой
компьютер
О
850 кГц
Канал 1
(обнаружение)
Канал 2	Канал 3
(передача энергии)	(передача данных)
Рис. 8.33. Принцип работы приемоотвегчика на примере системы ZUB
информации, увеличения ее объема и из-за конструкции приемопередающих
устройств.
Основными напольными устройствами передачи информации являются:
— приемоответчики (рис. 8.32), не нуждающиеся в подводе электропитания.
Они принимают энергию, посылаемую бортовым устройством, после чего переда-
ют на поезд информационные телеграммы. Рис. 8.33 поясняет принципы передачи
данных на примере системы ZUB. Канал 1 с помощью резонансного контура об-
наруживает приемоотвегчик и включает канал 2, который передает энергию этому
приемоотвегчику. Последний использует эту энергию для передачи имеющейся у
него информации на поезд по каналу 3 [Fermer/Naumann, 1998];
—	индуктивные шлейфы ограниченной длины, запитываемые обычно от ста-
ционарных источников электроэнергии;
—	устройства радиосвязи с ограниченной зоной действия.
По содержанию передаваемых телеграмм приемоответчики можно классифи-
цировать следующим образом:
—	устройства для передачи постоянной информации, не зависящей от состояния
других путевых устройств, таких, как сигналы. Они служат для передачи сведений
об участке — максимально допустимой скорости, величинах уклонов или подъемов
ит. п.;
—	устройства для передачи меняющейся информации, зависящей от поездной
ситуации, в первую очередь сигнальных показаний.
8.3.5.1.	Системы с хранением статических данных о пути
в напольных устройствах
Большинство систем с точечной передачей большого объема информации и
динамическим контролем скорости хранят статические данные о пути в напольных
устройствах. Такие системы применяют при наличии большого парка подвижного
состава и разветвленной сети, что характерно для национальных магистральных
железных дорог и международного сообщения. Примерами этих систем являются
[European Commission, 2004]:
—	Ebicab (Скандинавские страны, Португалия и Болгария);
—	ATB-NG (Нидерланды);
—	TBL (Бельгия);
—	ZUB (Швейцария, Дания);
255
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
—	KVB (Франция);
—	ETCS уровня 1 (международная система).
Данные передаются через приемоответчики, индуктивные шлейфы и/или ло-
кальные радиопередатчики. В большинстве этих систем основным средством пе-
редачи являются приемоответчики. Шлейфы и радиопередатчики с малой зоной
действия служат главным образом для передачи обновленной информации при
движении поезда от предупредительного к основному сигналу.
Пункт передачи данных может включать в себя один или несколько приемо-
отвегчиков. При этом детальная информация может передаваться по частям не-
сколькими приемоотвегчиками, каждый из которых транслирует один бит данных
(французская система KVB), или одним приемоотвегчиком, отправляющим деталь-
ную информационную телеграмму (большинство других систем).
В составе передаваемой информации должны быть сведения о расстоянии
до места расположения следующего приемоотвегчика. Если в указанном месте
поезд не обнаружит передающего устройства, это оценивается как отказ обору-
дования и принимаются защитные меры. Такие системы удовлетворяют услови-
ям безопасности, а потому могут использоваться в качестве основного средства
сигнализации.
Телеграммы включают в себя как динамическую информацию о показании
сигнала и состоянии маршрута, так и статическую информацию об участке пути,
например о его длине и величине уклона. В большинстве случаев системы этой
группы непрерывно контролируют текущую скорость поезда по рассчитываемой
динамической кривой. В дополнение к этому многие системы реализуют функцию
непрерывной локомотивной сигнализации, включая отображение динамической
информации о разрешенной скорости, и могут заменить напольные сигналы. При
внедрении данных систем в принципе нет ограничений по максимальной ско-
рости, но в большинстве стран точечную АЛС разрешено применять только на
обычных линиях со скоростью движения поездов до 160 км/ч. Однако в Швеции
система Ebicab используется при скорости до 250 км/ч на участках без напольных
сигналов.
Существует ряд специализированных систем на базе приемоотвегчиков. При-
мером может служить немецкая система GNT, которая применяется только для
передачи данных о кривых на поезда из вагонов с наклоняемыми кузовами. Эта
система отменяет для таких поездов скоростные ограничения, передаваемые то-
чечной АЛС Indusi, и контролирует непревышение значения более высокой раз-
решенной скорости.
ETCS уровня 1 как самая современная система из этой группы, имеющая важное
международное значение, более детально рассмотрена в п. 8.4.
8.3.5.2.	Системы с хранением статических данных о пути
на подвижном составе
Системы с хранением статических данных о пути на подвижном составе при-
меняют главным образом на метрополитенах, городских и пригородных железных
дорогах, а также на автономных железнодорожных сетях с ограниченным парком
подвижного состава. Примером может быть система ZSL 90, применяемая на не-
скольких железных дорогах местного значения в Швейцарии. Вместе с тем такие
системы внедрены и на магистральных железных дорогах, если оборот локомотива
ограничен определенным участком (например, в России).
256
----------------------	8'3' ПРИмеРы реализации систем
Статические данные о пути хранятся на локомотиве и е ™
динамические данные. Например, в системе ZSI 9П	Лередаются только
ны только в зоне станций, и по ним на поеч™ индуктивные шлейфы уложе-
ская информация [Althaus, 1994].	епрерывно передается динамиче-
8.3.5.3.	Система САУТ
САУТ является примером комбинации напольных и локомотивных источников
информации о пути. Эта новая система применяется совместно с АЛСН на маги-
стральных линиях Российских железных дорог. Комбинированная система дает
информацию о показаштп сигнала (через АПСН), а также о расстоянии до него
(через САУТ) и поэтому может рассчитывать и контролировать процесс торможе-
ния. Напольным устройством передачи САУТ является индуктивный шлейф опре-
деленной длины (рис. 8.34). Система САУТ постоянно совершенствуется, сейчас
известны три версии.
САУТ-У- Генератор установлен в начале каждого блок-участка и передает высо-
кочастотный сигнал в правый по движению поезда рельс. Длина шлейфа (отрезка,
при проезде которого поезд будет принимать сигнал) пропорциональна расстоя-
нию до следующего светофора. Сигнал принимается специальной локомотивной
антенной. Но при въезде на станцию расстояние до следующего светофора зависит
от маршрута приема поезда. Поэтому у входного светофора имеется несколько
шлейфов, которые включаются в зависимости от установленного маршрута. Кро-
ме того за один блок-участок до станции (у предвходного сигнала) установлен
дополнительный шлейф, передающий код скоростного ограничения у входного
сигнала, так как трехзначный код АЛСН недостаточен для большого числа скоро-
стных ступеней (см. 11. 8.3.4).
определя-
b
Рис. 8.34. Несколько шлейфов САУТ перед
входным сигналом
САУТ-Ц. Шле1'1фы используются только в зоне станпий Ппии л
уклон и другие данные о пути находятся и пЯМОт Ц ^лина блок-участка,
ра; локомотивы приписаны к депо и курсипуют к - Локомотивного компьюте-
дороги. Шлейф на выходе со станции песе т шт	Правило' в пРеДелах одной
компьютер (рис. 8.35). Местоположение aoLoxm^ Перегона на локомотивный
ется с помощью одометра. Выезд на Л°К0М0™ прл Доении
каждый новый блок-участок позволяет
корректировать накопленную ошибку
измерения пройденного пути. Грани-
цы блок-участков определяет АЛСН по
изменению принимаемого из РЦ тока-
его величина постепенно растет при
приближении к сигналу, но после его
проезда резко падает.
САУТ-ЦМ является модернизиро-
ванным вариантом системы САУТ-Ц.
Шлейфы располагаются только в зоне
станций. Данные о пути содержатся в
локомотивном компьютере. Код, посы-
лаемый шлейфом от входного сигнала
содержит номер установленного мар-
шрута. Длина шлейфа уже не является
источником информации и поэтому
257
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
Расстояние
до выходного сигнала
Скорость
у входного
сигнала
Входной
сигнал
Предвходной
сигнал
Выходной
сигнал
Номер перегона
Z'
Рис. 8.35. Передача данных со шлейфа на поезд в системе САУТ-Ц
принимается стандартной (Юм). Точность остановки поезда составляет 50 м.
Кроме того, машинист получает голосовые сообщения при превышении ско-
рости или приближении к запрещающему сигналу, а также мостам, тоннелям и
переездам.
В дальнейшем предполагается использовать системы GPS и ГЛОНАСС для
определения расстояния между поездом и напольным сигналом. При этом точность
позиционирования при использовании референтных базовых станций может до-
стигать 2 м. Такое решение применяется в новой локомотивной системе безопас-
ности КЛУБ-У [ОАО RZD, 2007].
8.3.6.	Группа 5: системы с непрерывной передачей большого
объема данных и динамическим контролем скорости
8.3.6.1.	Структура систем и передача данных
Основное отличие систем этой группы от предшествующей состоит в том, что
в них осуществляется непрерывный или квазинепрерывный обмен информацией
между напольными и локомотивными устройствами.
В качестве среды передачи в системах группы 5 используются:
—	кодовые рельсовые цепи. Примерами являются цифровая система АТС в Япо-
нии [Watanabe et al., 1999] и TVM 430, применяемая на французских и бельгийских
высокоскоростных линиях, а также в зоне Евротоннеля [Guilloux, 1990];
—	кабельные шлейфы. Примером может служить система LZB, применяемая
главным образом на линиях с высокоскоростным и скоростным движением в Гер-
мании, Австрии и Испании;
—	радиосвязь: наиболее важным примером ее применения является система
ETCS уровней 2 и 3.
Рис. 8.36 поясняет базовую структуру этих систем. В отличие от большинства
систем точечного типа информационный поток здесь в большинстве случаев цен-
трализован и проходит через распорядительный центр АЛС. Распорядительный
центр и бортовой компьютер чаще всего построены на базе безопасных микропро-
цессорных систем с резервированием. Функции компонентов конкретных систем
могут различаться в деталях.
Системы группы 5 различаются по важному критерию — их использованию в
качестве единственного средства сигнализации или вместе с обычными наполь-
ными сигналами. В первом случае необходимо предусматривать специальный за-
щитный уровень на случай неисправности системы либо разрешать следование
поезда по условиям видимости. Во втором случае (при наличии как напольных,
так и локомотивных сигналов) движение в нормальном режиме осуществляется по
показаниям непрерывной АЛС. Это дает возможность использовать более короткие
258
8.3. Примеры реализации систем
Напольная среда
передачи данных
Поезд
Рис. 8.36. Структура обмена информацией в системах непрерывной АЛС с большим объемом переда-
ваемых данных [Wenzel, 2006]
блок-участки (рис. 8.37) и обеспечивает повышенную пропускную способность по
сравнению с ограждением поездов напольными сигналами.
Распределение функций между системами централизации и непрерывной АЛС
на линиях для смешанного движения поездов разных категорий реализовано сле-
дующим образом (на примере LZB и частично ETCS уровня 2):
—	системы централизации выполняют свои традиционные функции, включая
проверку свободности пути, в том числе и на перегоне;
—	специфические функции локомотивной сигнализации и контроля торможе-
ния выполняет АЛС, если поезд оборудован этой системой. В некоторых случаях
вспомогательные функции централизации (например, фиксирование остановки
поезда для размыкания маршрута) могут также передаваться системе АЛС.
В результате такого разделения функций информация о маршруте Должна пе-
редаваться из системы централизации в распорядительный центр непрерывной
АЛС (см. рис. 8.36). Для реализации некоторых функций (например, передачи на
пост централизации информации об остановке поезда) необходим двусторонний
обмен данными, для дру-
гих функций достаточно
односторонней передачи.
На линиях, предусмот-
ренных только для высо-
коскоростного движения
(TVM 430 во Франции,
цифровая АТС в Японии и
частично ETCS уровня 2),
возможно разное распреде-
ление функций. Например,
свободность пути вне зоны
станций может устанавли-
ваться с помощью системы
непрерывной АЛС.
Рис. 8.37. Сигнальный знак на границе блок-участка в системе
ETCS (фото: SBB)
259
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
8.3.6.2.	Формирование разрешений на движение
и статической кривой скорости
Основными данными, необходимыми для выдачи разрешения на движение и
статической контрольной кривой скорости, являются:
—	статические данные о топологии пути, расположении стрелок и напольных
сигналов, ограничениях скорости и т. п. Эти данные чаще всего хранятся в рас-
порядительном центре АЛС. В автономных железнодорожных сетях, где каждый
поезд всегда движется по одним и тем же линиям, такие данные могут храниться
на поезде. Так сделано, например, в цифровой АТС в Японии;
—	динамические данные о маршруте, положении стрелок, свободности участков
пути и пр. меняются в зависимости от эксплуатационной ситуации и передаются
с поста централизации в распорядительный центр непрерывной АЛС или (при
других методах контроля свободности пути) имеются в самой системе управления
движением поездов.
Разрешение на движение и статические сведения о скорости в большинстве слу-
чаев формируются в распорядительном центре и транслируются на поезд, но также
и бортовые устройства могут участвовать в выдаче этой информации (примером
может служить японская цифровая АТС). В последнем случае распорядительный
центр АЛС только передает на поезд сведения о числе доступных для проследова-
ния секций, но информация о длине секций хранится на поезде вместе с другими
географическими данными; протяженность маршрута рассчитывается уже самим
поездом.
8.3.6.3.	Динамическая кривая и контроль скорости
Для расчета динамической кривой скорости наиболее важны следующие
данные:
—	информация о статической скорости;
—	параметры участка, влияющие на торможение (прежде всего уклоны), которые
хранятся совместно с другими географическими данными в распорядительном
центре или на поезде;
—	тормозные свойства поезда (эта информация есть в бортовом компьютере);
—	текущее местоположение поезда.
Текущее местоположение поезда устанавливается при достижении поездом
опорной точки пути, а на участке между опорными точками рассчитывается одо-
метром или доплеровским радаром. Опорными точками пути являются:
—	в цифровой системе АТС — границы РЦ;
—	в TVM 430 — границы РЦ;
—	в LZB — места пересечения проводов шлейфа через каждые 100 м, обнаружи-
ваемые локомотивным приемником по сдвигу на 180° электромагнитного поля;
—	в системе ETCS уровня 2 — приемоответчики с фиксированными данными,
устанавливаемые между рельсами и передающие на поезд информацию о своем
местоположении.
Динамическая информация о скорости формируется бортовым, напольным
или обоими (в смешанном варианте) устройствами на основе приведенных выше
данных.
В LZB, старейшей из этих систем, главным ограничивающим фактором бы-
ла производительность (а также габариты и вес) бортового компьютера. Поэтому
260
8.4. Система ETCS
динамическая кривая контрольной скорости при торможении рассчитывается в
распорядительном центре и передается на поезд в виде кода стандартизированного
сегмента кривой. Это упрощает работу бортового компьютера, но требует передачи
большого объема данных.
В других системах, использующих кодовые рельсовые цепи или радиоканал,
главным ограничивающим фактором является объем информации, которую не-
обходимо передавать между напольными устройствами и поездом. Поэтому ди-
намические данные о скорости полностью рассчитываются на поезде. В ETCS
уровня 2 еще одной целью реализации этой функции в бортовом устройстве яв-
ляется упрощение интерфейса путь — поезд для обеспечения эксплуатационной
совместимости оборудования.
Статическая и динамическая информация о скорости отображается на пульте
машиниста. При использовании динамической кривой контроля скорости воз-
можен полностью автоматический режим управления поездом. Однако пока он
используется лишь на некоторых метрополитенах (см. п. 8.1.6).
8.4.	Система ETCS
8.4.1.	История появления и цели разработки
В Европе имеется множество разных систем АЛС (рис. 8.38) [UIC, 2003], что
является одним из основных препятствий для достижения эксплуатационной со-
вместимости железных дорог на континенте. Для устранения этого препятствия
с начала 1990-х годов разрабатывается унифицированная европейская система
управления движением поездов (ETCS — European Train Control System). В на-
стоящее время она еще находится на стадии доработки. Основные организации,
участвующие в процессе развития ETCS, следующие:
—	Европейская комиссия инициировала процесс создания системы;
—	Международный союз железных дорог (МСЖД) установил функциональные
требования к системе;
261
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
Исследования
и предварительные
спецификации
Конечные спецификации,
испытания и пилотные проекты
Внедрение
Деятельность
Европейского союза
Исследовательская
программа EURET
Генеральный
план поддержки
испытаний
и пилотного Высо,оГ
внедрения скоростное
ERTMS движение
Директивы ЕС
по эксплуатационной
совместимости
Обычные
линии
1989 90
91	92
93
94 95 96
97 98
99
Спецификации TSI
на системы АЛС
Высоко-
скоростное
движение
2000 01 02
03
Обьнные
линии
Создание
ERA,
назначение
координатора
по ERTMS
04 05 06 07 2008
Изучение <
реализуемости
проекта
(МСЖД/ERRI)
Проектная
группа А 200
(МСЖД/ERRI)
Предварительные
испытания
приемоотвегчиков
Eurobalise
Группа
пользователей
ERTMS
Проект
EMSET
Спецификации
UNISIG
с обзором
ECSAC
Пилотный
проект
ETCS уровня 1
в Болгарии
Деятельность
железнодорожного сектора
Проект
МСЖД
Недорогая
ETCS«
Демонстрация
ETCS уровня 1
на линии
Вена -
Будапешт
Внедрение
ETCS
в Италии,
Люксембурге,
Испании
и Швейцарии
Пилотный
проект
ETCS уровня 2
в Швейцарии
Внедрение
ETCS
в разных
странах
Меморандум
о европейских
грузовых
коридорах
Рис. 8.39. История развития ETCS [Winter et al., 2009]:
ERTMS (European Railway Traffic Management System) — система, объединяющая ETCS и систему цифровой
железнодорожной радиосвязи GSM-R; ERRI — Европейский институт железнодорожных исследований;
ERA — Европейское железнодорожное агентство; EMSET — проект тестирования бортового оборудования
ETCS на линии Мадрид — Севилья; ECSAC — группа приемки базовых спецификаций UNISIG (образована
железными дорогами, входящими в группу пользователей системы ERTMS)
—	консорциум UNISIG из шести (ныне семи) крупнейших европейских изго-
товителей средств СЦБ сформулировал детальные спецификации на технические
решения для системы.
Начиная с 1990-х годов спецификации на ETCS непрерывно дорабатывались,
что приводило к появлению обновленных версий с интервалом в несколько лет
(рис. 8.39). Поэтому важным условием является совместимость между версиями.
В настоящее время ETCS внедряется на многих железных дорогах Европы. Рас-
пространение системы затрудняется тем, что ранее были сделаны большие инвести-
ции в существующие национальные устройства АЛС и переход к ETCS требует двой-
ного оборудования линий и/или подвижного состава в течение долгого времени.
За пределами Европы ETCS используется на некоторых линиях железных дорог
Тайваня, Республики Корея, Китая, Саудовской Аравии, Турции, Индии, Австра-
лии и Мексики [Garstenauer/Appel, 2007; Winter et al., 2009].
Приводимое ниже описание ETCS базируется в основном на документах кон-
сорциума UNISIG [UNISIG, 2006; UNISIG, 2008].
8.4.2.	Уровни оснащения и технические компоненты
8.4.2.1.	Уровни оснащения
В зависимости от оснащения участков спецификации ETCS предусматривают
пять уровней системы: 0, 1, 2, 3 и STM.
ETCS уровня 0 — это режим, при котором подвижная единица с бортовым
устройством ETCS движется по участку, не оборудованному системой. Функции
262
8.4. Система ETCS
контроля ограничены проверкой непревышения постоянной скорости, которая
определяется как меньшее значение из максимально допустимой скорости поезда
и величины, установленной для этого режима национальными правилами.
ETCS уровня 1 (рис. 8.40) входит в группу 4 вместе с другими системами с то-
чечной передачей большого объема данных и динамическим контролем скорости
(см. п. 8.3.5). Основное средство передачи—приемоотвегчики Eurobalise, которые
транслируют среди прочего разрешение на движение и параметры железнодорож-
ной линии при проходе над ними локомотивного приемника. Существуют прие-
моотвегчики для передачи неизменяемой информации и управляемые приемоот-
вегчики для передачи переменных данных. Приемоотвегчики первого типа хранят
и передают на поезд ранее запрограммированную информацию, в то время как
приемоотвегчики второго типа работают под управлением напольных электронных
модулей (LEU) и передают получаемую от них информацию (например, о текущем
показании напольного светофора). Приемоотвегчики связаны друг с другом, т.е.
в большинстве случаев приемоотвегчики одной группы передают информацию о
расстоянии до приемоотвегчиков следующей группы, что обеспечивает обнару-
жение неисправного или отсутствующего приемоотвегчика с помощью бортовых
средств измерения пройденного пути.
Кроме приемоотвегчиков, могут применяться устройства передачи линейного
действия. Ими могут быть кабельные шлейфы Euroloop, уложенные на подошве
рельса, или устройства радиосвязи, которые используются локально для передачи
на поезд информации о текущем показании расположенного впереди светофора.
В состав данных, передаваемых с пути на поезд, входят также сведения о маршруте
дальнейшего следования поезда. Они необходимы в тех случаях, когда напольный
светофор не дает исчерпывающей информации о маршруте.
Основываясь на информации, получаемой от путевых устройств, и данных о
поезде, включая сведения о его тормозных свойствах, бортовой компьютер вы-
числяет в каждый момент времени динамическое ограничение скорости, которое
отображается в кабине машиниста и используется для контроля движения поезда.
Поскольку ETCS уровня 1 обеспечивает регулярную передачу разрешений на
движение, напольные светофоры не являются обязательными, однако в большин-
стве случаев их сохраняют. Хотя в общем случае эта система не имеет ограничений
по скорости, ее используют преимущественно в обычном сообщении при макси-
мально допустимой скорости примерно до 160 км/ч.
Если линия не оборудована средствами передачи линейного действия, то на
практике необходимы хотя бы простейшие напольные светофоры.
Напольный сигнал
(необязательно)
I X Х~1 Индуктивный
шлейф
Euroloop
Рис. 8.40. Информационные потоки в ETCS 1
♦♦ Счетчик осей
 Приемоотвегчик
Eurobalise
263
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
♦♦ Счетчик осей
 Приемоотвегчик
Eurobalise
Рис. 8.41. Информационные потоки в ETCS уровня 2
ETCS уровней 2 и 3 (рис. 8.41 и 8.42) отнесены к системам группы 5 (см. п. 8.3.6).
Двусторонний непрерывный обмен информацией между устройствами инфра-
структуры и подвижным составом обеспечивает система радиосвязи Euroradio, ба-
зирующаяся на стандарте GSM-R (см. п. 8.2.3.2). Координирует взаимодействие
путевых устройств с поездом центр блокировки на базе радиосвязи. (Radio Block
Centre — RBC). Он регулирует движение на протяженном участке линии, хранит
статические данные о пути и транслирует на поезд динамические данные, напри-
мер, о показаниях сигналов и положении стрелок, полученные от систем центра-
лизации. В отличие от ETCS уровня 1 центр блокировки идентифицирует каждый
поезд и контролирует его индивидуально. Поезд запрашивает разрешение на дви-
жение через фиксированные промежутки времени (обычно каждые 60 с) или при
возникновении особых ситуаций. Приемоотвегчики передают только неизменяе-
мую информацию и предназначены в основном для определения местоположения
поезда.
Основное различие между ETCS уровней 2 и 3 состоит в том, что ETCS уров-
ня 2 отвечает только за передачу на локомотив сигнальных показаний и контроль
скорости движения поезда, a ETCS уровня 3 дополнительно заменяет контроль
свободности пути, выполняемый постами централизации, проверкой целостности
состава бортовыми средствами и транслирует эту информацию в центр блокировки
на базе радиосвязи. Кроме того, ETCS уровня 3 разграничивает интервалы следова-
ния с помощью подвижных блок-участков (см. п. 3.5.2.2). ETCS уровня 2 вводится
в эксплуатацию на многих линиях, особенно с высокоскоростным движением. В
Рис. 8.42. Объем передаваемой информации в ETCS уровня 3
ш Приемоотвегчик
Eurobalise
264
8.4. Система ETCS
отличие от него, ETCS уровня 3 начинает использоваться на второстепенных ли-
ниях в Скандинавских странах.
Уровень STM — это режим, при котором поезд, оборудованный ETCS со спе-
циализированным модулем передачи, движется по линии, оснащенной только на-
циональной системой АЛС. Этот уровень, а точнее, несколько уровней (их количе-
ство определяется числом модулей STM для адаптации к национальным системам)
разработаны для периода перехода на общеевропейскую систему. Модуль STM
добавляют к бортовому оборудованию для обеспечения взаимодействия между
соответствующей национальной системой АЛС и ETCS (п. 8.4.4).
8.4.2.2.	Оборудование
Основными поездными компонентами ETCS являются:
—	бортовой компьютер присутствует на каждой единице подвижного состава,
с которой возможно управление поездом. Этот безопасный компьютер с резер-
вированием (European Vital Computer — EVC) осуществляет связанную с ETCS
координацию и необходимые для движения поезда расчеты. Он вычисляет дина-
мическую кривую контроля скорости поезда, хранит данные о подвижном составе,
контролирует скорость, управляет эксплуатационными режимами и т. п.;
—	пользовательский интерфейс машиниста (Driver-Machine-Interface — DMI)
в системе ETCS состоит из дисплея для отображения сигнальных показаний
(рис. 8.43), звуковых сигнализаторов и устройств ввода данных (например, для за-
пуска системы, отмены сигнала остановки, ввода сведений о тормозных свойствах
поезда). Дисплей на пульте управления машиниста отображает точное расстояние
до места смены скоростного ограничения, максимально допустимую в этом месте
скорость, текущую разрешенную скорость, рассчитанную в соответствии с пара-
метрами движения, а также фактическую скорость поезда;
—	модуль поездного интерфейса (Train Interface Unit — ТШ) служит для взаимо-
действия с поездным оборудованием (например, с тормозной системой);
—	антенны для связи с напольными системами — радиостанциями, приемоот-
вегчиками и кабельными шлейфами;
—	устройства для измерения пройденного пути и скорости (например, одометр,
доплеровский радар);
—	юридический регистратор сохраняет события для восстановления информации
о нештатных ситуациях;
Рис. 8.43. Пример интерфейса для взаимодействия машиниста и системы [Winter et al., 2009]
265
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
Рис. 8.44. Приемоответчики Eurobalise производства компаний Siemens (Германия, слева) и Ansaldo
(Италия)
—	один или несколько модулей STM для взаимодействия с национальными си-
стемами АЛС (при необходимости).
В число основных компонентов напольного оборудования ETCS входят:
— приемоответчики Eurobalise (рис. 8.44) используются в ETCS уровней 1, 2, 3 и
служат для точечной передачи. Их могут устанавливать по отдельности или груп-
пами, каждая из которых может включать в себя до восьми устройств. Это — прие-
моответчики с неизменяемой информацией, работающие автономно, или управ-
ляемые приемоответчики, связанные через напольный электронный модуль (Lineside
Electronic Unit — LEU) с другими устройствами, например светофорами. Приемо-
ответчики могут передавать информацию для обоих направлений движения, но
направление движения в системе всегда учитывается по внутренней нумерации
приемоответчиков или сопоставлением со ссылкой, полученной при проследова-
нии предыдущего приемоотвегчика;
— центр блокировки на базе радиосвязи RBC выполняет функции распоряди-
тельного поста для управления путевыми устройствами системы и используется
в ETCS уровней 2 и 3. Он отвечает, в частности, за хранение неизменных данных
участка, получение текущих данных с постов централизации, а также за выдачу
на поезд разрешения на движение и профиля участка (п. 8.4.3.3). RBC обмени-
вается информацией с поездами через сеть радиосвязи Euroradio, основанной на
i
Т
Рис. 8.45. Путевая антенна GSM-R
(фото: DB, Г.-А. Кирше)
технологии GSM-R (рис. 8.45).
Протяженность зоны действия
RBC может достигать несколь-
ких сотен километров и зависит
от местных условий и техни-
ческого решения конкретной
компании-изготовителя;
— шлейф Euroloops и радио-
станции, используемые в систе-
ме ETCS 1, являются средствами
передачи с малой зоной действия,
транслирующими на поезд об-
новляемую информацию, напри-
мер, об изменении сигнального
показания.
266
8.4. Система ETCS
8.4.3.
Принцип действия
8.4.3.1.	Определение местоположения поезда
Рис. 8.46. Доверительный интервал измерений
местоположения поезда в системе ETCS
по отношению к координатам приемоответчиков
Информация о местоположении поезда присутствует в бортовом устройстве
как координата точки на траектории движения. Расчет пройденного пути ведется
относительно позиции приемоотвегчика, который поезд проследовал последним. В
виде исключения в системе ETCS 1 через шлейф на поезд передается информация,
соотнесенная с расположенной впереди группой приемоответчиков.
При определении местоположения поезда необходимо учитывать погрешность
измерений, что требует расчета доверительного интервала. Этот интервал является
узким (хотя и отличным от нуля) непосредственно за приемоотвегчиком и линей-
но растет по мере удаления от него из-за погрешностей измерения пройденного
пути (рис. 8.46). При проезде сле-
дующей группы приемоответчиков
сведения о местоположении поезда
корректируются. В зависимости от
их дальнейшего использования раз-
личают следующие виды этих сведе-
ний (рис. 8.47):
—	предполагаемое местоположе-
ние;
—	максимально удаленная пози-
ция головы поезда;
—	минимально удаленная
ция головы поезда;
—	максимально удаленная
ция хвоста поезда;
—	минимально удаленная
ция конца хвоста поезда.
В ETCS уровней 2 и 3 поезд периодически или при определенных событиях из-
вещает центр блокировки RBC о своем местоположении, доверительном интервале,
скорости поезда и направлении следования.
пози-
пози-
пози-
Предпопагаемое местоположение поезда
оо’ /од-" 00'
Доверительный
интервал
Доверительный
интервал
max
min	max
Безопасное местоположение
головы поезда
mm
Безопасное местоположение
хвоста поезда
Рис. 8.47. Доверительный интервал при определении местоположения поезда
267
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
8.4.3.2.	Разрешение на движение
Разрешение на движение (Movement Authority—МА) поезда по участку заданной
длины передается в ETCS уровня 1 через приемоответчики, а в ETCS уровней 2 и
3 — центром блокировки RBC по запросу бортового компьютера. Разрешение на
движение может состоять из нескольких частей по числу впередилежащих участ-
ков, для каждого из которых может быть установлен предельный срок действия
разрешения. Другие временные параметры блокировки могут быть определены
для конечной секции и защитного участка за ней. Каждое разрешение на движе-
ние действует до тех пор, пока на поезд не поступит новое разрешение или истечет
время блокировки.
Можно выделить две цели, для достижения которых задается срок действия
разрешения:
—	согласование разрешения на движение со временем разделки последней сек-
ции маршрута и защитного участка, если поезд останавливается в конце маршрута
(см. п. 4.3.3.6);
—	согласование с системами централизации, в которых возможна отмена марш-
рута по станции с выдержкой времени (см. п. 4.5.4.3), достаточной для остановки
поезда перед запрещающим сигналом.
Конец маршрута движения по разрешению (End of Authority—ЕОА) (рис. 8.48) —
это позиция, за которую не должна заходить голова поезда в случае максимальной
ошибки при измерении пройденного пути; эта позиция аналогична местоположе-
нию запрещающего сигнала. За этой позицией располагается конечная точка зоны
контроля (Supervised Location — SvL), которая рассчитывается как целевая позиция
при экстренном торможении. Она является:
—	концом защитного участка, если он существует;
—	точкой опасности за ЕОА (например, предельный столбик стрелки), если нет
определенного защитного участка (он не был установлен или разомкнут);
—	концом маршрута движения по разрешению, если ни конец защитного участ-
ка, ни точка опасности не применимы.
Рис. 8.48. Кривые скорости при торможении в системе ETCS
268
8.4. Система ETCS
.. Реальный
Расчетный
. Уклон
Рис. 8.49. Определение профиля участка
Каждое разрешение на движение заменяется новым разрешением, которое
обычно передается на поезд при достижении им заданной точки. При этом новое
разрешение обычно продлевает действие предыдущего. В ETCS уровней 2 и 3 в
некоторых ситуациях уже выданное разрешение на движение может быть отменено:
—	кооперативная отмена применяется, если потребовалось разомкнуть установ-
ленный ранее маршрут. Центр блокировки RBC отправляет на поезд разрешение
с местом новой остановки, а поездное оборудование ETCS проверяет, может ли
поезд с учетом самых неблагоприятных условий остановиться у этого места, и при-
нимает или отвергает это разрешение;
—	требование экстренной остановки выдается только в опасных ситуациях. Для
экстренной остановки применяют команды двух видов:
о безусловная команда, при получении которой поезд должен быть немедленно
остановлен с использованием экстренного торможения;
о условная команда, по которой поезд остановится только в том случае, если
минимально удаленная позиция головы поезда не достигла указанного места оста-
новки, в противном случае поезд может игнорировать эту команду.
8.4.3.3.	Профили
Различные характеристики, связанные с маршрутом следования поезда, пере-
даются ему с пути в виде данных о профиле. Данные о профиле структурированы
как цепочка значений, увязанных с начальным и конечным местоположением.
Примеры профилей рассмотрены ниже:
—	статический профиль скорости включает максимально допустимую скорость на
участке, постоянно действующие ограничения и разрешенную скорость следова-
ния по маршруту. Бортовое оборудование вычисляет кривую наименее разрешенной
скорости на данном участке пути, представляющую собой наименьшие значения
из этого профиля, а также из временных ограничений, конструкционной скорости
поезда, ограничений, обусловленных эксплуатационным режимом ETCS (п. 8.4.4),
и др.;
—	профиль участка определяет уклон пути и необходим бортовому компьютеру
для расчета динамической кривой скорости при торможении. В целях безопасно-
сти для каждого отрезка пути выбирается минимальное из имеющихся значений
уклона и подъема (рис. 8.49);
—	профиль состояния пути содержит специфическую информацию об особенно-
стях электрической тяги, плотности воздуха (для работы систем кондициониро-
вания пассажирских вагонов), тоннелях и мостах, где запрещена остановка, зонах
непрохождения радиосигналов и др.;
—	профиль пригодности маршрута определяет критерии, которым поезд должен
соответствовать, чтобы въехать на заданный участок пути: осевую нагрузку, вид
тяги и т. п.
269
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
8.4.3.4.	Контроль скорости
на поезде
Разъяснения, приведенные ниже, относятся к режиму «Полный контроль ско-
рости». Подробности работы в других режимах описаны в п. 8.4.4.
Для движения с постоянной скоростью существенны четыре лимитирующих
значения (различающихся воздействием по мере превышения разрешенной ско-
рости, см. рис. 8.48):
—	разрешенная скорость (Р) отображается на дисплее машиниста и не должна
превышаться;
—	если фактическая скорость достигает кривой скорости предупреждения (W),
звучит акустический сигнал;
—	если превышена условная скорость служебного торможения (SBI), автоматиче-
ски включится служебное торможение поезда. С учетом времени реакции системы
на эту команду торможение произойдет в пределах пунктирной кривой SBD;
—	если машинист превышает условную скорость экстренного торможения (EBI),
автоматически включится экстренное торможение поезда, и скорость будет меняться
по верхней пунктирной кривой EBD.
Последняя величина зависит от текущего значения разрешенной скорости и
превышает ее на 5 —15 км/ч. Условная скорость служебного торможения и скорость
предупреждения должны быть рассчитаны так, чтобы машинист успел среагиро-
вать на полученную команду и исключил достижение поездом скорости, при ко-
торой включается экстренное торможение, с учетом времени реакции тормозной
системы.
При торможении дополнительно используется также кривая предупредитель-
ной разрешенной скорости, которая определяет момент выдачи машинисту ин-
формации о предстоящем снижении скорости.
Эта кривая, а также кривые Р, W и SBI рассчитываются так, чтобы поезд оста-
новился у точки конца маршрута движения по разрешению ЕОА (см. п. 8.4.3.2);
кривая EBI может быть рассчитана так, чтобы конечной целью торможения бы-
ла точка SvL — крайняя позиция, остановка поезда в которой будет безопасной
(см. рис. 8.48).
Размещение точки SvL на большем удалении от позиции ЕОА позволяет ис-
пользовать более плавные кривые контроля скорости при экстренном торможении
(EBI и EBD), а также избежать необходимости в более раннем включении тор-
мозов для непревышения других контрольных кривых с меньшими значениями
скорости.
Помимо контроля статической и динамической скорости, в системе предусмот-
рены дополнительные функции для предотвращения неразрешенных перемеще-
ний поезда: защита от движения назад, контроль при стоянке поезда и защита от
несанкционированного начала движения.
Автоматическое срабатывание тормозной системы может иметь следующие
последствия:
—	следование по маршруту может быть продолжено только после полной оста-
новки поезда и ввода машинистом особой команды. Этот режим действует в случае
проезда точки конца маршрута ЕОА (см. п. 8.4.3.2), при неразрешенных передви-
жениях и возникновении технических отказов;
—	если тормоза включались из-за превышения скорости, они могут быть отпу-
щены после снижения скорости до безопасного значения.
270
8.4. Система ETCS
8.4.3.5.	Текстовые сообщения
Текстовые сообщения для машиниста поезда генерируются автоматически или
вводятся оператором системы централизации либо диспетчером. Вместе с текстом
сообщения передается информация о времени и месте, при достижении которого
сообщение должно быть отображено, об ограничении определенных режимов и
операций, а также необходимости подтверждения его машинистом.
8.4.3.6.	Значения переменных
Значения переменных, которые действительны в течение долгого времени, мо-
гут быть трех видов:
—	фиксированные значения не меняются от одного приложения к другому,
например:
о цикл передачи запросов разрешения на движение в отсутствие особых ситуа-
ций — 60 с;
о расчетный коэффициент сцепления на скользких рельсах — 70% номиналь-
ного;
—	национальные значения определяются для каждой страны или региона и пере-
даются на поезд приемоотвегчиками как полный пакет данных. Примеры (значе-
ния по умолчанию приведены в скобках):
о установка машинистом иного значения коэффициента сцепления (не разре-
шена);
о максимальная скорость для маневровых передвижений (30 км/ч);
о расстояние, при котором срабатывают тормоза в случае несанкционированно-
го начала движения, движения назад и в режиме контроля остановки (2 м);
— поездные данные вводятся машинистом перед началом рейса. Примеры:
о конструкционная скорость поезда;
о тормозной коэффициент;
о длина поезда.
8.4.4.	Эксплуатационные режимы
Эксплуатационные режимы определяют методы управления поездом. Всего
в спецификациях на систему ETCS (версии 2.3.0) определено 16 режимов, а еще
два дополнительных режима (ограниченного контроля и пассивного участия в
маневровой работе) предусмотрены в версии 3.0.0. Режимы можно разделить на
шесть групп. В первую группу входят режимы штатной работы оборудования под
контролем системы ETCS:
—	полный контроль — это нормальный режим, при котором поезд полностью
контролируется системой ETCS;
—	ограниченный контроль применяется только в ETCS уровня 1 и предусматри-
вает сокращение числа функций. Оптическая сигнализация в кабине машиниста
выключена, контролируется только непревышение условной скорости экстренного
торможения EBI, ETCS работает как вспомогательная система. Преимущества это-
го режима состоят в возможности начать торможение ближе к концу маршрута, т. е.
к точке ЕОА (см. рис. 8.48), и в более низких затратах на оснащение. Он увеличи-
вает пропускную способность линии, снижает потребность в переносе напольных
сигналов и облегчает переход от национальных систем АЛС к ETCS;
271
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
—	режим движения по условиям видимости допускает следование поезда на заня-
тый путь. Этот режим выбирается в соответствии с ограничением, полученным от
напольных устройств. Допустимая скорость при этом режиме определяется нацио-
нальными правилами (значение по умолчанию: 30 км/ч);
— режим маневров используется для маневровых передвижений и может быть
установлен машинистом или задан напольными устройствами. При переключе-
нии на режим маневров удаляются поездные данные, так как основной целью
маневровых передвижений является формирование и расформирование поездов.
Если режим выбран машинистом, то в системах ETCS уровней 2 и 3 необходимо
получить разрешение на маневры в данном районе от центра блокировки RBC.
Кроме существующего ограничения скорости маневровых передвижений (опре-
деляется национальными правилами, по умолчанию —30км/ч), устанавливается
список групп приемоответчиков в маневровых зонах, которые поезду разрешено
проезжать. Такое ограничение не позволит машинисту выехать за пределы района
проведения маневров.
Во вторую группу входит режим ограниченной функциональности, при котором
ответственность за безопасность передается машинисту. Режим ответственности
машиниста используется для управления поездом при отсутствии разрешения на
движение. Примером может быть проследование запрещающего сигнала, напри-
мер, по письменному разрешению или условно-запрещающего сигнала в ситуа-
циях, когда никакая информация с пути не доступна. Другой случай может быть в
системе ETCS уровня 1 после запуска бортового компьютера и до момента времени,
когда поезд проследует первую группу приемоответчиков. Движение по пригла-
сительному сигналу отличается от следования по приказу тем, что в этом случае
от приемоответчиков на поезд передается соответствующее разрешение, которое
действует совместно с ограничением скорости. В данном режиме машинист обязан
проверять свободность пути и положение стрелок по маршруту следования.
Третья группа — это режимы для предотвращения опасностей в критических
ситуациях:
—	режим аварийной остановки активизируется в ходе поездки и вызывает экс-
тренное торможение до полной остановки поезда (в отличие от обычной команды
торможения, действующей до достижения поездом безопасной скорости);
—	режим восстановления после аварийной остановки активизируется после вы-
дачи машинистом соответствующей команды и разрешает поезду продолжить
следование. Машинист может выбрать включение этого режима, его отмену или
переключиться в режим маневров. Если выбирается включение режима восста-
новления, то в дальнейшем происходит переключение на режим ответственности
машиниста (в ETCS уровня 1) или требуется получить разрешение на движение от
центра блокировки RBC (в ETCS уровней 2 и 3);
—	режим движения назад используется в критических ситуациях без предвари-
тельного перехода машиниста в кабину в противоположной части поезда. Данный
режим допустим только в нескольких специально обозначенных зонах. Ситуация,
в которой применение этого режима оправданно, — пожар в протяженном тоннеле,
когда задержка, возникающая из-за перехода машиниста в другую кабину, более
опасна, чем слепое движение поезда назад.
В четвертую группу входят два режима, связанные с управлением локомотивами
при двойной тяге (в них не предусмотрены функции контроля):
—	режим ведомого локомотива может быть выбран машинистом, чтобы обеспе-
чить управление локомотивом отдельно от ведущего;
272
8.4. Система ETCS
—	режим бездействия выбирается автоматически, если ведомый локомотив
управляется ведущим;
—	режим пассивного участия в маневровой работе устанавливается на ведомом
локомотиве при маневрах.
Пятая группа включает режимы для движения на линиях, которые не оборудо-
ваны ETCS:
—	общеевропейский режим STM используется для ETCS уровня STM, если на-
циональная система в состоянии обеспечить передачу разрешений на движение,
а также статический профиль скорости и профиль участка. Поездные антенны
принимают информацию от национальной системы АЛС и передают ее в ETCS,
которая обеспечивает сигнализацию в кабине машиниста и контролирует скорость
движения (возможно с ограничением функций);
—	национальный режим STM используется для ETCS уровня STM, если нацио-
нальная система не в состоянии предоставить данные, требуемые для общеевро-
пейского режима. В этом режиме национальная система контролирует движение,
но использует для этого специальные компоненты ETCS (например, пользователь-
ский интерфейс машиниста, средства управления тормозами и измерения прой-
денного пути и скорости);
—	режим несоответствия применяется, когда линия не оборудована никакой
системой АЛС или оборудована национальной системой, для которой не подходит
ни один из модулей STM. Этот режим соответствует ETCS уровня 0. В нем контро-
лируются только временные ограничения скорости, конструкционная скорость
поезда, а также максимально допустимая скорость движения в данном режиме
(устанавливается национальными правилами, по умолчанию —100 км/ч).
Шестая группа—автономные режимы и режимы нештатной работы бортового
оборудования:
—	режим готовности—это начальный режим после запуска бортового оборудова-
ния. Данный режим включает функции самопроверки и контроля стационарного
положения поезда;
—	отсутствие питания—режим выбирается автоматически, если бортовое обору-
дование ETCS не получает питание. Поезд немедленно останавливается;
—	сбой в системе активизируется в случае отказа бортового оборудования ETCS,
связанного с функциями безопасности. Поезд немедленно останавливается;
—	режим изоляции активизируется при отключении бортовых устройств ETCS от
другого поездного оборудования, чтобы продолжить движение поезда при сбоях в
системе. В этом случае все операции выполняются без контроля со стороны ETCS.
8.4.5.	Структура данных
Далее будет кратко рассмотрена структура данных, передаваемых между наполь-
ным оборудованием и поездом.
Наименьшая единица данных —переменная, которой кодируется отдельное
значение.
Различные переменные объединены в пакет данных. Пакет имеет идентифи-
цирующий его заголовок (тип пакета), указание о длине пакета, строго опреде-
ленный адрес (при передаче с пути на поезд) и масштаб длины переменных (при
необходимости). После заголовка следуют переменные, зависящие от типа пакета.
Примерами пакетов данных, посылаемых с пути на поезд, являются: разрешение
на движение, профили скорости или участка, временное ограничение скорости,
273
8. Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости
информация для привязки к следующей группе приемоотвегчиков, порядок смены
режимов. В качестве примеров пакетов данных, посылаемых от поезда в центр бло-
кировки RBC, можно назвать информацию о местоположении или информацию
о смене режимов.
Для передачи от приемоотвегчика на поезд применяется телеграмма, кото-
рая включает данные, содержащиеся в приемоотвегчике. При взаимодействии
между поездом и центром блокировки RBC телеграммы не используются. Раз-
мер телеграмм стандартизирован: короткая телеграмма содержит 341 бит, а длин-
ная—1023 бита (из которых 830 бит — пользовательские, остальные —защитная
информация).
Сообщение содержит полный набор данных при взаимодействии поезда с груп-
пой приемоотвегчиков или центром блокировки RBC. Телеграммы, переданные
приемоотвегчиками, принадлежащими к одной группе (в нее могут входить от
одного до восьми приемоотвегчиков), складываются в сообщение. Сообщение
состоит из нескольких пакетов данных с возможным добавлением некоторых про-
стых переменных.
Будущее
приближается
Ежемесячный научно-технический
журнал «Железные дороги мира» уже почти
50 лет занимает ведущие позиции в осве-
щении российского и зарубежного опыта
в области экономики и эксплуатации желез-
нодорожного транспорта,строительства,
текущего содержания и ремонта пути и по-
движного состава, внедрения информаци-
онных технологий, устройств СЦБ и связи.
«Железные дороги мира»—единствен-
ное периодическое издание на территории
стран СНГ, которое публикует на русском
языке статьи авторитетных специалистов
по железнодорожному транспорту
из Европы, Северной Америки, Японии,
Китая и других ведущих железнодорожных
держав.
Подписной индекс журнала «Желез-
ные дороги мира»—70306 (для подписки
на весь год—индекс 87096).
Информацию о подписке (в том числе
в странах дальнего зарубежья) можно
получить по телефону +7 (499) 317-55-65
или на сайте www.zdmira.com.
Профессиональный журнал
о современных железных дорогах
274
9.1. Классификация
9.	Системы централизации
Гоегор Теег, Олег Наседкин, Ульрих Машек, Дэвид Стрэттон,
Хайнц Тильманнс, Томас Уайт, Джорджо Монгарди
9.1.	Классификация
В настоящем разделе рассматриваются системы централизации, которые реали-
зуют функции взаимных замыканий напольных устройств. В ходе исторического
развития были созданы системы централизации следующих поколений (без учета
промежуточных форм):
—	с ручной установкой маршрутов (без технических средств поддержки
безопасности);
—	механические;
—	гидравлические и пневматические (широкого распространения не получили);
—	релейные;
—	микропроцессорные.
В общем случае системы централизации могут быть разделены на три основных
функциональных уровня:
—	уровень оперативного управления содержит интерфейс с дежурным поста цен-
трализации и может включать в себя разные средства автоматизации управления,
не обладающие свойством безопасного функционирования (автоматическая уста-
новка маршрутов и т. д.);
—	уровень централизации включает безопасные функции реализации зависи-
мостей для светофоров, маршрутов, подвижных элементов путевого развития,
устройств блокировки и т. д.;
—	исполнительный уровень включает функции непосредственного управления на-
польными устройствами (светофорами, подвижными элементами, в частности стрел-
ками, средствами контроля свободности пути, переездами и др.), т. е. подвода к ним
питания и передачи команд, а также получения данных о состоянии этих устройств.
С достижением высокой концентрации управления, особенно в микропроцес-
сорных системах, представление об этих уровнях изменилось. Сегодня для управ-
ления системой централизации могут использоваться два рабочих места: местное и
центральное, удаленные друг от друга на большое расстояние. При этом в каждый
момент времени управление возможно только с одного рабочего места, т. е. про-
исходит переключение между несколькими управляющими системами, в числе
которых могут быть автоматические, например система автоматической установки
маршрутов. Поэтому выделение оперативного управления как отдельного уровня
в современной системе централизации теряет смысл. Теперь этот уровень часто
рассматривают как технический комплекс, являющийся внешним по отношению
к централизации. В самой же централизации появился новый функциональный
уровень — интерфейсный, предназначенный для ее сопряжения с внешними тех-
ническими системами и проверки вводимых команд.
Теоретически комбинации трех перечисленных функциональных уровней могут
присутствовать в централизации любого поколения, хотя не все эти комбинации
имеют практический смысл (табл. 9.1).
Ручную установку маршрутов нельзя отнести к настоящей централизации, так как
отсутствуют технические средства обеспечения безопасности. Человек—дежурный
275
9. Системы централизации
Таблица 9.1
Основные технические решения для различных поколений и функциональных уровней централизации
Поколение систем централизации 	Уровень оперативного управления	Уровень централизации	И с полнительньп! уровень
С ручной уста- новкой маршру- тов		Оповещения от сигна- листов	Ручные операции с напольны- ми устройствами
Механическая	Рычаги	Механические зависи- мости между рычагами	Механические передачи с гиб- кими или жесткими тягами
Электрическая релейная	Электрические кнопки и индикация на табло	Электрический (реле)	Электрический
Микропроцес- сорная	Электронные устрой- ства ввода (монитор, мышь или цифровой планшет, клавиатура)	Электронная централи- зация на основе аппа- ратного и программно- го обеспечения	Электронное управление на- польными устройствами
или работник маневровой бригады — несет полную ответственность за проверку
выполнения условий, необходимых для включения разрешающего сигнала и для
перевода подвижных элементов пути, а также за ручное управление напольными
устройствами по месту их размещения. Исторически это наиболее ранняя техноло-
гия. В области поездных передвижений она уже повсеместно заменена безопасными
техническими средствами, но все еще широко используется в маневровой работе.
В механической централизации (п. 9.2) дежурный управляет взаимосвязанными
друг с другом механическими рычагами. Передача информации и усилия к наполь-
ным устройствам осуществляется посредством гибких или жестких тяг.
В электрической релейной централизации (п. 9.3) действия дежурного поста
сигнализации сводятся к нажатию на кнопки пульта управления. Функции цен-
трализации реализуются с помощью реле, а контроль и управление напольными
устройствами осуществляются при помощи электрических сигналов. Сам тер-
мин «электрическая централизация» («electric interlocking») используется в англо-
язычных странах, а также в Германии для обозначения централизации, в которой
управление осуществляется посредством электрических сигналов, а замыкание
реализуется через механические зависимости. В России под электрической цен-
трализацией подразумевают как релейные, так и микропроцессорные системы.
Поэтому во избежание путаницы в этом разделе и в книге в целом используется
преимущественно термин «релейная централизация».
В микропроцессорной централизации (п. 9.4) все функции выполняются с по-
мощью аппаратного и программного обеспечения компьютерных систем. Логика
централизации обычно реализуется в программном обеспечении. В системах мик-
ропроцессорной централизации более ранних типов для управления напольными
устройствами использовались релейные блоки.
Помимо этого существует несколько гибридных, промежуточных форм, по-
скольку переход от механической централизации к релейной и от релейной цен-
трализации к микропроцессорной происходил в несколько этапов. Некоторые из
этих гибридных систем описаны в п. 9.5. Кроме того, управление определенными
напольными устройствами в ряде случаев реализовано иначе, чем было заложено
изначально в систему централизации того или иного вида. Примерами являются
замена семафоров светофорами с сохранением механической централизации или
механическое управление семафорами с поста релейной централизации.
276
9.2. Механическая централизация
9.2.	Механическая централизация
9.2.1.	История развития
На первых железных дорогах в XIX в. устройства управления располагались в
непосредственной близости от стрелок и семафоров без каких-либо технических
средств, реализующих их взаимную зависимость. Около 1860 г. в Великобритании
появилась первая механическая централизация, которая размещалась недалеко от
напольных устройств и состояла из переводных рычагов для управления соответ-
ствующими элементами, а также обеспечивала функции механических замыканий
между ними. Идея взаимозависимости и централизации функций управления на-
польными устройствами распространилась по всему миру — получили развитие
системы разных производителей, которые были адаптированы под эксплуатацион-
ные требования соответствующих стран. Возникло большое число разнообразных
технологий. В Германии, например, к 1900 г. существовало около 20 предприятий,
каждое из которых выпускало централизации собственного типа. Позже начались
процессы укрупнения, которые привели к сокращению числа разновидностей си-
стем централизации в каждой стране.
9.2.2.	Безопасность систем механической централизации
Безопасность систем механической централизации в основном обеспечивается
на основе принципа недопущения отказов (см. п. 2.2.1.1). Механические компо-
ненты проектировали таким образом, что их технические отказы (например, по-
ломка переводного рычага или ослабление болта) были почти невозможны.
9.2.3.	Структура систем механической централизации
Обычно система механической централизации состоит из следующих частей
(см. табл. 9.1):
—	механизмы и рабочие элементы для удаленного управления стрелками и се-
мафорами, которые образуют уровни оперативного управления и управления на-
польными устройствами;
—	взаимозависимости напольных устройств, которые являются частью уровня
централизации;
—	линии связи между соседними постами, которые в некоторых системах до-
полняют уровень централизации.
Удаленное механическое управление напольными устройствами реализуется,
главным образом, при помощи жестких тяг или гибких проволочных соединений.
Оба эти средства служат для связи напольных устройств и управляющих рычагов
на посту централизации. Проволоки могут быть как двойными, таки одиночными
с противовесами. Гибкие (рис. 9.1) и жесткие тяги используются в разных странах
неодинаково: железные дороги Германии почти всегда применяют только прово-
лочные соединения, тогда как в Великобритании и России были посты централи-
зации как с гибкими, так и с жесткими тягами, а в США до сих пор используются
передающие элементы в виде труб.
На некоторых железных дорогах (например, в Германии) каждая стрелка обыч-
но переводится индивидуально, тогда как, например, в британских и французских
системах две стрелки стрелочного съезда устанавливают в нужное положение вме-
сте одним и тем же стрелочным рычагом (см. п. 4.2.2). В этом случае дежурному
277
9. Системы централизации
Рис. 9.1. Гибкие тяги с противовесами для регулировки натяжения проволоки
поста необходимо прилагать большую физическую силу для совместного перевода
стрелок. Физическая сила работника нужна также для преодоления силы трения,
которая возрастает с увеличением расстояния и особенно велика в системах с же-
сткими тягами, что ограничивает дальность управления. В случае использования
проволочных тяг возникает дополнительная проблема растяжения проволоки при
передаче механических усилий и повышении температуры. Под воздействием тем-
пературы меняется также длина жестких тяг.
Функции централизации реализуются на посту посредством взаимосвязанных
механических устройств, обеспечивающих необходимые комбинации положений
стрелок и сигналов. В централизациях некоторых типов эти механические устрой-
ства замыканий дополнены электрическими элементами, например рельсовыми
цепями или датчиками колес для регистрации наличия или прохода поезда.
Связь между постами централизации обеспечивается логикой перегонных си-
стем блокировки, а также требуется в тех случаях, когда соседние посты формируют
части одного и того же маршрута. В ранних системах связь строилась без учета за-
висимостей централизации и ответственность в области безопасности возлагалась
на дежурных по постам и определялась корректностью передаваемых сообщений, а
также правильностью выполнения соответствующих процедур после их получения.
9.2.4.	Первые механические централизации на железных дорогах
Великобритании
9.2.4.1.	Краткий обзор
В XIX в. было несколько британских компаний — изготовителей механических
централизаций, среди которых наиболее известна Saxby & Farmer. Механические
централизации этой компании, а также производные от них широко использова-
лись в Великобритании, других западноевропейских странах и США. Некоторые
из этих систем до сих пор находятся в эксплуатации. В США системы этого типа
продолжали строить до 1950-х годов.
Конструкция первой централизации была запатентована Джоном Саксби в Ве-
ликобритании в 1856 г. Вместе со своим партнером Джоном Стинсоном Фармером
он учредил компанию Saxby & Farmer, которая в 1860 г. построила первый в мире
завод по производству устройств СЦБ.
Были и другие конструкции централизации, но к 1880-м годам самой распро-
страненной стала система с кулачковыми замыканиями, изобретенная в 1870 г.
278
9.2. Механическая централизация
Джеймсом Дикином (James Deakin) из компании Stevens & Sons. Вместе с тем с 1875 г.
посты централизации Saxby & Farmer стали почти стандартными в Великобритании.
Если в Великобритании посты механической централизации быстро вошли в по-
вседневную жизнь, то в США первая централизация была внедрена только в 1870 г.
9.2.4.2.	Топология расположения постов централизации
В традиционной британской централизации не делается различий между стан-
циями и перегонами. Поэтому здесь в отличие, например, от Германии не сущест-
вует никакой иерархической зависимости между дежурными постов централизации
и между самими постами (п. 9.2.5.2). Один пост централизации обычно обслужи-
вает район, являющийся лишь частью станции (например, одну горловину, огра-
ниченную входными и выходными светофорами). Район действия централизации
обычно ограничен длиной тяг для управления напольными элементами, а также
числом технологических операций, которые в течение определенного интервала
времени может выполнять один дежурный.
9.2.4.3.	Управление напольными устройствами
Рис. 9.2. Переводные рычаги механической
централизации Saxby & Farmer (США)
Управление стрелками осуществляется с помощью переводных рычагов
(рис. 9.2). Рычаги могут находиться в двух крайних положениях: нормальном
(«плюсовом»), т. е. вертикальном, и переведенном («минусовом»), при котором ры-
чаг повернут по направлению к дежурному стрелочного поста. Рычаг зафиксирован
в своем крайнем положении при помощи подпружиненной тяги, так называемого
стержня защелки, расположенного на задней стороне рычага. Стержень защелки
связан с малой прижимной рукояткой
защелки в верхней части рычага. Когда
эта рукоятка нажата, стержень защел-
ки перемещается, и рычаг может быть
переведен из своего текущего крайнего
положения. После того как рычаг пере-
местится в новое крайнее положение и
рукоятка будет отпущена, стержень за-
щелки перемещается вниз под действи-
ем силы сжатия пружины.
Для передачи усилий к напольным
элементам в Великобритании исполь-
зуются преимущественно жесткие тяги
для стрелок и одиночные проволочные
тяги с противовесом для светофоров. Причиной этого является более удаленное
расположение светофоров от поста централизации. В США для этих целей исполь-
зуются жесткие металлические трубы.
9.2.4.4.	Принцип действия централизации
Централизация реализуется увязкой напольных устройств в ящике зависимо-
стей, расположенном обычно под полом постовых помещений. Преимущественно
используется метод централизации с помощью замыкающих кулачков, основы
которого описаны ниже.
279
9. Системы централизации
Рис. 9.3. Принцип замыканий с использованием кулачков
Каждый переводной
рычаг соединен с одним
или несколькими замы-
кающими кулачками, ко-
торые представляют собой
плоские стальные бруски.
Каждый кулачок, соеди-
ненный либо непосред-
ственно с рычагом, либо
со стержнем защелки, пе-
ремещается в пределах со-
ответствующего участка,
осуществляя тем самым
необходимое переключение (рис. 9.3). Кулачок содержит выемки, приспособлен-
ные к форме замков. Замки расположены в ящиках замыканий. Каждый ящик за-
мыканий может содержать один или несколько замочных пазов в зависимости от
типа централизации. В системе централизации несколько ящиков замыканий могут
располагаться друг над другом.
Далее приведены примеры реализации замыкающих функций. На рис. 9.4 по-
казана блокировка двух элементов: если оба переводных рычага находятся в нор-
мальном положении (см. рис. 9.4, а), то любой из них может быть переведен. Но
как только один из рычагов окажется переведенным (см. рис. 9.4, б), другой будет
заблокирован в нормальном положении. На рис. 9.5 представлен другой пример:
если рычаг 2 находится в нормальном положении, рычаг 1 не может быть переве-
ден, а если переведен рычаг 1, то рычаг 2 не может быть возвращен в нормальное
положение.
В примере, показанном на рис. 9.6, рычаг 2 может перемещаться только тогда,
когда рычаг 7 находится в нормальном положении. Данный тип блокировки назы-
вается «рычаг 1 блокирует рычаг 2 в любом положении».
Во многих случаях замыкания между двумя элементами недостаточно, им долж-
ны быть охвачены три и более элемента. Пример такого «замыкания по логическим
Нормальное Нормальное
положение положение
Рис. 9.4. Пример кулачкового замыкания:
рычаг 1 блокирует рычаг 2
условиям» (см. п. 4.2.5) между тремя
элементами показан на рис. 9.7: элемен-
тами являются, например, напольный
сигнал 7 и стрелки 2 и 3. Если стрелка
3 переведена в «минусовое» положение,
напольный сигнал 7 перед открытием
должен замкнуть стрелку 2 также в пе-
реведенном («минусовом») положении.
Для реализации этого условия рычаг 2
сделан более узким, чем обычно, а пе-
ремещается также, как и остальные ры-
чаги (см. рис. 9.7). При этом он может
смещаться и в боковом направлении.
Если элемент 3 переведен, то действует
замыкание между элементами 7 и 2. Но
если элемент 3 находится в нормальном
положении, рычаг 2 может быть переме-
щен в сторону, и оба переводных рычага
280
9.2. Механическая централизация
Рис. 9.5. Пример кулачкового замыкания:
рычаг 1 разрешает перевод рычага 2 в нормаль-
ное положение
Рис. 9.6. Пример кулачкового замыкания:
рычаг 1 блокирует рычаг 2 в любом
положении
рычаг 1 замыкает рычаг 2 в переведенном положении, если рычаг 3 переведен
7 и 2 станут свободны в совершении движений. Для полной реализации зависимо-
стей в соответствии с планом станции напольный сигнал 7 и стрелка 2 нуждаются
в дополнительном замыкании по принципу «рычаг 7 блокирует рычаг 2 в любом
положении» (см. рис. 9.6).
В ранних версиях централизации стрелки были защищены от перевода под поез-
дом с помощью подвижной планки (см. п. 5.2.3.1). Позднее стали применять рель-
совые цепи (см. п. 5.3), которые передавали ток в механическую централизацию и
обеспечивали электрическое замыкание, смонтированное в ящике зависимостей
и соединенное с замыкающими рычагами.
Более подробную информацию о замыканиях этого типа можно найти в [Such,
1956].
9.2.4.5.	Зависимости между соседними постами централизации
Каждый пост централизации работает автономно; между постами отсутствуют
правила и зависимости, принятые в Германии (п. 9.2.5.5). Вместо этого каждый
путь между районами действия соседних централизаций, даже если он расположен
на станции с множеством параллельных путей, рассматривается в качестве участка
с перегонной блокировкой.
Однако бывают случаи, когда одним сигналом управляют два поста централи-
зации, и такая зависимость реализуется логической операцией «И». Чаще всего
281
9. Системы централизации
это происходит, если основным показанием сигнала управляет один пост цент-
рализации, а предупредительным показанием того же сигнала — соседний пост.
Комбинацией механических элементов достигается следующая зависимость: пре-
дупредительное показание оповещает о следующем открытом сигнале только в
случае, когда основные показания как своего, так и следующего сигнала разрешают
проследование поезда.
Другой случай зависимостей между соседними постами можно встретить на
перегонах, где имеются ответвления для подъездных путей. По телефонному за-
просу дежурный одного из постов размыкает расположенную на перегоне стрелку,
что позволит машинисту или руководителю маневров осуществить ее перевод для
выезда на подъездной путь. Такое размыкание стрелки принятым порядком влияет
и на другие связанные с этим зависимости, реализуемые на посту централизации.
9.2.5.	Немецкая централизация типа Einheit
9.2.5.1.	Краткий обзор
Рис. 9.8. Управляющие элементы поста механи-
ческой централизации типа Einheit
Примерно в 1910 г. в Германии железные дороги совместно с изготовителями
оборудования средств СЦБ создали универсальную систему механической цент-
рализации, предназначенную для замены около 20 наиболее распространенных
типов механических централизаций. В последующие годы модель Einheit (рис. 9.8)
стала наиболее используемой в Германии системой механической централизации
и оставалась таковой до внедрения ре-
лейных централизаций.
Эту систему отличают следующие
особенности:
— в отличие от британской модели
элементы маршрута связаны между со-
бой не непосредственно, а при помощи
специального сцепного устройства —
маршрутной штанги, которая увязыва-
ет все используемые в маршруте эле-
менты. Это значит, что при отсутствии
маршрута стрелки можно переводить
практически без ограничений. Такая
конструкция позволяет осуществлять
маневровые передвижения без установ-
ки маршрутов и использования сигна-
лов, что было характерно для железных дорог Германии того времени;
—	усилия передаются напольным элементам при помощи двойных проволочных
тяг;
—	передача ответственных сигналов между постами централизации организова-
на с помощью блок-аппаратов, защищенных от опасных отказов.
9.2.5.2.	Размещение постов централизации
В соответствии с принятой в Германии концепцией эксплуатации железных
дорог станция является единым комплексом как с точки зрения эксплуатацион-
ной работы, так и в вопросах централизации (см. п. 3.1). Длина станции обычно
282
9.2. Механическая централизация
Рис. 9.9. Управление станцией при помощи двух постов централизации
превышает 1000 м. Однако район действия поста централизации ограничен из-за
следующих факторов:
—	дежурный должен из окна своего поста визуально контролировать район дей-
ствия механической централизации, поскольку в ней обычно не предусмотрены
технические средства контроля свободности пути;
—	перед разблокированием перегонного участка пути необходимо проверить
наличие сигнала на последнем вагоне поезда. Это возможно только при наличии
дежурного в каждой горловине станции;
—	расстояние между постом механической централизации и напольными
устройствами при использовании проволочных тяг ограничено примерно 400 м
для стрелок и 1200 м для светофоров;
—	вследствие низкого уровня автоматизации дежурный поста централизации
должен вручную выполнить каждый шаг по установке и размыканию маршрута,
что приводит к ограничению числа поездных передвижений, которыми в течение
определенного промежутка времени может управлять один человек.
По этим причинам станция оснащается как минимум двумя постами центра-
лизации (рис. 9.9); на протяженных станциях с большим объемом перевозок таких
постов больше, а в пунктах примыкания обычно достаточно одного поста. Между
постами централизации станции существует иерархическая зависимость. Один
из постов является распорядительным (там находится ответственный дежурный
по станции), все остальные — исполнительными (каждый из них обслуживается
дежурным стрелочником). Эта иерархия определяет содержание технической свя-
зи между постами: дежурный стрелочник может открыть поездной сигнал только
с разрешения дежурного по станции, тогда как маневровыми передвижениями в
своей зоне дежурный стрелочник может управлять самостоятельно.
9.2.5.3.	Управление напольными устройствами
В большинстве случаев управление напольными устройствами осуществляется
с помощью специальных рычагов, которые должны переводиться на 180°. Сущест-
вуют рычаги двух основных типов: стрелочные рычаги (рис. 9.10), которые служат
также для управления сбрасывающими стрелками и дополнительных стрелочных
замыканий, и сигнальные. Каждый рычаг снабжен прижимной рукояткой, кото-
рая связана со стрелочным бруском в ящике замыканий. Если рукоятка нажата,
элемент может быть перемещен, и соответствующий элементу брусок в ящике
замыканий находится в среднем положении. Прижимная рукоятка может быть
отпущена только тогда, когда рычаг находится в крайнем положении, тем самым
стрелочный брусок переводится в верхнее или нижнее положение. Таким образом
информация о крайнем положении стрелок передается в ящик замыканий.
283
9. Системы централизации
Рис, 9.10. Стрелочный переводной рычаг механической централизации Einheit
(источник: Технический университет Дрездена)
Рычаг связан с напольным устройством двойной проволочной тягой, образую-
щей квазижесткое соединение между этими элементами. Это обеспечивает без-
опасное управление устройствами, характерное для жестких соединений.
При следовании подвижной единицы через стрелку взрезного типа и переводе
ее колесами поезда тяга стрелочного рычага перемещается, что предотвращает
повторный перевод стрелки дежурным поста централизации. Кроме того, такое
перемещение сопровождается характерным шумом. Стрелочный брусок в ящике
замыканий занимает промежуточное положение, что препятствует установке ка-
кого-либо маршрута через эту стрелку.
9.2.5.4.	Замыкание
В немецкой механической централизации замыкание маршрута происходит в
два этапа (см. п. 4.3.8):
—	механическое (предварительное) замыкание маршрута;
—	электрическое (окончательное) замыкание маршрута.
В то время как механическое замыкание маршрута служит для обеспечения
зависимости показаний сигнала от положения подвижных напольных элемен-
тов, цель электрического замыкания состоит в сохранении замкнутого состояния
Стрелочный брусок
Замычкадля переведенного
положения
Замычка для нормального
положения
Маршрутная тяга
Рис. 9.11. Замыкающие элементы механической централизации типа Einheit
284
9.2. Механическая централизация
Вал
электрического
замыкания
маршрута
Стрелки
Сигналы
к'
Маршрут
а/ а2
Рис. 9.12. Принцип действия механической централизации типа Einheit
2
3
5
маршрута от момента включения запрещающего показания сигнала до момента
освобождения маршрута поездом (см. п. 4.3.8).
Эти два этапа замыкания маршрута по-прежнему реализуются в логике приме-
няемых в Германии систем релейной и микропроцессорной централизации, хотя
техническое обоснование их разделения (невозможность оценить при помощи
механических устройств факт проследования поезда) сегодня уже потеряло свое
первоначальное значение.
Механическое (предварительное) замыкание маршрута выполняется с помощью
отдельных маршрутных тяг в ящике замыканий (рис. 9.11,9.12). Эти тяги пересека-
ют ящик замыканий по всей его длине (обычно несколько метров). Из нормального
положения (маршрут не замкнут) каждая тяга с помощью маршрутных рычагов мо-
жет быть перемещена вдоль по двум направлениям, замыкая два разных маршрута.
Тяга с помощью установленных на ней замычек связана со всеми принадлежащими
285
9. Системы централизации
Направление движения поезда
Рис. 9.13. Замыкание маршрута двумя постами механической централизации Einheit
маршруту подвижными напольными устройствами, включая элементы защиты от
несанкционированного выезда с бокового пути, а также защитного участка. Мар-
шрут может быть установлен только тогда, когда соответствующие стрелочные
бруски находятся в надлежащем крайнем положении; в нем они будут удержи-
ваться до момента размыкания маршрута. Подобным образом выполнены также
зависимости между маршрутными рычагами и сигналами.
Электрическое (окончательное) замыкание маршрута выполняется при помощи
электромеханических аппаратов маршрутного замыкания, которые имеют некото-
рое сходство с блок-аппаратами, используемыми для ручной блокировки Siemens &
Halske (п. 10.3.3.2). При нажатии на кнопку в верхней части аппарата вал (рис. 9.12,
слева) входит в паз на тяге маршрута и остается там до момента размыкания зави-
симости импульсом, поступающим при освобождении маршрута поездом. Для
обнаружения поезда используется комбинация датчика колеса и короткой рельсо-
вой цепи —это позволяет определить, что поезд сначала занял, а потом освободил
участок, проследование которого позволяет разомкнуть маршрут (см. п. 5.2.3.2).
286
9.3. Релейная централизация
9.2.5.5.	Зависимости между соседними постами
Зависимости между постами осуществляются в случае принадлежности их к
одной станции либо к разным станциям, примыканиям и блокпостам. Далее при-
водится описание зависимостей между постами централизации одной станции
(система перегонной блокировки для случая блокпостов рассмотрена в п. 10.3.3.2).
Существуют две причины, по которым устанавливаются зависимости между
различными постами одной станции:
—	дежурный стрелочник исполнительного поста не должен открывать наполь-
ный сигнал без разрешения дежурного по станции, руководящего передвижениями
поездов;
—	для маршрутов, начинающихся у входного сигнала, которым управляет один
пост централизации, и завершающихся в районе действия другого поста, перед
открытием сигнала должны быть проверены необходимые условия в районах дей-
ствия обоих постов. Поэтому между ними должен происходить обмен соответ-
ствующими разрешениями.
Данные процедуры технически реализуются теми же блок-аппаратами, что и
в системах ручной блокировки Siemens & Halske (п. 10.3.3.2). Электрическое за-
мыкание между маршрутными тягами увязывает их между собой в ящиках всех
постов, относящихся к данному маршруту. Установка маршрута начинается в его
конечной и заканчивается в начальной точке (рис. 9.13). Это значит, что маршрут
замкнется также в зонах, относящихся к расположенным далее постам. Вместе с
тем установка определенных маршрутов должна всегда инициироваться дежурным
по станции, выдающим команды стрелочникам соседних постов.
Более подробную информацию по этому примеру можно найти в [Maschek/Lehne,
2005].
9.3.	Релейная централизация
9.3.1.	История развития
Процесс перехода от механической централизации к релейной был медленным.
В качестве первого шага можно рассматривать изобретение около 1870 г. блок-
аппарата и рельсовой цепи (см. п. 3.1). Оба этих устройства предоставляли допол-
нительные функции, которые не могли быть в полной мере обеспечены механи-
кой, и потому существенно расширили технологические границы механической
централизации.
Следующим этапом, начавшимся около 1900 г., стала разработка систем с ча-
стично электрическими и частично механическими функциями, где одни функции
(обычно это касалось управления и контроля состояния напольных устройств)
были реализованы на основе электрических устройств, а другие (обычно это были
функции централизации) остались механическими (п. 9.5.1).
Первые полностью электрические системы централизации на основе релейной
технологии были разработаны и внедрены в разных странах между двумя мировыми
войнами. За два десятилетия, прошедших после Второй мировой войны, релейная
централизация была усовершенствована и стала технологией, получившей наи-
более широкое распространение во всем мире. В настоящее время большинство
находящихся в эксплуатации систем централизации являются релейными.
Главным направлением развития в те годы был переход к модульной струк-
туре релейного оборудования, что привело к замене табличного принципа
287
9. Системы централизации
централизации, унаследованного от механических систем, на географический
принцип, обладающий значительными преимуществами при проектировании
крупных станций.
9.3.2.	Системная безопасность в релейной централизации
9.3.2.1.	Характеристики и классификация реле СЦБ
Безопасность в релейной централизации основана на использовании специ-
альных безопасных реле СЦБ. Принцип работы реле представлен на рис. 9.14:
электрический ток возбуждает магнитное поле катушки, что вызывает притяже-
ние якоря, движение которого замыкает и размыкает электрические контакты. В
отличие от реле общего назначения, применяемых в системах связи, большинство
реле СЦБ должно обладать рядом специфических особенностей:
—	высокий порог срабатывания, что исключает ошибочное притяжение из-за
электромагнитной наводки;
—	жесткое соединение всех контактов, относящихся к одному якорю. Это зна-
чит, что, если положение одного контакта известно, положения остальных также
могут быть однозначно определены;
—	изготовление контактов из материалов, практически исключающих возмож-
ность их взаимного сваривания;
—	дублирование контактов реле. Если один контакт сваривается, то конструкция
реле обеспечивает промежуточное положение якоря без возможности замыкания
других контактов;
—	когда реле меняет свое состояние, все контакты должны сначала размыкаться
и лишь затем замыкаться.
В соответствии с этими требованиями реле, используемые в железнодорожной
автоматике, по характеристикам их безопасности могут быть разделены на три
класса:
1)	реле типа «N» (неконтролируемые), назы-
ваемые также реле первого класса надежности,
могут использоваться в ответственных цепях
без дополнительного контроля их отпускания.
В частности, безопасное отпадание реле га-
рантируется силой тяжести якоря или силой
сжатия пружины. При изготовлении контактов
используются материалы (например, серебро
и уголь), которые в случае их сваривания не
могут образовать достаточно прочное соеди-
нение, способное сопротивляться силе тяжести
или давлению пружины. Реле типа «N» харак-
теризуются также высоким значением индук-
тивности, экранированным сердечником (для
предотвращения полного закрытия воздушно-
го промежутка, что привело бы к насыщению
магнитного поля) и защитным кожухом (для
исключения воздействий окружающей среды);
2)	реле типа «С» (контролируемые), на-
зываемые также реле второго класса надеж-
ности, которые тоже могут использоваться в
Рис. 9.14. Принцип работы реле
288
9.3. Релейная централизация
ответственных цепях, однако их работа
должна быть проверена схемой. В част-
ности, необходимо учесть возможное
залипание контактов в притянутом
положении, хотя вероятность этого со-
бытия намного ниже, чем вероятность
ложного незамыкания общего и фрон-
тового контактов при поданном на об-
мотку реле напряжении;
3)	несигнальные реле, называемые
также реле третьего класса надежности,
которые не могут использоваться в от-
ветственных цепях.	Рис. д |5 реле тИпа «с» (слева) и типа «N»
Определения «реле типа «N» и «реле
типа «С» — действующие официальные
термины Международного союза железных дорог (МСЖД), тогда как определения
«реле первого (второго, третьего) класса» являются устаревшими, хотя все еще ис-
пользуются во многих странах.
Реле третьего класса используются на железных дорогах во всем мире для вы-
полнения функций автоматики, не связанных с безопасностью движения поездов.
Их преимуществами являются низкая стоимость и, как правило, высокое быстро-
действие. В отношении безопасных функций предпочтения в части использования
реле типа «N» или «С» различаются от страны к стране. С одной стороны, реле ти-
па «N» очень дороги в производстве и обладают большими размерами (рис. 9.15), с
другой —для реле типа «С» требуется намного более сложная схема включения в
ответственные цепи. Реле типа «N» применяют преимущественно в Западной Европе,
США и России, тогда как реле типа «С» применяются, главным образом, в странах
Центральной Европы (включая немецкоязычные страны). Реализация некоторых
функций (например, окончательного замыкания маршрута, см. п. 4.3.8) возможна
только при использовании реле типа «N».
Часто при использовании реле типа «N» ответственные функции и функции, не
связанные с безопасностью, реализуются из экономических соображений разны-
ми блоками (см. пример в п. 9.3.6). В этих случаях реле типа «N» применяют для
выполнения ответственных функций, а для других задач используют реле низшего
класса надежности.
По наличию устойчивых положений реле можно разделить на следующие типы:
—	моностабильные, которые имеют только одно устойчивое положение: если ток
отключен, реле всегда обесточено. Используются в большинстве случаев;
—	бистабильные, которые обладают двумя устойчивыми положениями и поэтому
применяются для безопасного хранения двух состояний системы централизации.
Примерами могут служить состояние замкнутости маршрута и требуемое положе-
ние стрелки.
С точки зрения безопасности важным является правильный выбор контактов
реле, используемых в электрической цепи. Для коммутации цепей используются
следующие контактные группы реле:
—	общие — фронтовые; они разомкнуты, если реле обесточено;
—	общие—тыловые; они замкнуты, если реле обесточено.
—	общие — фронтовые и тыловые; в каждом крайнем положении они замыкают
отдельную электрическую цепь.
289
9. Системы централизации
9.3.2.2.	Моностабильные реле
Простейшим типом моностабильного реле является обычное нейтральное реле,
представленное на рис. 9.14.
К числу моностабильных реле особых типов относятся [IRSE, 1999]:
—	реле постоянного тока. Его работа зависит от наличия магнитного поля и не за-
висит ни от направления тока в обмотке реле, ни от переменного напряжения. Эти
свойства делают его устойчивым к влиянию постороннего электромагнитного поля;
—	поляризованное реле. Работа этого реле зависит от направления тока в обмотке;
—	реле для высоких напряжений и токов. Такое реле имеет усиленные контакты и
используется, например, для управления стрелочными приводами;
—	реле с двумя обмотками. Оно содержит две независимые катушки, каждая из
которых может управлять переключениями реле. Эти катушки могут обладать как
идентичными, так и разными параметрами (такими, как сопротивление, число
витков). Они могут быть включены последовательно, параллельно или независимо
друг от друга в разных электрических цепях. Катушки с малым сопротивлением
используются для последовательного включения нескольких реле;
—	реле с замедлением на подъем. Магнитная система этого реле проектируется
таким образом, чтобы сердечник катушки индуктивности притягивал якорь не
сразу после подачи напряжения на катушку, а спустя некоторое время;
—	реле с замедлением на отпадание. Здесь магнитная система проектируется так,
что сердечник отпускает якорь не сразу после снятия напряжения с катушки, а
через некоторое время;
—	индукционное секторное реле переменного тока. Принцип работы такого реле ос-
нован на взаимодействии переменных магнитных потоков, индуцированных разны-
ми источниками. Основная область применения—датчик свободности фазочувстви-
тельных рельсовых цепей, потому реле этого типа подробно рассмотрены в п. 5.3.5.
9.3.2.3.	Бистабильные реле
Реле с двумя стабильными состояниями сохраняют свое положение в соответ-
ствии с предшествующей выключению питания позицией. Эти реле применяются
на железных дорогах как в ответственных, так и в неответственных цепях разного
Рис. 9.16. Фиксирующее
реле
Рис. 9.17. Реле с магнитной
защелкой
назначения. Существуют
бистабильные реле не-
скольких типов, в частно-
сти следующие:
— реле с магнитной
блокировкой, содержащее
постоянный магнит. Сер-
дечник притягивает якорь
при подключении обмот-
ки к источнику напряже-
ния, как это происходит в
реле других типов. После
отключения напряжения
якорь продолжает нахо-
диться в притянутом со-
стоянии благодаря нали-
чию постоянного магнита.
290
9.3. Релейная централизация
Обесточивание реле происходит при подключении к катушке напряжения обрат-
ной полярности. После отключения такого напряжения реле остается обесточен-
ным. Для выполнения этих функций конструкция некоторых реле предусматривает
две катушки;
—	фиксирующее реле (рис. 9.16) содержит две катушки индуктивности и один
якорь. При коммутации одной из катушек якорь притягивается к ней. Благодаря
силе упругости якорь остается в таком положении до момента подачи напряжения
на вторую катушку;
—	реле с магнитной защелкой (рис. 9.17) содержит две катушки и две тяги пере-
мещения якоря. Устройство тяг механически исключает одинаковое положение
якорей. В зависимости от того, на какую катушку подается напряжение (на ту,
от которой реле приняло нынешнее состояние, или на противоположную), реле
остается в прежнем положении или переключается в новое. Снятие напряжения с
любой из катушек не приводит к переключению реле.
9.3.2.4.	Комбинированные реле
В комбинированных реле конструктивно объединены моно- и бистабильная
системы. На рис. 9.18 представлено одно из таких реле. В этом примере якорь мо-
ностабильной системы переключается при подаче напряжения любой полярности
на обмотку реле. Якорь бистабильной системы меняет свое положение только тогда,
когда происходит смена полярности напряжения по сравнению с предыдущим
включением. Такие реле применяются, например, в схеме контроля положения
стрелочного привода на Российских железных дорогах (см. п. 6.6.2.2).
Реле подтоком.
Прямая полярность
Реле подтоком.
Обратная полярность
Реле обесточено.
Последний раз напряжение
было прямой полярности
Реле обесточено.
Последний раз напряжение
было обратной полярности
Рис. 9.18. Пример комбинированного реле (схема предоставлена А. Лыковым)
291
9. Системы централизации
9.3.3.	Проектирование систем релейной централизации
9.3.3.1.	Структура
Рис. 9.19. Релейные стативы
В системах релейной централизации функции взаимных зависимостей, управ-
ления станционными объектами и контроля за ними реализованы на основе элек-
трических схем с использованием реле. Релейные стативы (рис. 9.19) оборудуются
штепсельными разъемами, в которые устанавливают реле. Монтаж располагается с
обратной стороны разъемов, поэтому при смене реле не требуется замена монтажа.
Ошибочная установка реле может
оказаться опасной для функциониро-
вания системы. Поэтому каждый тип
реле и соответствующий ему штепсель-
ный разъем оснащают так называемым
штепсельным кодом, который обеспе-
чивает правильную установку реле.
При построении системы релейной
централизации используются два ос-
новных принципа:
— принцип свободного монтажа,
организующий зависимости по табли-
це маршрутов (табличный принцип,
см. п. 4.3.9);
— географический (блочный) прин-
цип (см. п. 4.3.9); в его основе лежит
объединение группы реле для каждого
топологического элемента (стрелки,
светофора, секции) в типовые блоки,
которые в дальнейшем объединяются
с помощью стандартных кабелей в со-
ответствии с планом путевого развития
станции.
При реализации первого принципа
монтажные и проверочные работы на станции требуют значительных трудозатрат.
Использование географического принципа предполагает некоторую сложность и
избыточность при реализации универсальных блоков, однако в этом случае мон-
тажные и проверочные работы на станции, как и возможные будущие вносимые
изменения, упрощаются. Исходя из этого определяются условия применения пер-
вого или второго подхода (см. рис. 4.37):
—	табличный принцип ориентирован, главным образом, на малые станции;
—	географический принцип рассчитан преимущественно на крупные станции.
9.3.3.2.	Функции управления
Ввод команд в релейных системах осуществляется с пульта управления по-
средством кнопок и переключателей, которые нужно нажимать, вытягивать или
переключать. При этом надо иметь в виду, что в Германии и Северной Америке
предпочтение отдается нажимным кнопкам (отсюда принятое в западной части
Германии название Drucktastenstellwerk — «нажимная кнопочная централизация»),
а в Великобритании, Франции и России специально для подвижных элементов
292
9.3. Релейная централизация
пути также применяют поворотные переключатели. Нажимные кнопки обычно
активны в течение того времени, пока они нажаты, т. е. все процессы переключения
должны быть завершены за это короткое время. У поворотных переключателей,
напротив, существует среднее нормальное положение и еще одно или два крайних
положения —например, налево и направо.
Хорошим примером, иллюстрирующим описанные выше различия, является
использование кнопок и переключателей для перевода стрелок. При использова-
нии поворотных переключателей среднее положение означает, что стрелки могут
переводиться как в «плюс», так и в «минус» с помощью автоматического управле-
ния. В то же время левая или правая позиция переключателя означает, что данная
стрелка должна быть оставлена в положении, соответствующем позиции переклю-
чателя. Без использования автоматического управления стрелками переключа-
тель может находиться только в двух положениях (рис. 9.20). При использовании
технологии нажимных кнопок стрелки переводятся в оба положения с помощью
одной и той же операции, а вопрос о переводе стрелки или сохранении ее текущего
положения при автоматическом управлении решается с помощью дополнитель-
ной контрольной (групповой) стрелочной кнопки, которая нажимается вместе
со стрелочной кнопкой каждой отдельной стрелки. Существует несколько таких
контрольных (групповых)
стрелочных кнопок. Каж-
дая из них отвечает за
определенные функции и
обслуживает все элемен-
ты пути, реализующие эти
функции.
Там, где применяют ав-
томатическое управление
стрелками, самым частым
действием при установке
маршрута является опера-
ция нажатия начальной и
конечной точки маршру-
Рис. 9.20. Поворотные переключатели дая стрелок релейной
централизации (на примере российской системы)
та. Это означает, что кнопки или переключатели, определяющие начало и конец
маршрута, должны нажиматься последовательно или должны некоторое время
оставаться непрерывно нажатыми.
Если автоматическое управление стрелками не используется, каждая стрел-
ка маршрута должна быть переведена в соответствующее положение с помощью
отдельной операции. Для установки и замыкания маршрута используется либо
отдельная кнопка для каждого маршрута, либо одна кнопка для нескольких мар-
шрутов, которые выбираются на основе текущего положения стрелок.
Во избежание ошибочных действий многие железные дороги требуют, чтобы
подача одной команды всегда осуществлялась нажатием по крайней мере двух
кнопок. Порядок действий для формирования команды на установку маршрута при
этом может быть определен по-разному. Две кнопки следует нажимать одновре-
менно (как в немецкой релейной централизации большинства типов, см. п. 4.1.1)
или последовательно (как обычно происходит в британских и североамериканских
системах централизации). Специальные функции, такие, как организация защит-
ного участка, могут быть реализованы по-разному, например, с помощью конечной
точки маршрута для каждого защитного участка.
293
9. Системы централизации
Управление релейной системой может осуществляться как с поста централи-
зации, так и дистанционно. При дистанционном управлении большими зонами
и возможности изменения границ между ними уровень оперативного управления
(см. п. 9.1) в некоторых ситуациях рассматривают не как неотъемлемую часть систе-
мы централизации, а как внешнюю систему. Оперативное управление может быть
как безопасным (что имеет место в большинстве систем), так и без выполнения
условий безопасности. При необходимости регистрировать ответственные коман-
ды применяют соответствующие технические средства, например специальные
кнопки с механическим счетчиком числа нажатий.
9.3.3.3.	Функции отображения
Информация о состоянии объектов системы централизации для дежурного
поста формируется с помощью контрольных ламп пульта-табло, которые могут
быть погашенными или гореть различными цветами. Ими передается, например,
следующая информация:
—	свободность или занятость участков пути;
—	положение стрелок;
—	установка маршрутов;
—	блокирование перегона;
—	состояние основных функций автоматического управления —например, ре-
жима автодействия сигналов (включен или выключен).
В первых релейных централизациях контрольные лампы и управляющие кнопки
были расположены без географической привязки. Но вскоре лампы и кнопки, свя-
занные с соответствующими элементами схемы путевого развития станции, стали
размещать с учетом топологических особенностей этих элементов. Отдельно, без
учета топологии, располагаются только такие кнопки и контрольные лампы, кото-
рые связаны с общим состоянием целых районов действия централизации. Такое
топологическое расположение облегчает обзор дежурному поста централизации
(рис. 9.21).
На крупных станциях или в системах диспетчерского управления, где оператор
не может одновременно дотянуться сразу до двух кнопок, расположенных в раз-
ных концах пульта управления, часто используются большие панорамные табло,
Рис. 9.21. Топологический пульт управления (пример польской централизации)
294
9.3. Релейная централизация
обладающие только функциями отображения. Для ввода команд непосредственно
на рабочем месте дежурного устанавливается упрощенный пульт управления, со-
держащий обычно только кнопки без их топологической привязки. Одно и то же
панорамное табло может использоваться для нескольких рабочих мест.
9.3.4.	Система SGE 1958 (Великобритания)
9.3.4.1.	Введение
Релейная централизация типа SGE 1958 является одной из наиболее распро-
страненных в Великобритании. В ее основе лежит табличный принцип. SGE яв-
ляется аббревиатурой предприятия-изготовителя (Siemens—General Electric Signal
Company of London), которое впоследствии было поглощено компанией GEC. Си-
стема SGE 1958 широко применялась на железных дорогах Великобритании до
появления в 1980-х годах централизации SSI с использованием бесконтактной
элементной базы (п. 9.4.4).
9.3.4.2.	Управление
Маршруты в системе SGE задаются посредством последовательного нажатия
кнопок начала и конца маршрута на панели с мнемосхемой станции. При вытя-
гивании кнопки выбирается поездной маршрут, а при ее нажатии —маневровый.
Отмена маршрута производится путем возврата кнопки в исходное положе-
ние вручную. Если возникает необходимость отмены маршрута перед прибли-
жающимся поездом, размыкание маршрута производится с выдержкой времени
(см. п. 4.3.8.3).
Стрелки по маршруту могут быть также установлены вручную. Для этого ис-
пользуются трехпозиционные переключатели. Среднее положение рукоятки озна-
чает, что стрелка устанавливается автоматически при нажатии кнопки начала и
конца маршрута. Левое или правое положение рукоятки означает перевод стрелки
в соответствующее положение (при условии свободности стрелочного участка от
подвижного состава) и ее последующее замыкание.
9.3.4.3.	Схемы установки маршрута
Цепочка установки маршрута строится по плану станции. Это поясняет при-
мер, представленный на рис. 9.22. Схема отражает процесс установки маршрута от
сигнала 6 до сигнала 4. Аналогичные схемы используются для других маршрутов.
Реле ПК (плюсовое положение) и МК (минусовое положение) в схемах цен-
трализации включаются, если соответствующие стрелки находятся в требуемом
положении или могут быть переведены в него.
Как можно видеть из схемы рис. 9.22, маршрут от светофора б до светофора 4
может быть установлен, если стрелки 20 и 21 находятся в плюсовом, а стрелка 23
в минусовом положении.
Кроме того, для рассмотренного маршрута показаны условия взаимной зави-
симости (см. п. 4.2.5) между сигналами 5, би положением стрелки 22. Исключение
враждебности маршрута по светофору 6 обеспечивается либо за счет закрытого
состояния сигнала 5 (реле 5С обесточено), либо при замыкании в минусовом по-
ложении стрелки 22 (реле 22МКнаходится под током).
295
9. Системы централизации
Рис. 9.22. План станции и схема установки маршрута в системе SGE 1958
Реле 6С— бистабильное реле с магнитной защелкой (см. п. 9.3.2.3) и двумя ка-
тушками. Применение такого реле позволяет сохранить информацию о маршруте
в случае пропадания питания.
Более подробную информацию о системе SGE 1958 можно найти в [Goldsbrough,
1961].
9.3.5.	Система SpDrS60 (Германия)
9.3.5.1.	Введение
Система SpDrS60, разработанная примерно в 1960 г. и выпускавшаяся компа-
нией Siemens, является наиболее распространенной релейной централизацией в
Германии. Адаптированные версии этой системы применяются также в некоторых
других странах. SpDrS60 является типичным примером системы с использованием
географического принципа (см. п. 4.3.9): реле, относящиеся к одному и тому же
топологическому элементу, группируются в релейные блоки. Эти блоки изготав-
ливают и проверяют в заводских условиях; для их соединения друг с другом пред-
усмотрены стандартные кабели.
9.3.5.2.	Релейные блоки
Можно выделить три основные группы релейных блоков (рис. 9.23):
—	топологические, соответствующие элементам схемы путевого развития стан-
ции. Эти блоки соединяются между собой при помощи кабелей, которые являются
связующими звеньями для элементов схемы в соответствии с путевым планом;
—	светофорные, которые объединяются в общую цепь установки маршрутов и
обеспечивают отображение светофорами разных показаний;
—	блоки центральных переключений, отвечающие за определенные общие
функции во всей зоне действия централизации.
В группе топологических блоков наиболее важными являются следующие:
—	стрелочные блоки включают все реле, необходимые для реализации функций
перевода стрелок, замыкания маршрутов, боковой защиты, контроля положения,
контроля свободности стрелочно-путевой секции, ее размыкания, а также соответ-
ствующей индикации. Стрелочный съезд представлен двумя стрелочными блока-
ми и сбрасывателем при стрелочном блоке, если одно из ответвлений стрелки не
предусмотрено для передвижений;
296
9.3. Релейная централизация
— блоки пересечений выполняют
функции, похожие на функции стрелоч-
ных блоков за исключением функции
перевода и контроля;
—	блоки поездных маршрутов фик-
сируют начало и конец этих маршрутов
и выполняют ряд других связанных с
ними функций;
—	блоки маневровых маршрутов вы-
полняют аналогичные функции для ма-
невровых маршрутов;
—	блоки защитных участков фик-
сируют конец защитных участков в
маршрутах;
—	контрольные блоки для отдельных
секций используются в тех случаях, ко-
гда проверка одного из участков пути на
свободность не может быть интегрирована
с. 9.23. Релейный блок системы SpDrS60
другой топологический блок. Это
встречается достаточно редко;
—	блоки увязки с блокировкой выполняют функции увязки станционной систе-
мы централизации с перегонными системами разных типов.
Светофорные блоки определяют сигнальные показания. Их функциональность
тесно связана с немецкой системой сигнализации H/V (см. п. 7.5.1). Существу-
ют светофорные блоки для основных и предупредительных сигналов, указателей
скорости, маршрутов, направления движения, предупреждающих указателей,
показаний на дополнительной сигнальной головке и др. Все светофорные блоки
установлены в соответствии с их фактическим размещением по плану станции и
соединяются посредством кабеля с соответствующей группой реле выбранного по-
ездного маршрута. Отдельные светофорные блоки для маневровых передвижений
не требуются, так как контроль этих сигналов и управление ими осуществляются
в блоке маневровых маршрутов.
Блоки центральных переключений отвечают за общие функции переключения.
Для зоны действия централизации необходимо по одному такому блоку для реше-
ния каждой из следующих задач:
—	обработка информации, поступающей от групповых кнопок стрелок, свето-
форов, маршрутов, автоблокировки и других устройств;
Рис. 9.24. Пример плана расстановки блоков в системе SpDrS60
297
9. Системы централизации
—	определение скоростного ограничения для каждого маршрута;
—	установление приоритета при наличии нескольких альтернативных вари-
антов следования между начальной и конечной точкой задаваемого маршрута
(см. п. 4.3.4);
—	запоминание маршрутов для реализации функции автодействия (см. п. 4.3.11)
и т. п.
На рис. 9.24 представлен пример расстановки блоков по плану станции.
9.3.5.3.	Структура, расположение и монтаж релейных блоков
Рис. 9.25. Реле К50
Каждый релейный блок состоит из нескольких реле. К ним иногда добавляют
резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и диоды. В системе SpDrS60
применяются реле К50 непервого класса надежности (типа «С», см. п. 9.3.2.1) сле-
дующих версий:
—	нейтральные (для большинства приложений, рис. 9.25);
—	бистабильные;
—	реле с усиленными контактами для больших токов.
Релейные блоки устанавливаются на
релейные стативы и связываются между
собой с помощью стандартных кабелей
следующих основных типов:
— соединительные кабели (по 20 жил
в каждом), связывающие блоки в соот-
ветствии с топологией;
— петлевые кабели, объединяющие
все релейные блоки одного типа после-
довательно или параллельно с соответ-
ствующим блоком центральных переключений;
—	кабели электропитания.
Кроме этого, в некоторых релейных блоках используется настроечная колод-
ка для соединения контактов в пределах блока с целью получения специальных
характеристик.
9.3.5.4.	Процедуры установки и размыкания маршрута
В этом подразделе кратко рассмотрены процедуры установки и размыкания
маршрута на функциональном уровне.
Первым шагом после одновременного нажатия кнопок начала и конца марш-
рута является процедура поиска маршрута и проверки возможности его задания.
Этот процесс более детально описывается в п. 9.3.5.5.
Следующим шагом выполняется установка стрелок по трассе маршрута, вклю-
чая защитный участок (без элементов боковой защиты). Перевод стрелок с учетом
ограниченной мощности питающей установки осуществляется последовательно.
Это достигается подключением блоков по цепочке, так что каждый предыдущий
стрелочный блок на короткое время задерживает коммутацию следующего.
После этого стрелки и бесстрелочные скрещения путей замыкаются в необ-
ходимых положениях с помощью переключений стрелочного замыкающего реле.
Теперь стрелочные блоки и блоки бесстрелочных скрещений путей за-
мкнуты в маршруте. В каждом стрелочном блоке или блоке защитного участка
298
9.3. Релейная централизация
переключилось маршрутное замыкаю-
щее реле. Это необходимо в дальней-
шем для индивидуального размыкания
каждого элемента маршрута после про-
хождения поезда.
Следующим шагом является поиск
и контроль защиты по боковому пути.
Каждый стрелочный блок или блок пе-
ресечений коммутирует электрические
цепи с блоками элементов, не относя-
Рис. 9.26. Поиск боковой защиты в SpDrS60
щихся к трассе данного маршрута. Если
электрическое соединение достигает элемента, который может предоставить бо-
ковую защиту, данный элемент переводится в положение защиты и замыкается, а
к запрашивающему элементу посылается обратный сигнал (рис. 9.26).
После проверю! и подтверждения свободности путевых элементов маршрут
окончательно замыкается. Такое замыкание не может быть отменено без регист-
рируемой команды (см. п. 4.3.8.4).
На следующем этапе производится выбор сигнального показания. Каждый стре-
лочный блок и блок защитного участка посылают информацию о максимально
допустимой скорости проезда через контролируемый ими участок блоку централь-
ных переключений. Этот блок выбирает наименьшую из скоростей и передает све-
тофорным блокам информацию о ней как о разрешенной скорости следования по
маршруту. После этого появляется разрешающее показание сначала на основном
сигнале, а затем на предупредительном.
9.3.5.5.	Поиск маршрута и проверка его готовности
В этом подразделе процессы поиска маршрута и проверки его готовности из-
ложены более подробно, поскольку они представляют собой хороший пример для
понимания топологического принципа.
Дежурный по станции одновременно нажимает кнопки начала и конца маршру-
та. Поисковый ток от кнопки входного блока распространяется в соответствующем
направлении (рис. 9.27). В этот момент централизация еще не может определить,
какая из двух кнопок входная, а какая выходная, и поисковый ток распространя-
ется также от выходной кнопки, но не находит ответа.
На рис. 9.28 представлена электрическая схема поиска и проверки готовности
маршрута в стрелочном блоке. В каждом стрелочном блоке по трассе маршрута реле
S1 или S2 притягиваются, и ток от нового источника протекает далее по трассе мар-
шрута. Это необходимо для ограничения электрического сопротивления в каждой
цепи. Готовность каждой стрелочной группы, через которую протекает поисковый
ток, проверяется следующим образом:
—	если противошерстные стрелки уже замкнуты в определенном положении
(например, для боковой защиты другому маршруту), контакт реле L разомкнут и
поисковый ток может протекать только в одном направлении;
—	если противошерстные стрелки не замкнуты в каком-либо маршруте, контакт
реле L замкнут и поисковый ток протекает в обоих направлениях;
—	если пошерстные стрелки замкнуты в противоположном направлении, то
контакт реле L разомкнут и поисковый ток не может идти дальше;
299
9. Системы централизации
Операции задания начала и конца маршрута
Рис. 9.27. Поиск маршрута и проверка его готовности
в SpDrS60
— если пошерстные стрелки не
замкнуты или замкнуты в необхо-
димом направлении, то поисковый
ток может протекать. Тем временем
стрелки, находящиеся в требуемом
положении, запрашиваются встава-
нием под ток реле М+ или М—. Ре-
ле М+ или М- остаются под током в
течение всего процесса поиска мар-
шрута и проверки его готовности.
Входные и выходные блоки мар-
шрутов, а также блоки защитных
участков, пересекающихся с рас-
сматриваемой трассой во встреч-
ном направлении движения, отве-
чают за исключение враждебных
маршрутов. Если эти блоки уже ис-
пользуются во встречных маршру-
тах, движение поискового тока по
трассе запрашиваемого маршрута
преграждается.
Когда поисковый ток достига-
ет выходного блока (он отмечен
нажатием соответствующей вы-
ходной кнопки), запрашивается
также защитный участок. В блоке
защитного участка ток меняет направление и течет назад (см. рис. 9.27). Ответный
ток проходит через противошерстные стрелки маршрута (которые достижимы для
обратного тока с противошерстного конца) таким же образом, каким поисковый
ток проходит через пошерстные стрелки. Теперь все противошерстные стрелки
запрошены в необходимом положении вставанием под ток реле М+ или М— (см.
рис. 9.28).
Рис. 9.28. Электрическая схема поиска и проверки готовности маршрута в стрелочной группе си-
стемы SpDrS60 (с упрощениями и изменениями названий и символики реле); стрелки находятся в
плюсовом положении:
S1— реле поиска и ответа в противошерстном направлении; S2 — реле поиска и ответа в пошерстном на-
правлении; М+ — запрашивающее реле для плюсового положения стрелки; М-запрашивающее реле для
минусового положения стрелки; Р+ — реле положения: контакт замкнут, если стрелки в плюсовом положе-
нии; Р— реле положения: контакт замкнут, если стрелки в минусовом положении; L — замыкающее реле
м+
м+
Кабель по плану трассы,
пошерстный конец,
минусовое положение
Кабель по плану трассы,
Д4- пошерстный конец,
плюсовое положение
м
300
9.3. Релейная централизация
Поскольку пошерстные стрелки уже запрошены поисковым током, ответный
ток находит себе путь в обратном направлении до входного блока. Теперь трасса
маршрута однозначно сформирована запросом стрелок и проверена на готовность,
но еще не осуществлена проверка свободности участков пути.
9.3.5.6.	Модификации системы SpDrS60
В 1970-е годы был разработан усовершенствованный вариант SpDrS60—система
SpDrS600, которая, однако, нашла только ограниченное применение. Тем не менее
функциональная логика SpDrS600 была взята за основу при разработке системы
микропроцессорной централизации Simis (п. 9.4.6).
Более подробную информацию о системе SpDrS60 можно найти в [Siemens,
1978] и [Schmitz, 1962].
9.3.6.	Система БМРЦ (Россия)
9.3.6.1.	Введение
В России наибольшее распространение получила блочная маршрутно-релей-
ная централизация (БМРЦ, рис. 9.29), в основе которой лежит географический
принцип построения. С 1960 г. было выпущено много разных ее модификаций, и
в настоящее время эта система управляет более чем 100 тыс. стрелок на Россий-
ских железных дорогах. При создании системы был учтен опыт проектирования,
строительства и эксплуатации релейных централизаций предшествующих типов.
БМРЦ, каки немецкая SpDrS60, является высокомодульной системой центра-
лизации, что значительно снижает затраты на проектирование, упрощает произ-
водство и регулировку.
9.3.6.2.	Релейные блоки
Каждый блок системы содержит реле, на которых реализуются функции, ка-
сающиеся соответствующего путевого элемента: стрелки, секции или светофора.
Соединение блоков системы между собой производится монтажным проводом в
соответствии с расположением путевых объектов по плану станции.
Рис. 9.29. Система блочной маршрутно-релейной централизации
301
9. Системы централизации
Рис. 9.30. Реле РЭЛ
Характерной особенностью системы
БМРЦ является разбиение блоков си-
стемы на две группы:
—	наборная группа (блоки, к кото-
рым не предъявляются требования по
безопасности функционирования);
—	исполнительная группа (блоки,
которые должны удовлетворять усло-
виям безопасности).
Блоки наборной и исполнительной
группы соединяются между собой по
плану станции.
Основными функциями реле набор-
ной группы являются:
—	регистрация действий оператора
по установке маршрута;
—	определение категории маршрута (маневровый или поездной) и его направ-
ления (четное или нечетное);
—	определение трассы маршрута и формирование задания на перевод стрелок
по ней;
—	контроль соответствия фактического положения стрелок задаваемому
маршруту.
Основными функциями реле исполнительной группы являются:
—	проверка условий безопасности по трассе выбранного маршрута;
—	замыкание маршрута;
—	открытие сигнала с проверкой условий безопасности;
—	контроль проследования поезда по маршруту и его размыкание;
—	искусственное размыкание маршрута.
Существует 16 типов релейных блоков исполнительной группы, соединяемых
стандартно по восьми межблочным цепям в соответствии с путевым планом стан-
ции. В релейных блоках исполнительной группы применяются реле типа «N» (пер-
вого класса надежности). Это —реле типа НМШ в старых системах и типа РЭЛ
(рис. 9.30) в модернизированных системах.
В маршрутно-наборной группе используются семь типов релейных блоков,
соединяемых четырьмя межблочными цепями в соответствии с путевым планом
станции. Наборная группа не выполняет функций по обеспечению безопасности,
поэтому для ее построения используются быстродействующие реле низшего класса
надежности типа КДРШ.
На рис. 9.31, а приведен пример размещения блоков в системе БМРЦ.
9.3.6.3.	Маршрутно-наборная группа
В состав маршрутно-наборной группы входят следующие функциональные ре-
лейные блоки:
—	сигнальные блоки, которые определяют начало и конец маршрута и различа-
ются по типу сигналов (поездные/маневровые) и их функциональному назначению
(входные, выходные, маршрутные);
—	блоки направлений, определяющие типы маршрутов (поездной/маневровый)
и их направления;
302
9.3. Релейная централизация
—	стрелочные блоки, которые определяют требуемое положение стрелок по
маршруту и формируют команду на их перевод, если положение стрелок не соот-
ветствует заданному маршруту. Стрелочные блоки различаются по типу управляе-
мых стрелок (одиночные или спаренные).
Каждая из четырех цепей межблочных соединений наборной группы представ-
ляет собой самостоятельную схему и выполняет свою функцию.
1.	Первая межблочная цепь (см. рис. 9.31, б) предназначается для фиксации на-
жатия управляющих кнопок на пульте и последовательности действий оператора.
Установка любого маршрута производится последовательным нажатием кнопок
начала и конца маршрута. В случае установки вариантного маршрута после выбо-
ра начальной кнопки в точках отклонения нажимаются вариантные кнопки. По
нажатию начальной кнопки фиксируются тип маршрута (поездной или маневро-
вый) и направление движения. После нажатия кнопки в конечной точке маршрута
фиксируется трасса устанавливаемого маршрута.
2.	Вторая межблочная цепь обеспечивает автоматическое объединение эле-
ментарных частей в маршрут путем нажатия только двух кнопок начала и конца
маршрута.
3.	Третья межблочная цепь обеспечивает формирование заданий на перевод
стрелок пусковыми блоками по трассе устанавливаемого маршрута.
нпм
нпм
нсс
нсо
Рис. 9.31. План размещения блоков БМРЦ:
ВхД— блок входного светофора; УП— блок бесстрелочного изолированного участка; Mill— блок маневро-
вого светофора; С—блок стрелки; ВД— блок выходного светофора; Л—блок приемо-отправочного пути;
СП — блок стрелочного изолированного участка; НПМ— блок поездного или совмещенного светофора;
ЯСС—блок управления спаренными стрелками; ЯСС—блок управления одиночными стрелками
Блоки исполнительной группы
Блоки наборной группы
303
9. Системы централизации
Рис. 9.32. Схема управления стрелочными управляющими реле:
ПУ— плюсовое управляющее реле; МУ— минусовое управляющее реле; УК— угловое кнопочное реле; МК—
маршрутная кнопка; НСО—блок одиночной стрелки; ЯСС— блок спаренной стрелки
4.	Четвертая межблочная цепь используется для контроля соответствия запро-
шенному маршруту фактического положения стрелок после перевода. После уста-
новки всех стрелок по маршруту активируются блоки исполнительной группы.
Рис. 9.32 иллюстрирует схемную реализацию блоков наборной группы для фор-
мирования команд на перевод стрелок. Каждый блок одиночной стрелки содержит
два реле для управления стрелкой: плюсовое управляющее реле ПУ и минусовое
управляющее реле МУ. Соответственно каждый блок спаренной стрелки включает
в себя три реле: два ПУ и одно МУ. При наличии нескольких вариантов следования
между точками начала и конца маршрута с помощью угловых кнопочных реле УК
выбирается основной вариант (например, от начала в точке 1 через съезд 1/3, а не
съезд 9/11, см. рис. 9.32). При нажатии начальной кнопки маршрута включается
соответствующее угловое реле в блоке стрелки и его контактом формируется элек-
трическая цепь подготавливаемых к установке маршрутов. Окончательный выбор
маршрута осуществляется при нажатии конечной кнопки.
9.3.6.4.	Исполнительная группа
В состав исполнительной группы входят следующие основные блоки:
—	блок пути контролирует состояние приемо-отправочного пути и исключает
лобовые маршруты;
304
9.3. Релейная централизация
—	блок стрелочно-путевой секции контролирует состояние данной секции и
осуществляет замыкание стрелок в маршруте;
—	сигнальный блок управляет светофором и контролирует его показание. Этот
блок может различаться по исполнению в зависимости от типа светофора (входной,
выходной или маршрутный);
—	стрелочный блок осуществляет контроль положения стрелки и коммутирует
схемы по плану станции;
—	пусковой блок непосредственно управляет стрелкой и контролирует ее
положение.
Связь между блоками исполнительной группы БМРЦ обеспечивается девятью
электрическими цепями, объединяемыми в соответствии с путевым планом стан-
ции. Эти цепи имеют следующее назначение.
1.	Первая цепь межблочных соединений включает контрольно-секционные
реле, которые проверяют условия безопасности при установке маршрута. Этими
условиями являются: требуемое положение стрелок, свободное состояние секций
маршрута, контроль положения охранных стрелок и свободности негабаритной
секции, отсутствие враждебных маршрутов. Включение контрольно-секционных
реле замыкает соответствующие секции маршрута и подготавливает схемы контро-
ля проследования поезда (цепи 3, 4 и 5).
2.	По второй цепи межблочных соединений происходит включение сигналь-
ных реле соответствующими контактами контрольно-секционных реле, которые
проверяют замыкания всех участков трассы и исключают возможность установки
враждебных маршрутов. Для выбора сигнальных показаний светофора дополни-
тельно используется пятая межблочная цепь. Контроль горения ламп светофора
позволяет обнаружить перегорание нити и переключить светофор в защитное
состояние.
Реле поездного сигнала обесточивается и переключает сигнал в запрещающее
положение через 5 с после того, как поезд займет следующую за сигналом секцию
или нарушатся какие-либо условия безопасности движения по маршруту.
Реле маневрового сигнала обесточивается сразу после того, как поезд полностью
проследует за сигнал.
3.	Третья, четвертая и пятая цепи межблочных соединений с помощью схем
маршрутных реле обеспечивают контроль последовательного продвижения поезда
по секциям маршрута и дальнейшее их размыкание.
Для каждой секции используется два маршрутных реле: первое по ходу дви-
жения маршрутное реле фиксирует факт вступления поезда на данную секцию с
предыдущей, а второе—регистрирует факт освобождения данной секции и занятия
следующей. При условии выполнения указанных событий происходит размыкание
секции.
Как уже отмечалось выше, пятая цепь используется для двух различных целей:
— при установке поездного маршрута — для выбора разрешающего сигнального
огня с учетом показания следующего светофора;
— при размыкании маршрута — для включения второго маршрутного реле секции.
4.	Шестая цепь межблочных соединений служит для размыкания секций при от-
мене неиспользованного маршрута. В данном случае проверяется состояние пред-
маршрутного участка и в зависимости от этого устанавливается выдержка времени.
Предмаршрутным участком является:
—	для маршрута приема — блок-участок между предупредительным и входным
светофором;
305
9. Системы централизации
—	для маршрута отправления — путь отправления;
—	при сквозном пропуске — участок между входным и выходным светофорами;
—	для маневровых маршрутов — секция перед светофором.
5.	Седьмая и восьмая цепи межблочных соединений используются для индика-
ции состояния секций (занятые или свободные) на табло.
Кроме межблочных соединений по плану станции, блоки имеют типовые соеди-
нения с общими устройствами (сравнимые с модулями центральных переключений
в системе SpDrS60, см. п. 9.3.5.2) и индивидуальными цепями управления.
Назначением таких цепей является, в частности, управление искусственным
размыканием секций маршрута в тех случаях, когда они не разомкнулись при про-
следовании поезда. Для этого в блоках стрелочных и бесстрелочных участков пути
предусмотрены специальные реле искусственного размыкания. Команда оператора
на искусственное размыкание секций маршрута является ответственной, выдержка
времени для ее реализации составляет 3 мин.
9.3.6.5. Модификации блочной системы централизации
С момента создания (1960 г.) БМРЦ подвергалась следующим модификациям.
1.	Вместо релейной маршрутно-наборной группы были разработаны два вари-
анта бесконтактных блоков:
—	на транзисторных логических элементах ИЛИ-HE (станция Резекне, 1967 г.);
—	на транзисторах и тиристорах (станция Обухово, 1969 г.).
2.	В 1970-х годах для уменьшения объема проектных работ по нетиповым схем-
ным решениям и для создания новых блоков быта разработана усовершенство-
ванная электрическая централизация. После ряда промежуточных вариантов в
1990-х годах была принята для проектирования электрическая централизация с
индустриальной системой монтажа (ЭЦ-И). Для системы ЭЦ-И характерно ис-
пользование малогабаритных реле новых типов, увеличение числа типов блоков и
цепей межблочных связей (31 ед.), организуемых типовыми шлангами с разъемами.
К новым функциям ЭЦ-И можно отнести:
—	возможность размыкания маршрута поездом как посекционно, так и целиком;
—	возможность замыкания стрелок по трассе движения перед открытием при-
гласительного сигнала;
—	усовершенствованный алгоритм контроля проследования поезда;
—	возможность накопления маршрута, враждебного заданному, с защитой от
кратковременной потери шунта в рельсовой цепи (см. п. 4.3.11).
Однако стремление создать блочную систему, пригодную для всех практических
случаев, привело к чрезмерному усложнению схем блоков, большому расходу реле
(около 100 в пересчете на одну централизованную стрелку) и увеличению стои-
мости централизации. В результате этого предпочтительнее стало использование
микропроцессорных систем.
Разные модификации систем гибридных релейно-процессорных централизаций
эксплуатируются на Российских железных дорогах с конца 1990-х годов. Любая из
них представляет сочетание релейной исполнительной группы БМРЦ (для выпол-
нения функций обеспечения безопасности) с компьютерной реализацией функций
маршрутно-наборной группы, что расширяет возможности автоматизированного
рабочего места (АРМ) дежурного по станции или диспетчера участка.
306
9.4. Микропроцессорная централизация
9.4.	Микропроцессорная централизация
9.4.1.	История развития
Первые системы микропроцессорной централизации (МПЦ) были введены
в эксплуатацию в 1980-е годы, и с тех пор происходит их дальнейшее устойчивое
развитие. Сегодня компании-изготовители предлагают разные версии систем, ко-
торые находят применение в одной или нескольких странах. Обычно каждый изго-
товитель предлагает несколько систем разной степени сложности, рассчитанных на
разные размеры зоны действия, с адаптацией к национальным требованиям разных
стран и т. д. Однако уже появились две стандартные системы для национальных
железных дорог: SSI в Великобритании и SMILE в Японии.
Наиболее передовые разработки в этой области реализуют тенденцию по ис-
пользованию различных способов повышения уровня безопасности, в том числе
в условиях ограниченной функциональности при выходе из строя какого-либо
компонента системы. Такие возможности недостижимы для систем релейной
централизации.
Во многих разработках комбинируются компоненты разных изготовителей и
типов. Например, система оперативного управления поездной работой одного
изготовителя может использоваться дтя управления системами релейной или мик-
ропроцессорной централизации других изготовителей.
9.4.2.	Обеспечение безопасности в микропроцессорной
централизации
Функции микропроцессорной централизации в первую очередь определяются
программным обеспечением. Применяемая в МПЦ полупроводниковая элемент-
ная база имеет по сравнению с механической и релейной централизацией ряд осо-
бенностей, снижающих безопасность системы:
—	низковольтные электронные компоненты обладают высокой чувствительно-
стью к внешним воздействиям;
—	в отличие от реле электронные компоненты не имеют четкой направленности
отказов в сторону защитных состояний, и последствия возникших ошибок сложно
предугадать. Это делает невозможным создание полностью безопасной системы;
—	с течением времени рабочие характеристики электронных компонентов могут
меняться;
—	высокая сложность электронных компонентов затрудняет предотвращение
систематических ошибок на этапе производства, а также контроль за происходя-
щими в технической системе процессами и изменением ее состояний.
Для преодоления некоторых из этих недостатков в той или иной степени ис-
пользуются принципы диверситета и избыточности. Избыточность означает, что
одни и те же функции системы реализуются в разных аппаратных каналах и резуль-
таты сравниваются между собой.
Избыточность полезна в первую очередь тем, что помогает исключить случай-
ные ошибки в микропроцессорных комплексах. Аппаратная избыточность исполь-
зуется почти во всех микропроцессорных системах централизации. При проекти-
ровании систем с избыточностью используются следующие варианты (рис. 9.33):
—	система «2 из 2» (2оо2). В таких системах ответственные функции обраба-
тываются в двух независимых вычислительных каналах и затем полученные ре-
зультаты безопасно сравниваются. При совпадении на выход системы поступает
307
9. Системы централизации
2оо2	2ооЗ	2х(2оо2)
Рис. 9.33. Избыточность в микропроцессорных системах
согласованный результат, несовпадение приводит систему в безопасное (ограни-
чивающее движение поездов) состояние;
—	система «2 из 3» (2ооЗ). Функции обрабатываются в трех независимых каналах.
Если в одном канале происходит отказ, этот канал изолируется. Централизация
продолжает работать по схеме 2оо2 до тех пор, пока отказавший канал не будет
восстановлен;
—	двойная система «2 из 2» (2х(2оо2)). В этом случае одна ее подсистема 2оо2
активна, а другая находится в резерве. Если в активной подсистеме происходит
отказ, она изолируется и обработка функций происходит в резервной подсистеме.
Таким образом, во всех этих системах обеспечивается резервирование с целью
повышения безопасности, а в последних двух, кроме того, — резервирование с
целью повышения готовности к работе на случай возникновения неисправностей,
что снижает вероятность задержек в поездной работе.
Диверситет помогает исключить систематические ошибки при проектировании.
Альтернативой или дополнением к диверситету является применение очень жест-
ких процессов контроля. Возможен диверситет следующих видов:
—	аппаратный. В вычислительных каналах используется аппаратное обеспече-
ние, созданное разными группами разработчиков;
—	за счет применения в вычислительных каналах разных операционных систем,
например Windows и Linux;
—	программный диверситет, например, при описании функций централизации
или задании данных, описывающих топологию путевого развития.
9.4.3.	Структура систем микропроцессорной централизации
9.4.3.1.	Структура аппаратного обеспечения
На рис. 9.34 представлена базовая функциональная структура микропроцес-
сорной централизации. Не следует полагать, что каждый функциональный блок
обязательно идентичен определенному аппаратному устройству, хотя во многих
системах это часто именно так.
Уровень оперативного управления (см. п. 9.1) часто реализуется внешними
системами управления или рабочими местами, удаленными от зоны действия
308
9.4. Микропроцессорная централизация
централизации. Поэтому уровень оперативного управления обычно рассматрива-
ется не как составная часть МПЦ, а как отдельная система. Однако должен быть
организован интерфейс между системой оперативного управления и самой систе-
мой централизации. Этот интерфейс часто выделяют в отдельный функциональ-
ный уровень.
Составными частями МПЦ являются уровень централизации и исполнитель-
ный уровень (см. п. 9.1).
Системы автоматической локомотивной сигнализации (см. раздел 8) могут быть
подключены к исполнительному уровню (так делается чаще всего в АЛС, кото-
рые получают информацию от напольных сигналов) или к уровню централизации
(обычно в системах с АЛС непрерывного типа и централизованной выдачей раз-
решений на движение поезда).
Диагностические функции обеспечивают проверку состояния компонентов
системы, обнаружение отказов и деактивацию отказавших компонентов. Функции
диагностики необходимы на каждом из трех уровней. Часто они компонуются в
отдельный аппаратный блок.
С точки зрения территориального распределения большинство систем МПЦ
включают распорядительный (центральный) и исполнительные (локальные) посты
(рис. 9.35). Распорядительный пост охватывает уровень централизации (частично
или полностью), а на исполнительных постах находятся компоненты исполнитель-
ного уровня, а в некоторых случаях и часть компонентов уровня централизации.
Размеры районов действия распорядительных и исполнительных постов МПЦ в
конкретных системах могут существенно различаться. Во многих системах в район
действия распорядительного поста входит обычно одна станция и, возможно, при-
мыкающие к ней перегоны, а каждый исполнительный пост отвечает за небольшой
район с несколькими (обычно от одной до пяти) стрелками и (или) светофорами.
В других системах, рассчитанных на очень большие зоны действия, один распо-
рядительный пост осуществляет управление участком протяженностью до 100 км,
Напольные	Напольные	Напольные
устройства	устройства	устройства
Рис. 9.34. Функциональная структура микропроцессорной централизации
309
9. Системы централизации
Небольшие зоны действия
Рис. 9.35. Географическое распределение системы микропроцессорной централизации:
ИП— исполнительный пост МПЦ
причем для каждой (как правило, малой) станции на участке устраивают отдельный
исполнительный пост. К числу таких систем относятся МПЦ Simis и L90 (п. 9.4.6),
а также ACC Multistation (п. 9.4.9).
9.4.3.2.	Структура программного обеспечения
В структуре программного обеспечения обычно можно выделить следующие
компоненты:
—	системное программное обеспечение, реализующее алгоритмы работы элек-
тронных компонентов;
—	программное обеспечение централизации, которое реализует функции цен-
трализации независимо от конкретной топологии путей. Обычно для каждого ти-
па или версии МПЦ проектируют свое программное обеспечение. Программное
обеспечение систем централизации, предназначенных для международного рынка,
обычно включает следующие две группы функций:
о универсальные функции;
о специфические функции для железной дороги, на сети которой устанавлива-
ется система;
310
9.4. Микропроцессорная централизация
— программное обеспечение, описывающее топопривязку системы централи-
зации на местности, т. е. топологию путевого развития и все местные особенности.
Это описание уникально для каждого конкретного проекта.
В программном обеспечении могут быть реализованы табличный или гео-
графический принципы в соответствии со способом формирования маршрутов
(см. п. 4.3.9). Однако различия между этими принципами не столь очевидны, как в
релейной централизации; их преимущества и недостатки выражены меньше.
В силу высокой сложности программного обеспечения его тестирование и по-
следующие изменения для большинства вводимых в эксплуатацию систем связаны
с дополнительными сложностями. Для тестирования программного обеспечения,
особенно описывающего топопривязку элементов системы и их взаимосвязи, мно-
гие железные дороги и компании-изготовители используют специальные ими-
таторы. Эти имитаторы моделируют поведение напольных устройств, не требуя
подключения МПЦ к реальному путевому оборудованию. Тем самым снижаются
помехи движению поездов на этапе ввода системы в эксплуатацию.
9.4.3.3.	Оперативное управление
Управление движением поездов обычно осуществляется на основе схемы путе-
вого развития. Управляющие команды вводят при помощи клавиатуры, графиче-
ского планшета (в более ранних системах) и (или) компьютерной мыши (в новых
системах). Часто используют несколько мониторов, каждый из которых может
более или менее гибко отображать следующую информацию:
—	общую схему области управления с обзором протяженной зоны (например,
большой станции или нескольких станций). В некоторых системах централизации
и оперативного управления наиболее часто выполняемые команды доступны на
этой общей схеме, в то время как в других системах она используется только для
визуализации;
—	детализированные схемы, на которых дается подробное изображение для каж-
дого элемента пути. Такая схема может использоваться для ввода всех команд или
только для редко выполняемых команд, а также операций в режиме ограниченной
функциональности;
—	список тревог, выдающий информацию о появлении любого опасного со-
бытия и действия. Эти данные могут выводиться на монитор и (или) на принтер;
—	для контроля и управления вспомогательными функциями, такими, как ав-
томатическая установка поездных маршрутов, также может использоваться от-
дельный монитор.
Степень централизации при управлении эксплуатационной работой на конкрет-
ных железных дорогах может существенно различаться (раздел 11). При децентрали-
зованном управлении за работу каждой станции обычно отвечает находящийся там
дежурный. При управлении с высокой степенью централизации операторы, отве-
чающие за работу на большом участке железнодорожной сети, располагаются вместе
в центре диспетчерского управления. Последний вариант обеспечивает высокую
гибкость изменения области ответственности каждого оператора в зависимости от
текущей поездной ситуации (п. 11.4), однако при отказе системы дистанционного
управления возникает необходимость организовывать автономное управление с
участием дежурного непосредственно на станции.
Системы оперативного управления могут создаваться с разными требованиями
к уровню безопасности. В безопасных системах может обеспечиваться передача
311
9. Системы централизации
Рис. 9.36. Пульт местного
управления в системе центра-
лизации ZSB2OOO
(фото: Scheidt&Bachmann)
ответственных команд (например, в режиме ограни-
ченной функциональности). В небезопасных системах
определенные команды режима ограниченной функ-
циональности должны выдаваться иначе — например,
машинистом поезда, находящимся непосредственно
у напольных устройств. Также возможны смешанные
системы с безопасными и небезопасными функция-
ми. В качестве примера на рис. 9.36 представлен пульт
местного управления, которым может быть дополнена
система централизации ZSB2000 для ввода сообщений
о свободности пути машинистом поезда.
Безопасные системы управления движением по-
ездов требуют приме нения дополнительных мер для
обеспечения достоверности изображений на монито-
рах и правильности выдаваемых команд. Эти меры,
как правило, основаны на применении избыточности процессов. Однако и небез-
опасные системы могут быть оснащены оборудованием, позволяющим повысить
готовность системы за счет избыточности.
9.4.3.4.	Передача данных
Передача данных между удаленными компонентами системы обеспечивается
при помощи электрических либо оптических кабелей или по радио и осуществля-
ется обычно в виде адресных сообщений. Безопасность при этом реализуется на
основе избыточности данных в сообщениях. Для обеспечения готовности также
применяется избыточность физических каналов связи, организованных по разным
маршрутам.
9.4.3.5.	Электропитание
В большинстве систем МПЦ, как и в релейной централизации, для обеспе-
чения требуемой готовности системы используется резервирование источников
питания. Первичным источником питания является, как правило, электрическая
сеть общего пользования. На случай временного отказа в работе этой сети в боль-
шинстве систем централизации предусмотрены автономные источники питания в
виде батарей и (или) генераторов, обеспечивающих возможность работы системы
в течение определенного времени.
9.4.4.	Система SSI (Великобритания)
9.4.4.1.	Происхождение и применение
Микропроцессорная централизация SSI (SSI — Solid State Interlocking) раз-
работана в качестве открытого стандарта железными дорогами Великобрита-
нии в сотрудничестве с компаниями GEC (ныне Alstom) и Westinghouse. Разра-
ботка началась в 1970-х годах, а в 1985 г. был введен в эксплуатацию пилотный
проект на средней по размерам станции Лиминггон-Спа в Англии. Эта система
затем была принята в качестве стандарта для внедрения на железных дорогах
Великобритании.
312
9.4. Микропроцессорная централизация
После адаптации к требованиям других железных дорог система SSI стала одной
из наиболее широко распространенных МПЦ, особенно в ряде стран Западной
Европы и Британского Содружества. В частности, примерами адаптации этой си-
стемы являются:
—	система Poste a Logique Parametrisee (PLP) на железных дорогах Бельгии
(SNCB);
—	система Poste d’Aiguillage Informatisee (PAI) на железных дорогах Франции
(SNCF).
Система SSI была одной из первых введенных в эксплуатацию микропроцессор-
ных централизаций. Накопленные в процессе ее сертификации и допуска к экс-
плуатации знания стали непосредственной основой для последующей разработки
норм CENELEC (EN 50126, EN 50128, EN 50129).
9.4.4.2.	Структура системы
Система SSI охватывает уровень централизации и исполнительный уровень,
представленные на рис. 9.34. Уровень централизации выполнен на процессоре «2
из 3» (2ооЗ), который устанавливается, как правило, на станционном посту. При
этом объектные контроллеры исполнительного уровня располагаются вблизи на-
польных устройств, которыми они управляют (рис. 9.37). В результате система
SSI может управлять станционными районами и перегонами между станциями,
не делая различий между ними, т.е. принцип маршрутной логики используется
также для управления движением поездов по перегонам (п. 10.4.4). Такой подход
фактически стал нормой на железных дорогах Великобритании.
Система SSI первоначально базировалась на микропроцессоре Motorola 8502.
Программное обеспечение прошивается на заводе в карте памяти EPROM и защи-
щается от несанкционированного доступа физической печатью.
Уровень
Сигналы
Различные
напольные устройства
Счетчики осей Стрелки
Рис. 9.37. Структура системы SSI:
PPM— процессорный модуль табло отображения; IXL — процессорный модуль централизации; DIA —
процессорный диагностический модуль; DLM— модуль обмена данными; А СМ— модуль счетчика осей;
РМ— модуль стрелок; SM— модуль сигналов; UM— универсальный модуль
313
9. Системы централизации
Рис. 9.38. Устройства исполнительного уровня системы SSI,
включая напольные функциональные модули и модули обмена
данными
Локальные объектные
контроллеры, называемые
напольными функциональ-
ными модулями (trackside
functional modules — TFM,
рис. 9.38), расположены
рядом с элементами, ко-
торыми они управляют.
Процессорная система
контроллера функциони-
рует по принципу «2 из 2»
(2оо2) и управляет группой
безопасных выходов. Они
используются для управ-
ления такими элементами,
как светофорные лампы
и стрелочные переводы, и
контролируют группу безопасных входов, таких, как датчики свободности путей и
положения стрелок. В исходном варианте системы к напольным функциональным
модулям TFM относились:
—	стрелочный модуль РМ, оптимизированный для электропневматических стре-
лочных переводов, применяемых на железных дорогах Великобритании. Каждый
стрелочный модуль может управлять одной или двумя группами стрелок, причем
под группой понимаются стрелки, которые всегда переводятся вместе, например
спаренные стрелки съезда;
—	модуль сигналов SM, оптимизированный для поездных и маневровых свето-
форов железных дорог Великобритании. Один такой модуль управляет одним или
двумя светофорами.
Входы модулей обоих типов используются также для подключения средств
контроля свободности пути и выполнения других функций. При этом напольные
функциональные модули являются наиболее многочисленными физическими эле-
ментами в типовом проекте. Поэтому они должны отличаться низкой стоимостью,
а также высокой надежностью с учетом их размещения в шкафах вблизи напольных
устройств.
Отдельный терминал служит для выполнения диагностических функций и об-
наружения неисправностей самой централизации и всех управляемых ей устройств
СЦБ (например, светофорных ламп, стрелочных переводов и т.д.). Этот терминал
обеспечивает вывод на печать сообщений о неисправностях и результатов анализа
их причинно-следственных связей. Когда система SSI была впервые введена в
эксплуатацию, такой уровень поддержки деятельности по техническому обслужи-
ванию казался революционным, но сегодня он стал уже обыденным.
9.4.4.3.	Программное обеспечение
Программное обеспечение системы состоит из двух частей:
— фиксированное программное обеспечение, в том числе системное
(см. п. 9.4.3.2), которое не изменяется при установке системы на той или иной
железнодорожной станции и служит для интерпретации конкретных прикладных
314
9.4. Микропроцессорная централизация
данных и для выполнения системных функций, включая передачу данных и управ-
ление избыточностью;
—	прикладное программное обеспечение, которым реализуются функции
централизации и описание топологии зоны ее действия (см. п. 9.4.3.2). Здесь ис-
пользуется язык программирования, разработанный специально для применения
специалистами по железнодорожной автоматике. Внутренняя структура языка ор-
ганизована в терминах функций СЦБ.
Такая структура программного обеспечения придает системе высокую гибкость,
хотя и требует аккуратности при подготовке данных (для чего все конструкции
данных нуждаются в утверждении). При адаптации системы SSI на новой желез-
ной дороге фиксированное программное обеспечение не меняется, в то время как
прикладное приобретает новое содержание, отвечающее как специфическим прин-
ципам СЦБ, так и топологии размещения устройств.
Централизация в системе SSI содержит память, называемую «состояние желез-
ной дороги», которая постоянно обновляется. Она сохраняет данные о каждом из
возможных запросов маршрута, о светофорах, стрелках, рельсовых цепях и мар-
шрутах, указанных в специальных приложениях, и также о различных функциях
общего назначения (двоичные регистры, таймеры). Язык обработки данных в си-
стеме SSI позволяет выполнить проверку чтения объектов данных в этой памяти и
команд записи в нее. Например:
Р101 edn	проверка плюсового положения стрелки 101;
S23 set у	команда включения желтого огня на сигнале 23.
Другие операторы языка устанавливают взаимосвязи между функциями на-
польных устройств и битами телеграмм в каналах обмена данными с этими
устройствами.
На основе этих проверок и команд путем использования операторов IF...
THEN... ELSE выстраиваются типовые логические конструкции, например:
if TAB с, TAD с, (ТАЕ с огТВС с), Р101 dn then L12341 else L1234 f \	Если рельсовые цепи AB, AD, а также АЕ или ВС свободны и при этом стрелки 101 находят- ся в плюсовом положении, функция L1234 устанавливается в состояние «Замкнуто», иначе—в состояние «Свободно»
Прикладные данные содержат перечень всех напольных устройств (светофо-
ров, стрелок, рельсовых цепей и т.д.) и связанных с ними внутренних функций
централизации —таких, как маршруты и составляющие их элементарные участки,
на которых проверяется проследование поезда. В прикладных данных содержатся
также правила:
—	актуализации состояния объектов памяти на основе информации, передавае-
мой напольными функциональными модулями TFM;
—	обработки команд оператора (запросы на установку маршрутов, перевод
стрелок);
—	передачи команд напольным функциональным модулям TFM на управление
внешними устройствами;
—	обработки (при необходимости) команд и сообщений для панели ввода-выво-
да, связанных с преобразованием положения установленных на панели кнопок и
переключателей в команды напольным устройствам, а также индикации на панели
входных сообщений.
315
9. Системы централизации
Данные используются также диагностической системой, чтобы сделать опе-
ративную информацию более понятной для диспетчера (например, сообщение
«Отказ лампы X на светофоре Y» выглядит более понятно, чем необработанное
системой диагностики сообщение «Ошибка бита С байта В сообщения А»). При
проектировании прикладной системы предусматривается автоматическое выделе-
ние таких данных из общего потока информации.
Данные также могут вырабатываться (в том числе автоматически) для комплекс-
ного моделирования напольных объектов системы.
Примеры языка данных SSI:
этапы установки маршрута R12(1M)
В ответ на запрос маршрута, полученный от оператора, выполняются следую-
щие команды (здесь даются только основные свойства для иллюстрации общего
принципа):
*QR12 (IM) if	Условия для приема запроса на маршрут R12 (М): ЕСЛИ
R12(lM)a	маршрут доступен
PlOlcnf	стрелки 101 находятся в правильном положении ИЛИ готовы для пере- вода в это положение
UBAf, UCAf...	все встречные элементарные маршруты нс замкнуты
then	предпринимаемые действия, если маршрут готов: ТОГДА
R12(lM)s	замыкание всего маршрута
UBA1, UCA1...	замыкание всех элементарных маршрутов в нем
PlOlcn	команда перевода стрелок в требуемое положение
Полностью текст программы выглядит следующим образом:
*QR12 (IM)	if R12 (IM) а, Р101 cnf, UBAf, UCAf,...
then R12 (IM) s, UBA 1, UCA1,..., P101 cn
\.
Примеры языка данных SSI:
управление открытием светофора
ifR12(lM)s	Если маршрут установлен
S12 set stick	осуществляется проверка свободности маршрута
TAB с, TAC с ...	рельсовые цепи подтверждают свободность пути
P101cdn	подтверждается правильное положение стрелок
Примеры языка данных SSI:
управление сигнальными огнями
Выбор сигнального огня определяется показанием расположенного впереди
светофора, а также установленным маршрутом следующим образом:
316
9.4. Микропроцессорная централизация
S12 set rip	Команда включения индикации маршрута (если таковая имеется)
Gs7\	Этот оператор идентифицирует бит телеграммы, устанавливаемый для включения запрещающего показания светофора
S14seq4, Gs7654	Этот оператор идентифицирует показание расположенного впереди све- тофора (№ 14), определяя 4 из возможных на нем состояний (красный, желтый, два желтых, зеленый), и устанавливает бит (биты) телеграммы для включения на светофоре разрешающего огня
Э.4.4.4. Оперативное управление
В системе SSI уровень оперативного управления не использует функции, свя-
занные с безопасностью. Интерфейс с уровнем оперативного управления может
быть двух типов [IRSE, 1980]:
—	с возможностью послать в централизацию запрос на установку маршрута;
—	с возможностью послать в централизацию данные о начальной и конечной
точках маршрута, причем логика централизации определит, какой маршрут должен
быть установлен.
Первый способ применяется в микропроцессорных системах оперативного
управления, в то время как последний обеспечивает совместимость с британскими
табло ввода-вывода, используемыми также в релейной централизации. Хотя этот
интерфейс не связан с безопасностью, он дублирован для повышения готовности.
9.4.4.5. Передача данных
Централизация и напольные функциональные модули соединены выделенными
линиями передачи ответственных данных, представляющими собой специальные
медные кабели или каналы стандартной телекоммуникационной системы. Без-
опасность данных в этих линиях гарантируется многоуровневым кодированием,
основанным на суперпозиции кодов Манчестер II и Хэмминга. Линии передачи
данных дублированы для повышения готовности, и там, где местные условия по-
зволяют обеспечить дополнительную защиту линий связи, последние укладыва-
ются вдоль железной дороги по разным трассам.
Централизация циклически и спорадически опрашивает каждый напольный
функциональный модуль, что обеспечивает непрерывную актуализацию всех вход-
ных и выходных функций.
Более подробную информацию о системе SSI можно найти в [IRSE, 1991].
9.4.5.	Система SMILE (Япония)
9.4.5.1.	Происхождение и применение
Японская система SMILE (Safe Multiprocessor for Interlocking Equipment) пред-
ставляет собой совместную разработку, выполненную компаниями Nippon, Daydo и
Kyosan с целью создания стандартной системы микропроцессорной централизации
для железных дорог Японии (Japan National Rail —JNR, ныне приватизированы и
разделены между несколькими компаниями группы JR). Эта система МПЦ суще-
ствует в двух версиях: базовая система SMILE для крупных и производная версия
Micro-SMILE для малых станций. Ниже приводится в основном описание версии
SMILE. Первая система централизации SMILE была введена в эксплуатацию в 1985 г.
317
9. Системы централизации
9.4.5.2.	Структура системы
В системе SMILE функции безопасности и функции, не связанные с безопасно-
стью, реализуются в различных модулях. Безопасный микропроцессорный модуль
(fail-safe microprocessor—FSM) как единый компонент выполняет все функции,
обеспечивающие безопасность движения поездов. Его задачи упрощены отсутстви-
ем в данной системе требований по безопасности к выдаче команд и отображению
информации.
Процессор работает с использованием принципа аппаратной избыточности
«2 из 3» (2ооЗ) с идентичным программным обеспечением в каждом из каналов
(рис. 9.39). Каналы работают синхронно. Каждый бит, который передается между
центральным процессором CPU и блоками памяти ROM/RAM, сравнивается с ана-
логичными битами в других каналах и в случае отклонения корректируется в схеме
мажоритарного восстановления MVR. Благодаря высокой частоте проверок ошиб-
ки корректируются очень быстро, снижая вероятность опасных двойных ошибок.
Для обнаружения ошибок используется схема безопасного сравнения FSC, которая
сравнивает состояние шины до и после MVR. Определенное количество ошибок
допустимо, но в случае его превышения схема управления режимом МСС отключит
соответствующий канал.
Внутри централизации все компоненты (до 14 модулей) подключены к шине
SMILE-Bus (рис. 9.40). Кроме безопасного микропроцессорного модуля, к числу
этих компонентов относятся несколько устройств, к которым не предъявляются
требования безопасности, например модули сопряжения с центром диспетчерско-
го управления, слежения за движением поездов, планирования расписаний и др.
Эти модули используют общую память. Некоторые из модулей, не отвечающих за
безопасность движения поездов, изготовлены с избыточностью для повышения
готовности (горячее резервирование). Обычно пост централизации обслуживает
зону одной станции.
Рис. 9.39. Структура безопасного микропроцессорного модуля:
IFC— интерфейсная схема; CPU—центральный процессор; MVR-
схема мажоритарного восстановления; FSC— схема безопасного
сравнения; INC— схема ввода; OVC— схема вывода; МСС— схема
управления режимом
К сети SMILE-Net под-
ключены местные внеш-
ние- компоненты, такие,
как АРМ местного управ-
ления и системы инфор-
мирования пассажиров,
а также централизации,
управляемые дистанци-
онно (см. рис. 9.40). Един-
ственным компонентом
централизации, который
связан непосредственно с
сетью SMILE-Net, явля-
ется микропроцессорный
модуль планирования рас-
писаний. Все остальные
компоненты подключены
к шине SMILE-Bus, кото-
рая через интерфейсное
соединение связана с се-
тью SMILE-Net.
318
9.4. Микропроцессорная централизация
9.4.5.3.	Программное обеспечение
Обе версии, SMILE и Micro-SMILE, используют одно и то же программное
обеспечение. Программное обеспечение структурировано в виде большого числа
функциональных модулей. Исходные данные, отражающие специфику конкрет-
ной железнодорожной станции, структурированы по географическому принципу
(см. п. 4.3.9).
9.4.5.4.	Оперативное управление
АРМ оперативного управления не являются безопасными. Они могут быть
размещены как в центре диспетчерского управления, так и на станции. В первых
установках SMILE предусматривались пульты-табло, однако в настоящее время
вместо них применяют компьютерный монитор и мышь. Путевое развитие станций
отображается в виде топографического плана подобно тому, как это делается и в
других системах микропроцессорной централизации.
9.4.5.5.	Передача данных
Компоненты системы централизации взаимодействуют по двум шинам с резер-
вированием. Сеть SMILE-Net для связи использует резервированный оптоволо-
конный кабель, который соединяет компоненты кольцевой схемой.
Более подробную информацию о системе SMILE можно найти в [Akita, 1985;
Akita/Nakamura/Wanatabe, 1987; Maschek, 1996].
Напольные устройства
Рис. 9.40. Архитектура системы SMILE:
SMM— микропроцессорный модуль мониторинга системы; CIM— микропроцессорный модуль сопряжения
с системой централизованного управления движением; SPM— микропроцессорный модуль планирования
расписаний; TSM— микропроцессорный модуль слежения за движением поездов
319
9. Системы централизации
9.4.6.	Немецкие системы Simis и L90, а также их производные
9.4.6.1.	Происхождение и применение
В отличие от Великобритании и Японии, в Германии нет системы микропроцес-
сорной централизации, выпускаемой по единому стандарту разными компаниями.
На железных дорогах Германии (DB) применяются разные системы производства не-
скольких компаний. Однако поскольку эти системы выпускают по одним и тем же тре-
бованиям DB, они схожи по составу функций и интерфейсу оперативного управления.
Основными компаниями — изготовителями систем централизации являются
Siemens и Thales (бывшая Alcatel SEL). Кроме Германии, продукция немецких ком-
паний широко распространена во всем мире, особенно в Центральной и Восточной
Европе, на Пиренейском полуострове, на Среднем Востоке и в Китае.
Базовым продуктом компании Siemens является МПЦ Simis, на основе кото-
рой впоследствии были разработаны и другие варианты. Система Simis вводится в
эксплуатацию с 1980-х годов. В настоящее время ее наиболее известной версией на
международном рынке является система Simis W, адаптированная к требованиям
железных дорог разных стран мира.
Компания Thales предлагает в основном две системы: более раннюю L90 (Lock-
Тгас 6111), используемую как в Германии, так и за рубежом, и более позднюю версию
L90 5 (LockTrac 6151), внедряемую преимущественно в зарубежных странах. Система
L90 была впервые введена в эксплуатацию в 1989 г. на станции Нойфарн (Германия).
МПЦ компании Thales также многократно адаптировалась к требованиям разных
железных дорог и ситуациям, возникающим при оперативном управлении.
9.4.6.2.	Структура систем
Модули систем L90 и L905 на функциональных уровнях (см. рис. 9.34) под-
разделяются на модуль централизации IM и модуль управления напольными
устройствами FEC (рис. 9.41). В противоположность этому в системе Simis (на
примере Simis-W, рис. 9.42) распределение аппаратных средств другое: модули
ICC/OMC (рис. 9.43) и АСС совместно предназначены для выполнения функций
устройства
устройства
Рис. 9.41. Структура системы L90 5:
SCM— безопасный коммуникационный модуль; IM— модуль централизации; FEC— контроллер напольных
устройств; AzLM— модуль счета осей
320
9.4. Микропроцессорная централизация
Рис. 9.42. Структура системы Simis-W:
Az — система счета осей; АСС — модуль управления районом централизации; ICC — модуль централизации
и интерфейсов; ОМС — модуль менеджмента верхнего уровня
централизации, причем модуль ICC/OMC сопоста-
вим с центральной группой реле в созданной по гео-
графическому принципу релейной централизации
(см. п. 9.3.5.2).
Территориальная структура систем характеризуется
высокой степенью централизации: исполнительный
пост (включающий в себя модули ICC/OMC в Simis и
IM в L90) может управлять движением поездов на од-
но- или двухпутном участке железной дороги длиной
50- 100 км, при этом исполнительные посты МПЦ в
состоянии обслуживать станции средних размеров.
Если микропроцессорная централизация подклю-
чена к одному из центров оперативного управления
железных дорог Германии (п. 11.5.2), распорядитель-
ный пост централизации именуется «линейным по-
стом» и располагается на ступень ниже центра опера-
тивного управления.
Обе системы работают с аппаратным резервирова-
нием, но без диверситета. Аппаратное резервирование
выполняется в основном по принципу «2 из 3» (2ооЗ),
а в старых версиях и упрощенных системах, устанавли-
Рис. 9.43. Внешний вид мо-
дуля централизации систе-
мы Simis (станция Живец,
Польша)
ваемых на второстепенных линиях, используется принцип «2 из 2» (2оо2).
9.4.6.3.	Программное обеспечение
В обеих системах централизации программное обеспечение (ПО) подразделяет-
ся на три части, как это изложено в п. 9.4.3.2 (с разными наименованиями у каждой
из компаний-изготовителей).
Система Simis-W и большинство других версий Simis используют географиче-
ский принцип, в то время как системы L90 и L90 5—табличный. Однако, поскольку
в L90 и L90 5 маршрут разбивается на элементарные части, это не связано со зна-
чительными эксплуатационными различиями в процессе размыкания маршрута.
321
9. Системы централизации
9.4.6.4.	Оперативное управление
В Германии используется стандартизованный человеко-машинный интер-
фейс между оператором и любой из систем централизации компаний Siemens и
Thales, который, однако, различается в некоторых деталях. Штатное управление
(если только не используется автоматическая установка поездных маршрутов)
реализуется последовательным нажатием кнопки мыши при наведении курсора
на входной и выходной светофоры. Другие команды, такие, как индивидуальный
перевод стрелок, ответственные команды управления в режиме ограниченной
функциональности, а также выбор альтернативных маршрутов и альтернатив-
ных защитных участков, вводят выбором этих команд из контекстного меню,
соответствующего данному элементу. Человеко-машинный интерфейс может
обеспечивать безопасность управления при выдаче и регистрации ответственных
команд.
При внедрении рассматриваемых систем МПЦ на железных дорогах других
стран применяются также иные разновидности человеко-машинного интерфейса.
9.4.6.5.	Передача данных
В системе Simis-Wкомпоненты подключены к безопасной шине централизации.
Данные передаются в виде стандартных телеграмм. Телеграммы формируются с
использованием безопасного кодирования. Шина централизации дублируется для
повышения надежности системы. При выходе из строя одного канала связь обес-
печивается оставшимся каналом, при этом передаваемые через него телеграммы
дублируются и инвертируются.
Кроме того, обмен данными между частями шины централизации может осу-
ществляться по медному или оптоволоконному кабелю. С этой целью могут быть
использованы частные или общедоступные линии передачи данных. На секциях
шины данные преобразуются специальными модемами. Для обнаружения ошибок
регулярно посылаются контрольные телеграммы.
В системе L90 для связи между компонентами используются линии последо-
вательной передачи данных. Для повышения надежности эти линии дублируют-
ся, каждая телеграмма передается по обоим каналам. Безопасность при передаче
телеграмм обеспечивается применением комбинации избыточного кодирования,
а также повторением сообщений и их инверсией. Данные между модулем цент-
рализации и модулем управления напольными устройствами системы L90 могут
передаваться также через сеть IP. Для этого возможно использование как частных,
так и общедоступных линий передачи данных с предпочтением дублирования фи-
зических соединений. В телеграммы добавляется защитный код, а при передаче
данных через общедоступные сети, кроме того, данные кодируются и декодируются
с использованием криптографии специальными модемами, расположенными по
обоим концам соединений.
В системе L90 5 передача информации между компонентами осуществляется с
использованием протокола IP. Для повышения надежности системы физические
соединения дублируются. В телеграммах имеется защитный код, регулярно пере-
даются контрольные сообщения для проверки исправности соединений.
Более подробную информацию о системах компании Thales можно найти в
[Maschek, 1996], а по МПЦ Simis в [Schubath/Grotheer, 2002].
322
9. Системы централизации
9.4.7.	Система EBlLock
9.4.7.1.	Происхождение и применение
Система микропроцессорной централизации EBlLock разработана подраз-
делением шведской компании Ericsson (ныне это подразделение входит в состав
компании Bombardier). Впервые версия EBILock-750 этой системы была применена
в Швеции на станции Гётеборг в 1978 г. Для управления напольными устройствами
в системе EBILock-750 использовались исключительно релейные контроллеры.
Система следующего поколения EBILock-850 была впервые сдана в эксплуатацию
на станции Халлсберг. Объектные контроллеры в системе EBILock-850 были вы-
полнены на микропроцессорной базе и использовались для управления стрелоч-
ными приводами, лампами светофоров, приемоотвегчиками АЛС и т. д.
С 1996 г. началось внедрение системы EBILock-950. Ее отличительной особен-
ностью является возможность децентрализации оборудования, т. е. контроллеры
системы можно располагать в непосредственной близости от объектов, которыми
они управляют. Система EBILock-950 нашла также применение за рубежом —на
железных дорогах Республики Корея, Латвии, Португалии, Польши, Литвы, Рос-
сии и других стран.
9.4.7.2.	Структура системы
Структура системы EBILock-950 представлена на рис. 9.44. МПЦ EBILock-950
может быть реализована в виде двух альтернативных вариантов: с централизован-
ным или децентрализованным размещением оборудования. В первом варианте
процессорный модуль централизации, которым реализуются логические взаимо-
зависимости между объектами, и система объектных контроллеров располагаются
на посту централизации. В варианте с децентрализованным размещением обо-
Уровень оперативного
управления
Диагностирование
Оперативное
управление
Напольные устройства
Рис. 9.44. Структура системы EBILock-950:
IPU— процессорный модуль централизации; FSPU — безопасный
процессорный модуль; SPU— вспомогательный модуль связи
рудования предполага-
ется, что процессорный
модуль установлен на
посту централизации, а
объектные контроллеры
расположены в непо-
средственной близости
от управляемых ими на-
польных устройств.
Процессорный мо-
дуль организован по
принципу «2 по «2 из 2»
(2х(2оо2)). Каждый из
двух образующих его
компьютеров (рис. 9.45)
имеет два работающих
в паре канала А и В. Оба
канала функциониру-
ют синхронно и парал-
лельно со сравнением
результатов, выполняя
каждый свою программу
324
9. Системы централизации
Рис. 9.45. Процессорный модуль централизации системы
EBILock
(программы А и В соот-
ветственно) для проверки
зависимостей централиза-
ции. Оба компьютера рабо-
тают синхронно и незави-
симо, один в оперативном
режиме (основной), а дру-
гой — в режиме горячего
резервирования. Резерв-
ный компьютер не оказы-
вает воздействия на работу
основного, но системное
программное обеспечение
постоянно актуализирует
его состояние так, чтобы
оно соответствовало со-
стоянию компьютера, ра-
ботающего в оперативном
режиме. Поэтому в случае отказа резервный компьютер имеет все возможности
для бесперебойного перехвата процесса обработки информации.
Вспомогательный процессорный модуль (модуль связи) выполняет все асин-
хронные функции, например операции ввода и вывода команд и сообщений.
Устройство работает под управлением операционной системы реального времени
DNIX, совместимой с UNIX.
Один процессорный модуль отвечает за управление и контроль до 150 логиче-
ских объектов (т. е. фактических объектов железнодорожной станции, используе-
мых в компьютерной программе), до 1000 объектов централизации (т.е. стрелок,
сигнальных ламп, обмоток и контактов реле), что приблизительно соответствует
железнодорожной станции с 40 — 60 стрелками. Число объектов управления может
быть увеличено при использовании дополнительных процессорных модулей.
।
—>>— Релейный интерфейс
Стрелка	Светофор
Рис. 9.46. Структурная схема подсистемы объектных контроллеров:
СОМ—концентратор; ССМ—плата управления и контроля; МОТ—плата управления стрелочным приво-
дом; SRC— безопасный контроллер реле; LMP— плата управления светофорными лампами
326
9.4. Микропроцессорная централизация
Каждый процессорный модуль имеет собственную подсистему передачи данных,
предназначенную для обмена информацией с концентраторами и автоматизиро-
ванным рабочим местом дежурного по станции.
Для обеспечения безопасности вычислительного процесса предусмотрены сле-
дующие мероприятия:
—	программный диверситет каналов А и В;
—	выполнение в каждом цикле вычислений следующих действий:
о перекрестное сравнение входных, промежуточных и выходных данных;
о проверка исправности программного обеспечения;
о проверка динамики и соответствия обрабатываемых данных;
о проверка временных параметров программы и результатов работы программ-
ных модулей;
о проверка памяти программ и основной памяти.
Объектные контроллеры управляют напольными устройствами и контроли-
руют их состояние. Контроллеры получают распоряжения, которые передаются
от модулей централизации через концентраторы, и преобразуют распоряжения в
электрические сигналы. Подобным же образом получаемые от напольного обо-
рудования сигналы преобразуются в телеграммы, содержащие информацию о
состоянии этого оборудования, и затем передаются в систему централизации. На
рис. 9.46 представлена структурная схема, поясняющая работу подсистемы объ-
ектных контроллеров.
Центральная часть объектного контроллера представляет собой плату управ-
ления и контроля. Плата осуществляет проверку состояния реле и имеет четыре
канала для съема информации с релейных контактов в ответственных схемах (ис-
пользуется при работе с рельсовыми цепями), шесть не связанных с безопасностью
каналов для ввода и два аналогичных канала—для вывода данных. Программное
обеспечение платы формируется в соответствии с функциональным назначением
объектных контроллеров.
9.4.7.3.	Программное обеспечение
На рис. 9.47 представлены основные компоненты структуры программного
обеспечения, используемого в системе EBILock-950. Эти компоненты выполняют
следующие функции:
—	системное программное обеспечение вспомогательного модуля связи SPU
управляет взаимодействием между процессорным устройством централизации
IPUи внешними подсистемами — такими, как объектные контроллеры, человеко-
машинный интерфейс и т. д. Это ПО работает под управлением операционной
системы DNIX. К нему нс предъявляются требования по безопасности;
—	системное программное обеспечение процессорных каналов А и В модуля
централизации IPU выполняет задачи ввода и вывода при взаимодействии с на-
польными устройствами, а также реализует логику централизации. Это программ-
ное обеспечение и составляющие его программные компоненты являются безопас-
ными благодаря диверситету (имеется два программных канала). Программное
обеспечение для IPUА и IPUВ разработано в среде ANSI-C;
—	программное описание логики централизации позволяет реализовать функ-
ции централизации и вырабатывать команды человеко-машинного интерфейса.
Это программное обеспечение разработано при помощи специализированного
языка программирования Stemol;
327
9. Системы централизации
Рис. 9.47. Структура программного обеспечения системы EBILock-950
—	объектные данные Л и В включают идентификацию и топологию размещения
напольных устройств, конфигурацию объектных контроллеров и т. д.;
—	программное обеспечение объектных контроллеров выполняет функции
управления стрелками, светофорами и другими напольными устройствами, а также
включает в себя безопасное взаимодействие с цепями управления.
Рис. 9.48. Отображение топологии станции в системе EBILock-950 (пример из России)
328
9.4. Микропроцессорная централизация
9.4.7.4.	Оперативное управление
Подсистема человеко-машинного интерфейса в системе EBILock-950 подобна
большинству современных микропроцессорных систем с использованием мани-
пулятора «мышь» и отображения топологии станции (рис. 9.48). Отображение на
мониторе не относится к безопасным функциям.
9.4.7.5.	Передача данных
В системе EBILock-950 можно выделить средства передачи данных, обслу-
живающие аппаратуру на посту централизации, и средства связи с объектными
контроллерами. Модули поста централизации обмениваются информацией друг с
другом по протоколу Ethernet. Блоки передаваемых данных проверяются на основе
сравнения контрольных сумм (без исправления ошибок).
Обмен данными между процессорным модулем и объектными контроллерами
осуществляется по протоколу HDLC, по физическим цепям—по протоколу V.24.
9.4.8.	Система ЭЦ-ЕМ (Россия)
9.4.8.1.	Происхождение и применение
Первая российская система микропроцессорной централизации ЭЦ-Е была
введена в эксплуатацию в 1997 г. на станции Шоссейная недалеко от Санкт-Пе-
тербурга. В качестве технической основы для реализации функций централизации
разработчиком системы был использован троированный управляющий вычисли-
тельный комплекс (УВК) ПС 1001, разработанный для нужд ядерной энергетики.
В дальнейшем развитие микропроцессорных систем централизации шло по
пути создания специализированных безопасных УВК. Одной из таких систем яв-
ляется система ЭЦ-ЕМ. Она построена на базе вычислительного комплекса, разра-
ботанного ОАО «Радиоавионика». В основе программного обеспечения, реализую-
щего функции централизации, было использовано алгоритмическое обеспечение
системы ЭЦ-Е, внедренной на станции Шоссейная.
Объектом внедрения первой системы ЭЦ-ЕМ была определена станция Но-
вый Петергоф. На следующих станциях внедрения Назия и Жихарево с учетом
применения автоблокировки с централизованным размещением аппаратуры алго-
ритмическое обеспечение системы ЭЦ-ЕМ было расширено с целью реализации
логики функционирования централизованной автоблокировки. Зона станции и
принадлежащего ей перегона обычно управляется с одного поста централизации.
9.4.8.2.	Структура системы
Технической основой микропроцессорной системы ЭЦ-ЕМ является специа-
лизированный управляющий вычислительный комплекс УВК РА. Структура тех-
нических средств системы приведена на рис. 9.49.
Центральное процессорное устройство ЦПУ предназначено для реализации
алгоритмов управления маршрутами и выполнено по принципу «2 из 3» (2ооЗ)
как мажоритарно резервированная ЭВМ. При функционировании вычислитель-
ного комплекса ЦПУ осуществляет связь с автоматизированным рабочим местом
дежурного по станции АРМ ДСП и блоком связи с объектами управления и кон-
троля БС. От АРМ ДСП в ЦПУ поступают команды управления, а от ЦПУ к АРМ
329
9. Системы централизации
Системы ДЦ и ДК
Рис. 9.49. Структура системы ЭЦ-ЕМ
ДСП передается информация о фактическом состоянии объектов управления и
контроля. На основе получаемой от БС информации вычисляются алгоритмы цен-
тральных зависимостей и формируются выходные данные. ДЛУвыполнен на базе
процессора 80586 с тактовой частотой 133 МГц.
БС осуществляет обмен данными с ЦПУм программное управление устройства-
ми связи с объектами УСО и модулем безопасного контроля и отключения МБКО.
Блок связи также выполнен в виде мажоритарно (по принципу 2ооЗ) резервиро-
ванных ЭВМ.
В каждом рабочем цикле БС выполняет:
—	проверку устройств связи с объектами;
—	тестирование внутренних ресурсов БС,
—	программную обработку результатов тестирования, взаимный обмен данными
между БС, передачу диагностической информации в ЦПУ.
В системе ЭЦ-ЕМ реализован релейный интерфейс с объектами управления и
контроля, при котором существующие схемы управления стрелками и сигналами
остаются без изменения. В соответствии с этим УСО содержит модули сбора ин-
формации (МСИ) и модули выходных усилителей (МВУ).
Модули МСИ предназначены для сбора дискретной информации с контактов
реле. Всего в МСИ предусмотрено 48 безопасных входов. Модули МВУ служат для
формирования сигналов, обеспечивающих включение или отключение обмоток
330
9. Системы централизации
управляющих реле ОУ. Общее число выходных сигналов для безопасного управ-
ления обмотками реле в одном МВУ—56. При реализации релейного интерфейса
на объект управления и контроля в среднем требуется:
—	два входа и два выхода на одну стрелку;
—	восемь входов и пять выходов на один светофор.
МБКО является специализированным источником питания выходных каскадов
МВУ и обеспечивает безусловное отключение питания по результатам контроля
состояния управляющих выходов УСО. Для работы МБКО необходима правильная
работа как минимум двух вычислительных каналов.
С целью проверки входных данных и результатов обработки осуществляется об-
мен ими между каналами ЦПУи их «выравнивание». По результирующим данным
вычисляются логические зависимости. Перед выводом данных в БС производится
их сравнение.
Отказоустойчивость и безопасность функционирования УВК обеспечиваются
следующими мероприятиями:
1)	трехканальным резервированием аппаратуры и линий связи;
2)	постоянным контролем с периодическим тестированием и сравнением рабо-
ты вычислительных каналов;
3)	использованием технологии защиты от опасных отказов при реализации от-
ветственных узлов.
9.4.8.3.	Программное обеспечение
В системе ЭЦ-ЕМ различают программное обеспечение управляющего вычис-
лительного комплекса (СПО) УВК РА и технологическое программное обеспече-
ние (ТПО). В состав последнего входят ПО, реализующее логические зависимости,
и данные. СПО УВК предназначено для обеспечения функционирования ТПО на
аппаратных средствах УВК. Для прикладных программ реализуется основной цикл
в одну секунду, за который производятся:
—	мажорирование входных данных, получаемых от УСО;
—	вызов головной функции прикладных программ;
—	мажорирование выходных данных и передача их в УСО.
В каждом цикле выполняется межканальное сравнение динамической части
базы данных (ДЧБД) прикладных программ. Сравнение кодов и постоянной части
базы данных в ОЗУ производится в течение нескольких циклов.
СПО УВК обеспечивает диагностику и постоянное тестирование аппаратуры
ЦПУ. При обнаружении сбоев или отказов они мягко парируются повторением
операции или выводом из функционирования отказавшего канала. СПО обеспечи-
вает функционирование ЦПУ в режимах «кольцо», «цепочка» и «пара», не оказывая
влияния на выполнение прикладных программ.
СПО ЦПУ обеспечивает обмен по внешнему интерфейсу RS 485 с УСО (одним
или двумя в зависимости от комплектации УВК РА), с АРМ ДСП и переносным
компьютером обслуживающего систему инженера-электронщика.
Технологическое программное обеспечение строится по функциональному
принципу. Этот подход предполагает выделение программ, реализующих такие
технологические функции системы, как:
—	установка маршрутов и открытие светофоров с проверкой условий
безопасности;
—	выбор сигнальных показаний светофоров;
332
9.4. Микропроцессорная централизация
—	посекционное размыкание маршрута при движении поезда.
Каждая из перечисленных технологических функций имеет свой рабочий мас-
сив. В рабочем массиве хранятся заявки, формируемые на основе директив, посту-
пающих от АРМ ДСП. Наличие такой заявки в соответствующем рабочем массиве
инициирует выполнение данной технологической программы.
Все технологические программы взаимодействуют между собой через базу дан-
ных. База данных содержит исчерпывающую информацию об элементах наполь-
ного оборудования и их взаимном расположении.
9.4.8.4.	Оперативное управление
Состояние объектов контроля и управления непрерывно выдается на экран
монитора АРМ ДСП с мнемосхемой станции без функции изменения масштаба и
зоны изображения. Команды управления вводятся с клавиатуры или мыши.
В системе ЭЦ-ЕМ предусмотрено три режима функционирования:
—	основной, который осуществляется при полной исправности комплекса
устройств системы и обеспечивает управление объектами централизации с про-
веркой всех условий безопасности;
—	вспомогательный, который действует при частичном выходе из строя
устройств напольного оборудования и предусматривает управление объектами
централизации с исключением проверки части условий безопасности по сравне-
нию с основным режимом. В этом режиме ответственность в части исключенных
условий, связанных с безопасностью движения поездов, принимает на себя дежур-
ный по станции;
—	аварийный, который включается при отказе управляющего вычислительного
комплекса и рассчитан на управление переводом стрелок и пригласительных сиг-
налов в обход УВК без проверки условий безопасности. Этот режим реализуется
при помощи пульта аварийного управления.
9.4.8.5.	Передача данных
Система ЭЦ-ЕМ использует релейный интерфейс и осуществляет управление
и контроль напольного оборудования по обычному кабелю, как это делается в
релейных централизациях. Микропроцессорное оборудование сосредоточено на
посту централизации. ЦПУ взаимодействует с блоком связи БС по трехканаль-
ной магистрали RS-422, а с АРМ ДСП— посредством дублированного интерфейса
RS-422. Достоверность передаваемых в системе данных достигается использовани-
ем контрольных соотношений информации, а также ее периодическим обменом и
сравнением в вычислительных каналах.
9.4.9.	Система АСС (Италия)
9.4.9.1.	Происхождение и применение
ACC (Apparato Centrale con Calcolatore) — микропроцессорная централизация,
выпускаемая итальянской компанией Ansaldo STS. Эта МПЦ создана в соответ-
ствии с правилами и эксплуатационно-техническими требованиями компании
RFI—оператора инфраструктуры железных дорог Италии. Новые версии АСС адап-
тированы к условиям железных дорог других стран (например, Великобритании,
333
9. Системы централизации
Бразилии, Китая и Индии). Первые МПЦ этого типа были введены в эксплуатацию
в начале 1990-х годов и были рассчитаны на управление отдельными станциями.
Позже появилась «многостанционная» версия, обеспечивающая управление не-
сколькими станциями одного участка или узла.
9.4.9.2.	Структура системы
На рис. 9.50 показана структура системы АСС. Функции взаимозависимостей
реализованы в центральном процессорном модуле CIU. Он реализован в виде из-
быточной структуры «2 из 3» (2ооЗ) с целью выполнения требований безопасности
и повышения готовности. Контроллеры FDC осуществляют контроль состояния и
управление оборудованием в соответствующей зоне. Они выполнены в виде без-
опасной структуры «2 из 2» (2оо2) и имеют полупроводниковый или релейный
интерфейс с напольными устройствами. Контроллеры FDC связаны с центральным
процессорным модулем CIUчерез контроллеры районов управления АС, которые
аппаратно реализованы в виде безопасной и избыточной структуры «2 по «2 из 2»
(2х(2оо2)).
Подсистема регистрации неисправностей и удаленного управления ART реа-
лизует не связанные с безопасностью функции диагностики и передачи данных.
Основные функции модуля ARТ1/2— сопряжение с рабочим местом оператора,
регистрация событий и выдача сообщений о неисправностях. Обмен информа-
цией с рабочим местом оператора осуществляется посредством локальной сети
оперативного управления, к которой не предъявляются требования безопасности.
Системы диспетчерского управления СТС могут быть также подключены через эту
локальную сеть с помощью отдельного интерфейса. Модуль ART 3/4 обеспечива-
ет сопряжение с АРМ электромеханика и управляет глобальной сетью передачи
Рис. 9.50. Структура системы АСС:
CIU— центральный процессорный модуль; ЯС—районный контроллер; FDC— контроллер напольного
оборудования; ART — подсистема регистрации и удаленного управления
334
9.4. Микропроцессорная централизация
данных, к которой могут подключаться пространственно распределенные комплек-
сы человеко-машинного интерфейса, реализующие функции как оперативного
управления, так и технической поддержки.
Территориально центральный процессорный модуль CIU, подсистема ART и
рабочее место оператора находятся на распорядительном (центральном) посту, в то
время как контроллеры районов управления АС и напольного оборудования FDC
могут размещаться на исполнительных постах. Дальность управления напольными
устройствами с исполнительных постов ограничивается максимально допустимой
длиной кабеля.
В «многостанционной» версии предусмотрено несколько зон управления, для
каждой из которых выделяется определенное число исполнительных постов. Эти
посты соединяются с центральным процессорным модулем CIU через сеть без-
опасной передачи данных (см. рис. 9.50). Кроме того, на каждом исполнительном
посту могут размещаться АРМ дежурного по станции и электромеханика. Все это
оборудование соединяется между собой и с сервером основного рабочего места
оператора участка посредством защищенной магистральной сети передачи данных.
9.4.9.3.	Программное обеспечение
Программное обеспечение центрального процессорного модуля имеет трехуров-
невую структуру в соответствии с п. 9.4.3.2 и включает в себя системное ПО, при-
кладное ПО (логика централизации) и данные конкретного полигона внедрения.
9.4.9.4.	Оперативное управление
Обычно управление станцией осуществляется с одного или более рабочих мест
операторов, которые располагаются на посту централизации. «Многостанционная»
версия обеспечивает возможность централизованного управления, а через сеть пе-
редачи данных позволяет установить АРМы операторов в любом месте дислокации.
В нормальном режиме команды вводят при помощи мыши. Состояние наполь-
ного оборудования на топологическом плане станции отображается на мониторе и
(или) широкоэкранной панели. Монитор предоставляет обзор всей зоны управле-
ния и позволяет масштабировать изображение. Безопасность индикации обеспе-
чивается за счет генерации экранного изображения двумя разными программами
с использованием безопасных аппаратных средств контроля. Для реализации от-
ветственных команд используются специализированные методы, которые в старых
версиях системы требовали применения безопасной панели управления, а в новых
версиях обеспечиваются процедурными мероприятиями.
9.4.9.5.	Передача данных
Безопасная сеть передачи данных, соединяющая центральный процессорный
модуль CIU и исполнительные посты, а также интерфейс между модулем CIU и
подсистемой ART 1/2 построены на базе волоконно-оптического кабеля. Соеди-
нение дублируется для обеспечения требуемых показателей надежности системы.
Передача данных в пределах подсистемы ART 1/2 осуществляется посред-
ством специализированной локальной сети передачи данных Signalling LAN, ко-
торая представляет собой стандартное дублированное соединение типа Ethernet.
Связь между подсистемой ART, локальной сетью Signalling LAN и удаленными
335
9. Системы централизации
комплексами человеко-машинного интерфейса и диагностики осуществляется
посредством глобальной сети передачи данных, реализованной как дублированная
кольцевая линия, использующая протокол Ethernet.
Дополнительную информацию о системе АСС можно найти в [Ansaldo, 2008].
9.4.10.	Система местного управления стрелками LOPS
Система местного управления LOPS первоначально была разработана для про-
мышленного транспорта, но сейчас сфера ее применения распространилась и на
некоторые традиционные железные дороги. Она представляет собой децентра-
лизованную систему микропроцессорного управления для маневровых районов
с упрощенной функциональностью. Конструктивно система LOPS выполнена в
модульном исполнении и может применяться для управления как одиночными
стрелками, так и группой стрелок в маневровом районе.
Использование системы LOPS для
Рис. 9.51. Пульт оперативного управления систе-
мы LOPS (пример из Германии, изготовитель:
компания Tieferibach)
маневровых районов дает следующие
преимущества:
— по сравнению с обычной МПЦ
ввод в эксплуатацию системы LOPS об-
ходится значительно дешевле, а вклю
ченными в нее стрелками могут управ-
лять как машинист, так и руководитель
маневров, что исключает потребность в
движенческом персонале;
— по сравнению с ручным управле-
нием стрелками и использованием клю-
чей замыкания упрощается подготовка
маршрута с переводом стрелок (напри-
мер, для этого не требуется покидать
кабину машиниста) и тем самым сни-
жаются эксплуатационные расходы.
Основными компонентами системы
LOPS являются:
—	стрелки с электроприводами;
—	стрелочные указатели для инфор-
мирования машиниста о их положении;
—	микропроцессорное управляющее
устройство с упрощенными зависимо-
стями;
—	устройства определения свободности участков пути;
—	пульт управления.
Функции централизации исключают возможность перевода занятых стрелок
или стрелок, используемых в других маневровых маршрутах. При этом обеспе-
чиваются упрощенные зависимости между стрелками (см. п. 4.2). Часто проекти-
руют станции с автоматическим возвратом стрелок в плюсовое положение после
их использования в маршруте. Кроме того, применяют также отжимные стрелки
(см. п. 6.1.2.2.).
Система позволяет осуществлять как индивидуальное, так и маршрутное управ-
ление стрелками. В последнем случае началом маршрута является место текущего
336
9.5. Гибридные централизации
расположения подвижного состава, тогда как конечная точка маршрута выбирается
машинистом или руководителем маневров.
Для ввода команд используют нажимные кнопки, расположенные на разных
уровнях по высоте (для работников на путях, для стоящих на подножке вагона, а
также для машиниста в кабине локомотива), либо пульт управления с возможно-
стью выбора маршрута движения (рис. 9.51). Для управления стрелками в манев-
ровых районах может также использоваться радиоканал (такое решение распро-
странено на железных дорогах Северной Америки).
9.5.	Гибридные централизации
9.5.1.	Смешанные механические и электрические, пневматические
либо гидравлические системы
В таких смешанных системах функции замыканий обычно сохраняют механи-
ческими, но управление напольными элементами осуществляется при помощи
электричества, пневматики или гидравлики. В США первый пост централизации
с использованием внешней энергии для пневматического управления напольны-
ми устройствами был установлен в 1876 г. С 1882 г. компания Union Switch and
Signal Джорджа Вестингауза (George Westinghouse) устанавливает первые посты
централизации с гидравлическим (используя воду летом и незамерзающие жид-
кости зимой) и гидропневматическим управлением напольными устройствами.
Разработка электропневматического привода незамедлительно инициировала
создание электропневматических централизаций. В Центральной Европе первый
пост централизации с электрическим управлением напольными устройствами был
построен компанией Siemens в 1898 г. На рис. 9.52 представлена более поздняя
версия электромеханической централизации типа Е43.
Первым следствием изобретения рельсовых цепей и возможности их исполь-
зования на всех постах централизации для обнаружения местоположения поезда
стала разработка в США
новой гибридной центра-
лизации. Это был обыч-
ный пост механической
централизации, но с элек-
трическими контактами
для управления сигналами
вместо механических со-
единений. Такая концеп-
ция была впоследствии
распространена на управ-
ление с поста централиза-
ции некоторыми или все-
ми стрелками. Интерфейс
между механическими и
электрическими частями
централизации был реа-
лизован электрическим
замыканием положения
Рис. 9.52. Электромеханическая централизация Е43
механических рычагов
337
9. Системы централизации
стрелочных зависимостей и иногда дополнялся датчиками контроля положения
стрелок.
В то время такие системы получили название «электрическая централизация»,
«пневматическая централизация» и «гидравлическая централизация» соответ-
ственно. В англоязычных странах такая терминология сохранилась при появле-
нии релейных централизаций (их стали называть «полностью электрическими») и
продолжает использоваться до сегодняшнего дня. В Германии термином «электро-
механическая централизация» обозначают рассмотренные выше системы, в кото-
рых функции централизации реализуются механикой и отчасти электричеством, а
управление напольными устройствами осуществляется по электрическим цепям.
В США под электромеханической понимают систему, в которой функции центра-
лизации и часть элементов управления реализованы механическими устройствами,
а другие — электрическими.
Основное преимущество этих гибридных систем над механической центра-
лизацией заключается в большем числе устройств, подконтрольных дежурному
стрелочного поста, поскольку ему теперь не нужно прилагать больших усилий
для работы с элементами централизации, преодолевая вручную трение в меха-
низмах, а также в рычажных или проволочных передачах между постом цент-
рализации и напольными устройствами при переводе стрелок. Другим преиму-
ществом является уменьшение габаритов — элементы замыкания и управления
в гибридных системах более компактны, чем в механической централизации.
Благодаря этому здание поста для аналогичной по размеру станции будет зна-
чительно меньшим. Практическая значимость таких преимуществ заключается
в следующем:
— в странах, где в то время рельсовые цепи уже использовались для контроля
свободности путей (например, в США), применение новых систем позволило уве-
личить район, который может находиться под управлением одного поста центра-
лизации. Это позволило сократить потребность в персонале постов централизации,
и гибридные системы нашли широкое применение;
— в странах, где рельсовые цепи на тот момент еще не применялись (например,
в Германии), единственным существенным преимуществом явилась возможность
для дежурного поста централизации одновременно управлять большим числом
маршрутов, но район централизации остался ограниченным, поскольку этот де-
журный должен был визуально удостовериться в свободности всех путей в зоне его
ответственности. Из-за более высокой стоимости новой техники ее использование
было ограничено крупными узлами с интенсивным движением поездов. Системы
централизации с использованием гидравлики и пневматики получили в Европе
лишь ограниченное распространение.
9.5.2.	Гибридные релейно-процессорные централизации
Другой часто используемой гибридной системой является релейно-процес-
сорная централизация, в которой за функции централизации отвечает релейная
техника, а микропроцессорная техника служит для решения задач оперативного
управления, к которым могут предъявляться или не предъявляться требования по
безопасности. Такого рода гибридные системы используются в разных странах
начиная с 1970-х годов. Некоторые из них сразу были спроектированы как гибрид-
ные, другие являются результатом интеграции постов релейной централизации в
микропроцессорные системы центров диспетчерского управления.
338
9.5. Гибридные централизации
Такое решение в ряде случаев позволяет сочетать достоинства обеих техноло-
гий—релейной и микропроцессорной:
— релейная техника на уровне централизации обеспечивает достижение высоко-
го уровня безопасности без больших затрат и с возможностью гибкой перестройки.
Поскольку функции замыканий сравнительно просты, большой расход реле для
их реализации не требуется;
— микропроцессорная техника позволяет гибко реализовать функции опера-
тивного управления. Такое решение особенно эффективно в тех случаях, когда к
человеко-машинному интерфейсу не предъявляются требования по безопасности,
а значит, проблемы применения микропроцессорной техники для обеспечения
ответственных функций не являются критичными. Использование микропроцес-
сорной техники удешевляет данную часть системы.
Во многих случаях гибридизация, сочетающая достоинства релейных и микро-
процессорных технологий, позволяет выработать решения, которые экономичны
в реализации и гибки в применении. Такие гибридные системы централизации
широко используются во многих странах, например во Франции, Польше и России.
Североамериканская концепция организации систем диспетчерского управ-
ления, появившаяся в 1927 г., развивалась в направлении создания подобных
гибридных систем. Диспетчерская централизация включает в себя основной пост,
который управляет работой удаленных постов централизации, расположенных
вдоль железнодорожного участка. Техническим прорывом была организация спо-
соба передачи команд управления (ТУ) и сообщений контроля (ТС) по одной паре
проводов посредством комбинации импульсов различной длины. При нажатии
кнопки оператором аппаратура диспетчерского поста кодировала и отправляла
заданную команду на организацию передвижений. Линейный пост централиза-
ции принимал, декодировал ее и в соответствии с полученной командой управлял
напольными устройствами. Диспетчерский центр получал непрерывную информа-
цию о состоянии всех постов централизации. Любое изменение (перевод стрелки,
занятие рельсовой цепи) регистрировалось на станции и в виде кода передавалось
в диспетчерский центр.
При использовании данной технологии к системам диспетчерского управления
не предъявлялось требований по безопасности. Благодаря этому обмен информа-
цией между диспетчерским центром и релейными или микропроцессорными цен-
трализациями реализовывался относительно легко. В начале 1980-х годов первые
управляющие электронные системы использовались в сочетании с релейными
модуляторами для передачи и приема кодов. В настоящее время технология МПЦ
уже хорошо отработана, и в современных управляющих системах электронные ком-
поненты и средства передачи по радиоканалам и волоконно-оптическим линиям
связи получили широкое распространение.
339
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
10.	Системы автоматики и телемеханики
на перегонах
Сергей Власенко, Грегор Теег, Ульрих Машек
10.1.	Классификация
Логические принципы, на которых базируются технические системы обеспече-
ния безопасности движения поездов на перегонах, описаны в п. 4.4. В этом разделе
будут рассмотрены конкретные технические решения для реализации функций
блокировки на перегонах.
В табл. 10.1 приведена классификация систем блокировки по следующим
критериям:
—	наличие или отсутствие безопасного технического контроля действий де-
журного или диспетчера. В этом разделе (как и во всей книге) в первую очередь
представлены системы, отвечающие за безопасность движения поездов. Методы
управления движением с применением технологий, не удовлетворяющих условиям
безопасности, упомянуты ранее в п. 4.4.1.3, а вспомогательные технические сред-
ства для обеспечения безопасности представлены в п. 10.2;
Таблица 10.1
Классификация технологий управления движением поездов на перегонах по критериям централизации
и технического оснащения
Степень центра- лизании	Безопасность обесткягшаётся	
	персоналом, действуюягим по инструкциям	техническими системами
Децентрализо- ванные системы	Например, телефонная блокировка (см. п. 4.4.1.3)	П. 10.3
Централизован- ные системы	Например, системы Track Warrant Control (TWC) и Direct Traffic Control (DTC), см. пп. 4.4.1.3 и 10.2	П. 10.4
—	степень централизации систем. В децентрализованы^ системах (п. 10.3) ин-
формация передается на местном уровне от одного блокировочного поста на сле-
дующий. Следует заметить, что станции, разъезды и обгонные пункты в контексте
этих функций также являются блокировочными постами. В централизованных
системах (п. 10.4) информация от нескольких блокпостов собирается в одном месте,
а значит, система должна обеспечивать удаленное управление блок-сигналами и
удаленный контроль свободности пути.
Кроме того, в п. 10.5 рассмотрен опыт применения первых систем блокировки
с подвижными блок-участками.
10.2.	Средства поддержки в системах, где за безопасность
отвечает персонал
До появления безопасных систем блокировки обслуживающий персонал отве-
чал за ограждение подвижных единиц при выполнении операций, не обеспечен-
ных сигнальными зависимостями. При этом использовались технические средства,
340
10.2. Средства поддержки в системах, где за безопасность отвечает персонал
которые не отвечали за безопасность, но сопровождали действия дежурного и тем
самым снижали риск человеческой ошибки. Позднее на основе многих из этих
вспомогательных устройств были разработаны полноценные системы блокировки.
На европейском континенте традиционной децентрализованной системой, в
которой ответственность за безопасность возлагалась на дежурного, была теле-
фонная блокировка. Вместе с тем в Северной Америке до сих пор доминируют
централизованные (управляемые диспетчером) системы бессигнальной блокиров-
ки DTC и TWC (см. пп. 4.4.1.3 и 3.4.3). После Второй мировой войны эти системы
распространились и на европейском континенте, где нашли применение на второ-
степенных линиях (например, технология Zugleitbetrieb в Германии), что позволило
сократить штат дежурных по станциям и затраты на системы железнодорожной
автоматики (рис. 10.1). Во всех перечисленных системах основная ответственность
за безопасность возлагается на человека.
Для повышения безопасности были разработаны технические средства, обеспе-
чивающие минимальную защиту поездов от встречных и попутных столкновений.
В отличие от полноценных систем блокировки такие устройства не гарантиру-
ют полную безопасность, а лишь оказывают помощь диспетчеру и машинисту,
уменьшая вероятность или последствия человеческой ошибки. Ответственность за
безопасность сохраняется за диспетчером, который передает машинисту голосовые
команды на движение после доклада о проезде им заданного ранее маршрута. Ниже
приведены примеры некоторых методов и устройств, поддерживающих решения
диспетчера:
—	поезд сам обнаруживает приближение к другому поезду и выдает предупреж-
дающий сигнал машинисту или включает экстренное торможение при значитель-
ном сближении поездов. Для определения расстояния от одного поезда до другого
может использоваться прямая радиосвязь между ними или система спутниковой
навигации;
—	занятие и освобождение перегона регистрируются путевыми устройствами,
и при попытке въехать на занятый участок вследствие ошибки машиниста или
неверной команды диспетчера поезд будет остановлен системой локомотивной
сигнализации;
—	перед выдачей устной команды на движение поезда диспетчер устанавливает
маршрут посредством упрощенной (не являющейся безопасной) системы цен-
трализации. Используемые секции не могут быть замкнуты в другом маршруте,
а попытка поезда въехать на станцию не по маршруту вызовет его экстренную
остановку. Но в отличие от постов централизации функции замыканий являются
Диспетчер
Рис. 10.1. Принципы управляемой диспетчером бессигнальной блокировки
341
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
вспомогательными, и лишь диспетчер может выдать машинисту разрешение на
движение.
Большинство систем, в которых ответственность за безопасность возлагается
на человека, не имеют централизованных устройств перевода и контроля стрелок.
Поэтому стрелки переводятся машинистом (главным образом, в Северной Амери-
ке) или являются отжимными, т. е. переводимыми проезжающим поездом с после-
дующим самовозвратом в исходное состояние для противоположного направления
движения (см. п. 6.1.2.2).
10.3.	Децентрализованные системы блокировки
10.3.1.	Обзор
На рис. 10.2 представлена классификация децентрализованных систем бло-
кировки по различным критериям (без учета некоторых особых случаев). Как
упомянуто в п. 4.4.3, системы блокировки могут быть разделены на жезловые и
безжезловые. Другими критериями классификации систем блокировки являются:
— наступление и непрерывность разблокированного состояния системы
(см. п. 4.4.3). Участок может быть разблокирован один раз в момент его освобо-
ждения и оставаться таковым до въезда на него следующего поезда (п. 10.3.3), или
возможна непрерывная передача информации о разблокированном состоянии,
получаемой от устройств контроля свободности пути (п. 10.3.4);
— уровень автоматизации. Возможны системы с ручным управлением, полуавто-
матические и автоматические. При ручном управлении все процедуры блокировки
выполняются человеком. В полуавтоматических системах некоторые процедуры
блокировки (например, блокирование участка после выезда поезда на перегон)
выполняются автоматически, в то время как другие (например, разблокирование
участка после прибытия поезда) выполняются вручную. В автоматических системах
все процедуры блокировки (иногда за исключением смены направления) выполня-
ются автоматически. Автоматическая блокировка требует внедрения технических
средств вместо визуального контроля прибытия последнего вагона поезда перед
разблокированием перегона. Эту задачу решают устройства контроля свободности
		Безжезновая блокировка			
	Наличие на поезде физи- ческого объекта	Однократное разблокирование участка после прохода поезда			Непрерывный контроль состояния участка
		оператором		технической системой	
	Нет необходимости			Имеются датчики регистрации прохода поезда	
	С ручным управлением		Полуавтома- тическая	Автоматическая	
	Электриче- ская жезловая блокировка	Ручная блоки- ровка	Релейная полуавтома- тическая блокировка	Автоматизиро- ванная релейная блокировка, си- стема COMBAT	Автоблокировка
I	в кпи| с	।	10.3.2	10.3.3			10.3.4
Рис. 10.2. Классификация децентрализованных систем блокировки
342
10.3. Децентрализованные системы блокировки
пути (см. пп. 5.3. и 5.4) или системы регистрации проследования поезда в полном
составе (см. п. 5.2.7).
Следует отметить, что перечисленные выше критерии (по способу разбло-
кирования и по уровню автоматизации) не идентичны. Имеется ряд систем,
использующих устройства контроля свободности пути и работающих автома-
тически, но передающих информацию о разблокировании на предыдущий пост
только один раз. Таким образом, статус свободности пути проверяется единож-
ды после проследования поезда, и, если вслед за этим произойдет несанкцио-
нированный выезд на участок подвижной единицы, она не будет обнаружена
системой блокировки. Примером системы, которая может работать как в полу-
автоматическом, так и в автоматическом режиме, является релейная блокировка
RBII60 (п. 10.3.3.3).
Системы, оборудованные датчиками проследования хвоста поезда вместо
устройств контроля свободности пути, могут работать автоматически, но они дают
команду на разблокирование только один раз.
10.3.2.	Жезловые системы блокировки
10.3.2.1.	Обзор
Жезловые системы блокировки были изобретены в Великобритании. Разре-
шением на отправление и следование по участку является физический объект,
выдаваемый машинисту поезда. Обычно это жезл, но может быть диск, документ
с определенным текстом или что-либо другое. Иногда эту функцию мог выпол-
нять также человек (так называемый лоцман), чье присутствие на поезде являлось
разрешением на отправление. Функциональные процессы в системах жезловой
блокировки описаны в п. 4.4.4, а в этом подразделе представлены соответствую-
щие им технические решения. До сих пор на второстепенных линиях при неис-
правности основных систем блокировки разрешается отправление поездов по
принципу одного жезла или по принципу жезла и путевой записки. В некоторых
странах жезл выдается как разрешение на возвращение поезда с перегона на стан-
цию отправления.
Жезловые системы блокировки могут работать совместно с устройствами авто-
стопа. В этом случае машинист должен вставить жезл (выполненный, например, в
виде смарт-карты) в специальное устройство на локомотиве. Проезд расположен-
ного при выезде со станции путевого устройства без наличия жезла в локомотивном
устройстве вызовет автоматическую остановку поезда.
В следующем подразделе (п. 10.3.2.2) представлена электрическая жезловая
блокировка. Радиоэлектронная жезловая блокировка RETB является централи-
зованной системой, в которой обмен виртуальными жезлами осуществляется по
радиоканалу; она будет рассмотрена в п. 10.4.3.
10.3.2.2.	Электрическая жезловая блокировка
В электрической жезловой блокировке (см. также п. 4.4.4) для каждого перегона
предусмотрено несколько жезлов. Жезлы контролируются устройствами, располо-
женными на соседних станциях и электрически связанными между собой (рис. 10.3)
таким образом, чтобы из них нельзя было изъять более одного жезла. Жезлы, отно-
сящиеся к одному перегону, должны иметь идентичную геометрическую форму, но
343
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
Рис. 10.3. Устройства элекгрожезловой блокировки соседних станций
отличаться от жезлов
соседних перегонов,
чтобы исключить их
ошибочную установку
в чужой аппарат. За-
мыкание жезлов про-
исходит электрически.
Различные геометри-
ческие формы жезлов
и жезловых аппаратов
детально описаны в
[Doswell, 1957].
Электрическая жез-
ловая блокировка, по-
добно другим формам
жезловой блокировки,
появилась в В елико-
Рис. 10.4. Оснащение перегонов системой электрической жезловой блокировки на железных дорогах
СССР (по материалам Музея железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге)
британии и постепенно распространилась в других странах. В настоящее время
такая система уже почти не используется. На рис. 10.4 на примере железных дорог
СССР представлена тенденция сокращения доли этих систем.
10.3.3.	Системы с однократным разблокированием участка
после его освобождения
10.3.3.1.	Обзор
К этой категории относятся безжезловые системы, в которых информация о
разблокировании передается однократно после освобождения участка поездом.
Если какой-либо поезд без разрешения отправится на участок, система блокиров-
ки не сможет своевременно распознать это нарушение. Прообразом таких систем
является телефонная блокировка, в которой все сообщения (разрешение на от-
правление поезда с соседней станции, сообщение об отправлении и подтверждение
344
10.3. Децентрализованные системы блокировки
прибытия) передаются по телефонной связи. Для исключения недоразумений в
ней используются прописанные в инструкциях фразы, которые должны повторять
участвующие в переговорах стороны.
Технические системы блокировки данной категории можно разделить на сле-
дующие группы по уровню автоматизации:
—	ручные системы блокировки. Все действия (разрешение, блокирование и раз-
блокирование) выполняются вручную, а энергию для передачи сообщений выра-
батывает сигналист или дежурный по станции, вращая ручку индуктора;
—	полуавтоматические системы блокировки. По классификации, принятой на
железных дорогах разных стран, к таким системам могут относиться технические
средства с разным уровнем технического оснащения, например:
о все процессы блокирования осуществляются вручную, но энергия для пере-
дачи сообщений вырабатывается техническими средствами. В ряде стран такие
системы относят к полуавтоматическим, но, например, в Германии эта блокировка
считается ручной;
о блокирование происходит автоматически после занятия блок-участка или
при установке маршрута на перегон, но разблокирование осуществляет человек.
Подобный вариант системы применяется чаще всего в тех случаях, когда дежурный
перед разблокированием должен убедиться в прибытии поезда в полном составе;
— автоматические системы блокировки. Не только блокирование, но и разблокиро-
вание осуществляется автоматически после освобождения участка поездом. Это тре-
бует непрерывного контроля свободности участка или автоматической регистрации
прибытия последнего вагона поезда. Участия человека требует только разрешение на
отправление поезда с соседней станции, которое связано с направлением движения
и зависит от поездной ситуации. Однако на двухпутных линиях каждый путь обыч-
но установлен для движения поездов в определенном направлении. Поэтому смена
направления там требуется относительно редко или (в ряде систем) невозможна.
Первая система блокировки появилась в Великобритании в XIX в. и исполь-
зовалась для двухпутных линий. Участок с обоих концов оснащали устройства-
ми, на которых синхронно отображались показания «линия свободна», «линия
блокирована» (т. е. резервирована для определенного поезда) и «линия занята»
(при въезде поезда на участок). Для каждого направления движения требовалась
пара таких устройств (рис. 10.5). Эти ручные устройства блокировки работали под
управлением дежурного по станции или блокпосту, находившегося в конце участка,
и передавали свои показания устройствам в начале участка. Сообщения с начала
участка передавали на его
конец другим способом,
например посредством
звонка. Такие устройства
блокировки в большинстве
случаев не имели зависи-
мостей с сигналами и слу-
жили только напоминани-
ем дежурному о состоянии
участка [IRSE, 1999].
Старейшая система
блокировки, увязанная с
сигналами, была изобре-
тена в Германии в 1872 г.
Рис. 10.5. Старейшая британская система блокировки для двух-
путных линий
345
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
(см. п. 3.1). Наиболее широкое распространение получила ручная трехсекцион-
ная система блокировки производства компании Siemens & Halske (п. 10.3.3.2).
Она используется до сегодняшнего дня в странах Центральной Европы; однако ее
применение ограничено старыми механическими централизациями, число кото-
рых быстро сокращается.
С приходом релейной техники во многих странах, в первую очередь европей-
ских, включая Россию, были созданы различные системы релейной блокировки.
Выполняемые в них операции были частично или даже полностью автоматизи-
рованы. Важным требованием при разработке этих систем была совместимость с
устройствами блокировки соседних, преимущественно механических, централи-
заций (п. 10.3.3.3).
10.3.3.2.	Ручная блокировка компании Siemens & Halske
Блокировочное устройство
В 1872 г. Карл Фришен изобрел блокировочное устройство Blockfeld, которое
могло работать с устройствами централизации и явилось прообразом для систем
ручной блокировки во многих странах (рис. 10.6).
Устройство блокируется нажатием верхней клавиши. Это действие приводит
к перемещению связанного с клавишей стержня в нижнее положение, где он ос-
тается из-за внутреннего замыкания в блокировочном устройстве. Оказавшись в
вырезе сигнального рычага, стержень запирает его и исключает возможность от-
крытия любого из сигналов, ведущих на заблокированный участок. Одновременно
с нажатием клавиши дежурный вращает рукоятку индуктора. При этом вырабаты-
вается переменный ток низкой частоты, который попадает в катушки электромаг-
нита. Перемена полярности в катушках вызывает колебание якоря. При перелете
Катушки
Сектор
Перемещаемый
рычаг для замыкания
при установленном
направлении движения
Рис. 10.6. Блокировочное устройство Blockfeld (слева: в разблокированном состоянии, справа: в за-
блокированном состоянии) (источник: Технический университет Дрездена)
Блокировочная клавиша
Шаговый механизм
Блокировочный
стержень
Блокировочный
индуктор
с вращаемой 
рукояткой
346
10.3. Децентрализованные системы блокировки
контактов якоря от одной катушки к другой его ножи не задерживают сектор, и он
под действием силы тяжести опускается на один зуб. Через 12 шагов красная часть
зубчатого сектора становится видна дежурному. Выработанный индуктором ток
течет к устройству блокировки на противоположном конце участка.
При получении блокировочным устройством тока, выработанного индуктором
соседнего поста, его зубчатый сектор перемещается в разблокированное состояние
и снимает механическую блокировку.
Таким образом, в процессе блокировки одно блокировочное устройство в
результате действий дежурного меняет свое положение с разблокированного
на заблокированное, а устройство на противоположном конце участка, управ-
ляемое блокировочным током, меняет свое положение с заблокированного на
разблокированное.
Устройства системы блокировки
В большинстве построенных на основе Blockfeld систем с установленным на-
правлением движения каждое блокировочное устройство имеет только одно парт-
нерское устройство, находящееся на противоположном конце участка и выпол-
няющее там функции блокировки. На раздельном пункте расположена система
блокировки, состоящая из трех секций блокировочных устройств (рис. 10.7). Они
работают по идентичной технологии, но выполняют разные задачи (см. пп. 4.4.5.1
И4.4.5.3):
—	входное устройство блокируется после того, как поезд въезжает на участок и
замыкает все сигналы, ведущие на него, в запрещающем положении. Партнером
входного устройства является выходное устройство соседнего поста;
—	выходное устройство находится в разблокированном положении, если ожида-
ется прибытие поезда; в остальных случаях оно заблокировано. Выходное устрой-
ство не может замыкать собственные сигналы. Партнером его является упомянутое
выше входное устройство соседнего поста;
—	устройство направления заблокировано, если соседняя станция не дает раз-
решения на отправление поезда в свою сторону. Вместе с входным устройством
оно участвует в замыкании сигналов, ведущих на перегон. Его партнером является
устройство направления соседней станции.
На однопутном участке каждый раздельный пункт (блокпост или станция)
оснащается входными и выходными устройствами на каждое направление. Соб-
ственные устройства направления име-
ют только те раздельные пункты, где по-
рядок следования поездов может быть
изменен (обгонные пункты, разъезды
и станции) (рис. 10.8). В то же время
каждый блокпост при занятом впереди
блок-участке автоматически разрывает
линию смены направления контактами
своего входного устройства. На двухпут-
ных линиях обычно не предусматрива-
ются устройства направления, так как
передвижения по сигналам при этой
устаревшей технологии возможны толь-
ко в одном направлении.
Рис. 10.7. Трехсекционная система блокировки
для однопутной линии
347
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
- - -»> Исключение смены
направления
до освобождения
участка
Станция
Блокпост
Станция
Рис. 10.8. Оснащение раздельных пунктов на однопутном участке
Функционирование системы блокировки
Система действует по принципу предустановленного направления (см. п. 4.4.5.3)
движения. Смена направления возможна при условии, что перегон свободен и все
сигналы, ведущие на этот перегон, закрыты. Сменить направление можно, только
блокировав устройство направления на той станции, где выполнена установка на
отправление. Это действие позволяет разблокировать устройство направления на
противоположной станции.
С открытием сигнала посредством сигнальной рукоятки механически сраба-
тывает противоповторное замыкание. После перекрытия семафора все остальные
ведущие на этот участок сигналы остаются замкнутыми в закрытом положении.
Таким образом, если дежурный забудет заблокировать участок после выезда поезда
на него, это не приведет к опасной ситуации.
После проезда поезда через раздельный пункт и перекрытия сигнала дежур-
ный блокирует занятый участок с помощью входного блокировочного устройства.
Функции блокировки идентичны функциям противоповторного замыкания сиг-
нала, а основной задачей блокировки является передача информации на противо-
положный конец участка о движении туда поезда.
Для предотвращения ошибочного разблокирования участка в случае нахожде-
ния на нем поезда на выезде с участка устанавливают путевой датчик (см. п. 5.2.2)
и короткую рельсовую цепь (см. п. 5.2.3.2). Выходное блокировочное устройство
может принять команду от дежурного только при соблюдении следующих условий:
1.	На сигнале должно было появиться разрешающее показание;
2.	Поезд должен был проследовать путевой датчик;
3.	Поезд должен был проехать через короткую рельсовую цепь.
Эти условия не отменяют проверку дежурным проследования знака конца по-
езда на его последнем вагоне, так как в функции упомянутых устройств не входит
контроль целостности состава.
Дополнительную информацию об этой технике можно найти в [Maschek/Lehne,
2005].
348
10.3. Децентрализованные системы блокировки
Варианты исполнения
Рассмотренная выше система блокировки была адаптирована к существующим
в разных странах принципам работы подобных устройств (см. п. 4.4). Например, в
Швейцарии ее модификация работает с учетом принятого там нормально нейтраль-
ного направления движения [Oehler, 1981]. В ней зависимость между блокировоч-
ными устройствами соседних постов усложнилась, так как одно и то же устройство
должно было взаимодействовать с разными устройствами-партнерами.
10.3.3.3.	Релейная блокировка RB II 60
Обзор
Релейная блокировка RB II60 была разработана в бывшей ГДР на предприятии
WSSB и является хорошим примером поддержки процессов перехода от одного
поколения систем железнодорожной автоматики к следующему. С внедрением
релейных систем ЭЦ появилась необходимость их увязки с соседними механиче-
скими централизациями. Релейная блокировка RB II60 оказалась настолько удач-
ной, что внедряется и в настоящее время, в том числе для увязки между системами
микропроцессорной централизации разных изготовителей. В основе концепции
системы RB II60 лежат два основополагающих принципа:
—	для всех трех узлов, как и в ручной блокировке, существует только один бло-
кирующий элемент;
—	входы и выходы сделаны совместимыми с ручной блокировкой.
Система RB II 60 используется в версиях как полуавтоматической, так и авто-
матической блокировки:
—	в варианте полуавтоматической блокировки перекрытие сигнала и замыкание
участка происходят автоматически, но для размыкания требуется команда дежур-
ного, подтверждающего прибытие поезда после визуальной проверки знака на его
последнем вагоне;
—	в варианте автоматической блокировки как замыкание, так и размыкание
участка происходят автоматически благодаря устройствам контроля свободности
пути на перегоне.
Реле и напряжение системы блокировки
Для связи с соседней станцией, оснащенной ручной блокировкой (см. п. 10.3.3.2),
в системе применяется генератор, вырабатывающий ток низкой частоты (напряже-
ние около 60 В частотой 12 Гц), идентичный получаемому при вращении рукоятки
индуктора, а также специальные реле, регистрирующие его получение.
Блокировочное устройство, используемое в RB II60 и аналогичных ей системах
блокировки, состоит из трех частей (рис. 10.9):
—	в магнитной системе (рис. 10.10) расположен подвижный якорь, меняющий
свою позицию при каждой полуволне тока блокировки. При отсутствии тока бло-
кировки позиция якоря зафиксирована постоянным магнитом;
—	шаговый механизм имеет зубчатое колесо с 72 зубцами. Полный оборот коле-
со совершает после трех процессов блокирования и разблокирования;
349
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
Контактная группа
Шаговый механизм
Магнитная система
Рис. 10.9. Блокировочное устройство RB II 60
Рис. 10.10. Магнитная система RB II60
— контактное устройство состоит из нескольких ipynn изолированных кон-
тактов, замыкаемых подвижным трехлучевым коммутатором. Коммутатор жестко
связан с зубчатым колесом шагового механизма.
Логика блокировки
На рис. 10.11 представлена схема, поясняющая логику работы релейной бло-
кировки RB II 60. Три устройства ручной блокировки (см. п. 10.3.2.2) собраны в
единый механизм по следующим причинам:
—	как входное устройство, так и устройство направления замыкают одни и те же
сигналы, и поэтому они могут управляться общим реле;
— так как выходное устройство не должно блокировать сигналы собственного
поста, оно может быть заменено
простым реле.
Обмен информацией между
постами идентичен работе руч-
ной блокировки, поэтому со-
седним постом может быть как
механическая, так и релейная цен-
трализация. Информация от бло-
кирующего реле поступает либо в
устройство направления, либо во
входное устройство в зависимости
от состояния противоповторного
реле, которое указывает, имел ли
ранее поездной сигнал разрешаю-
щее показание (и соответственно
этому проезжал через него поезд
или нет).
Дополнительную информацию
о релейной блокировке RB II 60
можно найти в [Kusche, 1984] и
[Maschek/Lehne, 2005].
Контакт
противо-
повторного
реле
Прибытие
(вход)
- - Отправление ►
(выход)
Направление
Отправление
(выход)
Прибытие
(вход)
Направление
Рис. 10.11. Упрощенная схема системы RB II60
350
10.3. Децентрализованные системы блокировки
10.3.3.4.	Релейная блокировка РПБ ГТСС
Блокировка этого типа применяется в странах бывшего СССР, главным обра-
зом, на однопутных перегонах без блокпостов. Система функционирует по принци-
пу нейтрального направления (см. п. 4.4.5.2). Алгоритм ее работы предусматривает
передачу трех сообщений:
1.	Разрешение (дача согласия) на отправление поезда, поступающее с прини-
мающей станции;
2.	Блокирование перегона со станции отправления перед открытием выходного
сигнала;
3.	Разблокирование перегона со станции приема после прибытия поезда в пол-
ном составе.
После разблокирования релейная схема возвращается в исходное состояние.
Теперь любой из дежурных может дать разрешение на отправление следующего по-
езда после получения телефонного запроса с соседней станции. Данный принцип
соответствует нейтральному (неустановленному) направлению.
Для передачи этих сообщений предусмотрено два провода, которые могут
использоваться также для телефонных переговоров (рис. 10.12). Для того чтобы
идентифицировать посылаемые с одной станции команды разрешения на отправ-
ление и разблокирования перегона, их кодируют при помощи разных полярных
признаков.
Выходной маршрут со станции А может быть установлен только после по-
лучения разрешения на отправление со станции Б. Для этого реле разрешения
Р станции Б получает питание и посылает ток прямой полярности на станцию
А, где встает под ток поляризованное реле П. Этого напряжения, однако, недо-
статочно, чтобы сработало последовательно включенное в эту цепь замыкаю-
щее реле 3 станции Б. После стандартных операций по подготовке выходного
Станция Л |	| Станция Б
Рис. 10.12. Упрощенная схема системы РПБ ГТСС
351
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
маршрута открывается выходной сигнал. Его открытие сопровождается пере-
дачей сообщения о блокировке через фронтовые контакты сигнального реле С
со станции А на станцию Б, где встает под ток и самоблокируется реле занятия
перегона 3 (участок заблокирован). Прибытие поезда на станцию Б проверяется
техническими средствами (обычно контролируется последовательность занятия
и освобождения входящих в маршрут приема рельсовых цепей). После этого де-
журный по станции проверяет целостность состава и извещает о его прибытии
подачей питания на реле И. Поляризованное реле П станции А встает под ток
обратной полярности.
Эта система может также применяться на блокпостах. В этом случае в двухпро-
водную линию последовательно подключается оборудование блокпоста, имеющее
два идентичных устройства на каждую из сторон. Отличие заключается в том, что
оборудование блокпоста не может выдать разрешение на отправление поезда со
станции, а лишь транслирует его.
Рассмотренное оборудование может применяться и на двухпутных участках. В
этом случае между станциями укладывают две двухпроводные линии, каждая из
которых используется для одного направления движения. По этой причине схемы
не являются симметричными — каждый путь используется только для одного на-
правления движения, и разрешение на отправление не требуется.
10.3.3.5.	Японская система блокировки COMBAT
для второстепенных линий
С 1980-х годов железные дороги Японии на участках с низкой интенсивно-
стью движения поездов используют электронную блокировку, управление которой
осуществляется отчасти автоматически, отчасти машинистом, но без дежурных
по станциям. Эта система, применяемая совместно с устройствами обнаружения
поезда, получила название COMBAT (computer and microwave balise-aided train
control system). Каждый поезд в определенных точках участка регистрируется
устройствами обнаружения по его идентификационному номеру (см. п. 5.2.6.2),
поэтому система может применяться только на закрытых сетях. Принципы ее ра-
боты следующие:
—	каждый поезд оборудуется бортовым устройством передачи данных, в кото-
ром хранится индивидуальный номер поезда;
—	когда поезд готов к отправлению, машинист нажимает на кнопку старта. За-
прос, содержащий идентификационный номер поезда, посылается оптическим
или радиопередатчиком, имеющим небольшой радиус действия, в станционный
приемник и оттуда по кабелю в устройство соседней (принимающей) станции.
Система действует по принципу нейтрального направления;
—	после получения ответа с соседней станции открывается выходной сигнал;
—	отправление поезда регистрируется рельсовыми цепями, которые установ-
лены на станции, но отсутствуют на перегоне. Сообщение «поезд на перегоне»
посылается на принимающую станцию. Входной сигнал принимающей станции
управляется таймером и открывается через определенное время после отправления
поезда;
—	прибывший поезд посылает сообщение со своим идентификационным номе-
ром станционному приемнику. Проверка целостности состава в данном случае не
является необходимой благодаря техническому оснащению поезда. После прибы-
тия поезда принимающая станция осуществляет разблокирование перегона.
352
10.3. Децентрализованные системы блокировки
Для обмена информацией на каждой станции располагается безопасный ком-
пьютер, работающий по принципу «2 из 2». Этот же компьютер выполняет и функ-
ции станционного поста централизации. Связь между станциями осуществляется
по кабелю.
Более подробную информацию об этой системе можно найти в [Sasaki, 1986] и
[Sasaki/Wakabayashi, 1989].
10.3.4.	Системы с выдачей непрерывной информации
о разблокировании участка
10.3.4.1.	Обзор
Системы этой группы начинают свою историю с конца XIX в., когда в США
были изобретены рельсовые цепи. Оборудование в начале участка непрерывно по-
лучает с его противоположного конца сигнал о свободности через рельсовую цепь.
Таким образом, в отличие от систем, описанных в п. 10.3.3, несанкционированный
выезд поезда на участок будет своевременно обнаружен.
Поездные передвижения при этих системах блокировки могут осуществляться
как по напольным, так и по локомотивным сигналам или по обоим одновременно.
В последнем случае при несоответствии между показаниями напольных и локомо-
тивных сигналов на железных дорогах мира имеются разные правила определения
их приоритетности (см. п. 7.1). Большинство систем блокировки этой группы ис-
пользуют сигналы с условно-запрещающими показаниями (см. п. 7.3.2), приме-
нение которых в меньшей степени снижает пропускную способность участка при
неисправности устройств СЦБ.
Сравнение основных технических характеристик наиболее распространенных
систем автоматической блокировки приведено в табл. 10.2.
10.3.4.2.	Число путей и смена направления движения
В подавляющем большинстве случаев перегоны являются однопутными или
двухпутными. На рис. 10.13 представлены принципы их работы с позиции направ-
лений движения. Если автоблокировкой оборудован перегон более чем с двумя пу-
тями, дополнительные пути также работают по принципам однопутного или двух-
путного участка. С определенными ограничениями, но каждый путь двухпутного
Рис. 10.13. Направления движения в системах автоматической блокировки
353
Сравнение основных технических характеристик систем автоблокировки
w
LZi
Таблица 10.2
Страна	Название си- стемы АБ (или системы ЛЛС, яклю- чающсйвсе- бя функции I АБ)	Род ТЯНИ)» гп тока и параметры тяпиюй се- ти	Длина блак-уча- сткд.м	Средства об- поручения поезда па бдок-учв^гГ* ке	Частоты, исполь- зуемые в РЦдлн обнару- жении поезда	Изо- пи- рую- щие стыки	Проезд поезда по перегону							Сред-	'Цент- рализд- цпя си- стем блоки- ровки	Возмож- ность у диспет- чера ЭКС’ тренно оетано- ИИТЫ№* езд
							Число полно- стью сдо* Водных Евд'<ж- УДО'КОП	Показания АЛС и действия автостопа				Сигнальные показа- ния и серость движе- ний		сгва пе- реда чм данных между сигналь- ными точками		
								Непрерыв- ная АЛС	Oiwniwt6r»fc скорости в крице блок- участка, км/ч	Точечная Й1С	Скорости^ оцщ- >нгченис после проезди путевого датчика'	Ппмаа." НИС сиг- нала	Мятшам- ная скорость проезда сиг- нал^ км/ч			
Чехия, Словакия	LS	3 кВ посто- янного то- ка; 25 кВ, 50 Гц	1000- 1500	Одна РЦ на блок-уча- сток	50 Гц, 75 Гц	Есть	2 и более	ЧМ 5,4 Гц	160	Нет	—	Зеленый	160	РЦ	Нет	Нет
							1	ЧМЗ.бГц	120			Желтый	120			
							0	ЧМ 0,9 Гц	0 (не более 30)			Крас- ный	0			
Восточная Германия	АВ70	15 кВ, 16,7 Гц	-1000	Одна РЦ на блок-уча- сток; до- полнитель- но короткая РЦ или (и) точечный датчик у сигнала	42 или 100 Гц; 10 или 16 кГц	Есть	2 и бо- лее	Нет		Нет	—	Зеле- ный	160 (100 без АЛ СТ)	Кабель	Нет	Нет
							1			INDUSI	160	Жел- тый	160 (100 без АЛ СТ)			
							0			INDUSI	Экстренная остановка	Крас- ный	0			
Франция	TVM300; TVM430	1,5-3 кВ постоянно- го тока; 25 кВ, 50 Гц; 15 кВ, 16,7 Гц	-2000	Одна РЦ на блок-уча- сток с кон- деи саги рамп через каж- дые 100 м	1700и 2300 Гц для одно- го пути; 2000 и 2600 Гц для вто- рого пути	Нет	5 и более	ЧМ 10,3- 29ГцвТУМ 300; Телеграммы BTVM430	300	Нет		Нет		Кабель	Да	Нет
							4		270							
							3		230							
							2		170							
							1		Не более 35	Кодируе- мый шлейф перед запре- щающим сигналом	Остановка, если на следующем сигнале абсолют- но-эапрещающее показание					
Италия	ВАСС	3 кВ посто- янного то- ка; 25 кВ, 50 Гц	1350	Одна РЦ на блок-уча- сток	50 и 178 Гц	Есть	4 и более	ЧМ 1,25-4,5 Гц для каждой несущей ча- стоты	260	Нет		Зеленый	200 без АЛСН на ча- стоте 178 Гц	РЦ	Нет	Нет
							3		230			Зеленый	Тоже			
							2		200			Зеленый	200			
							1		125			Желтый	120			
							0		0 (не более 50)			Крас- ный	0			
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
Япония	АТС	25 кВ, 60 Гц	-3000	Две РЦ на блок-уча- сток	720 и 900 Гц для одно- го пути; 840 и 1020 Гц для вто- рого пути	Нет	4	Телеграммы	260	Нет		Нет		Кабель	Да	Да
							3		230							
							2		170							
							1		120							
							К		30							
							0		0	Кодируе- мый шлейф перед запре- щающим сигналом	Остановка					
Нидерлан- ды	ATB-FG	1,5 кВ по- стоянного тока	1000-1800	Одна РЦ на блок-уча- сток	75 Гц	Есть	2 и более (для ко- ротких блок- участков)	ЧМ 1,6 Гц	140	Нет		Зеленый	140	РЦ	Нет	Нет
							1	ЧМ 3,7 Гц	140			Желтый	140			
							0	Нет кода	0 (не более 40)			Крас- ный	0			
Германия. Австрия, Испания	LZB	15 кВ, 16,7 Гц; 25 кВ, 50 Гц	Перемен- ная	Счетчики осей или РЦ		Нет		Телеграммы 36 кГц на по- езд, 56 кГц с по- езда через шлейф	До 300 в за- висимости от пути и поезда	INDUSI или AS FA (резерв)	Торможение или остановка в зави- симости от пути	Резерв	160 или 180	Кабель	Да	Да
Страны бывшего СССР	КАБ	3,3 кВ по- стоянного тока; 27 кВ, 50 Гц	1000 - 2600	Одна РЦ на блок-уча- сток	25 или 50 Гц	Есть	2 и более	ИМ код «Зе- леный»	140	Нет		Зеленый	140	РЦ	Нет	Нет
							1	ИМ код «Желтый»	60			Желтый	60			
							0	ИМ код « Красно - желтый»	0 (не более 20)			Крас- ный	0			
Россия	АБТЦ	3,3 кВ по- стоянного тока; 27 кВ, 50 Гц	1000-2600	3-6РЦв соответ- ствии с дли- ной блок- участка	420 — 780 Гц	Нет	2 и более	ИМ код «Зе- леный» при подходе по- езда	140	Нет		Зеленый	140	Кабель	Да	Нет
							1	ИМ код «Желтый» при подходе поезда	60			Желтый	60			
							0	ИМ код «Красно- желтый» при подходе по- езда	0 (не более 20)			Крас- ный	0			
(_л	Примечание. ЧМ —частотно-модулированный сигнал; ИМ — имггульсно-модулированный сигнал.
10.3. Децентрализованные системы блокировки
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
Рис. 10.14. Российская децентрализованная система автобло-
кировки на двухпутном участке
перегона допускает движение
поездов в направлении, про-
тивоположном основному,
как минимум по принципу
«один поезд между станция-
ми» при переходе на теле-
фонные средства связи. В це-
лом же имеются три варианта
движения поездов по одному
из путей двухпутного участка
(см. также п. 3.2.4):
— пути строго специализи-
рованы, и система блокиров-
ки ориентирована только на
основное направление. Дви-
жение по путям в противопо-
ложном направлении допускается только в случае неисправности устройств СЦБ
или при проведении ремонтных работ;
— возможно двустороннее движение по каждому пути, но одно из направлений
является основным и имеет преимущество. Например, движение в одну сторону
происходит по напольным и локомотивным сигналам, а в противоположную —
только по показаниям локомотивной сигнализации (рис. 10.14). Другим вариантом
является большая плотность блок-участков в основном направлении движения по
сравнению с противоположным направлением;
— специализация путей отсутствует, оба направления движения поддержива-
ются одинаково.
Смена направления движения на перегоне возможна только при его свободно-
сти. Она инициируется командой дежурного одной или обеих станций. Если при
фактической свободности перегона устройства его контроля ошибочно указывают
на занятость, предусмотрена специальная регистрируемая команда вспомогатель-
ной смены направления.
10.3.4.3.	Блок-участки
Большинство систем блокировки использует трехзначную систему сигнализа-
ции. Это означает, что длина блок-участка примерно соответствует длине тормоз-
ного пути и каждый сигнал является предупредительным по отношению к следую-
щему (см. п. 7.3.3.2). Блок-участки могут иметь одинаковую или разную длину. При
движении поездов с постоянной скоростью и одинаковых значениях тормозного
пути перегон может делиться на блок-участки стандартной длины (в Европе от
1000 до 1500 м в зависимости от страны). Однако поезд разгоняется после выезда
на перегон, тормозит при подъезде к станции и меняет скорость в зависимости от
характеристик участка (подъемы, уклоны, кривые), что делает целесообразным
введение блок-участков переменной длины. В идеальном случае их длину следует
выбирать так, чтобы время следования поезда по блок-участкам было постоянным.
Это позволяет более полно использовать пропускную способность линии.
На высокоскоростных магистралях тормозной путь имеет большую длину и
обычно охватывает несколько блок-участков с понижающимися значениями раз-
решенной скорости по мере приближения к запрещающему сигналу.
356
10.3. Децентрализованные системы блокировки
10.3.4.4.	Обмен информацией между блок-участками
и станцией в децентрализованных системах
автоблокировки
Принцип работы децентрализованной системы автоблокировки представлен
на рис. 10.15. Аппаратура каждой сигнальной точки непрерывно передает инфор-
мацию о показании своего светофора на предыдущую (по движению поезда) сиг-
нальную точку. Эти данные, а также информация о свободности расположенного
между ними участка определяют показание сигнала. Если в классических системах
автоблокировки передается только информация о занятости рельсовой цепи и
показании находящегося впереди сигнала (чаще всего в виде общего кода), то в
новых системах реализуют и другие функции при обмене информацией между
сигнальными точками. Например, на расположенную впереди по ходу движения
сигнальную точку посылается информация о блокировании участка при въезде
на него поезда, для чего используются дополнительные жилы кабеля. Некоторые
команды передаются со станции по кабелю одновременно на все сигнальные точки
(например, смена направления); кроме того, предусматривается диагностика аппа-
ратуры сигнальных точек, результаты которой по этому же кабелю пересылаются
на ближайшую станцию.
Основными условиями для открытия проходного сигнала автоблокировки
являются:
—	свободность блок-участка;
—	установлено требуемое направление движения;
—	исправность следующего напольного сигнала (проверяется в большинстве
систем);
—	свободность защитного участка (если необходимо).
Обмен информацией между сигнальными точками может осуществляться:
—	по кабелю;
—	по рельсам;
—	комбинированно по кабелю и рельсам.
Для передачи данных по рельсам могут применяться импульсный, частотный
либо фазовый признаки или модуляция. Все виды модуляции, а также импульсные
и частотные сигнальные признаки могут использоваться одновременно как для пе-
редачи информации между сигнальными точками, так и в локомотивной сигнали-
Управление сигнальной точкой и контроль за ее состоянием
(необходимы не во всех системах)
Межстанционные цепи для смены направления
Линии электроснабжения
Рис. 10.15. Принцип работы децентрализованных систем автоблокировки
357
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
займи. Фазовый признак применяется редко, поскольку он требует сфазированного
питания всех сигнальных точек на перегоне, что технически сложно осуществить.
Так как системы автоблокировки исключают нахождение движенческого пер-
сонала на перегоне и при выходе из строя аппаратуры некому выдать разреше-
ние на движение, в децентрализованной автоблокировке чаще всего применяют
условно-запрещающие показания сигналов. Это значит, что машинист может с
особой бдительностью проследовать закрытый сигнал (см. п. 7.3.2). Нормальное
положение проходного сигнала — разрешающее.
Децентрализованное размещение аппаратуры требует наличия сети электро-
снабжения на перегоне (например, напряжением 6 или 10 кВ) и понижающих
трансформаторов у каждой сигнальной точки. Для повышения эксплуатацион-
ной готовности может предусматриваться резервное питание аппаратуры сигналь-
ных точек от местных аккумуляторов или других источников энергии. На линиях,
электрифицированных на переменном токе, резервное питание обычно берется с
контактной сети и понижается до требуемого с помощью трансформатора.
10.4.	Централизованные системы блокировки
10.4.1.	Обзор
В централизованных системах блокировки информация о свободности участков
пути передается на центральный пункт, где осуществляются необходимые замы-
кания и выдаются команды управления напольными сигналами. Этим пунктом
может быть пост централизации ближайшей станции или расположенный отдельно
центр блокировки.
Централизованная блокировка появилась как результат модернизации различ-
ных систем с целью сокращения затрат, связанных с их использованием (табл. 10.3).
Вместе с тем усложнение обмена информацией между центральным постом и по-
ездами стало причиной серьезных экономических недостатков самих централизо-
ванных систем. Внедрению централизованной блокировки на железных дорогах
способствовала потребность в выполнении следующих задач:
—	распространение зон действия станционных централизаций и принятых в
них маршрутизированных передвижений на близлежащие перегоны (например, в
Германии);
—	концентрация генераторов и приемников перегонных рельсовых цепей на
центральных постах (например, на высокоскоростных линиях Франции, а также
Таблица 10.3
Экономические недостатки различных систем блокировки
Система	Основные недостатки
Жезловая блокировка (10.3.2)	Низкий уровень автоматизации; необходимость останов- ки поезда на каждой станции
Децентрализованная ручная блокировка (10.3.3.3)	Низкий уровень автоматизации; большие затраты на дви- женческий персонал
Децентрализованная автоматическая блокировка (10.3.3.3, 10.3.3.4)	Большие затраты на обслуживание рассредоточенных по перегону устройств СЦБ
Централизованная блокировка (10.4)	Большие затраты на каналы передачи сигналов (кабель или радиосвязь)
358
10.4. Централизованные системы блокировки
на большинстве линий в России, оснащенных новыми системами автоматической
блокировки);
—	замена жезла передачей на поезд электронной информации, а также центра-
лизация этого процесса (например, в Великобритании);
—	модернизация технических систем поддержки персонала на управляемых
диспетчером бессигнальных участках (см. п. 10.2) и постепенное превращение их
в полноценные системы централизации (например, в Германии);
—	развитие систем управления движением поездов с интегрированными функ-
циями блокировки на высокоскоростных линиях (например, в некоторых евро-
пейских странах).
Решение таких разных задач привело к формированию нескольких спосо-
бов реализации функций блокирования участков (см. пп. 4.1.3 и 10.3.1, а также
рис. 10.16):
—	жезловая блокировка. Генерируется виртуальный жезл, который передается
на поезд в качестве разрешения для выезда на участок;
Децентрализованная безжезловая блокировка (для сравнения)
Вх - входное устройство;
Вых - выходное устройство
Централизованная безжезловая блокировка
Рис. 10.16. Разные способы централизации в системах блокировки
359
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
— безжезловая блокировка. В управляющем устройстве центрального поста со-
бирается информация о состоянии участков на перегоне и осуществляется обмен
ею подобно тому, как это происходит в аналогичных децентрализованных системах;
— маршрутная логика. Блок-участки перегонов замыкаются в маршрутах как
обычные стрелочные и бесстрелочные секции станций. Замена на перегонах прин-
ципа блокирования на принцип замыкания возможна потому, что все функции без-
опасности в системах блокировки являются составной частью логики маршрутных
замыканий и с внедрением устройств непрерывного контроля свободности пути
граница между поездными передвижениями по станции и перегону теряет свой
первоначальный смысл (см. п. 4.1.3). Кроме того, применение на перегонах мар-
шрутной логики обеспечивает более высокую безопасность при отказах устройств
СЦБ.
При использовании на перегонах принципа маршрутных замыканий нор-
мальное (соответствующее отсутствию поездов) положение проходных сигна-
лов — запрещающее, в то время как в обычной автоблокировке с непрерывным
контролем свободности пути нормальное положение проходных сигналов тра-
диционно принимается разрешающим. Так как на перегонах отсутствует выбор
путей для проследования, установка маршрутов происходит автоматически: по
мере приближения поезда к каждому блок-участку либо одновременно на всех
блок-участках перегона при открытии выходного сигнала. Благодаря возможно-
сти управления проходными сигналами с центрального поста красный огонь на
них в большинстве систем меняет свой статус с условно-запрещающего пока-
зания на абсолютно-запрещающее, что исключает возможность его проезда без
разрешения дежурного.
10.4.2.	Централизованные системы блокировки
для второстепенных линий
В последние годы для второстепенных линий было разработано несколько
централизованных систем. Их отличают низкие расходы, обусловленные упро-
щением функций логики, а также использованием недорогих технологий. Одним
из технических решений в Европе является система управляемой диспетчером
сигнальной блокировки Signalisierter Zugleitbetrieb (SZB), которая первоначально
предназначалась для повышения безопасности на участках, где разрешение на
следование поезда выдавалось голосовыми командами диспетчера, а устройства
СЦБ отсутствовали (см. п. 10.2). В настоящее время эта система работает как мик-
ропроцессорная централизация и управляет движением поездов по перегону в
соответствии с маршрутной логикой (см. п. 10.4.4), но без возможности вводить
ответственные команды с рабочего места диспетчера и с ограничениями в выбо-
ре методов обеспечения безопасности движения поездов при отказе устройств
СЦБ (например, машинист должен сам убедиться в свободности пути и ввести
код подтверждения в напольное устройство управления для открытия поездного
сигнала, см. рис. 9.36).
В начале 2000-х годов в Германии была разработана система управления движе-
нием поездов по радиоканалу Funkfahrbetrieb. Она также действует по принципам
микропроцессорной централизации, однако вместо контроля свободности путей
напольными устройствами используются сообщения о местоположении поез-
да, автоматически передаваемые бортовым устройством; маршруты выбираются
машинистом самостоятельно, а сигнальные показания в его кабине позволяют
360
10.4. Централизованные системы блокировки
полностью отказаться от напольных светофоров на перегонах и станциях. Обмен
информацией между постом централизации и поездом происходит по радиоканалу,
Однако пока эта система не получила широкого распространения.
Схожей системой является радиоэлектронная жезловая блокировка, которая
рассматривается ниже.
10.4.3.	Радиоэлектронная блокировка
Радиоэлектронная жезловая блокировка RETB была первоначально создана
для второстепенных линий Шотландии. По принципам организации движения
она похожа на классические жезловые системы (см. п. 10.3.2), однако вместо фи-
зического жезла в RETB используется виртуальный жезл, являющийся цифровым
сообщением, которое передается с центрального поста. Преимуществом такой
системы является низкая стоимость средств СЦБ в сочетании с высоким уровнем
безопасности, а недостатком — ограниченные возможности пропуска по участку
поездов без соответствующего локомотивного оборудования. Поэтому система
больше подходит для закрытых сетей или случаев, когда число посторонних поез-
дов сильно ограничено. Подобные системы применяют на второстепенных линиях
многих стран мира иногда под разными названиями и с небольшими отличиями
в принципах работы.
Основным компонентом системы является компьютер, контролирующий дви-
жение на всех участках сети и выдающий цифровые сообщения поездам. Для обес-
печения безопасности этот компьютер выполнен многоканальным. Часто в нем
используются стандартные компоненты, характерные для микропроцессорных
централизаций. Он может работать как под управлением диспетчера, так и в ав-
томатическом режиме. Компьютер вырабатывает сообщения о передаче жезла по
запросу поезда. Выдача жезла соответствует разрешению на проследование поездом
одного блок-участка. Связь между поездом и центральным постом осуществляет-
ся по радиоканалу. Цифровое сообщение появляется на мониторе машиниста и
разрешает движение после того, как он проверит и подтвердит его. После просле-
дования выданного поезду маршрута жезл возвращается на центральный пост как
сообщение о проезде участка, передаваемое машинистом или автоматически, если
линия оснащена устройствами контроля свободности пути.
Передаваемое по радиоканалу цифровое сообщение является ответственной
командой. Поэтому оборудование каждого локомотива имеет свой идентифика-
ционный номер, а сообщения защищены избыточным помехозащитным кодом.
Покрытие всей сети радиосвязью не является необходимым, достаточно лишь обес-
печить устойчивую связь между поездами и центральным постом в зонах приема
и возвращения жезла.
На линии установлены специальные знаки границ блок-участков, где заканчи-
вается действие полученного ранее жезла и требуется новый.
В отношении процедур перевода и замыкания стрелок в зоне действия радио-
электронной блокировки возможны разные технические решения:
—	стрелки переводит и замыкает вручную стрелочник или машинист поезда;
—	в подготовке к выдаче жезла участвуют станционные системы централизации,
стрелки переводятся электроприводами и замыкаются автоматически;
—	жезл выдается с проверкой установки маршрута, но сами стрелки переводят и
замыкают вручную. Такая логика требует устройств согласования радиоэлектрон-
ной блокировки с системой ключевой зависимости (см. п. 6.5.4);
361
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
Рис. 10.17. Пример одного из вариантов реализации функций радиоэлектронной блокировки при
следовании поезда по станционным путям
—	на станциях применяют отжимные стрелки с автовозвратом в исходное по-
ложение, и каждый из путей станции используется для движения только в одном
направлении (см. п. 6.1.2.2).
Участие устройств контроля свободности станционных участков пути в функ-
циях радиоэлектронной блокировки также может быть различным (см. п. 4.5.1):
—	станцией управляет отдельный пост централизации (характерно преимуще-
ственно для крупных станций);
—	каждый станционный путь рассматривается как блок-участок, и его состоя-
ние учитывается при установке маршрута (рис. 10.17). Такое техническое решение
характерно для станций, где регулярно происходит скрещение поездов;
—	станции исключены из функций радиоэлектронной блокировки, поезд сле-
дует в станционных зонах по условиям видимости;
—	некоторые станционные пути (например, главные) контролируются системой
радиоэлектронной блокировки, а движение по остальным путям осуществляется
по условиям видимости.
Рассмотренные системы в некоторых случаях дополняют как устройствами
контроля свободности пути, так и системами локомотивной сигнализации с ав-
тостопом для защиты от ошибочных действий машиниста. Более подробную ин-
формацию о системе RETB можно найти в [Wennrich, 1997; Jones, 2008; Hall, 2000].
10.4.4.	Централизованная автоблокировка,
управляемая системами централизации
Начиная с 1980-х годов, ознаменовавшихся появлением микропроцессорных
централизаций, некоторые железные дороги стали расширять зону действия новых
МПЦ на прилегающие к станциям перегоны (рис. 10.18). На таких двухпутных
участках в большинстве случаев каждый из путей может использоваться для ре-
гулярного движения поездов в обоих направлениях. В то время как на некоторых
железных дорогах (например, в России, Франции и Австрии) продолжает исполь-
зоваться традиционная для перегона концепция обмена информацией о блоки-
ровке между виртуальными блокпостами при нахождении аппаратуры соседних
Обмен информацией между станциями для выдачи разрешений на движение
Рис. 10.18. Централизованная система автоблокировки для коротких перегонов
362
10.4. Централизованные системы блокировки
Контроль состояния блок-участков, управление сигналами
Обмен информацией между станциями для выдачи разрешений на движение
Рис. 10.19. Централизованная автоблокировка с усилителями сигналов
Линия электроснабжения
Обмен информацией между станциями для выдачи разрешений на движение
Рис. 10.20. Централизованная автоблокировка с управляющими модулями, которые обмениваются
информацией с постами централизации
Обмен информацией между станциями для выдачи разрешений на движение
Рис. 10.21. Централизованная автоблокировка с перегонными постами централизации или модулями
группового управления
блок-участков в одном помещении, на других дорогах (например, в Германии и
Швейцарии) реализуется идея управления перегонами на основе маршрутной ло-
гики, характерной для станций.
Ограниченная дальность управления светофорами, а также питания и съема
информации с устройств контроля свободности пути (сегодня она чаще всего
не превышает 10 км) затрудняет оснащение централизованной автоблокиров-
кой протяженных перегонов. Для увеличения дальности управления и контро-
ля на участке могут устанавливаться промежуточные усилители (рис. 10.19).
363
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
Альтернативное решение состоит в размещении управляющих модулей у про-
ходных сигналов и передаче только цифровой информации (логических ко-
манд) между ними и постом централизации, а также в подведении питания к
этим модулям по коллективной линии электроснабжения (рис. 10.20 и 10.21).
Это позволяет значительно сократить расходы на кабельную сеть. Вместе с тем
применение промежуточных усилителей позволяет адаптировать автоблоки-
ровку к системе централизации любого типа и размещать относительно простое
оборудование на перегоне.
10.4.5.	Системы управления движением поездов на перегонах
высокоскоростных линий
Большинство систем управления движением поездов для высокоскоростных
линий — LZB в Германии, TVM во Франции, АТС в Японии, а также международ-
ная система ETCS уровня 2 (см. пп. 8.3.4.4, 8.3.4.5, 8.3.6, 8.4) реализуют функции
как автоматической локомотивной сигнализации и контроля за торможением, так
и автоблокировки. Практически всюду такие системы централизованы. Централь-
ный пост обслуживает участок длиной около 100 км и более. Некоторые такие си-
стемы (например, TVM 300) обеспечивают обмен внутри поста традиционными
для перегонов сообщениями о блокировке участков, однако большинство систем
(например, LZB, ETCS уровня 2, TVM 430) управляют движением на всем участке
по принципам маршрутной логики.
Блок-участки на этих линиях могут быть очень короткими, что экономи-
чески оправданно, так как отпадает необходимость установки на их границах
проходных напольных сигналов. При использовании LZB и ETCS уровня 2 на
линиях со смешанным движением параллельно работают две системы блоки-
ровки: одна для пропуска высокоскоростных поездов, другая — для обычных
поездов; в последнем случае блокировкой управляют системы централизации.
Блок-участки для высокоскоростного движения делают зачастую более коротки-
ми, чем для обычных поездов (рис. 10.22, см. также рис. 8.37). Если на границах
традиционных блок-участков устанавливают напольные светофоры, то границы
коротких блок-участков для высокоскоростного движения обозначают особыми
сигнальными знаками. Поскольку на таких линиях обращаются преимущест-
венно высокоскоростные поезда с соответствующими бортовыми устройствами
АЛС, применение коротких блок-участков обеспечивает высокую пропускную
способность при отсутствии затрат на проходные напольные сигналы. Недо-
статком такого решения является низкая пропускная способность линии при
выходе из строя бортовых устройств АЛС или следовании по участку поездов,
не оснащенных ими.
Возможность достижения высокой пропускной способности делает рассмотрен-
ные системы пригодными не только для высокоскоростных сообщений. Напри-
мер, они подходят также для метрополитенов и пригородного железнодорожного
сообщения.
1—0 Напольный светофор
L-п Сигнальный знак АЛС
Рис. 10.22. Короткие блок-участки в системе ETCS уровня 2
364
10.5. Системы с подвижными блок-участками
10.5.	Системы с подвижными блок-участками
Высокая интенсивность движения поездов в часы пик на некоторых участках
требует строительства дополнительных путей или внедрения новых технических
решений для повышения пропускной способности существующих линий. Одним
из резервов роста пропускной способности является получение более точной ин-
формации о местоположении поезда, так как в большинстве систем автоблокиров-
ки занятие даже одного метра пути регистрируется как занятие всего блок-участка.
Возможным решением этой проблемы является сокращение длин блок-участков.
Другим вариантом является определение точного положения головы и хвоста поез-
да. Это позволяет сократить межпоездные интервалы до величины, соответствую-
щей длине тормозного пути поезда (см. п. 3.4.2.2). Если расстояние между поездами
превышает длину тормозного пути идущего позади поезда, ему не требуется вы-
давать скоростные ограничения. Если расстояние становится меньше тормозного
пути, второй поезд получает команду снижения скорости в соответствии с расчет-
ной кривой скорости при торможении.
Применение систем с подвижными блок-участками началось в конце XX в. на
линиях метрополитенов Ванкувера (с 1987 г.) и Лондона (с 1994 г.). Используемая
в них система управления движением SELTRAC реализована по схожему с систе-
мой LZB принципу (см. п. 8.3.6), в соответствии с которым бортовое устройство
определяет местоположение поезда и передает его на центральный пост. Провода
уложенных в путь кабельных шлейфов скрещиваются через каждые 25 м, благода-
ря чему погрешность при определении местоположения поезда не превышает 6 м.
На метрополитенах курсируют поезда стандартной длины, а целостность состава
контролируется по проводам, проложенным между вагонами. Это позволяет с
заданной точностью установить также местоположение хвоста поезда. Для по-
вышения эксплуатационной готовности системы предусмотрено ее резервиро-
вание. Разграничение поездов подвижными блок-участками позволяет достичь
межпоездного интервала в пределах 1—2 мин при скорости движения до 130 км/ч.
На линиях с подвижными блок-участками невозможно использовать напольные
светофоры, и такие транспортные системы работают обычно без машинистов.
Если человек или другой посторонний объект оказывается на путях, он тотчас же
распознается специальными датчиками, что приводит к экстренной остановке
поезда [Friesen/Uebel, 1999].
Системы с подвижными блок-участками, созданные для некоторых приго-
родных линий Токио, используют иной принцип определения местоположения
Граница между рельсовыми цепями
Рис. 10.23. Система с подвижными блок-участками на базе рельсовых цепей
365
10. Системы автоматики и телемеханики на перегонах
поездов (рис. 10.23). Рельсовые цепи с генератором сигнала частотой 1 кГц и при-
емником на одном и том же конце с точностью до 20 м могут устанавливать расстоя-
ние до ближайшей колесной пары поезда по входному сопротивлению рельсовой
линии (см. п. 5.3.7.4). Эти данные поступают на пост централизации, обрабатыва-
ются там для определения максимально допустимой скорости движения идущего
позади поезда и через те же рельсовые цепи на частоте 3 кГц передаются на него
[Watanabe/Takashige, 1989]. Контролировать целостность состава в этой системе не
нужно благодаря наличию рельсовых цепей.
Другой системой с подвижными блок-участками, которая пока еще детально не
описана в спецификациях и не применяется, является ETCS уровня 3 (см.п. 8.4.2.1).
В ней поезд сообщает по радиосвязи о местоположении головы и хвоста состава,
что позволяет получать информацию о длине свободного участка пути до него.
Для организации движения поездов в системах с подвижными блок-участками
могут использоваться и другие технические решения. Главными требованиями к
таким системам являются безопасность работы устройств определения местопо-
ложения и непрерывный обмен информацией с поездами.
366
11.1. Удаленное управление и контроль
11.	Организация движения поездов
с использованием удаленного управления
Карстен Вебер, Александр Никитин, Томас Уайт
11.1.	Удаленное управление и контроль
11.1.1.	Виды диспетчерского управления и контроля
Для эффективного руководства перевозками необходима централизация управ-
ления железнодорожными участками и узлами, позволяющая своевременно обна-
руживать конфликты, связанные с использованием инфраструктуры, и предприни-
мать соответствующие меры для их ликвидации. В этом разделе рассматриваются
функции железнодорожного персонала, организующего движение поездов.
В управлении технологическим процессом можно выделить диспетчерскую
(координирующую) и исполнительскую (манипуляционную) составляющие. Так,
диспетчер (ДНЦ) является ответственным за прогноз развития поездной ситуации
и разрешение конфликтов. Дежурный по станции (ДСП) исполняет управляющие
команды, передавая их в системы железнодорожной автоматики. В общем слу-
чае лицо, обеспечивающее взаимодействие с техническими средствами системы
управления с целью реализации управляющих воздействий, называют оператором.
Информация, позволяющая распознать конфликты, должна предоставляться
диспетчеру, ответственному за перевозочный процесс на линии, или ДСП на раз-
дельном пункте (станции или узле). Для построения системы управления возможно
использование четырех вариантов.
Вариант 1. Каждый из дежурных по станции работает как диспетчер, но изоли-
рованно, в своей выделенной зоне управления и не имеет специального оборудо-
вания для оперативного управления всем полигоном (рис. 11.1). Конфликты, воз-
никающие в ходе перевозочного процесса, решаются между дежурными соседних
станций. Например, если на станции В свободен только один приемо-отправочный
путь для очередного поезда, а ДСП обеих станций Ли С запланировали отправление
своих двух поездов на станцию В, то это неизбежно создаст конфликт и затрудне-
ния в работе всего участка.
Поэтому ДСП станции В должен обнаружить эту проблему и найти решение, по-
зволяющее сохранить непрерывным железнодорожное сообщение между станция-
ми Л и С. Пока дежурный по станции занят прогнозированием развития поездной
ситуации и принятием решения по разрешению конфликта, у него нет возможно-
сти обеспечивать другие поездные передвижения. Это может привести к остановке
отдельных поездов, возникновению новых конфликтов и росту задержек.
Рис. 11.1. Вариант 1 — потоки информации о безопасности (сплошная линия) и оперативной инфор-
мации (прерывистая линия) в обмене между ДСП станций
369
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
В настоящее время этот метод регулирования движения поездов используется
редко.
Вариант 2. Если на станции В требуется организация большого числа передви-
жений, то целесообразно освободить местный персонал от диспетчерских функций,
чтобы он мог сконцентрироваться на безопасности внутристанционного техноло-
гического процесса. В таком случае местный персонал выполняет функции только
дежурного по станции (рис. 11.2). Существуют три возможности для организации
обмена данных между ДСП и диспетчером:
—	связь между станциями и диспетчером реализована через прямые телефонные
вызовы с участием двух лиц. В этом случае диспетчера можно рассматривать как
равноправное звено в системе связи;
—	диспетчер выполняет одновременно функции оператора центрального узла
связи. Данные, передаваемые диспетчеру, обрабатываются им и передаются сле-
дующему ДСП. Диспетчер всегда располагает обновленными данными, так что
может легко обнаруживать конфликты, однако в этом случае на него возлагается
большой объем коммуникационной работы;
—	используется только один телефонный канал — так называемая групповая
линия. Причастные работники могут слышать все разговоры на линии. Это умень-
шает нагрузку диспетчера, но загружает каждого дежурного по станции дополни-
тельной работой по выделению из всех переговоров информации, относящейся к
его задачам.
В варианте 2 рабочее место диспетчера оснащается только средствами связи. Та-
кая технология используется на малодеятельных линиях, оборудованных простыми
системами автоматики (например, стрелками с ручным управлением на станциях,
электрожезловой системой или полуавтоматической блокировкой на перегонах).
График исполненного движения поездов строится в виде диаграммы «время—путь»
вручную по докладам ДСП о времени проследования поездами станций.
Рис. 11.2. Вариант 2 — оснащение диспетчера только телефонными средствами связи со станциями
Рис. 11.3. Вариант 3 — централизованное диспетчерское руководство на участке, оборудованном
системой диспетчерского контроля, с организацией движения по телефону
370
11.1. Удаленное управление и контроль
Диспетчер Др
□
Рис. 11.4. Вариант 4 — централизация функций дежурного по станции на диспетчерском уровне
Вариант 3. Рабочее место диспетчера оснащено техническими средствами си-
стемы мониторинга (диспетчерский контроль без функции управления), приме-
няемой на выделенных участках с целью автоматического получения необходи-
мой информации о поездной ситуации (рис. 11.3). Пакеты данных о напольном
оборудовании увязаны с объектами управления и передаются диспетчеру через
специально выделенные каналы (удаленный контроль). На мнемосхеме участка
(отображаемой на мониторах) индицируется информация о показаниях сигналов
и занятости поездами участков пути. Диспетчер сохраняет возможность передавать
голосовые инструкции и распорядительную информацию дежурным по станции о
порядке пропуска поездов в его зоне ответственности.
Вариант 4. Операции по установке маршрутов, за которые отвечали ДСП на
станциях вплоть до варианта 3, в данном случае также централизуются. При этом
манипуляционная функция ДСП и координирующая ДНЦ выполняются либо од-
ним и тем же лицом, либо несколькими разными лицами (операторами и диспетче-
рами), причем диспетчер отвечает за более крупную зону, чем оператор (рис. 11.4).
Дополнительно в последнем случае диспетчер может непосредственно выдавать
команды в системы электрической (релейной, релейно-процессорной или микро-
процессорной) централизации (ЭЦ) без участия дежурного по станции (оператора).
Согласно установленным правилам ему может быть разрешено выполнение этих
действий в обычном режиме (например, в период снижения размеров движения)
с возможным их запретом в особых (например, опасных) ситуациях.
11.1.2.	Централизация управления станционными устройствами
Применительно к манипуляционной функции (работа дежурного по станции)
возможна централизация управления следующих видов:
—	концентрация управления напольными устройствами на посту централизации;
—	управление всей крупной станцией одним оператором;
—	управление удаленной зоной на крупной станции;
—	управление соседними станциями с опорной станции;
—	централизованное управление промежуточными станциями участка;
—	централизованное управление станциями крупного полигона.
Последний вид концентрации управления используется многими железны-
ми дорогами и известен как СТС (Centralized Traffic Control —централизованное
управление движением поездов), частным случаем которого является диспетчер-
ская централизация (ДЦ). Железные дороги во всем мире используют ДЦ в соот-
ветствии с различными требованиями и эксплуатационными нормами, преследуя
при этом идентичные цели. Ими, главным образом, являются:
—	увеличение средней скорости движения поездов и пропускной способности;
—	сокращение штата оперативного персонала;
371
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
Рис. 11.5. Обзор границ зон централизации и оперативного управления
—	повышение безопасности при сбоях на линии.
Например, на однопутных железнодорожных линиях России при внедрении
ДЦ увеличение скорости движения поездов достигает 15-20%, пропускной спо-
собности — 35 — 40%, численность эксплуатационного персонала уменьшается до
60 чел. на каждые 100км [Sapoznikov/Gavzow/Nikitin, 2002].
Далее в этом разделе из всех вариантов диспетчерского управления главным
образом будут рассматриваться системы ДЦ.
Рис. 11.6. Уровни диспетчеризации, оперативного управления и зоны централизации
при концентрации руководства перевозочным процессом
372
11.2. Процессы в оперативном управлении
11.1.3.	Гибкое распределение зон управления
При распределении зон управления между персоналом требуется решение задач
по обоснованию:
—	зон местного управления маневровыми районами;
—	размера области ответственности одного дежурного по станции;
—	количества персонала, который необходимо привлечь для выполнения пере-
возочного процесса.
В зонах с большой маневровой работой может быть полезным разделение рай-
онов для поездных и маневровых передвижений. Так, дежурный по станции мо-
жет сконцентрироваться на управлении теми зонами, в которых осуществляют-
ся, главным образом, поездные передвижения, а выделенный маневровый район
передается отдельному дежурному по маневровой работе или другому персоналу,
выполняющему маневры (рис. 11.5). Это сокращает большую часть времени на
переговоры по координации действий персонала. Зоны местного управления вы-
деляются таким образом, что могут альтернативно управляться с обычного пульта
централизации или посредством местных устройств.
Для определения числа дежурных по станции вся зона централизации может
быть разбита на несколько районов оперативного управления. Этими районами
можно управлять раздельно или целиком (рис. 11.6). Над ними может быть диспет-
черская зона, объединяющая несколько районов оперативного управления. Такая
иерархическая структура позволяет гибко управлять загрузкой операторов.
11.2.	Процессы в оперативном управлении
11.2.1.	Ввод и отображение информации
В зависимости от технологии передачи данных применяют разные средства
отображения информации (СОИ) текущей поездной ситуации (рис. 11.7 и 11.8):
— панели индикации (табло) с лампами накаливания или светодиодами, компо-
нуемые в соответствии с планом путевого развития (обычно такие СОИ используют
в релейных системах);
Рис. 11.7. Диспетчер на оснащенном компьютерной техникой рабочем месте; на заднем плане —
панель индикации (фото: Siemens)
373
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
Рис. 11.8. Диспетчер на оснащенном компьютер-
ной техникой рабочем месте. На заднем плане —
плазменная панель (фото: Siemens)
—	видеопроекторы или плазмен-
ные панели (устанавливают в больших
помещениях);
—	один или нескольких мониторов.
Последний метод отображения наи-
более гибок, поскольку диспетчер мо-
жет выбрать данные, которые являются
важными в текущий момент. Другие
СОИ индицируют всегда одно и то же
путевое развитие и, как правило, не
могут отображать все детали. Напри-
мер, некоторые диспетчерские панели
индикации отображают из всей зоны
станции только главные пути и поезд-
ные сигналы.
Если диспетчер не управляет наполь-
ными устройствами в своей зоне или не
передает ответственные команды, тре-
бования безопасности к отображению
информации не предъявляются.
Обычно новая информация поступает со станций в центр управления перевоз-
ками циклически, при этом передача данных от релейного оборудования (включая
формирование кодов) требует определенного времени и зависит от пропускной
способности каналов связи. Время цикла должно быть выбрано таким, чтобы при
индикации на СОИ поезд не «потерялся» при проходе по самой короткой секции
с максимальной скоростью. Другое решение основывается на передаче данных
немедленно, но только от тех объектов, чей статус изменился.
Современные системы проверяют рабочее состояние элементов микропро-
цессорной централизации и показывают диспетчеру нарушения в их работе на
мнемосхеме путевого развития (на обозначениях стрелок, светофоров, участков
пути, силовых фидеров и т. п.) и более подробно — в списке служебных сообщений.
Некоторые железные дороги имеют центры для координации работы персонала,
обслуживающего устройства СЦБ, создаваемые рядом с центрами управления дви-
жением поездов или на линии и использующие при этом данные из общей сети.
Современные системы также могут автоматически строить и отображать теку-
щие графики исполненного движения.
11.2.2.	Оценка оперативной ситуации
Оценка текущей поездной ситуации основывается на данных, поступающих со
станций и отображаемых, как изложено в п. 11.2.1. Поездной диспетчер должен
проверять оперативную ситуацию на наличие конфликтов и при необходимости
выдавать управляющие команды.
Оценка оперативной ситуации обычно выполняется поездным диспетчером,
исходя из его опыта и знаний. В простых случаях ему не требуются для этого до-
полнительные инструменты. Однако если существуют жесткие ограничения по
времени и диспетчер должен реагировать быстро, тогда вспомогательные системы,
например, на базе персональных компьютеров могут стать необходимыми помощ-
никами для автоматизации процесса управления движением поездов.
374
11.2. Процессы в оперативном управлении
Простейшим вспомогательным средством является лист бумаги с «нитками»
поездов или без них в графическом виде. Задачами диспетчера являются запол-
нение линий для текущих поездов и проверка отклонений от расписания. В этом
случае эффективная прокладка «ниток» поездов становится трудоемким процессом.
Диспетчеру остается мало времени, чтобы подумать о текущей ситуации и найти
наилучшее решение, в результате чего из-за высокой нагрузки его работа может
оказаться недостаточно эффективной. Комбинированное рабочее место диспетчера
и дежурного по станции показано на рис. 11.9.
Следующий этап эволюции достигается путем использования компьютерных
систем. Компьютер собирает и отображает сведения о текущем местоположении
поездов, так что диспетчер может сосредоточиться на анализе ситуации и пере-
даче информации о своих решениях дежурным по станциям всей линии. Такие
системы не позволяют автоматически обнаружить конфликты, поэтому диспетчер
должен быть информирован о каждом изменении в поездной ситуации на экране с
тем, чтобы своевременно предвидеть возможные затруднения в эксплуатационной
работе.
Анализ текущей оперативной ситуации весьма сложен, и многие операторы
инфраструктуры железных дорог не могут автоматизировать эту работу. Есть ряд
проблем, которые непросто возложить на технические системы, и здесь важен
человеческий опыт. В частности, для эффективного анализа необходимо найти
ответы на следующие вопросы:
— в какой мере резервы времени, заложенные в расписании, доступны в теку-
щей ситуации?
— как скажется текущий разбаланс (отклонения от нормативного графика) на
стыковке поездов и потребностях клиентов?
— возможно ли задержать другие поезда, чтобы поезд, имеющий опоздание, мог
двигаться как можно быстрее?
— насколько глубоким должен быть
результаты?
— насколько вероятным является
разбаланс для других передвижений в
рассчитанном прогнозе?
Большинство использующихся
сейчас систем рассчитаны на предо-
ставление оперативных данных поезд-
ному диспетчеру в оптимальном виде.
Диспетчер должен подумать и решить,
каким должно быть следующее управ-
ляющее воздействие, чтобы избежать
конфликтов или разрешить их. Качест-
во диспетчерской системы может быть
оценено только по ситуациям с мно-
жественными конфликтами или ава-
рийными случаями, когда за короткое
время необходимо принять большое
количество решений. Большинство
систем неспособны решить такую за-
дачу и не снижают загрузку диспетчера
в подобных ситуациях. В итоге вновь
прогноз, чтобы получать достоверные
Рис. 11.9. Автоматизированное рабочее место
поездного диспетчера, совмещающего функции
дежурного по станции. График движения поез-
дов расположен за стеклянной панелью, так что
диспетчер может цветом указать «нитки» поездов
различных категорий. В полночь все данные
предыдущего дня стираются
375
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
возникает проблема перегрузки диспетчеров в течение времени, когда движение
поездов затруднено. В конечном счете система должна обладать способностью
предоставить приемлемые подсказки или рекомендации, если нарушена работа
части железнодорожной инфраструктуры.
11.2.3.	Управляющие воздействия
В зависимости от точности соблюдения расписания возможны разные способы
передачи управляющих команд напольным объектам. Различают управляющие
воздействия двух видов:
—	косвенное воздействие, при котором команды устно передаются от диспетчера
дежурному по станции;.
—	прямое воздействие. У диспетчера имеется манипулятор для передачи команд
непосредственно в устройства ЭЦ.
Косвенное воздействие может быть реализовано очень просто и основы-
ваться на прямых диалогах между диспетчером и дежурным по станции вплоть
до телефонных вызовов или обмена сообщениями посредством компьютерной
сети. Важно, что при таком подходе нет связи между рабочим местом диспетчеров
и системами централизации. Все команды вводит в централизацию дежурный по
станции, и в случае ответственных команд не возникает вопроса, кто их выдавал.
Прямая связь диспетчера с системой централизации позволяет исключить вре-
мя, затрачиваемое на согласования. Для повышения безопасности диспетчер может
иметь управляющий интерфейс без возможности ввода ответственных команд.
Для передачи команды в систему централизации различают три способа:
—	индивидуальный, при котором диспетчер может выборочно изменить поло-
жение, например, стрелок;
—	маршрутный. Диспетчер задает маршруты непосредственно со своего рабочего
места;
—	программный. Диспетчер изменяет программу в системе автоматического
управления установкой маршрутов.
Возможны разные пути реализации программных функций. Программа может
быть передана из таблицы, подобной расписанию и объединяющей номера по-
ездов и маршрутов, или может вводиться диспетчером, который программирует
весь маршрут движения поезда. Первый способ используется в Германии, а второй
типичен для американских систем.
Дежурному по станции, а в отдельных случаях также и поездному диспетчеру
необходимо управлять всей системой электрической централизации. В некоторых
ситуациях условия безопасности нельзя проверить техническими средствами из-за
отказов устройств, и дежурный или диспетчер должен взять на себя ответственность
за безопасность специальных технологических операций, таких, как:
—	управление пригласительным сигналом;
—	искусственное размыкание;
—	аварийная смена направления движения на однопутном участке
автоблокировки;
—	другие аналогичные вспомогательные управляющие режимы.
Для выполнения условий безопасности такие ответственные команды переда-
ются из ДЦ в устройства ЭЦ в несколько этапов с повторением. В некоторых ДЦ
(например, в России) передача ответственных кодовых команд возможна только
при совместных скоординированных и согласованных действиях двух операторов.
376
11.3. Передача данных в телемеханических системах управления
11.3. Передача данных в телемеханических системах
управления
11.3.1.	Типы связей между ДЦ и станциями
Из-за значительного удаления места расположения диспетчера от устройств
СЦБ (см. рис. 11.6) в системах ДЦ используют разные методы передачи данных на
большие расстояния. Получение информации и передача команд между диспетчер-
ским пунктом управления (ПУ) и удаленными станционными контролируемыми
пунктами (КП) осуществляются по специальным каналам связи. Возможности
по контролю и управлению зависят от типа станционной системы централизации
(табл. 11.1).
В станционных системах централизации двух последних типов (см. табл. 11.1)
передача данных между ЭЦ и рабочим местом дежурного по станции реализована
с применением электронной техники, причем диспетчерский пункт управления
может использовать те же самые данные (рис. 11.10). Из-за большого расстояния
между ПУ диспетчера и КП станций в состав оборудования линии связи могут
входить усилители. Кроме того, коммуникационные связи обычно избыточны.
Благодаря сетевым технологиям (например, Ethernet) достигается гибкая увязка
рабочих мест диспетчеров и дежурных
по станциям. Так, ДСП может управ-
лять станцией непосредственно из дис-
петчерского пункта, а диспетчер может
управлять зоной, за которую он отвеча-
ет, с любой точки в сети.
Увязка с механическими или элек-
тромеханическими централизациями
требует сложных интерфейсов и может
обеспечивать только контроль, поэтому
почти не используется. Часто применя-
ется ДЦ для линий, оборудованных ре-
лейной централизацией. Увязка между
ПУ и релейными системами описана в
следующих частях как примеры специа-
лизированных интерфейсов.
Рис. 11.10. Увязка ДЦ и микропроцессорной
или релейно-процессорной централизации
Таблица 11.1
Возможности ДЦ при увязке с различными системами централизаций на станциях
Тип-стантшонной системы централизаШ1Й	Контроль	Управление
Механическая	Через специализированный интерфейс	Невозможно
Электромеханическая	Через специализированный интерфейс	Невозможно
Релейная	Через специализированный интерфейс	Через специализированный интерфейс
Релейно-процессорная	Да	Да
Микропроцессорная	Да		Да
379
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
11.3.2.	Интерфейс на базе релейной техники
между ДЦ и релейными централизациями
Увязка между пультом-манипулятором дежурного по станции и релейными
приборами обычно выполняется многопроводными линиями — по числу элемен-
тов управления и контроля. Если дежурный по станции и оборудование релейной
централизации находятся в одном и том же здании, это не представляет трудностей.
Но для дистанционной передачи данных такое решение неэффективно из-за высо-
кой стоимости кабеля. Поэтому управляющие команды и сообщения о состоянии
объектов должны передаваться по двум проводам.
Во многих странах ДЦ была создана для участков, оборудованных релейными
централизациями, когда электронное оборудование на железных дорогах еще не
использовалось. Поэтому были разработаны специализированные шифраторы
и дешифраторы для увязки с релейными ЭЦ, а также электронные каналообра-
зующие устройства ДЦ (рис. 11.11 и 11.12). Принципы увязки для этого случая
представлены ниже.
В зависимости от вида передачи данных по линии применяются следующие
типы систем передачи данных:
—	спорадический. Сигналы передаются по мере возникновения;
—	циклический. Сигналы передаются в течение периодов времени (циклов).
Первый способ обеспечивает эффективное использование емкости канала свя-
зи, второй позволяет исправлять ошибки в данных автоматически в следующем
цикле поступления сообщений.
Управляющая информация передается спорадически, тогда как для переда-
чи сообщений о состоянии устройств могут использоваться оба типа передачи
(см. п. 11.3.1). Информация состоит из телеграмм, которые содержат биты для
синхронизации, коды станции и состояния элементов (или команды для одного
элемента). У элемента контроля обычно есть одно из двух состояний (например,
сигнал открыт или закрыт, рельсовая цепь свободна или занята), которое может
Пост диспетчерской
централизации
К релейным ЭЦ
Рис. 11.11. Увязка между ДЦ и электрической централизацией релейного типа
380
11.3. Передача данных в телемеханических системах управления
быть передано одним битом. Для подготовки телеграмм используются построенные
из импульсов сигналы с разными признаками. Технологию изменения параметров
сигнала называют модуляцией. Технологию преобразования называют манипу-
ляцией, если в системе передачи данных используются только два дискретных
значения, соответствующие логическим «О» или «1».
Наиболее широко используемые признаки для телеграмм — амплитуда, фаза,
длительность импульса, полярность и частота:
—	амплитудный признак характеризуется величиной тока или значением на-
пряжения импульса (рис. 11.13, о). Он используется для кодирования как пере-
менного, так и постоянного тока. Однако амплитудный признак обладает низкой
помехоустойчивостью;
—	временной (широтный) признак (рис. 11.13, б). В этом случае признаком явля-
ется различная длительность импульса. Временным признаком могут обладать не
только импульсы, но также и интервалы, отделяющие импульсы. Для временного
признака род тока не имеет значения, и это позволяет передавать импульсы, обла-
дающие временным признаком, через любой канал связи, включая беспроводной.
Практически для передачи двоичных данных используют два значения: короткую
и длинную посылки;
—	полярный признак (рис. 11.13, в) применяют для импульсов постоянного тока.
Изменение полярности тока в цепи обеспечивает высокую помехоустойчивость
кодовой посылки, однако использование этого признака возможно только в про-
водных линиях связи;
381
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
t
Рис. 11.13. Виды признаков для кодирования данных
—	частотный признак (рис. 11.13, г). Частота колебаний тока используется как
признак для формирования импульсов переменного тока;
—	фазовый признак (рис. 11.13, д). Изменение фазы показывает состояние сле-
дующего бита.
11.3.3. Интерфейс между ДЦ и релейной централизацией
через микропроцессорный стык
В нескольких странах ДЦ была разработана в то же самое время, что и микро-
процессорная централизация. Поэтому передача данных была изначально адап-
тирована к микропроцессорной увязке. Для увязки с существующей сетью преду-
смотрен специальный узел сопряжения (рис. 11.14).
В случае если система допускает ввод диспетчером ответственных команд,
возникает необходимость в обеспечении безопасного отображения информации,
кроме того, релейно-микропроцессорный узел сопряжения также должен удовле-
творять условиям безопасности передачи данных в обоих направлениях. Поэтому
382
11.4. Загрузка оператора
обычно он имеет двухканальную архи-
тектуру (рис. 11.15). Безопасный компа-
ратор управляет током в обмотке реле, а
состояние реле определяется по состоя-
нию инверсных контактов (тыловому и
фронтовому в каждом канале соответ-
ственно). В электронных устройствах
обмен данными происходит быстрее,
чем в релейных системах: как правило,
период цикла обмена данными состав-
ляет 4 — 5 с для систем релейного типа
и 1 — 2 с или меньше для электронной
аппаратуры. Максимальное значение
(приблизительно 5 с) определяется из
условия, что устройства контроля не
должны «потерять» поезд при движении
по самой короткой стрелочно-путевой
секции. Кроме того, электронная техно-
логия обладает большей гибкостью в ча-
сти обеспечения безопасности и надеж-
ности, а команды легче адаптировать к
местным условиям и режиму перевозоч-
ного процесса. Например, если команда
связана с безопасностью, то она будет
реализована только после правильного
повторного приема.
11.4. Загрузка оператора
Слишком высокая или слишком
низкая загрузка причастного персонала
может вызвать его ошибки из-за забыв-
чивости, приводящие к нарушениям
перевозочного процесса, а в отдельных
случаях и к созданию опасных ситуаций,
связанных с нарушением требований
безопасности. Поэтому при проекти-
Станция	Пост ДЦ
АРМ ДСП	АРМ ДНЦ
Рис. 11.14. Микроэлектронная увязка ДЦ
и релейной централизации
Рис. 11.15. Релейно-микропроцессорный узел
сопряжения
ровании должен быть достигнут оптимум загрузки персонала.
Загрузка оператора зависит от существующей инфраструктуры, числа по-
движных единиц, участвующих в поездных и маневровых передвижениях, и
оперативного плана на участке, которым он должен управлять. В старых систе-
мах централизации загрузка дежурного зависела от того, сколько управляемых
и контролируемых объектов централизованы на его рабочем месте, при этом
он должен был также визуально контролировать поездные передвижения. Если
элементы управления сконцентрированы на одном посту централизации и при
этом на станции имеет место большое число перемещений подвижного состава,
то может потребоваться несколько ДСП. Возникает вопрос: как можно узнать,
сколько необходимо ДСП, чтобы организовать и сохранить управляемость в зоне
действия ЭЦ?
383
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
Как указано выше, загрузка оператора зависит от:
—	используемой технологии для решения поставленных задач;
—	особенностей инфраструктуры;
—	режима перевозочного процесса;
—	числа передвижений подвижного состава.
11.4.1.	Влияние технологии
Технология работы оператора задается техническими решениями, формирую-
щимися при создании системы централизации. Однако за длительный период
эксплуатации системы технология его работы может меняться. Оператор должен
знать способ управления устройствами ЭЦ и необходимые положения для уста-
новки элементов. В зависимости от технологии ему, возможно, придется подойти
к централизатору, чтобы управлять стрелками и сигналами, или же он будет рабо-
тать за пультом-манипулятором или за компьютером. Эти различные особенности
управления устройствами централизации оказывают влияние на оперативное вре-
мя приготовления и разделки маршрута (рис. 11.16).
11.4.2.	Влияние инфраструктуры
Под контролем и управлением ДСП находятся объекты инфраструктуры, вхо-
дящие в зону действия системы централизации. Изменения в инфраструктуре
весьма дорогостоящи из-за ее увязки с системой централизации, поэтому они осу-
ществляются редко. Зависимость между загрузкой оператора и инфраструктурой
Прохождение ------------- Порядок действий опытного оператора
Рис. 11.16. Требуемое время для установки двух маршрутов различными операторами и оперативны-
ми методами при одной и той же технологии старых систем централизации
384
11.4. Загрузка оператора
очень проста: чем меньше объектов инфраструктуры, тем ниже загрузка оператора.
Оператор блок-поста управляет своими устройствами блокировки, дежурный по
переезду — переездным оборудованием, тогда как в зону ответственности опера-
тора поста ДЦ входит несколько станций, что значительно увеличивает нагрузку
на него.
11.4.3.	Влияние оперативного плана
Оперативный план меняется по крайней мере один раз в год. Если на железной
дороге преобладает грузовое движение, он может изменяться в течение нескольких
часов. В зависимости от поездной ситуации на железнодорожной сети возможны
ограниченные изменения в расписании или его полное обновление. Так, при на-
личии большого числа поездных и маневровых передвижений, осуществляемых в
малом интервале времени, у оператора может появляться много срочной работы,
что вызовет определенные затруднения.
Для решения проблем, связанных с изменениями оперативного плана, необ-
ходимо определить размеры новых зон управления путем реконфигурации систем
централизации, что требует анализа пропускной способности. При его подготовке
важно учесть маневровые передвижения, которые часто остаются неизвестными
до момента разделения зон управления.
Например, если большинство поездов являются пригородными пассажирскими,
прогнозируется меньшее число поездных передвижений в ночные часы по срав-
нению с дневным временем. Изменение загрузки операторов в эти часы может
потребовать следующих мероприятий:
1.	Полное закрытие линии для движения поездов (рабочий день дежурных за-
котшен, посты закрываются, движение невозможно);
2.	Сохраняется управление станциями (операторы почти не заняты, но специ-
альные поезда можно пропускать по участку);
3.	Исключение на станциях работ, которые не требуются (поезда могут просле-
довать станцию, но на ней невозможны скрещения и обгоны; см. также п. 4.3.11, где
рассматриваются режимы автодействия и автоматической установки маршрутов);
4.	Передача управления станциями (другой оператор дистанционно управляет
этой зоной в дополнение к его собственной зоне ответственности);
5.	Укрупнение зон ответственности, если осуществляется регулярное дистан-
ционное управление ими.
Варианты 3 — 5 требуют специального оборудования в составе централизации.
Варианты 3 и 4 часто связаны с модернизацией устройств, требующей дополни-
тельного финансирования, но при этом позволяют сократить число ДСП.
Варианты 4 и, главным образом, 5 возможны только в релейных и микропро-
цессорных системах централизации.
В варианте 5 зона удаленного управления должна быть спроектирована для
максимального размера участка, которым по условиям загрузки может управ-
лять один оператор (см. рис. 11.5). Если напольные устройства удалены от объ-
единенного поста централизации на слишком большое расстояние, на контро-
лируемой станции или участке может предусматриваться несколько постов. В
часы с высокой интенсивностью движения поездов некоторые из зон управле-
ния передают от одного оператора другим. В некоторых системах централиза-
ции может предусматриваться управление станцией с нескольких рабочих мест
одновременно.
385
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
11.4.4.	Влияние размеров движения
В эксплуатационной работе число подвижных единиц зависит от оперативного
плана, возможность реализации которого в значительной степени определяется
возникающими отклонениями. Может возникнуть ситуация, когда расписание
становится неприменимым для установки маршрутов, кроме как для проходящих
поездов. В некоторых случаях запланированное время использования путей и гра-
фик движения не могут быть соблюдены, и тогда дежурный по станции запрашива-
ет поездного диспетчера или самостоятельно делает корректировку, например, для
маневровых передвижений. В зависимости от возникших отклонений и их оценки
необходимо учесть последующие изменения в расписании.
11.4.5.	Влияние отказов
Большое значение имеет надежная работа системы централизации, а также га-
рантия того, что информация, которой оператор может воспользоваться на своем
рабочем месте, является достоверной. В этом случае он может проанализировать,
какие из объектов отказали и какие дополнительные возможности сохраняются
для управления.
На рис. 11.17 представлен результат сравнения работы систем централизации
двух типов в одинаковой технологической ситуации. В 0:05 ДСП должен начать
установку маршрута первому поезду. Если маршрут не устанавливается, дежурный,
переходя на резервный режим управления, запоминает маршрут в уме и готовит его
с использованием вспомогательных команд. Это занимает так много времени, что
задерживается установка маршрутов для других поездов (второй и третий поезда
требуют установки своих маршрутов, в то время как оператор работает с маршру-
том для первого поезда). Таким образом возникают задержки у всех поездов. Как
видно из диаграммы, используемый тип централизации может оказать влияние на
Рис. 11.17. Сравнение одновременно востребованных маршрутов и их влияния на загрузку
при использовании систем централизации различных типов
386
11.5. Примеры систем оперативного управления
отклонение в графике движения каждого поезда и в конечном итоге на все поезда.
Соответственно, тип системы централизации предопределяет разную загрузку опе-
ратора. При использовании централизации типа 2 оператор никогда не имеет более
трех поездов, ожидающих установки маршрутов, вместо двух случаев для четырех
ожидающих поездов при использовании централизации типа 1.
Число инструкций и норм по организации движения также влияет на степень
загрузки операторов. У некоторых железнодорожных компаний бывают случаи
задержек в перевозках из-за того, что оператору бывает трудно найти правило по
организации движения, отвечающее той или иной поездной ситуации. Для реше-
ния этой проблемы вводятся должности помощников операторов, которые при
необходимости предоставляют детальные сведения дежурному по станции. Под-
готовленные для оператора диаграммы с алгоритмом действий в той или иной по-
ездной ситуации повышают безопасность движения поездов, поскольку позволяют
ему перед подачей окончательной команды еще раз убедиться, что все необходимые
проверки выполнены. Для анализа загрузки операторов важно знать все факторы
влияния, оказываемые железнодорожным сообщением на данном участке.
11.4.6.	Результаты и заключения по расчетам загрузки операторов
Анализ загрузки оператора можно считать завершенным, если сумма возмож-
ных отклонений приемлема или оператор в любой момент времени загружен не
более чем одной работой. В некоторых вариантах допустимо одновременное вы-
полнение двух операций, однако некоторые комбинации невозможны, например,
когда оператор должен позвонить двум лицам одновременно. Для исключения этой
проблемы есть два возможных решения. Можно запретить выполнять две работы
одновременно или определить инструкцией, какие операции можно выполнять
одновременно.
Если невозможно снизить рабочую загрузку оператора до допустимого предела,
возможны следующие мероприятия:
—	дальнейшая автоматизация функций для поддержки оператора;
—	изменение границ зоны управления;
—	привлечение помощников для выполнения специальных работ (информиро-
вания пассажиров и т. д.);
—	увеличение числа операторов.
Может быть также изменен оперативный план, но это не будет эффективным
решением, если облегчение работы оператора приведет к ограничениям в исполь-
зовании инфраструктуры.
11.5. Примеры систем оперативного управления
11.5.1.	Централизация диспетчерского руководства в США
11.5.1.1.	Общие сведения
Централизованное руководство движением поездов лежит в основе управления
железными дорогами Северной Америки с 1851 г. На ранних этапах местный пер-
сонал станций управлял устройствами централизации и (или) транслировал указа-
ния диспетчера машинистам поездов, а также предоставлял диспетчеру сведения
о проходе или остановке поезда. Спустя 76 лет появилась система диспетчерского
управления, которая изменила порядок выдачи разрешений на движение поездов,
387
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
но не намного. На первых этапах в системы ДЦ передавали только новые систе-
мы централизации со стрелками, которыми ранее управляла вручную поездная
бригада. В настоящее время организация и методы управления движением оста-
ются почти такими же, какими они были более 150 лет назад, хотя и с некоторыми
изменениями в наименованиях отдельных функций и, конечно, уменьшением
численности персонала.
11.5.1.2.	Организационная структура
В типичном для Северной Америки центре управления работают несколько по-
ездных диспетчеров, но в отдельных центрах их численность может превышать 100
человек. Каждому поездному диспетчеру назначается территория, размер которой
может колебаться от примерно 30 км на железнодорожной линии с интенсивным
движением поездов до 1600 км на малодеятельных участках. Руководителю, на-
зываемому главным диспетчером, назначается территория, которая входит в зону
ответственности двух или более поездных диспетчеров. Поездные диспетчеры ра-
ботают автономно, обращаясь к главному диспетчеру по стратегическим вопросам
движения поездов. Главный диспетчер обычно участвует в управлении поездной
работой по главному ходу и на узловых станциях, организует запланированное об-
служивание путевых устройств и может управлять назначениями поездных бригад.
Территория нескольких главных диспетчеров обычно контролируется менеджером
направления (рис. 11.18). Менеджер направления координирует действия главных
диспетчеров и выдает инструкции по стратегии управления движением, а также,
при необходимости, готовит особые предписания для отдельных поездов. Типовой
центр управления включает также одного или более менеджеров по распределе-
нию локомотивов, одного или более — по планированию обслуживания путевых
устройств; также возможно включение в состав центра менеджера по распределе-
нию персонала поездных и локомотивных бригад. Эти функции часто не связаны
с другими и не контролируются менеджерами организации движения на всей же-
лезнодорожной сети. Управляющий центр может также включать несколько групп
менеджеров по грузовой работе. С точки зрения управления перевозочный процесс
на большом полигоне крупной североамериканской железной дороги такой же,
как и в случае организации движения поездов на небольшой сети несколькими
операторскими компаниями. Руководство специализированными перевозками
(например, каменного уголя, зерна, контейнеров или автомобилей) передано со-
ответствующим группам менеджеров, координирующих движение «своих» поездов.
Менеджер по грузовой работе обычно обеспечивает подготовку информации и
сведений о грузовых поездах для менеджера направления, который в свою очередь
выдает инструкции главным диспетчерам на основе объединения грузовых доку-
ментов в готовый план организации движения.
11.5.1.3.	Информационные системы
Руководство центра управления получает сведения от нескольких систем пе-
редачи данных, обычно не зависящих друг от друга. Сведения о числе вагонов в
поезде, о грузе в каждом вагоне, о местоположении состава часто поступают из
разных информационных систем. Информация о местоположении состава, как
правило, обновляется вручную с использованием терминалов или при проследо-
вании поездом считывающих устройств системы автоматической идентификации
388
11.5. Примеры систем оперативного управления
Планирование высокого уровня
Рис. 11.18. Характерная для Северной Америки структура диспетчерского центра
подвижного состава (САИПС, п. 12.3.5). Эти системы также могут получать данные
о местонахождении поезда от системы управления движением поездов. Автомати-
зированные системы управления использованием локомотивов и локомотивных
бригад часто отделены от поездной и вагонной информационных систем; они по-
лучают извне только данные о местоположении состава. В общем случае планиро-
вание текущего содержания пути включает только укрупненный перечень работ
на предстоящий период и не определяет повседневно выполняемые работы. Для
подготовки к их выполнению используется информация о расписаниях из систе-
мы данных о поездах и вагонах. Также в составе подсистем центра может быть
отдельная информационная система управления выдачей ограничений скорости
и слежения за состоянием путевых устройств.
11.5.1.4.	Системы управления
В Северной Америке почти не осталось промежуточных станций, оборудован-
ных постами с местным управлением. В соответствии с планами дальнейшей цен-
трализации оперативного управления на железнодорожном транспорте останется
лишь ограниченное число крупных станций с местными постами. Многие из них
являются станциями со сложными условиями эксплуатации, где расположены
стыки между сетями крупных железнодорожных компаний, что в случае перехода
на телеуправление удорожает обслуживание комплекса и требует интеграции с
устройствами СЦБ и другими системами управления соседних железных дорог.
Многие из сохранившихся постов централизации с местным управлением обес-
печивают работу разводных мостов. В большинстве случаев системы управления
мостами незначительно увязаны с вопросами организации перевозок по железным
дорогам. По действующему законодательству морская и речная навигация имеет
приоритет перед железнодорожным движением. При необходимости пропуска
водных судов поезда будут остановлены.
Североамериканские поездные диспетчеры управляют устройствами ДЦ са-
мостоятельно, операторы не предусмотрены. Практически все установки ДЦ
389
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
используют микропроцессорное управление станциями. Движением на значитель-
ной части североамериканской сети диспетчеры управляют посредством протоко-
лируемых команд, передаваемых по радио и подтверждаемых поездной бригадой. В
некоторых зонах управления устанавливают сигналы блокировки, другие же зоны
обходятся без них. В общем случае программное обеспечение системы управления
при планировании поездной работы исключает выдачу команд на враждебные
передвижения. Поездной диспетчер вводит имеющиеся ограничения на движе-
ние, и в зависимости от поступивших данных система формирует разрешения на
проследование поездов, предназначаемые для выдачи локомотивной бригаде. В
основном такая система функционирует отдельно от ДЦ, однако ее информация
может быть представлена поездному диспетчеру на том же самом дисплее, который
используется для отображения данных ДЦ или поездной и вагонной информаци-
онной системы.
Персонал на станциях отсутствует за некоторыми исключениями (там, где
станционные системы пока еще не включены в централизацию). В больших гру-
зовых терминалах он занят исключительно грузовой работой. Для организации
диспетчерского управления на большинстве станций (исключая грузовые узлы)
на однопутных линиях предусмотрены только главные и боковые пути, к которым
добавляют на многопутных линиях диспетчерские съезды между главными путя-
ми. На участках без диспетчерского управления стрелки обслуживаются вручную
поездной бригадой. Эти стрелки не включены в централизацию и обычно не
оснащены электрическим замыканием, но контроль положения стрелок включен
в автоматические блокировочные зависимости. На участках с ДЦ практически
все стрелки, которые не используются для поездных передвижений (например, на
подъездных путях и в парках местного управления), переводятся локомотивной
бригадой вручную и обычно оснащены электрическим замыканием или автома-
тическим сигналом, разрешающим выезд на главные пути. При необходимости
выполнения местной работы с проходящими поездами их, как правило, не пе-
редают в зоны маневровой работы и обрабатывают на главных и боковых путях
станции.
11.5.1.5.	Связь
Фактически все взаимодействие во время движения поезда осуществляется по
радио непосредственно между поездным диспетчером и локомотивной бригадой.
Исключением являются письменные приказы, которые должны выдаваться поезд-
ной бригаде при проведении работ на участке. Поездные диспетчеры в письменной
форме указывают временные ограничения скорости, выключенные из зависимо-
стей пути, их ограждения для проведения работ по техническому содержанию, вво-
дят необходимые изменения в правила или расписание, если это еще не указано в
постоянном перечне ограничений. Прежде чем бригада приступит к исполнению
своих служебных обязанностей, диспетчер передает такую информацию на каж-
дый поезд. Данные могут быть отправлены непосредственно в удаленный ком-
пьютерный сетевой принтер, на факс или в систему поиска и хранения данных. В
последнем случае бригада вводит идентификационный код и после этого получает
распечатку нужных документов. По готовности к поездке бригада согласовывает
отправление по радио с поездным диспетчером. Если потребуется внести измене-
ния в полученную бригадой в начале поездки информацию об ограничениях, то
поездной диспетчер передаст ее по радио на каждый поезд.
390
11.5. Примеры систем оперативного управления
Вся информация о дислокации поездов может быть доступна менеджерам тер-
миналов и диспетчерам смежных районов путем вывода данных на пассивные мо-
ниторы ДЦ. Устройства отображения идентичны имеющимся у поездного диспет-
чера, но исключают ввод команд.
11.5.1.6.	Диспетчерские процедуры
На железных дорогах Северной Америки обычно не составляют график движе-
ния, по крайней мере, в привычном смысле этого термина. Обычно у поездов есть
расписание плана транспортного обслуживания, который содержит ожидаемое
время прибытия в пункт назначения или иногда только ожидаемую продолжи-
тельность движения между станциями отправления и прибытия. Диспетчерская
оценка поезда определяет, как правило, его приоритет. Поезда с более высоким
приоритетом не должны задерживаться другими поездами с меньшим приоритетом.
Приоритет устанавливается в соответствии с расписанием плана транспортного
обслуживания или инструкциями менеджеров сети. Поездной диспетчер выполня-
ет планирование при подготовке графика движения поездов и корректирует свой
план, когда условия изменяются. Планирование осуществляется преимущественно
вручную, программное обеспечение для автоматизации этой работы только начи-
нает внедряться.
Поездные диспетчеры ежедневно планируют работы по содержанию пути. Ко-
гда ремонтная бригада достигает места производства работ, мастер вызывает дис-
петчера по телефону или радио и сообщает о продолжительности работ и связанных
с ними ограничениях в движении. Если график движения позволяет выполнение
заявленных работ, диспетчер устно передает регистрируемое разрешение путевому
мастеру, детально указывая в нем Офаничения по месту проведения работ и срокам
их выполнения. Поездной диспетчер отвечает за безопасность работ по содер-
жанию пути. На автоматизированном рабочем месте, с которого осуществляется
управление устройствами ДЦ, обеспечивается блокировка сигналов, предотвра-
щающая движение поездов в зону производства ремонтных работ. Эта функция
может быть связана с системой или той ее частью, которая осуществляет форми-
рование команд управления, что гарантирует безопасность персонала при выпол-
нении работ на путях.
Кроме того, когда ремонтные путевые работы запланированы на весь рабочий
день и проводятся на однопутном участке или в зоне, где поездам невозможно
предоставить альтернативный маршрут, диспетчер может выдать письменную ин-
струкцию, которая будет доставлена каждой локомотивной бригаде перед въездом
в зону ремонтных работ. Данная инструкция требует остановки поездов перед ме-
стом производства работ и запрещает продолжать движение без согласия мастера,
отвечающего за них. В этом случае поезда могут проследовать через рабочую зону
только с разрешения руководителя работ. Поездному диспетчеру вменено в обязан-
ности при необходимости учитывать задержки в фафике движения поездов из-за
выполнения ремонтных работ.
11.5.1.7.	Децентрализация
Пофебности в производительности усфойств СЦБ, а также средств передачи и
обработки данных могут повысить порог, при котором их применение эффектив-
но. Технологически имеется возможность управлять 37 000 км железнодорожных
391
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
линий из одного диспетчерского зала. Однако следует предусматривать системную
избыточность и дублирование с целью обеспечения непрерывности функциониро-
вания в случае, когда какой-либо сегмент системы выходит из строя. Кроме того,
несмотря на резервирование и избыточность, сохраняется риск потери управ-
ления большим полигоном в случае природных или рукотворных катаклизмов,
поскольку весь оперативный персонал располагается в одном месте. Возникает
также проблема привлечения на все позиции компетентных специалистов. Прак-
тически невозможно на месте ознакомить диспетчера с нюансами трассы по всем
маршрутам следования в пределах большого участка, который он должен контро-
лировать. Поэтому те железные дороги США, которые создали крупные центры
управления, разделили по крайней мере часть территории сети на зоны, управляе-
мые из меньших региональных диспетчерских центров. Одна из железных дорог
Северной Америки вообще никогда не объединяла функции единого управления
в одном центре, считая, что небольшие региональные центры управления более
предпочтительны.
11.5.2.	Центры оперативного управления в Германии
Этапы развития оперативного управления в Германии совсем другие, чем в
США или России. Одна из причин—принятые основы взаимозависимостей между
станциями. Немецкая система базируется на системах блокировки, использующих
электромеханические блок-аппараты (см. п. 10.3.3.2), в отличие от рельсовых це-
пей, которые применяются в США и России. Традиционная ручная блокировка
железных дорог Германии (DB), не имеющая технических средств непрерывного
контроля свободности участков пути, требует наличия на участках местного персо-
нала, который в том числе проверяет полносоставность поезда. Высокая плотность
населения и, как следствие, небольшие расстояния между станциями задержали
развитие средств концентрации управления на железных дорогах Германии по
сравнению с США и Россией. В этой стране потребность в станционном персонале
была намного выше. Наиболее важный шаг в концентрации руководства движени-
ем поездов в Германии — внедрение региональных центров оперативного управ-
ления начиная с 1990-х годов.
Центры оперативного управления на DB демонстрируют современный подход
к централизации руководства работой железнодорожной инфраструктуры. Вся
система ориентирована на использование систем микропроцессорной центра-
лизации (см. п. 9.4.6). При этом также обеспечивается возможность управления
релейными системами из центров оперативного управления, но она зачастую
не используется. Управление станциями, оборудованными старыми системами
централизации (механической и электромеханической), сохранено за местным
персоналом, подчиняющимся командам поездного диспетчера. Благодаря такому
решению обеспечивается централизованный контроль за работой железнодорож-
ной сети.
В настоящее время на железных дорогах Германии внедрено семь региональ-
ных центров, используемых для непосредственного управления устройствами
СЦБ на основных магистралях и диспетчерского руководства на второстепенных
линиях. Каждая система микропроцессорной централизации дополнена несколь-
кими компьютерами для реализации функций дистанционного управления. В
региональном центре оперативного управления подключенные системы центра-
лизации сгруппированы в зоны управления (рис. 11.19). Сами же зоны отделены
392
11.5. Примеры систем оперативного управления
Рис. 11.19. Структура регионального центра оперативного управления на железных дорогах Германии
друг от друга, и их границы не меняются при модернизации систем централизации.
В состав зон входят линии или узлы, подобранные с учетом оптимального диспет-
черского управления ими. Для каждой зоны управления выделен свой поездной
диспетчер, относящийся к самому низкому уровню диспетчерской иерархии, а
также несколько операторов, руководящих работой своих станций. Зона управ-
ления может быть разделена на несколько районов управления, ответственность
за которые распределяется между операторами с учетом текущей оперативной
ситуации.
Распорядительный пост МПЦ (см. п. 9.4.6) является объединенной центра-
лизацией, способной работать автономно под управлением местного дежурного.
Для обеспечения возможности удаленного управления распорядительный пост
дополнен компьютерами, которые осуществляют обмен информацией с центром
393
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
управления через защитный шлюз. Несколько распорядительных постов объеди-
няются в одну зону управления; в вопросах выполняемых задач и безопасности не
существует разницы, откуда оператор управляет напольными устройствами — не-
посредственно с распорядительного поста или из регионального центра. Каждая
зона управления включает интеграционный компонент, который обеспечивает
обмен данными внутри зоны. Каждое рабочее место оператора оборудовано от-
дельным компьютером. Еще один компьютер служит для проверки целостности
данных на этом уровне сети. Все АРМ операторов, работающих в диспетчерском
центре, подключены к сети первого уровня безопасности (см. рис. 11.19).
В зависимости от запланированной и текущей поездной ситуации число опера-
торов, используемых в зоне управления, может варьироваться. Это является наибо-
лее важным преимуществом управления постами централизации из единого центра.
Для каждой зоны управления необходим как минимум один оператор.
Рабочие места поездных диспетчеров находятся на втором уровне безопасно-
сти, который связан с первым уровнем посредством защитного шлюза. Этот шлюз
транслирует с первого уровня на второй важные для поездных диспетчеров данные,
но блокирует все команды, которые не разрешается посылать на уровень опера-
тивного управления. Таким образом, диспетчер может контролировать текущее
состояние участков пути и положение стрелок, но не может управлять отдельными
напольными устройствами. К разрешенным командам относится отправка запроса
на установку маршрута, который может подаваться на пост централизации как
диспетчером (в нормальном режиме это не практикуется), так и системой авто-
матического управления установкой маршрутов в соответствии с заложенной в
нее программой. При нормальной работе системы операторы необходимы только
для того, чтобы управлять объектами во вспомогательном режиме. Регулярными
поездными передвижениями управляет диспетчер или автоматическая система.
Последняя может также использоваться для автоматической установки маршрутов
при регулярных маневровых передвижениях.
Диспетчеры расширенных зон находятся в одном уровне безопасности с по-
ездными диспетчерами, но иерархически располагаются выше их и контролируют
движение поездов на бблыпем полигоне. Над ними находится диспетчер региона,
который отвечает за движение поездов во всей зоне действия центра управления.
Например, в случае ожидаемого конфликта между поездами он принимает решение
об очередности их пропуска. В случае возникновения проблем с поездами, поки-
дающими зону действия центра управления, к этому диспетчеру также обращаются
для согласования текущих отклонений от графика с соседними центрами управле-
ния или зарубежными железными дорогами.
На третьем уровне структуры центра оперативного управления находятся систе-
мы, не связанные с обеспечением безопасности. Они отделены от второго уровня
брандмауэром и обеспечивают подготовку графиков движения, а также ведут ста-
тистический учет.
На ступеньку выше семи региональных центров оперативного управления
располагается общесетевой центр управления во Франкфурте-на-Майне. Его
задача заключается в общем контроле за движением поездов по сети железных
дорог Германии, при этом особое внимание уделяется поездам дальнего следо-
вания. Из общесетевого центра невозможно управлять постами централизации,
но диспетчерский персонал имеет обзор текущей поездной ситуации и, таким
образом, полностью контролирует и координирует движение на железных до-
рогах страны.
394
11.5. Примеры систем оперативного управления
11.5.3.	Центры управления перевозками в России
На Российских железных дорогах (РЖД) существует две тенденции развития,
направленные на повышение эффективности управления железнодорожной транс-
портной системой.
Первая — это создание систем автоматического управления перспективным
планированием в поездной, локомотивной и вагонной моделях, использующихся
для управления и прогнозирования технологического процесса железной дороги и
сортировочных станций. Разработки таких систем на уровне управлений дорог на-
чались в 1950-е годы, что привело к созданию дорожных вычислительных центров
(ВЦ), увязанных сетью. Между вычислительными центрами соседних железных
дорог осуществляется обмен информацией о поездах. Иерархическая координа-
ция обеспечивается Главным вычислительным центром (ГВЦ), расположенным
в Москве.
Эти информационные системы были созданы как отдельные приложения, взаи-
мосвязанные только со своей моделью данных. Новый принцип объединения задач
автоматических управляющих систем реализован путем создания корпоративного
хранилища данных РЖД в пределах структуры ГВЦ. На его основе реализовано
функционирование центра оперативного управления. Предварительно обрабо-
танная информация от центров оперативного управления всех 17 дорог собрана и
хранится в этом центре.
Вторая тенденция включает автоматизацию оперативного диспетчерского
управления и применяется для управления движением поездов на станциях, в
железнодорожных узлах и на участках. Первая система диспетчерской центра-
лизации (на релейной элементной базе) была внедрена в 1936 г. на участке Лю-
берцы — Куровская длиной 65 км. Первая российская компьютерная система ДЦ
(ДЦ-МПК) приступила к работе на диспетчерском участке Санкт-Петербург —
Сестрорецк в 1995 г. В настоящее время на РЖД применяют новые компьютерные
системы диспетчерской централизации ДЦ-МПК, «Тракт», «Сетунь», «Диалог» и
«Юг».
На РЖД используется трехуровневая модель оперативного управления (рис. 11.20).
Набор информации о поездах в реальном масштабе времени собирается техни-
ческими средствами диспетчерской централизации и диспетчерского контроля,
а последующая передача осуществляется через шлюз между серверами системы
дорожного центра. Далее информация и данные передаются в ГВЦ. Стратегиче-
ское управление реализовано на высшем уровне в ГВЦ, а оперативное управление
движением поездов осуществляется на среднем уровне из диспетчерских центров
управления перевозками, созданных на каждой железной дороге.
Рабочее место поездного диспетчера включает монитор с графиками, форми-
руемыми информационными моделями вычислительного центра, и два или более
жидкокристаллических монитора для управления. На одном мониторе отобража-
ется общий план участка, а на втором крупным планом станция или несколько
станций, с которыми в данный момент работает диспетчер.
Программное обеспечение рабочего места диспетчера также позволяет отобра-
жать действующую поездную ситуацию на соседних участках и в границах участков
ответственности соседних железных дорог.
Кроме того, в центре управления имеется рабочее место обслуживающего пер-
сонала, которое может быть связано с любыми телемеханическими каналами по-
средством мультиплексора, обеспечивающего передачу сигналов из кодовой линии
395
11. Организация движения поездов с использованием удаленного управления
Уровни
Объекты
I
III.	Сетевой уровень |
I
---------------------!
I
II.	Дорожный уровень ।
I
---------------------!
I.	Уровень линейных [
подразделений I
I
Рис. 11.20. Трехуровневая модель оперативного управления Российских железных дорог
для отображения на мониторе. Данные такого компьютерного осциллографиро-
вания могут быть сохранены в накопителе автоматизированного рабочего места и
затем при необходимости представлены для анализа обслуживающему персоналу.
Обратная связь от центра оперативного управления включает передачу данных
о времени проследования поездов по станции, основанную на последовательности
занятия и освобождения рельсовых цепей. Станционные устройства ДЦ связа-
ны с системами автоматической идентификации подвижного состава «Пальма» и
«Лотос», которые выполняют те же функции, что и САИПС в Северной Америке
(п. 12.3.5).
Считается, что 50 — 70% участков железных дорог России имеют небольшие
размеры движения. Вместе с тем системы диспетчерского управления должны ис-
пользоваться на всей железнодорожной сети. Учитывая тот факт, что максимальная
экономическая эффективность достигается при диспетчерском телемеханическом
управлении, все промежуточные станции, оборудованные релейной или микропро-
цессорной централизацией, должны быть включены в кодовую систему передачи
данных. Техническую проблему представляют участки, оборудованные полуавто-
матической блокировкой, не имеющие путевых устройств контроля свободности
перегона. Этот недостаток требует дополнительной проверки прибытия поезда в
полном составе (например, при помощи систем счета осей).
396
12. Безопасность и управление на сортировочных станциях
12.	Безопасность и управление на сортировочных
станциях
Томас Берндт, Владимир Иванченко, Игорь Долгий, Петер Мартон,
Дмитрий Швалов, Томас Уайт
12.1.	Принципы организации сортировочных процессов
В каждой железнодорожной системе должны быть организованы составление
поездов, обмен вагонами между ними и разделение поездов на части, т. е. сорти-
ровочные процессы — расформирование и формирование поездов.
Для реализации сортировочных процессов используются различные способы
организации маневровой работы, основными из которых являются:
—	маневрирование;
—	маневры толчками;
—	маневрирование с использованием силы тяжести на наклонных путях
(роспуск).
В национальных правилах организации сортировочных процессов способы
организации маневровой работы могут быть определены более детализированно.
При маневрировании вагон или группа вагонов сцепляются с локомотивом. По-
сле этого локомотив перемещает вагоны на заданный путь. Такой способ отно-
сительно безопасен и может быть использован для передвижения локомотивами
вагонов любого типа, однако он не является эффективным.
При маневрах толчками расцепленный вагон или группа вагонов разгоняется
локомотивом. Затем локомотив останавливается, а вагоны свободно двигаются на
заданный путь. Такой способ более эффективен, но его безопасность ниже, так как
вагоны находятся в состоянии свободного движения и останавливаются только при
помощи тормозных башмаков или в результате столкновения с другими вагонами,
находящимися на заданном пути. Также при этом способе трудно добиться точной
скорости разгона вагонов: при низкой скорости вагон может остановиться, не дой-
дя до места назначения, а при высокой—возможно повреждение и движущихся, и
уже остановившихся вагонов. Поэтому применять маневры толчками для вагонов
некоторых типов запрещается (например, для вагонов с опасными грузами или
пассажирских вагонов).
Использование двух описанных выше способов маневровой работы не требует
применения специального оборудования: минимально необходимое для их реали-
зации путевое развитие—три пути с группой стрелок.
Для использования роспуска необходимо оснащение сортировочной станции
сортировочной горкой. Применение специальных технических средств (см. п. 12.3)
позволяет добиться высокой перерабатывающей способности. Этот способ бо-
лее эффективен, чем другие, но его также не допускается применять в некоторых
случаях: для вагонов с опасными или хрупкими грузами, для вагонов с особыми
техническими параметрами (например, длиннобазных вагонов на горках с сильны-
ми изменениями уклонов), а также для большинства современных пассажирских
вагонов.
398
12.2. Парки сортировочной станции и их функции
Сортировочные процессы используются в разных звеньях железнодорожных
систем, наиболее важными из которых являются:
—	накопление и распределение вагонов на промышленных и портовых путях, в
контейнерных терминалах;
—	расформирование и формирование поездов на сортировочных станциях.
Дальнейшее изложение материала в разделе 12 будет посвящено, главным обра-
зом, обеспечению безопасности и управлению при роспуске составов —наиболее
сложной форме маневровой работы на сортировочной станции.
12.2.	Парки сортировочной станции и их функции
12.2.1.	Общая структура и функционирование
Технология процессов расформирования и формирования поездов путем ма-
неврирования за счет силы тяжести на сортировочных станциях железных дорог
мира базируется на специальном проектировании отдельных технологических зон
станции. Такими зонами являются парк приема, сортировочная горка, сортиро-
вочный парк и парк отправления. Прибывающие поезда принимаются на один
или несколько путей парка приема. Затем эти составы подготавливаются к рас-
формированию (технический осмотр и формирование сортировочного листка).
После этого производится роспуск составов на горке, и вагоны попадают на пути
сортировочного парка. Отправляемые поезда формируются из отдельных вагонов
или групп вагонов на путях сортировочного парка, перемещаются на один из путей
парка отправления и сцепляются в составы. Составленные поезда проходят техни-
ческий осмотр и проверку тормозной системы перед отправлением. Идеальным
вариантом структуры сортировочной станции является расположение горки между
парком прибытия и сортировочным парком. В этом случае маневровый локомо-
тив будет находиться на дальнем от горки конце пути парка приема и надвигать
Рис. 12.1. Технологические процессы на сортировочных станциях
399
12. Безопасность и управление на сортировочных станциях
(толкать) вагоны на горку для роспуска. Пример организации технологических
процессов на сортировочной станции такого типа показан на рис. 12.1.
К сортировочным станциям предъявляется ряд специфических требований.
Такими требованиями являются, например, эффективность использования, бес-
шумная работа замедлителей и стрелочных электроприводов, специальные правила
роспуска и ограничение доступа на территорию сортировочного комплекса. По
этой причине сортировочные станции отличаются друг от друга по:
—	структуре;
—	уровню автоматизации;
—	используемым техническим средствам и оборудованию.
12.2.2.	Варианты структур сортировочных станций
Некоторые критерии для выбора структуры сортировочной станции показаны
на рис. 12.2.
Различие по высоте профиля относится к расположению наклонных участков.
Плоская сортировочная станция создается и находится на горизонтальном участке.
Напротив, почти вся зона путевого развития сортировочной станции, распо-
ложенной на протяженном уклоне, имеет наклон в направлении от вершины. Ес-
тественно, в парках такой станции отношения наклонов отличаются от плоских
сортировочных станций, но вид и расположение парков сохраняются в основном
Рис. 12.2. Структуры сортировочных станций
400
12.2. Парки сортировочной станции и их функции
Рис. 12.3. Сортировочная станция с параллельным расположением парков (развитие в ширину)
такими же. В обоих случаях для сортировки составов используется потенциальная
энергия вагонов.
На сортировочных станциях, расположенных на протяженных уклонах, ваго-
ны движутся фактически под действием собственного веса по всец станции. Это
позволяет организовать процесс так, что маневровый локомотив только надвигает
вагоны на горку, а осаживать вагоны в сортировочном парке нет необходимости. В
настоящее время такие преимущества, как правило, компенсируют дополнитель-
ные расходы на строительство и управление.
Наиболее предпочтительным является расположение парков в линию (после-
довательное расположение, см. рис. 12.1). Если есть ограничения по площади для
построения сортировочной станции или необходимо обрабатывать поезда очень
большой длины, такое расположение парков не всегда возможно. В этом случае
группы путей могут быть расположены параллельно (развитие в ширину, рис. 12.3).
Типичный для Северной Америки грузовой поезд имеет длину 2-Зкм, поэтому
здесь парки сортировочных станций часто располагают параллельно. Длину, до-
статочную для размещения поездов полностью, имеют во многих случаях только
парки приема и отправления. Сортировочный парк короче и вмещает вновь фор-
мируемые поезда лишь частично.
В случае параллельного расположения парков маневровый локомотив должен
двигаться до дальнего конца парка приема, вытягивая вагоны из парка (обычно на
специальные пути, называемые путями вытяжки), а затем толкая их на горку. Путь
надвига располагается на подъеме к вершине горки. На вершине горки этот подъем
резко меняется на крутой спуск. Когда расцепленные вагоны достигают вершины
горки, они начинают свободно скатываться на сортировочные пути. Вагонные
замедлители снижают скорость свободного движения вагонов до необходимого
значения перед входом на сортировочные пути (более подробно работа замедли-
телей рассмотрена в п. 12.3.2).
На сортировочных станциях с двумя парковыми системами парки всех видов дуб-
лируются. Обычно парки обеих систем располагаются в противоположных направ-
лениях. Это дает возможность повысить эффективность сортировочных процессов,
если необходимо обеспечить высокую перерабатывающую способность станции.
Использование двух горочных путей позволяет добиться более высокой перера-
батывающей способности сортировочной горки.
Принципы регулирования скорости скатывания, контроля заполнения
путей и других операций могут существенно различаться на сортировочных
401
12. Безопасность и управление на сортировочных станциях
станциях железных дорог мира. Эти различия могут быть обусловлены рядом при-
чин, например:
—	тенденциями развития автоматизированных систем управления;
—	различиями в методологии, теоретических подходах и алгоритмах управления;
—	спецификой применяемых управляющих вычислительных комплексов, на-
польного оборудования и технических решений.
В общем случае процесс маневрирования с использованием силы тяжести явля-
ется очень сложным, так как вагоны могут иметь разные ходовые характеристики,
а метеорологические условия, в которых производится сортировка, могут меняться.
Широкий диапазон ходовых характеристик обусловлен различиями вагонов по
длине, конструкции, массе, числу осей, типу осевых подшипников и т. п.
12.2.3.	Автоматизация
Автоматизация имеет важнейшее значение для повышения эффективности, ка-
чества управления и уровня безопасности комплексного процесса маневрирования
с использованием силы тяжести.
Неавтоматизированная технология (ручное управление стрелками, применение
тормозных башмаков) уже ушла в прошлое. Управление процессами расформиро-
вания и формирования поездов было очень трудоемким. Связь между начальником
горки, машинистом локомотива и другими работниками основывалась на приме-
нении сортировочного листка и специальных горочных сигналов. В настоящее
время такая технология допустима, только если требуется обрабатывать небольшое
число поездов. Это не только экономический вопрос. Использование тормозных
башмаков не только замедляет сортировочный процесс, но и является опасным и
нелегким ручным трудом.
Технический прогресс привел к появлению новых решений в сфере станцион-
ного оборудования (радиосвязь, замедлители, датчики, стрелочные приводы) и
систем управления. Первым уровнем автоматизации стала замена тормозных баш-
маков на замедлители. Современные замедлители являются быстродействующими,
имеют высокую эффективность и могут обладать специфическими свойствами, в
числе которых:
—	активное и пассивное положение;
—	дистанционное управление;
—	адаптация силы торможения.
Принципы торможения вагонов также сильно различаются. Выбор тормоз-
ных средств определяется несколькими параметрами. На этом уровне замедлители
управляются операторами или обладают свойством самоуправления. Устройства
управления замедлителями и стрелками сконцентрированы на горочном посту.
Вторым уровнем является автоматизация управления замедлителями и стрел-
ками посредством горочных управляющих комплексов, что требует значительно
больше информации. В настоящее время этот уровень автоматизации реализован
на большинстве действующих сортировочных станций. Для перехода к полностью
автоматическому управлению (третий уровень автоматизации) необходимы:
—	интеграция автоматического управления горочными локомотивами;
—	обеспечение непрерывности информационных потоков;
—	автоматическое определение местоположения вагонов и локомотивов в те-
чение всего процесса, взвешивание в движении на вершине горки (в Северной
Америке и на промышленном транспорте в Европе);
402
12.3. Управление сортировочными процессами
— оптимизация алгоритмов управления и технических средств сортировочных
станций.
Примеры и более подробное описание даны в п. 12.3.
12.3.	Управление сортировочными процессами
12.3.1.	Введение
Управление сортировочными станциями с высоким уровнем автоматизации
является очень сложным процессом и возможно только на основе горочных управ-
ляющих систем (комплексов). Эти системы взаимодействуют с:
—	техническими средствами изменения скорости движения подвижных единиц;
—	стрелками;
—	датчиками.
Технические средства изменения скорости движения подвижных единиц на
сортировочных станциях используются для:
—	торможения (замедлители);
—	продвижения (транспортирующие устройства, ускорители);
—	удержания (тормозные упоры, устройства закрепления и заграждения).
Стрелки должны переводиться очень быстро и безопасно.
Для получения необходимой информации должно быть сформировано, обрабо-
тано и передано в режиме реального времени в управляющую систему большое
количество данных. При этом необходима входная информация, описывающая
следующие объекты или процессы (рис. 12.4):
—	прибывающие поезда (номер, типы и расположение вагонов, время прибытия
ит.д.);
—	вагоны (технические параметры — масса, ширина, число осей);
—	состояние окружающей среды (ветер, дождь, снег, температура и др.);
—	движение вагона (скорость, местоположение);
—	состояние стрелок (положение, занятость или свободность);
—	состояние замедлителей и других технических средств (рабочее положение,
занятость или свободность);
Метеорологические
данные
Рис. 12.4. Обмен данными
403
12. Безопасность и управление на сортировочных станциях
—	состояние путей (занятость или свободность) и ряд других данных.
Необходимые данные могут быть получены разными способами, например:
—	извещения от смежных систем (данные о прибывающих поездах);
—	сбор данных датчиками (метеорологические данные, данные о занятости пу-
тей и др.);
—	выборка информации из баз данных (технические параметры вагонов).
В настоящее время в процессе расформирования и формирования составов не-
обходимо получать большое количество разной информации и, следовательно, тре-
буется большое число различных датчиков. Эти датчики должны обладать такими
важными свойствами, как быстрота реакции, высокая надежность и достоверность,
защищенность от воздействий окружающей среды.
Все функции управления и контроля концентрируются в горочной информа-
ционно-управляющей системе (комплексе).
12.3.2.	Замедлители
12.3.2.1.	Виды замедлителей
Замедлители генерируют тормозную силу, которая воздействует на колеса дви-
жущихся вагонов. Тормозная сила может быть сгенерирована различными спо-
собами, что позволяет адаптировать процессы торможения к индивидуальным
требованиям по организации управления и контроля на сортировочной станции
(рис. 12.5). Поэтому используются разные по конструкции замедлители.
В регионах с неблагоприятными климатическими условиями (например, Рос-
сия, северный Китай) распространены пневматические замедлители, приводимые
в действие сжатым воздухом и имеющие гарантию эффективной эксплуатации
при температурах окружающего воздуха от —50 до +50 °C. Использование сжатого
воздуха требует наличия соответствующего оборудования для его производства и
передачи —компрессоров. Управление компрессорными установками и контроль
за ними также являются функциями управляющей системы. В других регионах с
менее суровыми климатическими условиями более предпочтительны гидравличе-
ские замедлители.
Плунжерный замедлитель
Гидравлический спиральный замедлитель
Рис. 12.5. Физические принципы торможения и виды замедлителей
404
12.3. Управление сортировочными процессами
Балочные или нажимные замедлители
состоят из двух подвижных балок, уста-
новленных на одном (рис. 12.6) или на
обоих (рис. 12.7) рельсах. Для генерации
тормозной силы балки должны нажать
на обе боковые поверхности бандажей
колес проходящих вагонов (нажатие в
двух точках соответствует двойной мощ-
ности замедлителя). Другие нажимные
замедлители используют дополнитель-
ный демпфер, находящийся с наружной
или внутренней стороны балки (нажа-
тие в трех точках требует тройной мощ-
ности замедлителя).
Тормозная сила нажимных замедлителей регулируется. Замедлители имеют два
положения —рабочее (заторможенное) и нерабочее (отторможенное). По замед-
лителю, находящемуся в нерабочем положении, подвижной состав, включая ло-
Рис. 12.6. Однорельсовый пневматический
балочный замедлитель (Зволен, Словакия)
(фото: Петер Шолтис)
Рис. 12.7. Двухрельсовый гидравлический балочный замедлитель (Мангейм, Германия)
комотивы, проходит без торможения. Усилие замедлителей создается посредством
электрической энергии или упругой среды (сжатого воздуха или жидкости). Варьи-
рование наиболее важными параметрами замедлителей, такими, как длина, время
срабатывания, тормозная сила и максимально возможная скорость входа вагонов,
позволяет реализовать специфические
требования на конкретных станциях.
В электродинамических замедлителях
используется принцип вихревых токов.
Управление тормозной силой осуще-
ствляется посредством регулирования
электрической мощности. В нерабочем
положении (подача электроэнергии
отключена) через замедлитель может
проследовать подвижной состав любо-
го типа.
В зоне применения упругих тормоз-
ных элементов рельсы заменяют ре-
зиновыми тормозными элементами
Рис. 12.8. Упругий тормозной элемент (Мюнхен,
Германия)
405
12. Безопасность и управление на сортировочных станциях
Рис. 12.9. Гидравлический спиральный замедлитель (Кошице,
Словакия) (фото: Петер Бадо)
Рис. 12.10. Плунжерные замедлители (Харбин, Китай)
(специальная вулканизи-
рованная резина на метал-
лических листах, рис. 12.8).
Тормозная сила растет в
зависимости от веса ваго-
на соответственно потерям
энергии на сжатие резины.
Замедлители этого типа яв-
ляются неуправляемыми и
постоянно находятся в ра-
бочем положении, поэтому
локомотивы не могут про-
следовать по ним.
Гидравлические спи-
ральные замедлители осу-
ществляют торможение
вагонов с точно опреде-
ленным максимальным
тормозным усилием. Когда
вагон проходит через та-
кой замедлитель, реборда
колеса взаимодействует с
цилиндрическим спираль-
ным выступом (рис. 12.9),
который совершает один
оборот. Если скорость ва-
гона не превышает предела, на который настроен замедлитель, встроенный клапан
не мешает движению жидкости из одной полости замедлителя в другую. В этом
случае торможение не происходит. Когда скорость вагона превышает допустимую,
замедлитель развивает максимальное тормозное усилие. Гидравлические спираль-
ные замедлители некоторых видов имеют два рабочих положения — активное и
пассивное. В этом случае локомотив может проследовать через замедлитель, на-
ходящийся в пассивном положении.
Плунжерные замедлители могут быть гидравлическими (масляными) или пнев-
матическими. Их тормозной эффект заключается в воздействии на реборду колеса
вагона, проходящего над плунжером замедлителя, закрепленным на подошве рель-
са (рис. 12.10). Избыток кинетической энергии гасится в результате перемещения
вниз плунжера, когда скорость проходящего отцепа превышает требуемую. Мас-
ляные гидравлические замедлители (типа Dowty) не воздействуют на колесо, если
скорость вагона составляет менее 1 м/с. Плунжерные замедлители некоторых видов
являются управляемыми и имеют два рабочих положения — активное и пассивное.
12.3.2.2.	Применение замедлителей
Критериями выбора замедлителей являются:
—	необходимая сила торможения;
—	выполнение требований к процессу роспуска;
—	условия применения;
—	экономическая эффективность.
406
12.3. Управление сортировочными процессами
Расположение замедлителей на сортировочных станциях определяется кон-
кретной концепцией замедления. Такая концепция должна быть разработана в
соответствии со структурными особенностями сортировочной станции (особен-
но при наличии уклонов), характеристиками замедлителей, числом и качеством
используемых вагонов и условиями окружающей среды. Современные горочные
управляющие системы могут быть адаптированы для реализации конкретной кон-
цепции замедления. Известны две основные концепции замедления: непрерыв-
ное управление скоростью, основанное на применении плунжерных замедлителей
(см. примеры для сортировочных горок Китая, п. 12.3.7.4), и прицельное торможение
(в различных вариациях), основанное на применении замедлителей других типов
(см. следующие примеры). Концепция прицельного торможения подразумевает,
что на выходе из последнего замедлителя вагон должен иметь такую скорость, что-
бы остановиться точно в установленном месте на пути сортировочного парка, т. е.
скорость регулируется в зависимости от расстояния между последним замедлите-
лем и местом остановки. В общем случае замедлители могут быть использованы
для выполнения следующих задач:
—	замедление или удержание вагонов или групп вагонов (отцепов) на опреде-
ленном пути (например, замедляющие или удерживающие тормозные средства на
сортировочной станции, расположенной на затяжном уклоне);
—	гарантированное ограничение скорости в стрелочной зоне;
—	сохранение дистанции между отцепами, двигающимися по гравитационному
уклону;
—	регулирование скорости с целью остановки вагонов в требуемом месте на пу-
тях сортировочного парка.
Сочетание замедлителей (и вагоноосаживателей) разных типов, а также варь-
ирование расположением тормозных позиций и позиций вагоноосаживателей
позволяют получить множество модификаций метода прицельного торможения.
В Европе обычно замедлители располагаются таким образом, как показано на
рис. 12.11. Замедлители называются по принципу действия (см. п. 12.3.2.1) или по
функциональному назначению. Замедлители на тормозной позиции ТП1 обозна-
чают как уклонные (ramp retarders —англ.). В основном на ТП1 предпочитают ис-
пользовать двухрельсовые гидравлические балочные замедлители. Замедлители на
7772называют главными (hump retarders, main retarders—англ., в Великобритании
их принято называть также king retarders, в Северной Америке — master retarders).
Непосредственно прицельное торможение осуществляется в сортировочном парке
Рис. 12.11. Тормозные позиции и позиции вагоноосаживателей в Западной Европе:
ТП — тормозная позиция; ВП— позиция вагоноосаживателя
407
12. Безопасность и управление на сортировочных станциях
Горочный пост
управления
350-400 м
800-1000 м
------------►
Рис. 12.12. Соотношение уклонов и тормозные позиции на сортировочных станциях в России
(на ТПЗ). Устанавливаемые на ТПЗ замедлители называют вспомогательными
(secondary retarders —англ., в Великобритании также —queen retarders, в Север-
ной Америке — group retarders). На этой позиции предпочитают использовать од-
норельсовые гидравлические балочные или электродинамические замедлители
либо упругие тормозные упоры. Также здесь возможно применение плунжерных
замедлителей.
На рис. 12.12 показан пример, соответствующий действующим в России нацио-
нальным требованиям по проектированию сортировочных горок. В рассматри-
ваемом случае замедлители, расположенные на тормозной позиции ТП1, обеспе-
чивают необходимые интервалы между скатывающимися отцепами в зоне между
тормозными позициями ТП1 и ТП2. Замедлители, расположенные на тормозной
позиции ТП2, предназначены для вытормаживания отцепов до скоростей, ис-
ключающих нагоны в зоне между тормозными позициями ТП2 и ТПЗ и дающих
возможность перевода стрелок до подхода отцепа. Назначение замедлителей, рас-
положенных на тормозной позиции 3, — снижение скорости движения отцепов,
если это необходимо. Отцепы должны достигать требуемого местоположения на
путях сортировочного парка, учитывая, что на этих путях уже находятся вагоны,
т. е. с безопасной скоростью соударения. Такая скорость должна быть невысокой
(например, в России она принята равной 5 км/ч).
408
12.3. Управление сортировочными процессами
12.3.3.	Устройства перемещения грузовых вагонов
Рис. 12.13. Устройство перемещения вагонов
(Мюнхен, Германия)
Стандартная европейская винтовая сцепка вагонов не является автоматической.
После скатывания вагоны, стоящие в сортировочном парке, должны быть сцеп-
лены вручную. Но часто соединить вагоны невозможно, так как они находятся на
некотором расстоянии друг от друга. Для устранения зазоров между вагонами ис-
пользуются маневровые локомотивы или устройства перемещения (вагоноосажи-
ватели). Такими устройствами оснащены в Европе современные сортировочные
станции с большой перерабатывающей
способностью. Устройства перемеще-
ния находятся между рельсами и пере-
мещаются посредством автоматически
управляемых тросов (рис. 12.13). Ваго-
ноосаживатели могут быть установле-
ны в конце пути сортировочного парка
(освобождающие механизмы, clearing
sweeper —англ.) и дополнительно в на-
чале пути (буксировочные механизмы,
rope haulage sweeper — англ.). Первые
помогают устранить зазоры между ваго-
нами или группами вагонов, стоящими
на путях сортировочного парка, и дают
возможность сцепить их. Вторые могут
быть нужны для освобождения сортировочных путей в их начале—после стрелок и
последнего замедлителя. Устройства перемещения обоих видов отличаются в тех-
нических деталях. В общем случае применение устройств перемещения является
частью концепции замедления. Применение таких устройств дает возможность
более эффективно использовать пути сортировочного парка, а также исключает
необходимость устранения зазоров между вагонами при помощи локомотивов.
12.3.4.	Стрелки
Параметры стрелок влияют на качество сортировочного процесса. Наиболее
важными из них являются время перевода, контроль положения стрелки и способ
управления. В разных районах сортировочной станции применяют стрелочные элек-
троприводы, приспособленные для перевода от медленно- и нормальнодействующих
до быстродействующих стрелок. Малое время перевода (0,5 с) быстродействующих
стрелок позволяет добиться высокого качества сортировочного процесса. Поэтому
обычно быстродействующие стрелки применяют в горочной зоне. Стрелки с более
длительным временем перевода размещают в других зонах сортировочной станции
(парках приема и отправления). Они могут использоваться и в горочной зоне, если не
требуется высокая производительность. Современные горочные управляющие ком-
плексы способны управлять стрелочными электроприводами разных типов. Контроль
положения стрелок также имеет важное значение для обеспечения безопасности.
В прошлом на сортировочных станциях применяли, главным образом, цент-
рализованные стрелки с механическим управлением. Стрелки с электрическим
управлением использовались ограниченно — в основном на входе в парк прие-
ма и на выходе из парка отправления вследствие большой удаленности этих зон
от горочного поста. Наличие стрелок с электроприводами является основой
409
12. Безопасность и управление на сортировочных станциях
современной концепции управления в сортировочных зонах. Перевод таких стре-
лок может осуществляться посредством пульта управления или при помощи кно-
пок, установленных на стойках рядом со стрелками.
Пульт управления может быть установлен на горочном посту или на колонке
вблизи стрелок. Если используется напольная колонка управления, работник ло-
комотивной бригады (помощник машиниста) или стрелочник должен идти вдоль
путей, нажимая необходимые кнопки для установки маршрута.
По сравнению с централизованным управлением такой способ требует меньше
объектов инфраструктуры (например, кабельных линий, оборудования на посту).
Подобная технология применяется в Европе и Северной Америке и обладает вы-
сокой гибкостью, позволяя наращивать уровень оснащения от минимального на
подъездных путях промышленных предприятий до максимального на сортировоч-
ных станциях. Более подробная информация содержится в п. 9.4.10.
12.3.5.	Датчики
Датчики используются для определения:
—	статических данных о вагоне (например, высота, длина, масса);
—	динамических данных о вагоне (например, скорость, местоположение), эле-
ментах пути (свободность или занятость, рабочее состояние) и погодных условиях
(например, скорость и направление ветра, температура и влажность воздуха).
Такие измерения производятся до начала или во время процесса роспуска.
Степень влияния ветра на скорость движения (снижение скорости) зависит
от длины, высоты и ширины вагона. Измерить длину вагона можно при помощи
доплеровских радаров. Для получения данных о высоте и ширине вагона могут
быть установлены световые ворота, которые также применяют для определения
расстояния между отцепами. Нагрузка на ось вагона может быть измерена непо-
средственно на рельсе путем измерения прогиба рельса под движущейся колесной
парой (весовые датчики). Доплеровские радары служат также для определения
скорости движения вагонов (отцепов).
Погода, особенно ветер, может существенно изменить скорость движения ваго-
на. Регистрация данных о погодных условиях в реальном времени (измерение ско-
рости и направления ветра, температуры, влажности) является важным фактором
для формирования полной информации о качественных характеристиках вагона
и оптимального управления роспуском.
Сокращение количества необходимых измерений повышает эффективность и
уменьшает сложность систем. Одно из возможных решений — применение систем
автоматической идентификации подвижного состава.
Идентификация подвижного состава (вагонов и локомотивов), причем часто
в сочетании с базами данных, имеет важное значение для организации работы
железнодорожного транспорта, в частности следующих операций:
—	эффективного использования, технического обслуживания и ремонта по-
движного состава;
—	подготовки поездов к обработке на сортировочных станциях;
—	предоставления информации клиентам.
Для идентификации подвижного состава применяют следующие технологии:
—	списывание вручную (номера вагонов считывает работник станции);
—	автоматическое локальное считывание (инфракрасные датчики, видеосисте-
мы и другие средства);
410
12.3. Управление сортировочными процессами
—	автоматическая идентификация подвижного состава при помощи специаль-
ных маркеров;
—	спутниковые системы контроля.
Списывание вагонов вручную является трудоемкой и дорогой технологией. Ло-
кальное считывание посредством инфракрасных датчиков, систем видеонаблю-
дения или других средств трудно реализуемо технически. В Европе используются
технологии, основанные на автоматической идентификации подвижного состава
и спутниковых системах контроля. Соответствующими техническими средствами
обязательно оборудуют вагоны с опасными или дорогостоящими грузами. В на-
стоящее время на большинстве железных дорог применяют смешанные системы
передачи и проверки информации. Так, если поезд покинул станцию, данные пере-
даются в информационную систему. Из этой системы данные могут быть получены
по каналу связи на конечной для этого поезда сортировочной станции. Благодаря
такой организации передачи информации сортировочные листки могут быть сге-
нерированы до прибытия поезда на станцию назначения. Когда поезд прибывает,
начинается его входной осмотр, основанный на листке, сформированном при по-
мощи компьютерных технологий. При этом проверяют наличие расхождений по
сравнению с реальными данными (другой порядок расположения вагонов в составе,
вагоны добавлены в состав или исключены из него). Каждое изменение данных
должно быть введено в компьютерную систему или сгенерировано программными
средствами.
На железных дорогах Северной Америки применяется система автоматической
идентификации подвижного состава AEI (Automatic Equipment Identification), обес-
печивающая непосредственную связь между каждым вагоном и информационны-
ми системами. Каждый грузовой вагон или локомотив оснащен двумя маркерами,
прикрепленными на боковых сторонах подвижной единицы. Маркер представляет
собой приемоотвегчик с памятью, содержащей базовую информацию о вагоне. В
Северной Америке каждый вагон идентифицируется посредством буквенно-циф-
рового обозначения—комбинации из букв (от одной до четырех), представляющих
владельца вагона, и цифр (от 1 до 6). Каждый локомотив и грузовой вагон (включая
контейнеры и полуприцепы) в Северной Америке имеет индивидуальный буквен-
но-цифровой идентификатор. Каждая подвижная единица записана в базе данных
UMLER (Universal Machine Language Equipment Register).
Считывающие устройства AEI располагаются вдоль путей, обычно на магист-
ральных линиях около терминалов и в других местах, где составы поездов могут
значительно меняться. Маркеры являются пассивными приборами, а считываю-
щие устройства—активными. Считывающие устройства корректно работают при
любой нормальной скорости движения грузовых поездов, поэтому снижение ско-
рости не требуется. Как только вагон проследует считывающее устройство, его
буквенно-цифровой код аккумулируется в натурный лист, который передается в
информационную систему, следящую за передвижениями вагонов. Такая система
может объединять собственные входные данные с базовой информацией о вагонах,
имеющейся в UMLER, и формировать точные натурные листы, которые использу-
ются на сортировочных станциях и в терминалах для планирования, уточнения ин-
формации о поездах и передачи данных в управляющий вычислительный комплекс
горочной системы автоматизации, а также для связи между железными дорогами
посредством электронного обмена данными (EDI —Electronic Data Interchange).
Выбор датчиков для использования в каждой конкретной системе осуществля-
ется на основе принятой концепции управления сортировочной станцией.
411
12. Безопасность и управление на сортировочных станциях
12.3.6.	Контроль свободности путей
Цель контроля свободности путей на сортировочной станции состоит в том,
чтобы убедиться в отсутствии подвижного состава на стрелочных участках перед
переводом стрелок. Для этой цели могут использоваться:
—	рельсовые цепи;
—	инфракрасные сканеры;
—	радиолокационные сканеры;
—	устройства счета осей (индуктивные шлейфы).
Технические детали реализации устройств контроля свободности пути рассмот-
рены в разделе 5.
12.3.7.	Системы управления сортировочными станциями
12.3.7.1.	Основные положения
Рассматриваемые в этом подразделе системы управляют сортировочными стан-
циями, обеспечивая наиболее высокий уровень автоматизации. Их основу состав-
ляют компьютеры со специально разработанным программным обеспечением.
Такие системы должны обладать способностью адаптироваться к разнообразным
требованиям заказчика в отношении, например, следующих параметров:
—	структура сортировочной станции;
—	качество сортировки;
—	концепция замедления;
—	типы датчиков.
Большинство известных систем построены по одинаковым принципам. Раз-
личия состоят в технических деталях, функциональной гибкости и степени
автоматизации.
Управление технологическими процессами на сортировочной станции требует
точной и надежной обработки больших объемов информации в течение очень ко-
роткого времени. Основой для управления является измерительная информация,
полученная от датчиков, а также другие важные данные, поступающие по различ-
ным каналам (например, предварительная информация о прибывающих поездах).
Информационно-измерительные системы являются неотъемлемыми компонен-
тами современных горочных управляющих комплексов, обеспечивающих роспуск
составов. Главной задачей при этом является целенаправленное воздействие на
движущиеся отцепы по всему маршруту—от горки до путей сортировочного парка.
Кроме того, должны быть решены следующие задачи:
—	управление движением вагонов, скатывающихся с горки;
—	слежение за перемещением вагонов по всей станции;
—	управление горочными локомотивами;
—	регулирование скорости движения отцепов.
Разработка систем управления сортировочными станциями затрудняется тем,
что на железных дорогах мира применяются самые разнообразные технические
средства, что обусловлено различиями технологических, экономических и экс-
плуатационных условий.
К основным технологическим условиям относятся:
—	специфика используемых алгоритмов управления, включая алгоритмы
замедления;
—	специфические технические требования (например, с учетом климата);
412
12.3. Управление сортировочными процессами
—	адаптация к имеющимся техническим возможностям и подвижному составу
(станционные парки, технологии торможения, вид сцепки вагонов и т. д.);
—	национальные и международные стандарты, действующие нормы, правила,
инструкции и т. д.
Основными экономическими условиями являются:
—	экономические показатели конкретной железнодорожной компании (напри-
мер, доступные средства для инвестиций, требования по их окупаемости);
—	расчетный жизненный цикл станции и ее эффективность.
Основные эксплуатационные условия включают:
—	эксплуатационные стандарты и правила;
—	концепции эксплуатации (например, используемые процедуры эксплуатаци-
онной деятельности).
12.3.7.2.	Структура системы
В общем случае система управления сортировочной станцией может состоять
из следующих компонентов:
—	собственно управляющей системы (горочный управляющий комплекс, ло-
кальные парковые комплексы);
—	диагностических систем;
—	информационно-управляющих систем.
Следует отметить, что не все перечисленные подсистемы (кроме управляющей)
обязательно интегрированы в систему управления сортировочной станцией. Кроме
того, изготовители дают своим разработкам названия, которые различаются для
конкретных систем и их подсистем.
Управляющая система, которая представляет собой электронный комплекс с
множеством автоматизированных функций, служит для оптимального управления
горочными процессами. К решаемым задачам относятся:
—	защита каждого отцепа от столкновений с движущимися позади и впереди
подвижными единицами;
—	исключение перевода стрелок под отцепами;
—	возможность доставки вагонов на позиции, удобные для сцепки, в пределах
заданного сортировочного пути;
—	обеспечение высокой производительности.
Дополнительными функциями часто являются управление горочными локомо-
тивами, замедлителями и вагоноосаживателями.
Управляющие системы часто дополняют диагностическими системами, которые
служат для определения технического состояния следующих объектов:
—	элементов инфраструктуры (стрелок, сигналов);
—	средств, используемых для реализации сортировочных процессов (замедлите-
лей, вагоноосаживателей, устройств опробования тормозов и др.);
—	горочных локомотивов;
—	информационных и телекоммуникационных систем.
Непрерывное диагностирование технических средств гарантирует эксплуатаци-
онную безопасность. Его результаты могут быть использованы для целенаправлен-
ного технического обслуживания (по фактическому состоянию) тех компонентов,
которые находятся в предаварийном или неисправном состоянии.
Информационно-управляющие системы используют информацию, получен-
ную от управляющих и диагностических систем. Они не вмешиваются активно в
413
12. Безопасность и управление на сортировочных станциях
оперативное управление процессами, но поддерживают его, осуществляя инфор-
мационное обеспечение. С помощью информационно-управляющих систем могут
быть решены следующие задачи:
—	долгосрочное планирование и прогнозирование технологических ситуаций;
—	обработка информации о прибывающих поездах (прием информации о при-
бывающих поездах с удаленных постов управления, фиксация данных о прибываю-
щих поездах, формирование сортировочных листков и их передача в управляющую
систему);
—	обработка информации об отправляющихся поездах (подготовка документов
для формирования поездов и организации работы по их отправлению, например
регистрация результатов проверки тормозных устройств, выдача поездных сопро-
водительных документов, передача информации об отправляющихся поездах на
станции назначения и, если необходимо, клиентам);
—	оптимизация и мониторинг всех технологических операций на станции;
—	руководство эксплуатационной работой;
—	распределение персонала;
—	получение сжатой информации о реализации процессов управления и оценка
их эффективности (статистика).
12.3.7.3.	Системы в Европе
Широкое распространение, особенно в Западной Европе, получила микроком-
пьютерная система MSR 32, разработанная компанией Siemens [Siemens, 2008].
MSR 32 позволяет интегрировать весь комплекс средств, применяемых для автома-
тизации технологических процессов на сортировочной станции. Система обладает
свойствами модульности и расширяемости.
Техническими компонентами системы являются (рис. 12.14):
—	горочный микропроцессорный комплекс;
—	разнообразные датчики —
о	недорогие датчики прохода колес для контроля свободности пути и регистра-
ции приближения отцепа;
о	доплеровские радары для измерения скорости и длины отцепов;
о	световые ворота для определения расстояния между отцепами;
о	встроенные в рельсы и работающие на изгиб весовые датчики;
о	датчики регистрации данных о погодных условиях (измерение скорости и
направления ветра, температуры и влажности воздуха);
—	стрелочные электроприводы с разным быстродействием;
—	средства управления замедлителями и вагоноосаживателями разных типов;
—	интерфейсы с системами планирования, средства грозозащиты, устройства
связи с системой сигналов точного времени и др.
При невысоких требованиях к производительности используется система управ-
ления MSR 32 EOW (см. п. 9.4.10). Она может применяться для управления децент-
рализованными и централизованными стрелками (с электрическим управлением).
Система MSR 32 EOW также может работать в увязке с системой MSR 32. В этом
случае управление парками приема и отправления осуществляет MSR 32 EOW, а
сортировочным парком — MSR 32.
В Европе полностью автоматическая идентификация подвижного состава (по-
добно североамериканской системе AEI, см. п. 12.3.5) не применяется. Для полу-
чения сведений о поезде и вагонах в его составе используются информационные
414
12.3. Управление сортировочными процессами
Средства отображения
и вывода информации
Управляющая
система
Система
Мост
локальной
сети
Локальная сеть
Система
управления
маршрутами
отцепов
Контроллер
управления
замедлите-
лями ТП1
Контроллер
управления
замедлите-
лями ТП2
Контроллер
управления
замедлите-
лями ТПЗ
Контроллер
управления
вагонооса-
живателями
Контроллер
Система
управления
горочным
локомотивом
уклоны профиля
Рис. 12.14. Архитектура системы MSR 32 (источник: Siemens)
сообщения и входной осмотр. Дополнительные информационные системы могут
поддерживать процесс осмотра прибывающего поезда и формировать данные о
вагонах. Например, автоматизированная система контроля составов для грузовых
перевозок ARKOS может быть интегрирована в систему MSR 32.
Другая система автоматизации сортировочной станции применяется в Скан-
динавских странах. Это система AlisterCargo, разработанная компанией Funkwerk
[Funkwerk, 2008] и полностью основанная на стандартных промышленных про-
граммируемых контроллерах.
В бывшей Чехословакии (ныне — Чехия и Словакия) была разработана авто-
матизированная система управления сортировочной станцией KOMPAS, постав-
ляемая компанией AZD Praha. Она построена на тех же принципах, что и системы
MSR 32 и AlisterCargo. KOMPAS является модульной системой, что дает возмож-
ность применять ее в пяти модификациях на сортировочных станциях разных
размеров и перерабатывающей способности. Ее отличительной особенностью
является применение только нажимных замедлителей. В системе на сортировоч-
ных путях используются три ступени прицельного торможения и одна ступень
удерживающего торможения (более подробно см. [Hajek, 2006]). На основе прак-
тического опыта эксплуатации системы KOMPAS компания Prvnf signalm разрабо-
тала систему MODEST MARSHAL, подробная информация о которой приведена
в [Zafecky, 2008].
12.3.7.4.	Российские системы
В России первая версия системы управления сортировочной горкой КЕМ (ком-
плекс горочный микропроцессорный) была разработана в 1983 г. в Ростовском
институте инженеров железнодорожного транспорта (ныне—Ростовский государ-
ственный университет путей сообщения) и введена в эксплуатацию на сортировоч-
ной станции Красный Лиман. В течение последующих лет комплекс непрерывно
совершенствовался. Разные версии комплекса внедрены на 28 сортировочных стан-
циях в России и других странах СНГ.
415
12. Безопасность и управление на сортировочных станциях
Структура последней версии комплекса — КГМ ПК (разработка Ростовского
филиала НИИАС) показана на рис. 12.15.
КГМ ПК содержит все компоненты современной системы управления сор-
тировочной станцией и проектируется на основании действующих в России
национальных требований и норм (это относится к уклонам, замедлителям, про-
цедурам управления замедлителями, устойчивости к климатическим условиям).
Система также обеспечивает передачу информации по каналам сети переда-
чи данных в информационные системы ОАО «РЖД» и доступ к информации
с АРМов удаленных пользователей (руководителей и диспетчерского аппарата
дистанций СЦБ).
Более подробное описание КГМ ПК можно найти в [Ivancenko et al., 2002;
RFNIIAS, 2008].
Табло
АВГ
АРМ ШН СП
СП и
ХД
АРМ КВГ
Стрелки, РЦ,
ГВЗ, РТД-С
Стрелки
Электрические
параметры
Рис. 12.15. Система управления сортировочной станцией в России [RFNIIAS, 2008]:
АВГ—аппаратура вершины горки; АРМ ДСПГ—автоматизированное рабочее место дежурного по горке;
АРМ ТОиР — автоматизированное рабочее место технического обслуживания и ремонта; АРМ УК—
автоматизированное рабочее место удаленного контроля; АРМ ШН —автоматизированное рабочее место
электромеханика; АРМ ГО — автоматизированные рабочие места горочных операторов; АРС-УУПТ—авто-
матическое регулирование скорости скатывания отцепов с устройством управления прицельным тормо-
жением; АСУ ЛР—автоматизированные системы управления линейных районов; ВБ — выносной блок;
ГАНС Р—горочная автоматическая локомотивная сигнализация с передачей данных по радиоканалу; ГАЦ
МН — горочная автоматическая централизация с автоматическим накоплением маршрутов; ГВЗ — гороч-
ные вагонные замедлители; НАЛ СГ—информационно-аналитическая подсистема сортировочной горки;
К-ЛВС —коммутатор ЛВС; КВГ—контроллер вершины горки; КДК—контрольно-диагностический ком-
плекс; КЗП — аппаратура контроля заполнения путей; КСАУ КС — комплексная система автоматизирован-
ного управления компрессорной станцией; ЛВС—локальная вычислительная сеть; М СТ —метеостанция;
ПИК— преобразователь информационных каналов; (Р) —резервный комплект; РИС —радиолокационные
измерители скорости; РТД-С—радиотехнические датчики свободности участков пути; РЦ — рельсовые
цепи; СБД —сервер баз данных; СК—сетевой коммутатор; СП —сетевой принтер; СП и ХД —сервер прило-
жений и хранилище данных; СПД — сеть передачи данных; ТВ—тензометрические весомеры; ТК—техно-
логический компьютер; УВК—управляющий вычислительный комплекс
416

12. Безопасность и управление на сортировочных станциях
12.3.7.5.	Системы в Китае
В Китае центр системных исследований TDJ {China TDJ System Research Centre,
г. Харбин) разрабатывает различные решения для систем регулирования скорости
отцепов на сортировочных горках, основанных на применении плунжерных замед-
лителей. Такими системами оборудованы сортировочные станции в этой стране.
Реализуемые концепции замедления характеризуются использованием непре-
рывного регулирования скорости. Их отличительными особенностями являются
специальный профиль (рис. 12.16) и интеграция в систему ускорителей (бустеров)
типа TDJ, способных увеличить скорость вагона, если это необходимо. Ускорители
приводятся в действие сжатым воздухом; управление ими может быть раздельным
или в комбинации с плунжерными замедлителями (см. п. 12.3.2.1). Конструкция
ускорителей подобна конструкции плунжерных замедлителей: плунжер ускорителя
выдавливается сжатым воздухом из цилиндра наружу, чтобы дать толчок проходя-
щему колесу вагона. Подробное описание плунжерных замедлителей и ускорителей
можно найти в [TDJ, 2008].
Рис. 12;16. Профиль модернизированной системы регулирования скорости Shenzhen [Xu Zhengli,
2003]
Система позволяет осуществлять надвиг со скоростью 6 км/ч. Средняя скорость
соударения составляет 4,27 км/ч, и вероятность сцепления вагонов достигает 100%.
На средних и малых сортировочных станциях в Китае основными устройствами
регулирования скорости являются управляемые замедлители. При таком решении
ускорители не применяются. Например, на сортировочной станции Наньча уста-
новлены управляемые замедлители типа 4610 TDJ. Эти плунжерные замедлители
размещены в стрелочной и смежной зоне сортировочного парка, состоящего из
16 путей [Xu Zhengli, 2003].
12.3.7.6.	Системы в Северной Америке
На сортировочных станциях Северной Америки применяются разнообразные
системы, в том числе типов Trainyard Tech, PROYARD III и STAR NX, способные
выполнить широкий спектр требований. Эти системы характеризуются использо-
ванием автоматической идентификации вагонов при помощи маркеров (без необ-
ходимости считывать номера вагонов) и управлением станционными устройствами
по радиоканалу (реализовано, например, в системе STAR NX).
Более подробную информацию о системах управления на сортировочных стан-
циях в Северной Америке можно найти в [Judge, 2007].
418
13.1. Требования и основная классификация
13.	Устройства безопасности на переездах
Гоегор Теег, Дмитрий Швалов, Эрик Шёне
13.1.	Требования и основная классификация
Проблема обеспечения безопасности движения на железнодорожных переездах
является весьма актуальной вследствие различных, частично несовместимых ха-
рактеристик железнодорожного и автомобильного транспорта (табл. 13.1). Аварии
на переездах являются причинами около трети всех происшествий со смертель-
ным исходом на железнодорожном транспорте. Подавляющее большинство таких
аварий происходит из-за нарушения правил движения через переезд водителями
автотранспортных средств и невозможности моментальной остановки поезда ло-
комотивной бригадой при обнаружении препятствия движению (см. табл. 13.1).
Несмотря на то что аварии на переездах, в том числе и со смертельным исходом,
составляют менее 1 % общего числа аварий на автомобильных дорогах, при них
среднее число жертв и размеры ущерба намного больше, чем при авариях других
типов. Опасности подвергаются водители и пассажиры автотранспорта, а также
пассажиры поездов, локомотивные бригады, бригады проводников и другой пер-
сонал, находящийся в поездах. Угроза существенно увеличивается при перевозке
опасных грузов из-за возможных катастрофических последствий.
Для повышения уровня безопасности движения во многих странах реализуется
стратегия закрытия железнодорожных переездов и строительства вместо них
двухуровневых развязок между автомобильными и железными дорогами
(см. п. 13.5). Тем не менее большое число переездов остается в эксплуатации и
будет использоваться еще долгие годы.
Результаты сравнения тормозного пути при автомобильном и железнодорожном
движении свидетельствуют о необходимости отдавать приоритет железнодорожному
транспорту — в нормальном режиме эксплуатации поезд не должен иметь
препятствий при движении через переезд. Поэтому участник дорожного движения
должен быть извещен о приближении поезда и обязан остановиться перед
переездом. Такое предупреждение может быть реализовано одним из двух способов:
при помощи оптических или акустических сигналов, подаваемых с поезда, либо
Таблица 13.1
Характеристики железнодорожного и автомобильного движения
Критерии	Железнодорожный транспорт	Автомобильный транс- порт
Масса транспортного средства	Очень большая	Относительно маленькая
Время разгона и торможения	Большое	Относительно малое
Тормозной путь	Длинный	Короткий
Метод обеспечения безопасного расстояния между двумя объектами	Сигнализация на основе блокировки занятых участков	Визуальный контроль
Методика ведения транспортного средства	В соответствии с установленными принципами регулирования скорости	Индивидуальная у каждого водителя
419
13. Устройства безопасности на переездах
посредством специальных сигналов, установленных перед переездом. Если
остановка невозможна вследствие того, что автомобиль приблизился к переезду на
расстояние, меньшее его тормозного пути, или уже въехал на переезд, то он должен
иметь возможность полностью покинуть переезд без создания аварийной ситуации.
Часть переезда, которая используется для движения как поездами, так и авто-
транспортными средствами, будем называть зоной конфликта. Водители всегда
должны иметь возможность покинуть зону конфликта при приближении поезда.
Если это невозможно, то во многих (но не во всех) странах обязательно организу-
ется контроль свободности зоны конфликта (п. 13.4.4.4).
Технические устройства на переездах должны работать безопасно, т. е. их не-
исправности не должны приводить к опасным последствиям. При отказах тех-
нических средств должен быть предусмотрен режим управления с ограниченной
функциональностью, чтобы не останавливать движение на переезде (п. 13.4.5).
Еще одно важное требование состоит в том, что длительность закрытия переезда
не должна превышать предела, необходимого для обеспечения безопасности. Дли-
тельное закрытие автомобильного движения на переезде способно стать фактором,
снижающим уровень безопасности, так как может привести к нарушению води-
телями правил движения — попытке проехать через закрытый переезд. С другой
стороны, задержки поездов снижают пропускную способность линии и затрудняют
выполнение графика движения.
Европейским железнодорожным агентством (ERA) принята следующая базовая
классификация переездов:
нерегулируемые (пассивные), на которых водителям автотранспорта и пешехо-
дам подаются одинаковые сигналы независимо от того, приближается поезд или
нет. Водители и пешеходы должны самостоятельно контролировать приближение
поезда;
регулируемые (активные) с сигнализацией, извещающей водителей и пешеходов
о наличии (приближении) или отсутствии поезда.
13.2.	Постоянная сигнализация со стороны автодороги
Назначение постоянной сигнализации со стороны автодороги — визуальное
извещение водителей о наличии переезда с целью концентрации их внимания.
Эта сигнализация в разных странах зависит от принятой системы управления
дорожным движением. Если основные дорожные знаки, применяемые в разных
странах мира, в целом унифицированы, то в отношении железнодорожных пере-
ездов такой унификации нет. Несмотря на некоторое сходство, дорожные знаки,
обозначающие приближение к переезду, и правила их применения в разных стра-
нах отличаются. В некоторых странах эти знаки требуют обязательной остановки
перед ними; в других странах таких ограничений нет или водители обязаны при
приближении к переезду только снизить скорость до установленной правилами
движения.
Наиболее широко распространенным сигналом, извещающим водителей о
приближении к переезду, является дорожный знак, представляющий собой две
перекрещивающиеся полосы в виде буквы «X» — андреевский крест. Этот знак
отличается от других дорожных знаков, что усиливает его значимость. Знак уста-
навливает абсолютный приоритет железнодорожного движения перед автомобиль-
ным. В одних странах таким знаком оборудованы все переезды, в других—только
переезды без шлагбаумов [Hahn, 2006].
420
13.2. Постоянная сигнализация со стороны автодороги
Во всех случаях этот знак обязывает водителей безоговорочно уступать дорогу
железнодорожному подвижному составу и запрещает останавливаться непосред-
ственно на переезде. Кроме того, знак указывает на безопасное место остановки
транспортного средства перед переездом. В большинстве случаев частные дороги,
тротуары, полевые и лесные дороги не имеют знаков в форме андреевского креста,
но правила дорожного движения также устанавливают абсолютный приоритет
железнодорожного транспорта на таких переездах.
Основой для международной стандартизации знака является Венская конвен-
ция по дорожным знакам и сигналам, принятая в 1968 г. Но дизайн знака, исполь-
зуемого в разных странах, в силу исторических причин существенно отличается
[Hahn, 2006]. Это касается точной формы, цвета, использования надписей и дуб-
лирования полос знака (рис. 13.1):
—	обычно конструкция знака дает возможность воспринимать его даже в плохих
погодных условиях (снегопад и т. п.). Только в некоторых странах используют в
качестве этого знака раскрашенные прямоугольные деревянные планки;
—	во многих европейских странах, в том числе в России, при пересечении ав-
тодорогой двух или более железнодорожных путей знак имеет дополнительные
полосы в виде полукреста. В других странах (например, в США) число путей, пере-
секаемых автодорогой, обозначается табличкой с соответствующим числом, уста-
новленной ниже знака;
—	во всех европейских странах, а также в некоторых других, например в Канаде,
знак раскрашивается двумя цветами, один из которых красный, второй — белый
или желтый, и не имеет надписей. В то же время в ряде стран, таких, как США,
Мексика, Австралия, Китай и Саудовская Аравия, знак дополнен надписью черно-
го цвета «железнодорожный переезд» на соответствующем государственном языке
на одноцветном (обычно белом) фоне;
—	геометрическая форма знака—прямоугольная, т. е. полосы пересекаются под
углом 90° (в большинстве стран, кроме Европы), с острыми правым и левым уг-
лами (в большинстве стран Европы) или с острыми верхним и нижним углами (в
Германии).
Непосредственно перед переездом в дополнение к знаку в виде андреевского
креста часто устанавливают другие сигналы (например, текстовые стенды) для
предупреждения водителей и выдачи им инструкций для безопасного пересечения
переезда.
Во многих странах переезды, на которых осуществляется не только пешеходное,
но и автомобильное движение, оборудуют дорожными знаками, устанавливаемы-
ми за несколько сотен метров до переезда (обычно от 50 до 250 м в зависимости от
местных условий), что дает возможность водителям правильно реагировать на воз-
никающую ситуацию. Часто это могут быть треугольные знаки с красным ободом
и изображением внутри паровоза или современного подвижного состава. В США
США и другие Канада	Германия Некоторые европейские страны,	Япония
страны	в том числе Россия
Рис. 13.1. Знак в форме андреевского креста в разных странах
421
13. Устройства безопасности на переездах
Рис. 13.2. Дорожные знаки и таблички обратного отсчета (на примере Швеции)
это круглый знак с черным ободом и черным крестом внутри. Во многих случаях
расстояние до переезда указывается табличками с тремя, двумя и одной полосами
(обратный отсчет). Примеры таких знаков приведены на рис. 13.2.
Кроме того, дорожные знаки, извещающие о приближении к переезду, часто
дополняют соответствующей разметкой дорожного покрытия, сужением автодо-
роги и т. п.
13.3.	Нерегулируемые переезды
На нерегулируемых переездах водитель несет ответственность за наблюдение
за железной дорогой и распознавание приближающегося поезда. Для того чтобы
водитель гарантированно увидел приближающийся к переезду поезд, необходимо
обеспечить отсутствие каких-либо препятствий в зоне так называемого визуального
треугольника. Рассмотрим принципы формирования визуального треугольника
для случая, когда водителю разрешается проследовать через свободный переезд
без остановки или снижения скорости.
Как было определено в п. 13.1, водитель, двигающийся с разрешенной скоростью,
должен иметь одну из двух возможностей: остановиться перед переездом при обна-
ружении приближающегося поезда или, если это невозможно вследствие того, что
тормозной путь меньше расстояния до переезда (т. е. расстояние от точки, где водитель
имеет возможность увидеть приближающийся поезд, до переезда меньше тормозного
пути автомобиля), безопасно проехать через переезд. Определим точку Л (рис. 13.3)
как критическую, где водитель должен принять решение—остановиться перед пере-
ездом или проследовать через него. Расположение этой точки зависит от длины тор-
мозного пути транспортного средства, определяемой начальной скоростью, временем
замедления при торможении и временем реакции системы «водитель — транспортное
средство». Расстояние 1Л от точки А до точки остановки, которая обычно находится
перед знаком в форме андреевского креста, может быть рассчитано по формуле
/. = t v + ,
Ar
а полное расстояние 1С, необходимое для освобождения переезда после его просле-
дования, —по формуле
1= tv + l,+1 +1,
С г b 1с v3
где 1Ь—тормозной путь транспортного средства (зависящий от скорости движения);
11с—расстояние от точки остановки до границы зоны конфликта на переезде; I —
длина транспортного средства; t— время реакции системы «водитель—транспорт-
ное средство»; v—скорость движения транспортного средства.
422
13.3. Нерегулируемые переезды
Зона конфликта
Рис. 13.3. Визуальный треугольник:
А — идентифицируемая точка; В — точка видимости поезда
Соответственно, время освобождения переезда tc можеп быть определено по
формуле
v
Время приближения поезда ta, которое не должно быть меньше времени проезда
транспортного средства через переезд, определяется как
К — *с +
где 5— резерв времени.
Расстояние приближения поезда sB, следовательно, составит
^ = V. = v,k + -,-^-f-+5.
Типичные значения параметров показаны в табл. 13.2.
Таблица 13.2
Значения расчетных параметров
Параметр	Типичное (обычное) значение
h	От 5 до 100 м (в зависимости от скорости транспортного средства и режима торможения)
1"	От 5 до 20 м (в зависимости от количества путей, пересекаемых автодорогой, и угла пере- сечения)
К	Не более 25 м (в зависимости от национальных ограничений максимальной длины транс- портного средства)
к	От 1 до 3 с
V	От 1 до 30 м/с (в зависимости от общих или локальных ограничений скорости)
S	От 2 до 5 с
423
13. Устройства безопасности на переездах
Скорость участника дорожного движения, км/ч
Рис. 13.4. Зависимость между скоростью транспортного средства и
расстоянием приближения поезда
В некоторых нацио-
нальных правилах до-
рожного движения оста-
новка транспортного
средства перед переездом
обязательна, даже если
нет приближающегося
поезда. В таком случае
значения tr и 1Ь могут быть
приняты равными нулю,
что дает возможность
идентифицировать точ-
ку А как точку останов-
ки (место расположения
знака в форме андреев-
ского креста). При этом время освобождения tc должно быть большим, поскольку
необходимо учесть разгон транспортного средства в начале движения. Расстояние
приближения поезда sB также может увеличиться.
Для действующих переездов, особенно тех, где остановка перед переездом не-
обязательна при отсутствии приближающегося поезда, должна учитываться разная
скорость движения транспортных средств. Если расстояние 1Л увеличивается с уве-
личением скорости движения автомобиля, то с расстоянием приближения поезда
SB ситуация более сложная. Чем быстрее движется транспортное средство, тем
длиннее его тормозной путь и, следовательно, требуется больше времени на тор-
можение. Но и покинет переезд такое транспортное средство быстрее. На практике
при выборе параметров используются функции, вид которых показан на рис. 13.4.
Из этого графика и результатов исследований для различных параметров можно
сделать следующие выводы:
— определяющими для расчетов являются наиболее длинные автотранспортные
средства;
Рис. 13.5. Увеличение количества визуальных треугольников
424
13.3. Нерегулируемые переезды
—	для скорости выше 30 — 40 км/ч необходимое расстояние приближения меня-
ется незначительно, тогда как при низкой скорости оно резко увеличивается. По-
этому для медленных автотранспортных средств обычно принимается наибольшее
расстояние приближения со стороны железной дороги;
— пешеходы обычно передвигаются с самой низкой скоростью, но благодаря
малым размерам по сравнению с автомобилями становятся существенным фак-
тором для вычисления расстояния приближения только в случае протяженной
зоны конфликта, т. е. при пересечении многопутной линии или расположении
переезда под очень острым углом к железной дороге. Определяющим фактором
становится также скопление большого числа пешеходов на переезде (например, в
крупных городах).
Поэтому при расчетах визуальных треугольников принимается, что транспорт-
ные средства наибольшей допустимой длины движутся со скоростью от минималь-
но разрешенной (обычно около 10 км/ч) до максимальной для данной автодороги
и число необходимых визуальных треугольников будет увеличиваться (рис. 13.5).
При очень протяженной зоне конфликта принимаются во внимание также пеше-
ходы. Для них не нужно учитывать тормозной путь, а потому их удаление от знака
в форме андреевского креста может быть минимальным.
Размеры визуального треугольника могут быть уменьшены при снижении разре-
шенной скорости на автомобильной или железной дороге (рис. 13.6) либо наличии
требования к водителям автотранспорта обязательно останавливаться перед пере-
ездом. Недостатком такого подхода является увеличенное время проследования
через переезд и снижение пропускной способности обеих транспортных систем.
Обычно используются следующие возможности ограничения скорости (пример на
рис. 13.5 с определяющими точками Ах/Вх для самого медленного транспортного
средства и точками AJB3— для самого быстрого):
—	при недостаточной видимости поезда в треугольнике 0— А5 — В5 необходимо
ограничивать скорость движения по автодороге;
—	если видимость поезда в треугольнике 0 —Ах — В} затруднена, следует ограни-
чивать скорость движения по железной дороге;
—	если нарушена видимость в промежуточной зоне между треугольниками 0 —
А. — В5 и 0 —Ах — Вх, необходимо ограничивать скорость движения как на автомо-
бильной, так и на железной дороге.
Кроме непосредственной видимости поезда, обеспечиваемой посредством ви-
зуального треугольника, в большинстве стран водителей дополнительно преду-
преждают акустическими сигналами, подаваемыми машинистом с определенной
Рис. 13.6. Знаки ограничения скорости перед переездом:
слева—для автотранспорта (в км/ч), справа—для железнодорожного транспорта (в десятках км/ч)
425
13. Устройства безопасности на переездах
Рис. 13.7. Пешеходные заграждения на нерегулируемом
переезде (фото: DB, Ш. Клинк)
точки при приближении по-
езда к переезду. В некоторых
странах допускается преду-
преждать водителей только
акустическими сигналами
без обеспечения видимости
поезда (это правило дей-
ствует только на переездах
с очень малыми размерами
автомобильного движения).
Для повышения безопас-
ности пешеходов и велоси-
педистов часто используют-
ся специальные заграждения
(рис. 13.7). Такие загражде-
ния вынуждают лиц, прибли-
жающихся к переезду, просматривать железнодорожную линию в обоих направле-
ниях и двигаться более медленно.
13.4.	Регулируемые переезды
13.4.1.	Общие положения
К регулируемым относятся переезды, на которых предусмотрены разные сред-
ства оповещения участников дорожного движения о приближении поезда. К таким
средствам относятся технические устройства ограждения (светофоры, шлагбаумы и
др.), а также ручные сигналы. Дальнейшие пояснения относятся, главным образом,
к техническим средствам, однако многие положения применимы также для ручных
средств ограждения переездов.
Технические средства ограждения на переездах могут быть классифицированы
по разным критериям, в частности следующим:
—	вид средств ограждения со стороны автодороги (например, только светофоры,
светофоры и полушлагбаумы, светофоры и шлагбаумы полной длины, п. 13.4.2);
—	процедуры открытия и закрытия переезда (п. 13.4.3);
—	вид контроля (п. 13.4.4).
13.4.2.	Активные средства ограждения со стороны автодороги
13.4.2.1.	Обзор
В отличие от пассивных средств, описанных в п. 13.2, активные средства огра-
ждения со стороны автодороги подают водителям сигналы или создают механиче-
ское препятствие движению на переезд в зависимости от приближения поезда и
состояния переезда. В настоящее время применяются разные технические решения.
Сигналы, подаваемые водителям автотранспортных средств, существенно разли-
чаются от страны к стране, что вызывает затруднения у водителей, выезжающих за
рубеж. Основными устройствами являются (рис. 13.8):
—	световые сигналы (п. 13.4.2.2), различающиеся от страны к стране. Это может
быть непрерывный или мигающий красный огонь, два попеременно мигающих
426
13.4. Регулируемые переезды
красных огня и т. п. В некоторых странах светофоры включают также лампы желто-
го огня для подачи водителям сигнала «Стоп!». Лампы этих сигналов обычно уста-
навливаются внутри знака в форме андреевского креста либо выше или ниже него;
—	устройства механического перекрытия проезжей части. К таким ус тройствам
относятся шлагбаумы, перекрывающие проезжую часть автодороги полностью
или частично (п. 13.4.2.3). В некоторых странах также применяют другие устрой-
ства, создающие механическое препятствие движению, например заградительные
барьеры (п. 13.4.2.4). Ранее в Великобритании на участках, где скорость движения
поездов была невысокой, применяли поворотные шлагбаумы, заграждающие по-
переменно автомобильную либо железную дорогу;
—	дополнительные акустические сигналы, которые подаются с поезда или на-
польными устройствами. В последнем случае акустическая сигнализация может
работать во время закрытия шлагбаумов, непрерывно до прибытия поезда к пере-
езду либо в течение всего времени, пока шлагбаумы закрыты;
—	в качестве временного решения или дополнительно к техническим средствам
предупреждения дежурный работник может осуществлять ограждение переезда при
помощи соответствующих ручных сигналов.
Для сигнализации со стороны автодороги важное значение имеет время пре-
дупреждения. Его определяют как время от момента появления первого сигнала,
который обязывает водителя остановиться, до момента вступления поезда на пе-
реезд. Время предупреждения зависит от технических решений, используемых для
закрытия, контроля состояния и открытия переезда. Оно не должно быть очень
большим, так как это создает препятствия автомобильному движению, а также
может привести к нарушениям дисциплины водителями и, в конечном итоге, к
снижению уровня безопасности. Способы расчета времени предупреждения при-
ведены в п. 13.4.4.5.
В большинстве со-
временных систем оп-
тические и акустические
сигналы включаются за
определенное время перед
началом опускания брусь-
ев шлагбаумов. Это дает
возможность водителю,
находящемуся от переезда
на расстоянии, меньшем
тормозного пути, беспре-
пятственно проехать через
переезд (п. 13.4.3.3).
Главным преимущест-
вом полного перекрытия
проезжей части автодо-
роги является повышение
дисциплины водителей ав-
томобилей, так как полно-
стью исключается возмож-
ность объезда шлагбаума.
С другой стороны, пол-
ное перекрытие проезжей
Рис. 13.8. Пример оборудования переезда устройствами сигна-
лизации в Германии (фото: DB, К. Бедешински)
427
13. Устройства безопасности на переездах
Рис. 13.9. Схема размещения устройств переездной сигнализации в России:
А, Б—переездные светофоры с автошлагбаумами; У31—У34—устройства заграждения (УЗП); ДУ— аппа-
ратура управления автоматической светофорной сигнализацией и шлагбаумами; БШ— батарейный шкаф
(цифрами указано число расположенных в нем аккумуляторов); РЦ— рельсовые цепи для контроля просле-
дования поезда; 31, 32—заградительные светофоры; БП— пост дежурного по переезду
части может привести к тому, что автомобиль окажется перед заграждением и не
сможет покинуть переезд. Если полное перекрытие проезжей части реализуется
посредством двух полушлагбаумов с каждой стороны переезда, то для исключе-
ния такой ситуации обычно устанавливается интервал времени между опусканием
брусьев шлагбаумов на входной и выходной сторонах. Реализация полного пере-
крытия увеличивает потребность в контроле зоны конфликта (п. 13.4.4.4).
В некоторых странах устройства переездной сигнализации кроме основного
сигнала «Стоп!» могут также подавать участникам дорожного движения другие
сигналы, например:
—	извещение (желтым огнем) о скором включении на дорожном светофоре крас-
ного огня;
—	активная индикация о возможности проезда через переезд и Исправной работе
переездной сигнализации (например, белым огнем). Если такой сигнал свобод-
ности переезда не горит, водители должны действовать, как на нерегулируемых
переездах. Это может создавать проблемы, если в одной и той же стране такой
индикацией оснащена лишь часть переездов;
— дополнительный сигнал для извещения о приближении поезда по второму
пути двухпутной линии после того, как первый поезд покинул переезд (часто ис-
пользуется на регулируемых переездах, не оборудованных шлагбаумами). Назначе-
ние последнего—решение проблемы безопасности, так как водители могут начать
движение через переезд после освобождения его первым поездом, не принимая во
внимание возможность скорого приближения второго.
Выбор средств заграждения со стороны автодороги зависит от разных факто-
ров, которые определяются спецификой той или иной страны. Такими факторами
являются:
—	размеры автомобильного и железнодорожного движения;
—	скорость движения автотранспортных средств и поездов;
—	местные условия;
— принципы управления и обеспечения безопасности движения, принятые в
соответствующей стране или железнодорожной компании.
На рис. 13.9 представлен пример размещения оборудования переездной сигна-
лизации на Российских железных дорогах.
428
13.4. Регулируемые переезды
13.4.2.2.	Переездные светофоры
Переездные светофоры, размещаемые со стороны автодороги, имеют мачто-
вую конструкцию. На мачте переездного светофора устанавливается следующее
оборудование:
—	сигнальные головки необходимых огней (обычно красных, в некоторых слу-
чаях также желтых и/или белых);
—	сигнальные щиты;
—	устройства, подающие акустические сигналы, например звонки;
—	постоянные дорожные знаки, такие, как знак в форме андреевского креста;
—	кабельные муфты для разделки сигнального кабеля.
Мигающие сигналы светофоров должны иметь четко определенное время вклю-
чения и выключения с установленными допусками, которое различается от страны
к стране. Например, в России время включения и выключения огней составляет по
0,75 с ± 20%. Оптическая система сигналов должна обеспечивать их видимость с
определенного расстояния. В России, например, это расстояние должно составлять
не менее 100 м на прямых участках и не менее 50 м в кривых.
Светофорные головки используют двух типов: ламповые (с лампами накалива-
ния) и светодиодные. Многие железные дороги предъявляют повышенные требо-
вания к надежности ламп накаливания для красных огней переездных светофоров,
что обеспечивается применением двухнитевых ламп. В этом случае при перегора-
нии основной нити лампы происходит автоматическое переключение цепи пита-
ния на резервную нить.
13.4.2.3.	Шлагбаумы
Шлагбаумы устанавливают преимущественно на одном основании с переездны-
ми светофорами. Если используются разные основания, то шлагбаумы размещают
ближе к железнодорожному пути, чем светофоры. На некоторых железных дорогах
требуется наличие свободной зоны между линией габарита подвижного состава и
шлагбаумами для обеспечения возможности человеку, оказавшемуся на закрытом
переезде, покинуть опасную зону. Кроме того, для этой цели может быть устроен
специальный обходной путь рядом с переездом (рис. 13.10).
Рис. 13.10. Обходной путь рядом с переездом (фото: К. Вебер)
429
13. Устройства безопасности на переездах
Брус —
Светофор
Электродвигатель
Противовес -
Тумба-подставка —
Фундамент
Поворотное
устройство '
Рама —
Рис. 13.11. Устройство переездного светофора и шлагбаума
(на примере Чехии)
На рис. 13.11 показан при-
мер конструкции автоматиче-
ского шлагбаума со следующим
оборудованием:
— расположенный на фунда-
ментной тумбе-подставке элек-
трический привод;
— шлагбаум с противовесом.
На брусе шлагбаума могут
быть установлены сигнальные
огни или отражатели света,
улучшающие визуальное вос-
приятие бруса водителями.
Некоторые конструкции
предусматривают поворот
шлагбаумов при воздействии
на них движущихся транспорт-
ных средств. Такое решение
позволяет спасти оставшееся
в зоне переезда транспортное
средство, например вывести из
опасной зоны прицеп машины
или трактора после опускания шлагбаумов. С этой целью брус шлагбаума закреп-
ляется в раме с поворотным устройством, позволяющим при ударе транспортного
средства повернуть брус на угол 90° вверх или в любую сторону в горизонтальной
плоскости. Другой возможностью предотвращения материального ущерба и опас-
ных ситуаций является обеспечение начала торможения транспортного средства
перед переездом в определенной точке.
Некоторые системы также оснащены датчиками, фиксирующими повреждения
заградительного бруса. Для этой цели внутри каждого бруса создается электриче-
ская цепь, разрывающаяся в случае его повреждения.
Опускание и подъем бруса шлагбаума обеспечивает электродвигатель элек-
тропривода или электрогидравлической системы. Применяются электродви-
гатели постоянного или переменного тока, последние — с питанием от одно-
фазной или трехфазной электрической сети. Обычно тип электродвигателя
выбирается с учетом возможности его питания от имеющейся на переезде сети
электроснабжения.
При опускании заградительного бруса его потенциальная энергия переходит
в кинетическую, которую необходимо погасить в конце перевода, чтобы не допу-
стить удара бруса о дорожное покрытие. В качестве амортизационного устройства
используется гидрогаситель, входящий в состав электропривода. Гидрогаситель
обеспечивает равномерную скорость опускания заградительного бруса и его плав-
ную остановку в конце перевода.
Современные типы шлагбаумов оборудованы системами, обеспечивающими
опускание заградительного бруса без использования электродвигателя, а также
системами фиксации и/или контроля нахождения бруса в крайних положениях
(верхнем и нижнем). Специальным требованием к шлагбаумам с автоматическим
опусканием бруса является следующее: в случае повреждения или аварии источ-
ника энергии брус должен быть опущен.
430
13.4. Регулируемые переезды
Брус шлагбаума обычно должен перекрывать не менее половины ширины про-
езжей части с правой стороны по ходу движения транспортных средств. Однако
когда используются полушлагбаумы, с левой стороны должна оставаться непере-
крытой проезжая часть некоторой минимальной (например, Зм) ширины.
13.4.2.4.	Автоматические устройства заграждения
Дополнительно к переездным светофорам и шлагбаумам в странах бывшего
СССР используют устройства заграждения УЗП, предотвращающие выезд транс-
портных средств на переезд. УЗП состоит из четырех заградительных устройств,
которые размещают в полотне автодороги (рис. 13.12).
При опущенной крышке заградительное устройство не создает помех движению
автотранспортных средств. При приближении поезда к переезду крышки загради-
тельных устройств поднимаются и препятствуют въезду на переезд транспортных
средств. Подъем и опускание крышки осуществляется электроприводом.
Транспортные средства, оказавшиеся на переезде после подъема крышек за-
градительных устройств, могут выехать с переезда, так как при наезде на крышку
транспортного средства со стороны железнодорожного пути она опускается, а при
освобождении—поднимается под действием противовеса.
Контроль наличия транспортных средств в зоне крышки осуществляется ульт-
развуковыми датчиками. В случае появления транспортного средства в зоне кон-
троля датчика в момент подъема крышки заградительного устройства электро-
двигатель выключается, и подъем крышки прекращается до освобождения зоны
над ней.
На железных дорогах России заградительные устройства, как и шлагбаумы, име-
ют двойное управление:
—	автоматическое—при вступлении поезда на участок приближения к переезду;
—	ручное—нажатием кнопок на щитке управления.
Ультразвуковой датчик обнаружения транспортного средства
Противовес
Электродвигатель	Основание
Рис. 13.12. Устройство заграждения переезда
431
13. Устройства безопасности на переездах
13.4.2.5.	Соблюдение требований безопасности
участниками дорожного движения
Правила безопасности для участников дорожного движения определяются по-
рядком работы ограждающих устройств и зависят от типа и числа применяемых
технических средств. Основные методы организации движения через переезд могут
быть следующими:
—	перед проследованием переезда участник дорожного движения должен все-
гда визуально контролировать зону приближения поезда. При этом светофоры и
шлагбаумы являются только вспомогательными оповестительными устройствами
и не гарантируют безопасность сами по себе. Такая технология появилась в силу
исторических причин — в прошлом надежность технических средств была низкой,
скорость движения на автомобильном и железнодорожном транспорте была срав-
нительно невысокой, как и интенсивность автомобильного движения, вследствие
чего было приемлемо требовать обязательного замедления автомобилей перед пе-
реездом. Проблема при использовании таких систем состоит в том, что негорящие
светофоры и открытые шлагбаумы служат разрешением водителям проследовать
через переезд, даже если такое их состояние является ошибочным;
—	участник дорожного движения может полагаться на показания сигналов
ограждающих устройств. Этот принцип широко используется в настоящее время,
когда, с одной стороны, скорость и размеры движения увеличились, а с другой —
используются высоконадежные ограждающие устройства. Для обеспечения без-
опасности необходимо, чтобы в случае любой неисправности технических средств
переезд был надежно закрыт со стороны автодороги или чтобы движение поездов
было остановлено (см. п. 13.4.5);
—	переездные светофоры подают соответствующие сигналы при исправном
состоянии ограждающих устройств, которое гарантирует водителю, что переезд
может быть безопасно пересечен, и их неисправном состоянии, когда при прибли-
жении к переезду участник дорожного движения должен визуально контролировать
свободность железнодорожных путей.
13.4.3.	Открытие и закрытие переездной сигнализации
13.4.3.1.	Определение нормального состояния
Каждый переезд имеет определенное нормальное состояние, в котором он мо-
жет быть либо открытым, либо закрытым для дорожного движения. Выбор того
или иного решения осуществляется по результатам сравнения размеров дорожного
движения (число автомобилей/пешеходов в единицу времени) и размеров движе-
ния поездов. В большинстве случаев переезды в нормальном состоянии открыты
для дорожного движения и закрываются только при приближении поезда, поэтому
последующее описание будет, главным образом, сосредоточено на них.
Переезды, в нормальном состоянии закрытые для дорожного движения и от-
крывающиеся только по требованию участника дорожного движения, если нет
приближающегося поезда, — это решение для ситуаций с очень малыми разме-
рами дорожного движения. Типичным примером является частная (например,
принадлежащая предприятию) автомобильная дорога, пересекающая железно-
дорожную линию с относительно высокой интенсивностью движения поездов.
Такие переезды стараются ликвидировать, но в некоторых случаях их приходится
сохранять из-за отсутствия альтернативы. Нормально закрытые переезды должны
432
13.4. Регулируемые переезды
обязательно оборудоваться устройствами, полностью перекрывающими проезжую
часть автодороги.
В обоих случаях приоритет имеют железнодорожные перевозки, что дает воз-
можность не создавать препятствий проследованию поездов через переезд за ис-
ключением случаев отказов оборудования.
13.4.3.2.	Основные методы и принципы открытия и закрытия переезда
Рассматривая технологию открытия и закрытия переезда, необходимо различать
следующие виды управления средствами его ограждения:
—	ручное при помощи механических или электрических устройств;
—	автоматическое при приближении поезда к переезду и освобождении по-
ездом зоны переезда или при установке маршрута в системе электрической
централизации.
На переездах с ручным управлением дежурный работник должен быть проин-
формирован о приближении поезда. В зависимости от ситуации дежурный должен
закрыть переезд немедленно после получения этой информации или по истечении
установленного времени.
При автоматическом управлении операции закрытия и открытия переезда обыч-
но начинаются, когда поезд проследует датчики, установленные в определенных
точках пути. Для этой цели могут использоваться точечные датчики различных ти-
пов (см. п. 5.2.2), рельсовые цепи (см. п. 5.2.3.2) и магнитные индуктивные шлейфы
(см. п. 5.2.4.3). Для повышения надежности и достоверности получения информа-
ции датчики часто дублируют. При невозможности передать машинисту инфор-
мацию об исправном состоянии переезда (п. 13.4.4.1) такая избыточность также
способствует повышению безопасности. В этих случаях решение по результатам
срабатывания датчиков принимается следующим образом:
—	переезд должен быть закрыт, как только один из двух датчиков зафиксирует
приближение рельсовой подвижной единицы;
—	переезд должен быть открыт, если оба датчика зафиксируют его освобожде-
ние от подвижной единицы.
При использовании переездной сигнализации, зависящей от установки марш-
рутов, закрытие переезда часто не начинается тотчас же с установкой маршрута, а
происходит позднее следующим образом. После получения запроса на установку
маршрута сначала все стрелки переводятся в соответствующие положения, затем
проверяются остальные условия, необходимые для установки маршрута, и сигналы
приводятся в состояние готовности к открытию. Закрытие переезда и включение
разрешающего показания на заградительном светофоре осуществляются при вступ-
лении поезда на участок приближения.
13.4.3.3.	Алгоритм открытия и закрытия переездной сигнализации
На рис. 13.13 представлен алгоритм открытия и закрытия переездной сигнали-
зации, оборудованной светофорами с белым мигающим огнем, автоматическими
шлагбаумами и автоматическими заградительными устройствами (см. п. 13.4.2).
В нормальном состоянии, когда участок приближения к переезду свободен от
подвижного состава (рис. 13.13, а), сигнальное оборудование находится в следую-
щем состоянии: запрещающие огни переездных светофоров не горят, горит белый
мигающий огонь, брусья шлагбаумов в верхнем положении.
433
13. Устройства безопасности на переездах
Оборудова- ние	Состояние оборудования	Положение поезда				
		а	б	в	Г	д
Светофоры	Не горит (горитбелый мигаю- щий огонь)					
						
	«Стоп!»					
						
Автоматиче- ские шлаг- баумы	Подняты (открыты)					
			\			
	Опущены (закрыты)				/	
						
Загради- тельные устройства	Опущены					
					/ /	
	Подняты				Г /	
						
Переезд в целом	Открыт					
						
	Закрыт					
						
Рис. 13.13. Алгоритм работы автоматической переездной сигнализации в России
Закрытие переезда начинается в момент, когда поезд находится на определен-
ном расстоянии от переезда. Это расстояние (фактическая длина участка прибли-
жения) должно быть достаточным для того, чтобы:
1)	автомобиль, уже начавший движение по переезду, успел до подхода поез-
да освободить зону конфликта и отъехать на безопасное расстояние от крайнего
рельса;
2)	поезд мог быть остановлен перед переездом в случае невозможности его за-
крытия (в случае аварийной ситуации).
Правила вычисления длины участка приближения представлены в п. 13.4.4.5.
При вступлении поезда на участок приближения (рис. 13.13,6) переездные све-
тофоры подают сигналы «Стоп!» в сторону автодороги. Через определенное время
брусья шлагбаумов начинают опускаться в горизонтальное положение. Величина
этой временной задержки может различаться от страны к стране и зависит от осо-
бенностей автомобильного движения.
После полного опускания брусьев шлагбаумов автоматические заграждающие
устройства (если переезд оборудован ими) переводятся в верхнее положение, пре-
пятствующее движению автотранспорта. Переезд закрывается и находится в таком
состоянии в течение всего времени движения поезда (рис. 13.13, в).
После полного освобождения переезда (рис. 13.13, г) сначала опускаются в
нормальное положение устройства заграждения. Затем открываются шлагбау-
мы и выключаются сигналы «Стоп!» на переездных светофорах. В большинстве
стран светофоры выключаются после того, как брусья шлагбаумов поднимутся
в верхнее положение, в некоторых странах выключение светофоров происхо-
дит одновременно с началом подъема брусьев шлагбаумов. Если для индика-
ции свободного (открытого) состояния переезда используются белые огни, то
434
13.4. Регулируемые переезды
они включаются в тот же момент или после того, как поезд удалится от переезда
на определенное расстояние (например, 150 м в России на перегонах), для того
чтобы предотвратить опасную ситуацию, которая может возникнуть при движе-
нии (откате) подвижного состава обратно на переезд. При наличии двух и бо-
лее железнодорожных путей переезд после его освобождения не откроется, если
движущийся по другому пути поезд уже вступил на участок приближения. Если
этот поезд еще не вступил на участок приближения, то в одних странах переезд
открывается всегда, а в других—только если прогнозируемое время открытия не
является очень малым.
13.4.3.4.	Регламентированные остановки на участке приближения
к переезду и различные скорости движения поезда
Если поезда имеют запланированную остановку на участке приближения к
переезду, что часто встречается на второстепенных линиях, то используется сле-
дующее решение: когда поезд готов к отправлению, локомотивная бригада ини-
циирует закрытие переезда. Это может быть реализовано при помощи кнопки,
установленной на платформе, или посредством специального радиопередающего
устройства в кабине машиниста (рис. 13.14). В США для распознавания момента,
когда поезд начинает двигаться от остановочного пункта, применяют датчики
движения, инициирующие закрытие переезда. На многих второстепенных ли-
ниях, которые используются только для движения пассажирских поездов, такие
решения могут быть предпочтительными независимо от того, есть на участке
приближения к переезду остановочная платформа или нет.
Затруднения встречаются там, где
одни поезда имеют запланированную
остановку на платформе, расположен-
ной на участке приближения к переез-
ду, а другие — нет. В этом случае авто-
матическое закрытие шлагбаумов может
произойти до того, как поезд прибудет к
остановочному пункту, в результате чего
пассажиры не смогут перейти через пу-
ти к месту посадки. На линиях со сме-
шанным движением затруднения может
вызвать разная скорость движения по-
ездов: начальный момент закрытия пе-
реезда, устанавливаемый для быстрого
поезда, может привести к излишнему
увеличению времени ожидания у за-
крытого переезда в случае приближения
медленного поезда.
Решением является определение
начального момента закрытия переез-
да в зависимости от категории поезда
или вычисление его для каждого поез-
да индивидуально. Для этого требуется
достоверная информация о категории
или скорости приближающегося поезда.
Рис. 13.14. Путевой инфракрасный датчик
для закрытия переезда машинистом с локо-
мотива (на вершине левой мачты) с кнопкой
для вспомогательного управления внизу
435
13. Устройства безопасности на переездах
Она может быть предоставлена линейным персоналом, локомотивной бригадой
или автоматически. Например, в Швеции эксплуатируется автоматическая система,
в которой нормальное закрытие переезда (с фиксированной задержкой времени)
осуществляется при скорости движения поездов до 160 км/ч, тогда как при более
высокой скорости на той же самой линии закрытие переезда начинается по радио-
сигналу, подаваемому с поезда [Hagelin/Stiindh, 1997]. В системах автоматической
установки маршрутов, удовлетворяющих требованиям безопасности, сведения о
категории поезда могут быть использованы для расчета начального момента закры-
тия переезда. Кроме того, при использовании таких систем автоматически опреде-
ляется, потребуется ли поезду остановка перед переездом, или он будет следовать
безостановочно [Akuzawa, 1982].
13.4.3.5.	Электроснабжение
Устройства переездной сигнализации, расположенные на станциях, обычно
получают питание от тех же источников, что и электрическая централизация, а
устройства, расположенные на перегонах, — от тех же источников, что и путевая
блокировка. Высокая надежность источников электроснабжения имеет очень важ-
ное значение, поэтому на большинстве железных дорог устройства переездной
сигнализации получают питание от двух независимых источников — основного и
резервного. В качестве основных источников используют высоковольтные линии,
в качестве резервного источника — преимущественно аккумуляторные батареи.
Батарейная система должна поддерживать рабочее состояние устройств переездной
сигнализации в течение нескольких часов и автоматически подзаряжаться во время
работы основного источника питания.
13.4.4.	Контроль устройств переездной сигнализации
13.4.4.1.	Основные виды контроля
В прошлом перед выдачей разрешения на движение поезда, как правило, не
проверялась информация о закрытии шлагбаумов. Поэтому безопасность дви-
жения зависела от правильных и точных действий дежурного по переезду после
получения им сведений о приближении поезда. Такая практика была широко рас-
пространена и после Второй мировой войны даже в высокоразвитых странах. С
увеличением скорости движения поездов и автомобилей столь низкий уровень
безопасности стал причиной большого количества аварий.
В связи с этим потребовались разработки, направленные на повышение без-
опасности. Сначала информация обратной связи была регламентирована норма-
тивными документами — ограждающий поездной сигнал не должен быть открыт,
пока закрытое состояние всех переездов, расположенных на участке до следующе-
го сигнала, не будет подтверждено оператором или доложено ему дежурными по
переездам. Сперва такой метод использовался для переездов, расположенных на
станциях, позднее — также для переездов, расположенных на перегонах. Резуль-
татом стало чрезвычайно продолжительное время ожидания участниками дорож-
ного движения открытия переезда, особенно когда он располагался на длинном
блок-участке.
Техническая зависимость между устройствами переездной сигнализации и све-
тофорами, предусматривающая, что поездной или маневровый сигнал может быть
436
13.4. Регулируемые переезды
Рис. 13.15. Классификация активной переездной сигнализации по виду управления и контроля
открыт только после проверки закрытия переезда для движения автотранспорта,
была реализована намного позднее, чем для стрелок и устройств контроля сво-
бодности пути.
С точки зрения технической реализации управления и контроля переездной
сигнализации почти во всех странах применяют (с некоторыми вариациями) две
основные технологии (рис. 13.15):
—	маршрутно-зависимая переездная сигнализация увязывается со схемами уста-
новки маршрутов в зоне действия централизации стрелок и сигналов. Сигнал, вы-
полняющий заградительную функцию, открывается только при закрытом переезде
сразу после замыкания маршрута или позже — при вступлении поезда на участок
приближения (см. п. 13.4.3.2);
—	в автономной переездной сигнализации управление и контроль осуществляются
независимо от систем централизации и блокировки, даже если сам переезд нахо-
дится в пределах зоны действия централизации.
Маршрутно-зависимая сигнализация обычно применяется, если основной за-
градительный сигнал находится непосредственно перед переездом. Это относится
к переездам, которые расположены на станциях или вблизи пунктов примыкания,
на подъездных путях, а также на перегонах вблизи сигналов путевой блокировки.
Во всех остальных случаях применяется автономная сигнализация. Таким обра-
зом, автономные переезды доминируют на перегонах, а маршрутно-зависимые —
на станциях. При определенных местных условиях возможны случаи, когда при
приближении поезда к переезду в одном направлении контроль осуществляется
автономно, а в другом — маршрутно-зависимо.
Большинство устройств автономной переездной сигнализации извещают маши-
ниста поезда о закрытом состоянии переезда посредством заградительных светофо-
ров. В последние годы на некоторых железных дорогах внедряют системы, которые
вследствие избыточности обладают столь высокой надежностью, что извещение
о закрытии переезда не требуется. Информация об отдельных неисправностях не
предоставляется непосредственно машинисту или местному эксплуатационному
персоналу. Такие переезды контролируются дистанционно с выводом информации
на расположенный поблизости пост централизации. Если диагностическая система
обнаруживает ошибку, снижающую уровень безопасности (например, неисправ-
ность одного из двух вычислительных каналов), поезд должен быть остановлен у
ближайшего основного светофора. Тем не менее возможна ситуация (весьма мало-
вероятная), что поезд проследует небезопасный переезд при отказе оборудования
переездной сигнализации. Главное преимущество таких систем состоит в том, что
437
13. Устройства безопасности на переездах
время закрытия автодороги сведено к минимуму, так как переезд закрывается не-
посредственно перед подходом поезда, а не в момент, когда поезд приблизился на
расстояние тормозного пути.
При использовании переездной сигнализации с разными начальными момента-
ми закрытия переезда в зависимости от категорий поездов (см. п. 13.4.4) возникает
дополнительная проблема — требуется безопасно определять категорию прибли-
жающегося поезда.
13.4.4.2.	Критерии безопасности
В общем случае функционирование светофорных ламп, шлагбаумов и других
технических средств можно контролировать. На железных дорогах мира устоялись
разные взгляды на то, как влияют отдельные неисправности на безопасность пе-
реездной сигнализации в целом. Также несколько отличается в разных странах и
классификация ситуаций, при которых переезд считается безопасным и поездные
светофоры могут быть открыты. Это относится и ко времени закрытия переезда
для автомобильного движения, так как решения, призванные снять противоре-
чия между требованиями безопасности и желательным малым временем закрытия,
различаются. Критерии определения безопасного состояния переезда могут быть
следующими:
—	переезд считается безопасным, когда включены все имеющиеся сигналы, ко-
торые извещают о его закрытом состоянии, и полностью установлены в заграж-
дающее положение все имеющиеся шлагбаумы;
—	переезд считается безопасным, когда по крайней мере часть сигналов включена
и (или) часть шлагбаумов закрыта. В соответствии с этим условием переезд может
рассматриваться как безопасный, например, когда сигналы включены, но шлаг-
баумы пока еще не начали закрываться или когда шлагбаумы начали закрываться,
но процесс закрытия не завершился. В некоторых случаях переезд может считаться
безопасным при частичной неисправности технических средств — например, пере-
ездные светофоры включены, но шлагбаумы повреждены и остаются открытыми;
—	переезд считается безопасным, если переездная сигнализация функционирует
безопасно. Использование этого критерия минимизирует время закрытия, но такая
система должна быть высоконадежной в смысле закрытия переезда для гарантии
безопасности, что обычно реализуется введением избыточности. Однако здесь в
случае обнаружения автотранспортного средства на переезде остановить поезд
вовремя невозможно. Такой принцип используется в современных системах без
заградительных сигналов (см. п. 13.4.4.1).
В некоторых странах переезд не может считаться полностью безопасным, если
остается закрытым дольше определенного максимального времени при отсутствии
поезда, поскольку дисциплина водителей при этом снижается. Требование предъ-
является к современным автоматическим устройствам переездной сигнализации
и направлено на быстрое выявление неисправных устройств с опущенными шлаг-
баумами. Время сверхнормативной задержки открытия переезда, при котором вы-
дается предупреждение о неисправности, может различаться в зависимости от вида
переездной сигнализации. Например, в Германии такое максимальное время для
переездной сигнализации без шлагбаумов составляет 90 с, для переездной сигна-
лизации с полушлагбаумами — 240 с.
Современные устройства управления и контроля реализованы с использованием
релейной или микропроцессорной техники. В первом случае должны применяться
438
13.4. Регулируемые переезды
реле I класса надежности, по крайней мере для функций контроля. Безопасность
и работоспособность микропроцессорных систем обеспечиваются введением из-
быточности и методами непрерывного контроля.
13.4.4.3.	Переездные заградительные светофоры
При автономной автоматической переездной сигнализации могут применяться
специальные заградительные сигналы для информирования машиниста о состоя-
нии переезда. При получении информации о небезопасном состоянии машинист
обязан остановиться перед переездом или проследовать его с пониженной скоро-
стью. В большинстве новых систем включение разрешающего показания на загра-
дительном сигнале осуществляется автоматически после контроля срабатывания
переездной сигнализации. Машинист узнает о неисправности переездной сигна-
лизации по показанию светофора и информирует об этом персонал, ответственный
за эксплуатацию переезда. В других системах (преимущественно старых) дежур-
ный по переезду должен контролировать состояние переезда и включать загради-
тельную сигнализацию при неисправностях или возникновении опасности в зоне
конфликта.
Переездные заградительные сигналы, как и сигналы интервального регулирова-
ния движения поездов, могут быть основными и предупредительными. Основной
заградительный сигнал располагается непосредственно перед переездом (часто с
коротким защитным участком или без него), а предупредительный сигнал устанав-
ливают на расстоянии не менее тормозного пути перед основным (рис. 13.16). На
некоторых железных дорогах всегда или в отдельных случаях используется только
один из этих сигналов, которым обычно является предупредительный или при
очень низкой скорости движения на участке — основной. В некоторых странах
Не менее тормозного пути
Предупредительный
заградительный
Повторительный Основной
сигнал заградительный
сигнал
сигнал
Рис. 13.16. Расположение переездных заградительных светофоров
Германия:
закрытое положение
переезда не контролируется
(слева),
закрытое положение
переезда контролируется
(справа)
Италия:
закрытое положение
переезда контролируется
(вверху),
закрытое положение
переезда не контролируется
(внизу),
основной заградительный
(слева)
и предупредительный (справа)
сигналы
Испания:
закрытое положение
переезда контролируется
(слева),
некритичное повреждение
(в центре),
закрытое положение
переезда не контролируется
(справа)
439
13. Устройства безопасности на переездах
инструкции по сигнализации дополнительно предусматривают повторительные
или временные заградительные сигналы на участках, где видимость основных сиг-
налов затруднена или невозможна из-за топографических условий.
Сигнальные показания переездных заградительных светофоров различаются от
страны к стране: используются красный, желтый, зеленый и белый цвета, а также
светофоры, сигнализирующие положением огней (рис. 13.17). Включение загра-
дительных светофоров может осуществляться как автоматически, так и вручную
дежурным по переезду.
13.4.4.4.	Контроль состояния переезда
Во многих случаях возникает необходимость убедиться в свободности зоны кон-
фликта на переезде. Это может быть обусловлено конкретной ситуацией, возмож-
ностью нахождения участника дорожного движения в зоне конфликта (полностью
закрытой или нет), а также нормативными документами (в отдельных странах). В
таких случаях применяются следующие основные способы контроля:
—	визуальный контроль. Ответственный работник удостоверяется в свободном
состоянии переезда непосредственно или дистанционно посредством камеры, сиг-
нал от которой выводится на экран монитора (см. п. 5.2.5.1);
—	автоматический контроль с использованием разных технических решений. К
таким решениям относятся системы, датчики которых расположены под поверх-
ностью автодороги или над ней [Lazarevic et al., 2007]. Примерами систем первого
вида являются индуктивные шлейфы, которые реагируют на металлическую мас-
су автотранспортных средств (но не пешеходов), а также заполненные воздухом
шланги и пьезоэлектрические кабели, реагирующие только на вес объекта (масса
объекта должна быть достаточно велика). Примерами систем второго вида явля-
ются радиолокационные (рис. 13.18) и инфракрасные датчики, а также камеры
видеонаблюдения, подключенные к устройству обработки изображений.
В большинстве случаев имеются следующие возможности использования этой
информации:
— свободность зоны конфликта на переезде является предварительным условием
для открытия соответствующего поездного светофора. В системах с визуальным
контролем свободное состояние подтверждается в результате строго определенной
Рис. 13.18. Радиолокационный датчик компании
Honeywell для мониторинга зоны конфликта
(источник: Honeywell)
последовательности (важно по услови-
ям безопасности) действий оператив-
ного персонала. При автоматическом
контроле зависимости реализуются по-
добно тому, как это делается в путевой
блокировке;
— свободное состояние контроли-
руется непрерывно, пока разрешено
движение поездов. При возникно-
вении опасности поезд должен быть
остановлен. В системах с визуальным
контролем для остановки поезда де-
журный вручную передает тревожное
сообщение машинисту или осуществ-
ляет аварийное закрытие светофора. В
системах с автоматическим контролем
440
13.4. Регулируемые переезды
поезд останавливается в результате передачи сигнала экстренного торможения
средствами АЛС или автоматического закрытия заградительного сигнала;
— комбинация обоих указанных выше подходов.
При отсутствии технического или визуального контроля состояния переезда
водителю автотранспортного средства должна быть предоставлена возможность
покинуть зону конфликта в любое время. Для выполнения этого требования могут
использоваться, например, полушлагбаумы вместо шлагбаумов полной длины.
13.4.4.5.	Время предупреждения и участок приближения
для автоматической переездной сигнализации
Время предупреждения /^для автоматической переездной сигнализации — это
время от начала оповещения водителей транспортных средств (обычно —включе-
ния предупреждающих огней переездных светофоров или начала закрытия шлаг-
баумов, если светофоры не предусмотрены) до появления поезда на переезде. Дли-
на участка приближения 1А — это расстояние, которое поезд проходит от момента
начала работы переездной сигнализации до достижения переезда. В автоматиче-
ских системах время задержки от момента начала работы переездной сигнализа-
ции до фактического включения первого сигнала предупреждения очень мало, и
поэтому им можно пренебречь. Зависимость между временем предупреждения tw
и расстоянием приближения 1Л выражается формулой
1а =
где V— скорость движения поезда.
Если скорость движения поездов на участке приближения к конкретному пере-
езду различается, учитывают либо наибольшую скорость, либо категории поездов
(см. п. 13.4.3.4).
При вычислении значения времени предупреждения и длины участка прибли-
жения необходимо учитывать два важных условия:
1)	предупреждение должно выдаваться заранее, чтобы участник дорожного
движения имел возможность либо остановиться перед переездом на безопасном
расстоянии, либо полностью проследовать через переезд, если остановка невоз-
можна. При этом должны быть учтены наибольшая длина и наименьшая скорость
автотранспортных средств, а также некоторый минимальный запас по безопасно-
сти. Порядок вычисления аналогичен приведенному в п. 13.3 для нерегулируемых
переездов;
2)	необходимо осуществлять контроль состояния переездной сигнализации
(см. п. 13.4.4.1), и при правильной ее работе не должно создаваться препятствий
для движения поездов. Результатом выполнения этого условия обычно является
увеличенное время предупреждения. Порядок его расчета рассмотрен ниже.
С учетом трех возможных способов контроля, представленных в п. 13.4.4.1 и на
рис. 13.15, длина участка приближения и время предупреждения (при отсутствии
регламентированных остановок на участке приближения) могут быть определены
следующим образом (рис. 13.19):
—	для автономной переездной сигнализации без информации обратной связи о
закрытии переезда время предупреждения равно времени закрытия, которое рас-
считывают от начала работы до полного закрытия устройств переездной сигнали-
зации (см. п. 13.4.3.3), если принято, что поезд может появиться на переезде только
при полностью закрытых шлагбаумах;
441
13. Устройства безопасности на переездах
Маршрутно-зависимая переездная сигнализация
Г=О
Закрытие
переезда
*--------------->
Расстояние
видимости сигнала
Тормозной путь
Автономная переездная сигнализация с информацией обратной связи
о закрытии переезда

Датчик, инициализирующий
закрытие переезда
Закрытие Расстояние
переезда видимости сигнала
Тормозной путь
Автономная переездная сигнализация без информации обратной связи
о закрытии переезда
Датчик, инициализирующий '
закрытие переезда
Полное закрытие переезда
Рис. 13.19. Участки приближения для переездов с различными видами контроля без регламентиро-
ванных остановок на участке приближения к переезду
—для автономной переездной сигнализации с информацией обратной связи о за-
крытии переезда длина участка приближения складывается из расстояния, которое
поезд проходит в течение времени закрытия устройств переездной сигнализации,
расстояния видимости заградительного светофора и расстояния от заградительного
светофора до переезда (составляющего не менее тормозного пути поезда). Если полное
закрытие всех шлагбаумов обязательно перед включением заградительного сигнала (см.
п. 13.4.4.2), то время предупреждения равно времени, необходимому для закрытия пе-
реездной сигнализации. Если критерием является включение переездных светофоров
и начало закрытия шлагбаумов, этот временной промежуток будет уменьшен;
— для маршрутно-зависимой переездной сигнализации в дополнение к рассмот-
ренному выше случаю (переезд с заградительным светофором) необходимо учиты-
вать расстояние от основного светофора до переезда.
Как видно на рис. 13.19, для маршрутно-зависимой переездной сигнализации
требуется наибольшее время предупреждения, а для переездной сигнализации без
информации обратной связи — наименьшее. Однако это соотношение может из-
мениться в-пользу маршрутно-зависимой переездной сигнализации в случае рег-
ламентированной остановки поезда на участке приближения к переезду.
13.4.5.	Возможности организации движения в случае неисправности
переездной сигнализации
Информация о неисправностях устройств переездной сигнализации, отвечаю-
щих условиям безопасности, должна быть предоставлена:
—	машинисту поезда посредством сигналов основных поездных светофоров, пе-
реездных заградительных светофоров или других. Это наиболее часто используемое
решение в системах переездной сигнализации;
442
13.4. Регулируемые переезды
—	эксплуатационному персоналу, который отвечает за остановку движения по-
ездов или дорожного движения;
—	участникам дорожного движения посредством сигнализации со стороны ав-
тодороги или постоянным закрытием переезда. Для этой цели во многих странах
используют специальное разрешающее показание на светофорах (обычно — бе-
лый мигающий огонь), извещающее о правильной работе устройств переездной
сигнализации и отсутствии приближающегося поезда. Если все огни светофора
погашены, то это является предупреждением водителям о нарушении нормальной
работы переездной сигнализации.
Порядок управления движением на железной и автомобильной дорогах в этих
опасных случаях может предусматривать распределение ответственности по обес-
печению безопасности на переезде между следующими работниками:
—	дежурные по переездам, сигналисты или другие работники, ответственные за
безопасность на переезде, в соответствии с действующими инструкциями должны
остановить автомобильное движение перед выдачей машинисту разрешения на
проследование переезда (обычно с пониженной скоростью) посредством вспомо-
гательных или ручных сигналов (рис. 13.20). Такая технология, как правило, при-
меняется на обслуживаемых переездах, а также переездах с маршрутно-зависимой
сигнализацией, вблизи которых расположены сигнальные посты;
—	машинист должен снизить скорость движения поезда, предупреждать води-
телей акустическими сигналами и быть готовым остановиться, если возникнет
аварийная ситуация. Нормативными документами может предусматриваться так-
же, что работники локомотивной или поездной бригад должны покинуть поезд и
остановить автомобильное движение посредством ручных сигналов или вспомо-
гательных заграждений;
—	в системах, где информация о неисправностях передается посредством сигна-
лов, установленных со стороны автодороги, водители обязаны руководствоваться
правилами для нерегулируемых переездов (при этом часто ограничивается скорость
движения поездов). Это требует обеспечения некоторой зоны видимости для во-
дителей (см. и. 13.3).
Альтернативным решением, которое применяется только на второстепенных
автодорогах или при возможности объезда, является постоянное закрытие переезда
до восстановления нормаль-
ной работы устройств пере-
ездной сигнализации.
На переездах с неболь-
шими размерами движения
железнодорожного и автомо-
бильного транспорта, а также
низкой скоростью движения
поездов вышеперечисленные
мероприятия могут быть ис-
пользованы постоянно — как
стандартный способ обеспе-
чения безопасности. Такой
подход часто применяют на
малодеятельных линиях или
промышленном железнодо- Рис. 13.20. Ограждение переезда при помощи ручных
рОЖНОМ Транспорте.	сигналов (фото: М. Хан)
443
13. Устройства безопасности на переездах
13.4.6.	Увязка с движением на перекрестках
13.4.6.1.	Описание проблемы
Специфические проблемы в обеспечении безопасности движения возникают,
когда переезд расположен в непосредственной близости от дорожного перекрестка,
особенно если расстояние между переездом и перекрестком менее максимально
разрешенной для этой автодороги длины транспортного средства. В такой ситуа-
ции длинное автотранспортное средство, которое следует через перекресток, не
сумеет покинуть переезд немедленно после получения извещения о приближении
поезда, что может послужить причиной аварии. Также перекресток может быть
занят другими автомобилями, ожидающими проезда через переезд.
В других ситуациях расстояние между перекрестком и переездом достаточное
для размещения транспортного средства максимальной длины, но высока вероят-
ность того, что переезд занят транспортными средствами, ожидающими проезда
через перекресток. Несмотря на то что водители обязаны не въезжать на переезд,
если нет возможности быстро его проследовать, они часто нарушают этот пункт
правил дорожного движения, что создает опасную ситуацию.
13.4.6.2.	Решения для перекрестков, не регулируемых дорожными
светофорами
Для нерегулируемых перекрестков простейшим решением является предостав-
ление приоритета для движения (главная дорога) по дороге с переездом и при необ-
ходимости — запрет поворотов налево (в Великобритании и других странах с лево-
сторонним движением — поворотов направо) с второстепенной дороги на переезд.
Но это не всегда оправданно с точки зрения организации дорожного движения, к
тому же проблема занятия перекрестка транспортными средствами, ожидающими
проезда через переезд, не может быть решена таким способом.
Рис. 13.21. Повторители переездных светофоров
для водителей на перекрестке вблизи переезда
Дополнительные дорожные сигналы
Рис. 13.22. Проблема сигнализации на автодо-
роге вблизи переезда
IIIIIIII
444
13.5. Ликвидация железнодорожных переездов
Другим решением является остановка движения на второстепенной дороге
посредством дополнительных светофоров, когда переезд закрывается. Это дает
возможность транспортным средствам, движущимся по главной дороге, безопасно
освободить переезд (рис. 13.21).
13.4.6.3.	Решения для перекрестков, регулируемых дорожными
светофорами
Решением для регулируемых перекрестков является увязка показаний светофо-
ров, расположенных на переезде и перекрестке (рис. 13.22), для предотвращения
описанных выше опасных ситуаций. Чтобы дать возможность транспортному сред-
ству покинуть участок между перекрестком и переездом, въезд на переезд должен
быть закрыт несколько раньше, чем выезд, и оставаться закрытым, пока выезд не
станет снова свободным. Такое решение, однако, может привести к длительному
времени закрытия переезда (рис. 13.23).
Рис. 13.23. Функции переездной сигнализации в увязке с дорожными светофорами
Поскольку дорожные светофоры обычно не упоминаются в требованиях по
обеспечению безопасности движения на железнодорожном транспорте, рассмот-
рим случай неисправности дорожных светофоров. Если переезд расположен на
второстепенной дороге перекрестка, то необходимо контролировать исправность
ламп красных огней дополнительных светофоров, показанных на рис. 13.21.
13.5.	Ликвидация железнодорожных переездов
Во многих странах приняты программы ликвидации железнодорожных переез-
дов. Несмотря на применение современных технических средств, переезды оста-
ются зонами повышенной опасности на железных дорогах. К тому же пропускная
способность автомобильной дороги существенно зависит от частоты и/или про-
должительности закрытия переездов на линиях с интенсивным движением поездов.
В соответствии с современными тенденциями во многих странах проектиру-
ются и реализуются развязки автомобильных и железных дорог на разных уровнях.
445
13. Устройства безопасности на переездах
Исключения могут быть сделаны для переездов, редко используемых автотранс-
портом. Сократить число переездов можно разными способами, в том числе
следующими:
—	ликвидация переезда без замены, если могут быть использованы другие пути
для движения автотранспорта;
—	концентрация автомобильного движения с нескольких переездов на одном;
—	замена переезда развязкой в разных уровнях;
—	комбинация перечисленных способов, например концентрация автомобиль-
ного движения на одном переезде и замена пешеходного перехода через железно-
дорожные пути пешеходным мостом в связи с возражениями пешеходов против
обхода.
Вследствие очень высоких расходов на проектирование и строительство разно-
уровневых развязок многие существующие переезды сохранятся в течение длитель-
ного времени. Главной задачей, которую необходимо решать при их эксплуатации,
является обеспечение безопасности движения при помощи организационных, тех-
нических и образовательных мероприятий.
446
14. Дополнительные системы обеспечения безопасности движения поездов
14.	Дополнительные системы обеспечения
безопасности движения поездов
Андреас Шёбель, Дмитрий Швалов
Хотя железнодорожный транспорт является более безопасным по сравнению с
другими видами транспорта, существуют риски возникновения аварийных ситуа-
ций, обусловленные характером технологического процесса. Безопасность дви-
жения поездов обеспечивается за счет реализации необходимых мероприятий при
проектировании и последующей эксплуатации каждого компонента, обеспечи-
вающего перевозки, в течение его жизненного цикла. Тем не менее предаварийные
и аварийные ситуации на железнодорожном транспорте возникают вследствие
несовершенства оборудования, а также под воздействием человеческого фактора.
Безопасность часто определяется как отсутствие недопустимого риска возникно-
вения таких ситуаций [CENELEC, 1999].
Однако трудно дать четкое определение термину «риск», поскольку это — со-
четание определенных условий и вероятностных факторов. Даже если будет по-
добрана подходящая формулировка, большой проблемой остается получение до-
стоверных статистических данных о произошедших случаях. Для практической
работы весьма важным является расчет риска возникновения аварийной ситуации.
Следует заметить, что понятию «безопасность» в английском языке соответствуют
два термина —«Safety» и «Security» (см. п. 2.1.2). Термин «Safety» в контексте этого
раздела применим к предаварийным и аварийным ситуациям, причинами которых
не являются сознательные действия людей. Напротив, термин «Security» относится
к причинению вреда, организованному людьми (например, терроризм, вандализм
и другие умышленные преступления).
Для разработки и принятия целенаправленных и эффективных мер повышения
безопасности движения поездов необходимо изучить причины и последствия тех
или иных нарушений и неисправностей. Новые средства их выявления должны
разрабатываться с учетом современных требований и технических возможностей.
Вместе с тем действующие уже длительное время устройства и технологии были
разработаны без учета современных подходов к решению рассматриваемой задачи.
Каждая национальная железнодорожная компания принимает множество раз-
нообразных мер для обеспечения безопасности перевозочного процесса. Задача
еще более усложняется, если организация перевозок на национальном уровне при-
водится в соответствие с требованиями международных стандартов. Другим важ-
ным аспектом, влияющим на масштаб принимаемых мер, является объем между-
народных перевозок по сети железных дорог страны, так как это оказывает влияние
на стратегию в области безопасности. В общем случае рост объема международных
перевозок ведет к увеличению инвестиций в инфраструктуру, в том числе и в обес-
печение безопасности движения.
Основные мероприятия по повышению уровня безопасности перевозок можно
классифицировать по их функциональному назначению [Brux, 2002]:
—	предотвращение предаварийных и аварийных ситуаций;
—	уменьшение ущерба при возникновении аварийных ситуаций;
—	ликвидация их последствий.
447
14. Дополнительные системы обеспечения безопасности движения поездов
Для выполнения мероприятий по предотвращению предаварийных и аварий-
ных ситуаций важны скоординированные действия руководителей и исполните-
лей на всех уровнях. Однако добиться достаточной защиты только лишь превен-
тивными мерами невозможно и нереально с финансовой точки зрения, а потому
необходимо также планировать мероприятия по минимизации ущерба в случае
аварии.
Мероприятия по предотвращению аварий имеют важное значение для сохране-
ния жизни и здоровья людей. Рассматриваемые в данном разделе системы и устрой-
ства выполняют задачи предотвращения предаварийных и аварийных ситуаций и
уменьшения ущерба при их возникновении. С момента возникновения железных
дорог все технические средства разрабатывались таким образом, чтобы повышался
уровень безопасности и снижались эксплуатационные расходы. С развитием техни-
ческих средств железнодорожной автоматики наблюдается устойчивая тенденция к
сокращению числа постов управления движением поездов, а значит, и сокращению
численности персонала на линии, наблюдающего за состоянием подвижного со-
става. Таким образом, непрерывно растет необходимость эффективного и всесто-
роннего использования автоматических систем предупреждения о неисправностях
и нарушениях разных видов.
14.1.	Предаварийные и аварийные ситуации
на железнодорожном транспорте
14.1.1.	Непредумышленные ситуации
К непредумышленным предаварийным и аварийным ситуациям, которые не-
обходимо выявлять, относятся следующие:
—	сход с рельсов вагонов или отдельных колесных пар. Сход с рельсов даже од-
ной колесной пары может привести к крушению поезда. При длительном пробеге
сошедшей с рельсов колесной пары неизбежны разрушения элементов верхнего
строения пути и других объектов инфраструктуры, а при встрече с препятствием—
сход вагона, расцепка состава и разрыв тормозной магистрали;
—	перегрев букс вследствие механических повреждений или отсутствия смаз-
ки в буксовом узле может привести к разрушению элементов ходовой части, а в
совокупности с неравномерной нагрузкой на ось —к сходу подвижного состава с
рельсов. Лучшим индикатором дефекта буксы является ее температура;
—	заклинивание тормозов. При заклинивании тормозов выделяется большое ко-
личество тепла вследствие трения, что может стать причиной повреждений, ана-
логичных возникающим при перегреве букс. Искры, образующиеся при трении,
также могут вызвать возгорание подвижного состава или растительности вдоль
железнодорожной линии;
—	ползуны на поверхности катания колес могут возникнуть во время торможения
и привести к повреждению рельсов. Более того, крупные ползуны могут стать при-
чиной схода вагона с рельсов при движении по стрелкам;
—	излом оси колесной пары. Если перегретая букса не будет вовремя обнаружена,
произойдет перегрев оси колесной пары и, как следствие, возможен ее излом с
последующим сходом вагона с рельсов. Излом оси возможен также вследствие кон-
структивных недостатков при низкой температуре окружающей среды или других
воздействиях. В этом случае нарушения структуры металла могут быть выявлены
только при помощи ультразвуковой дефектоскопии;
448
14.1. Предаварийные и аварийные ситуации на железнодорожном транспорте
—	повреждение рессор системы подвешивания. Из-за перегрузки вагона может
произойти излом рессор, что обычно приводит к сходу подвижного состава с
рельсов;
—	смещение груза. Если груз не закреплен должным образом, возможно его сме-
щение, выход за габариты вагона и падение на путь;
—	нарушение габарита подвижного состава, которое может повлечь за собой опас-
ные последствия, например:
о	столкновение с опорами контактной сети, напольными сигналами или други-
ми объектами инфраструктуры;
о	столкновение с идущим во встречном направлении поездом;
о травмирование пассажиров, находящихся на платформах.
Если превышена допустимая высота подвижной единицы, может произойти
замыкание контактного провода. При разработке системы контроля важно опре-
делить, какие элементы подвижного состава могут нарушить габарит.
Еще одна специфическая проблема нарушения габарита связана с антеннами,
установленными на грузовых автомобилях, перевозимых на вагонах-платформах.
В тоннелях контактный провод расположен ниже обычного уровня, и значительно
возрастает вероятность короткого замыкания на него высоко поднятой антенны;
—	открытые двери вагонов. Иногда двери у пассажирских вагонов остаются от-
крытыми, даже если вагоны оборудованы устройствами автоматического закрыва-
ния дверей. Это создает опасность для здоровья и жизни пассажиров. В грузовых
поездах при открытых дверях вагонов возможна потеря грузов;
—	пожар. Как указано выше, возгорания могут быть следствием перегрева букс
или заклинивания тормозов. Также может загореться внутренняя отделка вагона
или расположенный в вагоне груз. Несмотря на то что в процессе перевозок по-
жары случаются редко, проблема возгораний в тоннелях является очень важной,
особенно на новых линиях. Пожары в тоннелях могут привести к гибели людей,
повреждению подвижного состава и объектов инфраструктуры. Резкое повышение
температуры и образование дыма приводят к тому, что возгорание практически не-
возможно ликвидировать при помощи штатных противопожарных средств, нахо-
дящихся в поездах. Пожарная бригада в таких условиях вероятнее всего не сможет
оперативно добраться до места происшествия в тоннеле.
Кроме перечисленных, существуют и некоторые другие источники опасности,
которые являются еще более сложными для мониторинга, но их обнаружение не-
обходимо для общего контроля состояния подвижного состава. К числу факторов,
которые необходимо контролировать, относятся следующие:
—	критерий Надаля (соотношение боковой и вертикальной сил, действующих от
колеса на рельс, должно быть меньше 1,2 во избежание наползания гребня колеса
на рельс);
—	нарушения профиля и повреждения поверхности катания колес (некругло-
сти, навары, ползуны и др.), которые могут привести к повреждениям верхнего
строения пути;
—	неравномерный ход колес, который может привести к повреждению рельсов;
—	выделение опасных веществ (если вагоны недостаточно герметичны, окру-
жающая среда будет загрязняться опасными веществами);
—	усилие нажатия пантографа на контактный провод (неправильно отрегулиро-
ванное усилие нажатия ведет к быстрому износу пантографа и контактного провода.
Для оптимизации сроков эксплуатации обоих компонентов необходимо постоянно
отслеживать значение этого усилия);
449
14. Дополнительные системы обеспечения безопасности движения поездов
—	повреждения контактных вставок пантографа (повреждения пантографа сле-
дует обнаруживать как можно быстрее, иначе выйдет из строя контактный провод
и нарушится электроснабжение железнодорожной линии);
—	природные катаклизмы (наводнения, оползни, камнепады, лавины и зем-
летрясения). Железнодорожные линии часто прокладываются по долинам рек,
потому что это относительно дешевый способ прокладки трассы в сложных топо-
графических условиях. Таким образом, аварийная ситуация на железнодорожной
линии может возникнуть из-за оползней, камнепадов, лавин, наводнений и т. п.
В населенных пунктах часто предусмотрены средства предупреждения жителей о
природных катаклизмах, но до железных дорог такая информация особым образом
обычно не доводится. Поэтому необходимо точно определять потенциально опас-
ные места на железнодорожных линиях и выдавать предупреждения машинистам
для их безопасного проследования.
14.1.2.	Умышленное причинение вреда
В эту категорию факторов опасности входит преднамеренное повреждение объ-
ектов инфраструктуры, подвижного состава, грузов или нанесение вреда здоровью
людей. К ней относятся терроризм и вандализм, а также преступления в пасса-
жирских поездах (кражи, нападения с применением силы), которые часто предот-
вращаются благодаря внутреннему и наружному видеонаблюдению в вагонах и на
станциях. Другим аспектом, связанным с этой проблемой, является незаконная
транспортировка опасных (радиоактивных, взрывоопасных и др.) грузов, которые
зачастую не задекларированы должным образом.
14.2.	Методы обнаружения неисправностей и нарушений
При выборе технического решения для обнаружения неисправностей и нару-
шений необходимо учитывать разные факторы. Помимо финансовых аспектов,
следует принимать во внимание юридические: меры, принимаемые компанией —
оператором инфраструктуры, должны соответствовать национальным нормам и не
препятствовать использованию железнодорожных линий компаниями-перевозчи-
ками. Кроме того, существует необходимость гармонизации и стандартизации на
международном уровне с привлечением таких организаций, как МСЖД. Однако
эта задача может быть решена только в долгосрочной перспективе.
Изначально состояние подвижного состава проверяли не только станцион-
ные осмотрщики. Эти функции также входили в круг обязанностей операторов
устройств централизации, блокировки и дежурных по переездам. Местонахож-
дение работников, выполняющих функции контроля, выбиралось таким обра-
зом, чтобы бьыа возможность осматривать поезда с обеих сторон. Автоматизация
управления перевозками привела к сокращению числа станционных осмотрщи-
ков и другого персонала, в результате чего из устоявшихся в течение длительного
времени организационно-технологических процессов бьш исключен ряд звеньев.
Последовательная реализация стратегии, направленной на повышение произ-
водительности труда, приведет к тому, что в ближайшем будущем во многих евро-
пейских странах не будут использоваться методы осмотра подвижного состава с
привлечением линейного персонала. Для того чтобы последствия таких изменений
не снизили безопасность движения, необходимо применять соответствующие тех-
нические средства. При этом вместо традиционного общего осмотра поездов могут
450
14.2. Методы обнаружения неисправностей и нарушений
быть решены задачи контроля отдельных параметров. Это означает, что станци-
онные осмотрщики должны быть заменены комплексом устройств мониторинга и
необходимо выработать принципы применения таких устройств, ориентированные
на реализацию современных требований.
14.2.1.	Способы мониторинга
Мониторинг потенциальных источников опасности может осуществляться од-
ним из следующих способов:
—	бортовыми средствами;
—	напольными устройствами;
—	комбинированно (часть компонентов расположена на подвижном составе,
часть — на пути).
Размещение технических средств мониторинга на подвижном составе позво-
ляет получать необходимую информацию непосредственно от бортовых датчи-
ков. Однако оборудовать датчиками всех видов каждый вагон парка практически
невозможно. Установка бортовых устройств экономически оправданна только на
специализированном подвижном составе (например, вагоны, используемые для
транспортировки опасных грузов, часто оснащены датчиками схода с рельсов).
Как правило, бортовые системы используются лишь при наличии на подвижном
составе источника электроснабжения (этому условию удовлетворяют пассажир-
ские и специализированные грузовые вагоны), в противном случае его необходимо
устанавливать дополнительно.
Бортовые средства имеют возможность передавать сигналы в другие систе-
мы на подвижном составе или в центр управления перевозками. Простым спо-
собом такой интеграции является увязка датчиков с тормозной системой: при
получении сигнала тревоги поезд может быть немедленно остановлен. Прямое
воздействие на тормозную систему вагона позволяет отказаться от дополнитель-
ной прокладки проводов между вагонами. Другой подход заключается в увязке
датчиков с телекоммуникационными и информационными системами; это ре-
шение представляется более практичным. В этом случае при превышении поро-
га допустимых значений контролируемых параметров полученные бортовыми
устройствами измерительные данные должны передаваться в центр управления
перевозками.
Применение напольных устройств мониторинга оправданно, если значения
контролируемых параметров изменяются не очень быстро. Если компания — опе-
ратор инфраструктуры должна осуществлять мониторинг парка вагонов, принадле-
жащих разным владельцам, предпочтение отдается этому подходу. Такая ситуация
типична для железных дорог в странах Центральной Европы.
Системы автоматического мониторинга способны контролировать подвижной
состав с обеих сторон одновременно независимо от мест, где находится линейный
персонал. Это позволяет ограничиться сравнительно небольшим числом пунктов
автоматического контроля подвижного состава на железнодорожной сети.
Технические средства способны обнаружить такие неисправности, которые
не сможет распознать даже опытный осмотрщик. Таким образом, применение
автоматических систем имеет очень важное значение для предотвращения или по
крайней мере скорейшей идентификации аварийной (или предаварийной) ситуа-
ции. Многие напольные измерительные устройства накапливают информацию,
осуществляя привязку полученных данных к осям подвижных единиц. Так, после
451
14. Дополнительные системы обеспечения безопасности движения поездов
прохода вагоном зоны действия путевых устройств результаты измерений увязы-
ваются с числом проследовавших осей, однако для оптимизации дальнейшей их
обработки необходимо определить еще и номер вагона. Следовательно, для уста-
новления связи между результатами измерений и конкретным вагоном необходима
система автоматической идентификации подвижного состава.
Контролируемые параметры, характеризующие состояние подвижного состава,
классифицируются также по времени, в которое они должны быть определены.
Некоторые данные (в основном статические) должны быть собраны до отправ-
ления (или сразу же после отправления) поезда, а другие определяются во вре-
мя движения (например, температура буксовых узлов). Такой подход аналогичен
распределению обязанностей по контролю состояния подвижного состава между
эксплуатационным персоналом.
При высокоскоростном движении бортовые и напольные средства измерений
часто интегрируют в единую систему для решения задач обеспечения безопасно-
сти и оптимизации эксплуатационных расходов с учетом обеспечения требуемой
готовности подвижного состава [Maly et al., 2001].
14.2.2.	Нарушения и неисправности, требующие контроля
Доступные в настоящее время датчики позволяют контролировать следующие
нарушения и неисправности статического характера:
—	односторонняя загрузка вагона;
—	смещение груза;
—	ползуны на поверхности катания колес;
—	двери вагонов, не закрытые перед отправлением;
—	недопустимая осевая и погонная нагрузка.
Для предотвращения этих нарушений необходимо проверять поезда в пунктах
отправления или прибытия. Чаще всего контроль производят на сортировочных
и крупных узловых станциях, на государственных границах или стыках желез-
ных дорог. Ряд характеристик подвижного состава, изменение которых способно
привести к сходу с рельсов, можно контролировать только при помощи высоко-
технологичных и дорогостоящих систем. К числу этих характеристик, в частности,
относятся:
—	поперечная устойчивость;
—	плавность хода;
—	сопротивляемость скручивающим силам;
—	максимальная загрузка (с учетом возможности отклонения на боковые пути);
—	геометрические параметры колес;
—	соблюдение габарита при движении.
По условиям безопасности дополнительно во время движения каждого поезда
необходимо выявлять наличие следующих отклонений от нормального состояния:
—	неисправные буксы;
—	смещенные грузы;
—	сошедшие с рельсов колесные пары;
—	недопустимая температура букс и тормозных устройств;
—	ползуны на поверхности катания колес;
—	повреждения опорных поверхностей;
—	изломы осей;
—	заклиненные или дефектные колесные пары;
452
14.2. Методы обнаружения неисправностей и нарушений
—	открытые двери;
—	возгорания.
В зависимости от возможных последствий предаварийных ситуаций средства
мониторинга формируют сигналы разных уровней. Сигналы нижнего уровня пе-
редаются в центр управления. Это так называемый информирующий уровень, не
требующий остановки поезда. Следующий уровень может быть определен как пре-
дупреждающий, требующий остановки поезда в определенной точке (например,
на ближайшей станции). Сигналы третьего уровня (тревога) требуют немедленной
остановки поезда для предотвращения аварии. Такие три уровня предаварийных
ситуаций и соответствующих им действий могут определяться по-разному от стра-
ны к стране в соответствии со специфическими особенностями процессов управ-
ления и контроля.
14.2.3.	Новый подход к организации мониторинга—
концепция пунктов контроля
Пункт контроля [Sunder et al., 2006] можно определить как место сконцентри-
рованного размещения всех технических средств, необходимых для замены тради-
ционного (визуального) контроля подвижного состава. Такой способ организации
контроля применяется в некоторых европейских странах (например, в Австрии,
Италии). Каждое отдельное устройство используется для контроля одного или
нескольких параметров.
Анализ совокупности данных, полученных от всех устройств, расширяет воз-
можности и повышает точность определения состояния подвижного состава. На-
пример, значение средней температуры буксового подшипника зависит от нагрузки
на ось. При повышенной нагрузке увеличивается средняя температура; она может
также быстрее нарастать во время движения поезда. Для правильной оценки фак-
тического состояния подшипника (с учетом нагрузки на ось) эта корреляционная
связь должна быть определена на основе эксплуатационных данных. Полученные
результаты позволят установить пороги срабатывания средств предупреждения в
зависимости от нагрузки на ось.
Основой каждого пункта контроля является концентратор данных. Рассмотрен-
ные выше функции реализует специальный программный пакет. Данные, переда-
ваемые после прохода поезда от различных датчиков в концентратор, преобразу-
ются в единый формат. В случае необходимости к ним добавляется информация
от дополнительных датчиков и/или о параметрах окружающей среды. При этом
формируется общая информация об объекте контроля—подвижном составе. Вме-
сте с данными о расположении вагонов в составе эта информация интегрируется в
модель поезда, которая служит основой для объединения всех собранных данных.
Затем полученные результаты сравниваются с нормативными значениями. При
превышении порогового значения какого-либо параметра необходимо предпри-
нять действия, определяемые соответствующими правилами эксплуатации по-
движного состава и организации движения. Возможными вариантами являются
отправка сообщения владельцу (собственнику) подвижного состава или формиро-
вание и выдача сигнала остановки поезда. Последнее действие реализуется систе-
мой управления движением поездов и/или путевой блокировки. Если хотя бы один
датчик регистрирует превышение критического порогового значения, процедура
обработки сокращается и предпринимаются незамедлительные меры по устране-
нию предаварийной ситуации.
453
14. Дополнительные системы обеспечения безопасности движения поездов
В отличие от систем централизации и путевой блокировки для измеритель-
ных систем не требуется выполнение условий безопасного функционирования.
Их отсутствие компенсируется проведением избыточных или диверсифициро-
ванных измерений. Повышение качества процесса обработки данных, а также
раннее обнаружение предаварийных ситуаций достигается благодаря объеди-
нению в единую информационную сеть аппаратуры разных пунктов контроля.
В этом случае все концентраторы данных напрямую подключены к концент-
ратору центрального поста, где обрабатывается, анализируется и хранится вся
информация о состоянии поездов и маршрутах их следования. Преимущества
пунктов контроля, объединенных в единую сеть, вполне очевидны, но стои-
мость реализации такого центра и всех необходимых измерительных систем
может быть очень высока.
Сеть пунктов контроля имеет ряд характерных особенностей, которые способ-
ствуют повышению общего уровня безопасности движения поездов:
—	концепция модульного проектирования, суть которой состоит в том, что в
состав пункта контроля должны входить технические средства, выполненные как
отдельные (функциональные или конструктивные) модули. При этом число и типы
датчиков, установленных на каждом конкретном пункте, могут быть различными
и выбираются на основании расчетов экономической эффективности. Структура
пункта контроля должна облегчать интеграцию в ее состав дополнительных датчи-
ков. То же самое относится и к данным, получаемым отдатчиков. Например, если
пункт контроля В не имеет средств измерения какого-либо параметра, то данные,
полученные в пункте Я, оборудованном такими средствами, передаются на концен-
тратор данных в пункте В через центральный пост. В пункте В эта информация мо-
жет использоваться для анализа в совокупности с другими данными. Такой способ
обмена информацией применяется только в отношении тех параметров, значения
которых в процессе движения поезда не меняются или меняются незначительно
(например, масса вагона);
—	анализ тенденции изменения значений параметров подвижного состава при
прохождении им последовательно через ряд пунктов контроля. Это дает возмож-
ность, во-первых, обнаруживать предаварийные ситуации на ранней стадии их
возникновения, а во-вторых — проверять достоверность данных, полученных при
отдельных измерениях, сравнивая их с информацией, накопленной в течение со-
ответствующей серии измерений;
—	в отличие от автономных пунктов контроля при наличии сетевой структуры
есть возможность непрерывно проверять состояние всех концентраторов данных
и связанных с ними датчиков. В случае сбоя или неисправности формируются и
автоматически отправляются на центральный пост информационные сообщения,
которые поступают в центральную систему, отвечающую за организацию и про-
ведение всех мероприятий, необходимых для устранения возникающих проблем.
14.2.4.	Обзор технологий и технических средств
В этом подразделе приводится краткое описание основных принципов построе-
ния и функционирования систем и устройств, применяемых в настоящее время (за
исключением технических средств, которые пока еще находятся в стадии разработ-
ки). При этом следует учитывать, что в технических деталях системы конкретных
изготовителей могут различаться.
454
14.2. Методы обнаружения неисправностей и нарушений
14.2.4.1.	Обнаружение грузов, запрещенных к перевозке
Запрещенная перевозка опасных грузов (радиоактивных, взрывчатых, вредных
для окружающей среды и т. п.) по железной дороге может быть обнаружена рент-
геновскими сканерами, которые способны проверять содержимое кузова вагона.
Системы этого вида являются идеальным решением для быстрого неразрушающего
осмотра железнодорожных вагонов в установленных местах, например на станциях
и при пересечении границ [Nuctech, 2007].
14.2.4.2.	Обнаружение перегретых букс и заклиненных тормозов
В последние 20 лет датчики обнаружения перегретых букс и заклиненных тор-
мозов получили широкое распространение на большинстве европейских желез-
ных дорог [Eisenbrand, 2001; Mironov et al., 2002; Mironov, 2005; Rottensteiner, 2003;
Schobel et al., 2006; Svalov et al., 2005]. В качестве критериев возникновения пред-
аварийной ситуации используются значения температуры осевого подшипника и
тормозного диска. Поскольку датчики инфракрасного излучения широкодоступны,
подобные устройства производят многие компании. Различия между устройствами
обусловлены конструкцией датчиков и индивидуальными особенностями вагон-
ных тележек, применяемых в той или иной стране.
Путевая система обнаружения перегретых букс обычно состоит из следующих
функциональных элементов:
—	датчики сбора информации (включая датчики счета осей);
—	подсистема оценки результатов измерений, управления и выработки сигнала
тревоги;
—	подсистема передачи данных;
—	подсистема визуализации результатов измерений и сигналов тревоги.
Обычно в состав такой системы (рис. 14.1) входят два датчика обнаружения
перегретых букс (по одному с каждой стороны пути); они производят измерения
температуры буксовых узлов. Одновременно с этим для выявления заклиненных
тормозов дополнительные инфракрасные датчики измеряют температуру тормоз-
ного диска и гребня колеса. Применение счетчиков осей позволяет увязать резуль-
таты измерений с конкретной колесной парой поезда.
Для визуализации результатов измерений часто используют обычные персо-
нальные (или промышленные) компьютеры с операционной системой Windows.
Кроме того, вся информация, передаваемая от напольного оборудования, может
храниться на центральном посту и при необходимости передаваться в другие си-
стемы, использующиеся для организации движения поездов.
В случае получения сигнала тревоги руководитель движения (дежурный по
станции, поездной диспетчер) должен проинформировать машиниста о том, что
путевая система обнаружения перегретых букс зафиксировала температуру, превы-
шающую установленный (опасный) предел. В зависимости от степени аварийно-
сти устанавливаются два уровня температуры: пред аварийный (для выдачи сигнала
предупреждения) и аварийный (для выдачи сигнала тревоги). В обоих случаях не-
обходимо произвести осмотр колесной пары. Его выполняют осмотрщики вагонов
на станциях или машинист после остановки поезда на перегоне (при этом важно не
допускать экстренного торможения поезда, поскольку оно может привести к сходу
с рельсов неисправного вагона). Машинист может визуально определить характер
неисправности: повреждение шейки оси, нагрев докрасна осевого подшипника
455
14. Дополнительные системы обеспечения безопасности движения поездов
Рис. 14.1. Система обнаружения перегретых букс с контролем тормозных дисков и колес
(буксового узла), деформация буксы и др. Если ни одно из внешних проявлений
неисправности машинистом не обнаружено, поезд должен продолжать движение
со сниженной скоростью до ближайшего пункта, где может быть выполнен осмотр
вагона специальным персоналом. Если машинист подтверждает наличие неис-
правности, то неисправный вагон должен быть выведен из эксплуатации путем
реализации соответствующих организационно-технических мероприятий.
14.2.4.3.	Обнаружение схода с рельсов
Сошедшую с рельсов колесную пару можно обнаружить при помощи датчи-
ков, установленных в междурельсовом пространстве, независимо от фактической
причины схода. В случае схода маловероятно, что одно из колес не окажется между
Рис. 14.2. Путевой датчик обнаружения схода
с рельсов (фото: ОВВ Infrastruktur Betrieb)
рельсами; это объясняется конструкци-
ей колесной пары и воздействием на нее
механических сил.
Таким образом, для надежного об-
наружения схода с рельсов необходимо
осуществлять мониторинг междурель-
сового пространства при помощи путе-
вых датчиков (рис. 14.2,14.3), принцип
действия которых основан на фикса-
ции механического воздействия (уда-
ра) от сошедшей с рельсов колесной
пары или других элементов ходовой ча-
сти. Это воздействие на механическую
456
14.2. Методы обнаружения неисправностей и нарушений
Рис. 14.3. Путевой датчик обнаружения схода
с рельсов и волочащихся деталей (УКСПС)
Рис. 14.4. Бортовое устройство контроля схода
с рельсов (фото: Knorr-Bremse)
часть датчика приводит к замыканию или размыканию электрической цепи, в
результате чего формируется сигнал обнаружения схода; он передается в центр
управления для немедленной остановки поезда [Stadlbauer et al., 2007; Inteletrack,
2007]. После фиксации схода механическую часть датчика следует заменить из-за
пластической деформации, возникшей при контакте с сошедшей с рельсов ко-
лесной парой. Перспективными являются датчики многоразового использования,
механическая часть которых после удара не повреждается. Они могут исполь-
зоваться также для обнаружения волочащихся деталей — элементов тормозной
системы, кабелей и т. п.
Для бортовых датчиков распространенным критерием, который используется
для выявления схода колесной пары с рельсов, является нормативное отклонение
ускорения [Hecht/Schirmer, 2001 ]. Датчик должен быть интегрирован в тормозную
систему вагона (рис. 14.4). При сходе с рельсов тормозной клапан должен быть
открыт для немедленной остановки поезда. Обычно эта зависимость реализуется
путем механического воздействия исполнительного элемента датчика на тормоз-
ную систему.
14.2.4.4.	Взвешивание вагонов в движении и обнаружение ползунов
на поверхности катания колес
Вес груза —это один из самых важных параметров, который необходимо кон-
тролировать, так как превышение нагрузки на ось приводит к повреждению и
подвижного состава, и рельсов. Асимметрия нагрузки (вызванная поперечным
смещением грузов) может привести к наклону или опрокидыванию вагона. Такие
нарушения необходимо распознать своевременно, чтобы произвести необходимые
корректирующие действия. Визуальная проверка в данном случае нецелесообразна
из-за сложности обследования (закрытые грузовые вагоны и т.д.). Современные
автоматические устройства выполняют такие измерения очень эффективно, од-
нако следует учитывать, что между этими устройствами существуют значительные
качественные и функциональные различия. Например, большинство систем взве-
шивания вагонов в движении способны также обнаружить ползуны на поверхно-
сти катания колес благодаря анализу максимальных значений сил, являющихся
индикатором этих повреждений. Более того, некоторые системы предоставляют
дополнительную информацию для определения характеристик колес. В общем
457
14. Дополнительные системы обеспечения безопасности движения поездов
Рис. 14.5. Датчики определения динамической
нагрузки на ось и обнаружения выбоин на бан-
дажах колес ARGOS (фото: НВМ)
случае длина измерительного участка
зависит от требований к выполняемым
функциям и качеству результатов.
Для компании — оператора инфра-
структуры становится все более важным
контролировать контакт в системе коле-
со — рельс (нагрузка, устойчивость при
движении, некруглость колес) с учетом
открытого доступа подвижного состава
компаний-перевозчиков к железно-
дорожной сети. Используя напольное
оборудование, установленное по пути
следования поездов, можно собрать все
данные, относящиеся к обязательным
нормативам, для оценки состояния
каждого отдельного поезда. Затраты на
установку измерительных систем могут существенно различаться. Некоторые си-
стемы не требуют никакой специальной адаптации пути, для других необходимо
заменять элементы верхнего строения (шпалы, балласт). В большинстве систем
используют тензометрические датчики, расположенные на шейке и/или подошве
рельса [Mittermayer et al., 2005]. Дополнительно или альтернативно тензометриче-
ские датчики можно размещать на шпалах (рис. 14.5).
Рис. 14.6. Система измерения габарита (фото: ASE)
458
14.2. Методы обнаружения неисправностей и нарушений
Помимо определения нагрузок на оси поездов, движущихся с установленной
скоростью, системы контроля часто получают данные о динамическом состоянии
колеса в целом. Особенно важно в железнодорожных перевозках обнаруживать
дефекты колес, так как поверхность катания рельсов разрушается при приложении
несбалансированных вертикальной и боковой сил. Как и недопустимая нагрузка
на ось, дефекты поверхности катания колес приводят к повреждению подвижно-
го состава и возникновению чрезмерных нагрузок на путь. Кроме того, при этом
увеличивается уровень шума, защите от которого придается все большее значение
на европейских железных дорогах. При наблюдении за поездами станционные
осмотрщики также оценивали излучаемый при движении вагонов шум для рас-
познавания ползунов на колесах. Этот вид акустического измерения тоже можно
реализовать при помощи технических средств [Witt, 2007].
14.2.4.5.	Системы контроля габарита
Системы контроля габарита (рис. 14.6) используют оптические принципы
измерений для обнаружения нарушений габарита подвижного состава. Один из
подходов состоит в получении двухмерных изображений достаточно хорошего ка-
чества, последующий анализ которых позволяет определить, есть ли какие-либо
нарушения габарита у проходящего поезда. Другой принцип измерения состоит в
использовании световых ворот, создаваемых при помощи лазеров и расположен-
ных вокруг контура габарита. Нарушения габарита вызывают прерывание одного
или нескольких лазерных лучей, что легко контролируется. Следует учитывать,
что из-за неоднородного состава проходящих поездов высока вероятность ложной
тревоги. Для надежного функционирования системы рекомендуется совмещать
оптические камеры и лазеры [ASE, 2007].
14.2.4.6.	Системы обнаружения пожаров
Пожары в тоннелях (как в проходящих поездах, так и в объектах инфраструк-
туры) способна обнаруживать система выявления повышенной температуры, ос-
нованная на применении волоконно-оптических датчиков (рис. 14.7). Такие фи-
зические величины, как температура, давление и усилие растяжения, изменяют
характеристики оптического волокна, что влияет на характеристики пропускания
света. Этот эффект позволяет определить местоположение и масштаб внешнего
физического воздействия. Таким образом, световод используется как простой ли-
нейный датчик [Siemens, 2007].
Естественное движение воздуха в длинных железнодорожных тоннелях мо-
жет помешать системе распознать пожары низкой или средней категорий,
Арамидная пряжа
Рис. 14.7. Кабель волоконно-оптического датчика (источник: Siemens)
459
14. Дополнительные системы обеспечения безопасности движения поездов
возникающие в поездах. Для измерений критично также влияние воздушного по-
тока от проходящих поездов. Таким образом, хорошие условия для точного рас-
познавания пожара на ранней стадии есть только при нахождении в тоннеле лишь
одного поезда и отсутствии сильного естественного движения воздуха. За предела-
ми тоннеля выявить возгорание гораздо сложнее из-за влияния погодных факторов
(солнце, ветер, дождь или снег). Система обнаружения пожара часто используется
в сочетании с системой пожаротушения, которая приводится в действие при пре-
вышении установленных температурных пределов.
14.2.4.7.	Системы пожаротушения
Стационарная система пожаротушения (рис. 14.8), расположенная внутри тон-
неля, не может предотвратить пожар, но способна в значительной степени умень-
шить его последствия.
Технология водяного тумана основана на равномерном распределении мно-
жества крошечных капелек воды в зоне возгорания [Aquasys, 2007]. В отличие от
традиционных разбрызгивающих систем при этой технологии для ликвидации
пожара используется физический феномен испарения воды. Испарение обеспечи-
вает следующие преимущества технологии водяного тумана при тушении пожара:
—	эффект значительного охлаждения. Для испарения воды требуется большое
количество внешней энергии, которой служит тепловая энергия огня;
—	уменьшение количества кислорода. При испарении частиц воды выделяется
пар, объем которого значительно возрастает, что приводит к снижению содержа-
ния кислорода в воздухе, а это способствует уменьшению интенсивности горения.
Еще одно достоинство технологии водяного тумана состоит в том, что в зоне
пожара распространяется множество крошечных капелек, действующих как отра-
жатели и ограничивающих область распространения пламени. В системах водяного
тумана используют питьевую воду, которая безвредна для людей и окружающей
среды. Таким образом, системы водяного тумана могут быть приведены в действие
сразу же при обнаружении воспламенения и не требуют предварительной эвакуа-
ции людей из зоны пожара. Это в значительной степени способствует сокращению
Рис. 14.8. Функционирование стационарной системы пожаротушения (источник: Bioversal)
460
14.3. Выбор места размещения измерительных устройств
числа жертв и ущерба при пожаре. В системах пожаротушения другого типа приме-
няют воду под высоким давлением [Marioff, 2007]. Это позволяет быстро потушить
пожар, используя малое количество воды.
14.2.4.8.	Системы измерения параметров ветра
Для обеспечения безопасности в тоннелях и в местах возможного возникнове-
ния значительных ветровых нагрузок (например, на мостах) может быть установ-
лена система измерения параметров ветра [SST, 2007]. В случае пожара в тоннеле
важно определить направление эвакуации людей. Для определения стратегии спа-
сательной операции также необходима информация о направлении и силе ветра.
При сильном боковом ветре возрастает опасность схода поезда с рельсов из-за
изменения соотношения боковой и вертикальной сил, действующих от колеса
на рельс. Поэтому на определенных участках скорость движения поезда должна
ограничиваться в зависимости от скорости ветра.
14.2.4.9.	Предупреждение о землетрясениях
Для железнодорожных линий, расположенных в сейсмически активных рай-
онах, необходимо иметь возможность получать информацию о землетрясениях и
использовать ее в системе управления. Так, в случае землетрясения должна быть
снижена скорость всех причастных поездов или их надо полностью остановить.
14.2.4.10.	Предупреждение о наводнениях
Существуют две возможности предупреждения о наводнениях в зоне железно-
дорожных линий. При наличии гидрологической и/или гидравлической системы
прогнозирования рекомендуется поддерживать постоянную связь оперативных ра-
ботников железнодорожной линии, проходящей вблизи реки, со службой прогно-
зирования. Конечно, важно проверять существующие гидрологические средства
прогнозирования на их пригодность к предупреждению о затоплении железнодо-
рожной линии [Nester, 2007]. С одной стороны, прогноз может быть недостаточно
точным, чтобы определить безопасные районы, но с другой — он позволяет ин-
формировать работников о необходимости проконтролировать участки, за кото-
рые они отвечают. Если вдоль реки нет системы прогнозирования, используют
другие способы, например вводят классификацию уровней опасности затопления
по интенсивности потока воды в реке. Создается специальный каталог сценариев,
на основании которого оператор инфраструктуры принимает решение, закрывать
движение по линии или нет.
14.3.	Выбор места размещения измерительных устройств
Напольные измерительные устройства невозможно расположить везде, где уже
произошли несчастные случаи или существует вероятность их возникновения.
После того как инцидент произошел, достаточно легко определить оптимальное
местоположение устройств для обнаружения нарушения и минимизации потерь
в случае его повторения. Но такой эмпирический метод не будет удовлетворять
экономическим критериям.
461
14. Дополнительные системы обеспечения безопасности движения поездов
В целом существует два подхода: линейный и сетевой. Линейный подход по-
зволяет рассчитать такое место размещения измерительных устройств, чтобы со-
хранялся минимально необходимый интервал времени для остановки поезда в
заданном пункте с целью устранения последствий и дальнейшего расследования
причин неисправности или нарушения. Для определения таких пунктов остановки
поезда полезен сетевой подход. Суть его состоит в выявлении всех элементов желез-
нодорожной сети, прохождение через которые неисправного подвижного состава
повышает риск возникновения аварийной ситуации. Выбор мероприятий, обес-
печивающих безопасность движения, зависит от стратегии компании — оператора
железнодорожной инфраструктуры, которая может предусматривать комплексное
применение систем, предотвращающих предаварийные и аварийные ситуации, а
также снижающих ущерб в случае, если аварию предотвратить не удалось.
Существуют две основные концепции выбора местоположения таких систем:
1.	Размещение технических средств мониторинга в местах, где ранее выполнялся
традиционный визуальный осмотр подвижного состава;
2.	Оптимизация числа пунктов контроля и необходимого оборудования на осно-
вании расчетов экономической эффективности. В этом случае понадобится мень-
ше пунктов контроля по сравнению с первой концепцией.
По экономическим соображениям практическое значение имеет вторая кон-
цепция [Schobel, 2005], которая и будет рассмотрена далее.
14.3.1.	Оперативное управление
В случае обнаружения неисправности в поезде необходимо располагать четким
планом действий, которые следует предпринять. При использовании бортовых
средств мониторинга должна быть стандартизирована процедура передачи дан-
ных в центр управления. Напольные системы находятся всецело в сфере ответ-
ственности руководства инфраструктурного подразделения — от планирования
мест размещения до оперативного управления. Современные технологии по-
зволяют создать систему мониторинга, интегрированную в систему управления
движением поездов. Это делает возможными автоматическую остановку поезда
с серьезными неисправностями или нарушениями и предоставление диспетчеру
информации о их характере (например, в случае схода колесной пары с рельсов
производится принудительное включение запрещающего показания на следую-
щем светофоре для остановки поезда). В общем случае необходимо различать
сигналы предупреждения и тревоги: предупредительный сигнал указывает лишь
на приближение значения контролируемого параметра к некоторому критиче-
скому (пороговому) значению, что может привести к возникновению аварийной
ситуации (например, перегрузка одного вагона, нарастание температуры буксы).
В случае сигнала тревоги необходима немедленная реакция из-за уже возникшей
аварийной ситуации (например, перегрев буксы, сход с рельсов колесной пары,
нарушение габарита).
В систему управления должны быть интегрированы только высоконадежные
технические средства, обладающие высокой эксплуатационной готовностью и
работающие с высокой точностью, поскольку в противном случае снижается на-
дежность самой системы управления, что может привести к драматическим по-
следствиям. Место расположения средств мониторинга определяется в соответ-
ствии с возможностью остановки поезда перед элементом инфраструктуры, где
имеется повышенный риск возникновения аварийной ситуации. С учетом времени
462
14.3. Выбор места размещения измерительных устройств
Рис. 14.9. Расчет места установки датчика в соответствии с заранее определенной точкой остановки
срабатывания интегрированной системы мониторинга его можно рассчитать сле-
дующим образом: ближайшее положение каждого датчика перед основным сигна-
лом (или пунктом остановки поезда) зависит от допустимой скорости движения,
расстояния видимости предупредительного сигнала и времени срабатывания дат-
чика (рис. 14.9).
В этом случае из-за несовпадения времени срабатывания датчики разного на-
значения придется устанавливать со смещением. Однако из практических сооб-
ражений (подвод электроснабжения, подключение к сети передачи данных) их
целесообразно сконцентрировать в одном месте, а потому в расчетах необходимо
ориентироваться на датчики с наиболее длительным временем реакции.
После внедрения технических средств мониторинга минимизируется штат стан-
ционных осмотрщиков, которые теперь будут отвечать за большее число поездов.
При этом они могут использовать сигналы предупреждения, получаемые от средств
мониторинга. В период максимальной загрузки возможна ситуация, когда оператор
пропустит сигнал тревоги и необходимые мероприятия не будут осуществлены
вовремя. Поэтому важное значение имеет интеграция средств мониторинга (на-
пример, с использованием пунктов контроля) в системы управления и/или цент-
рализации и путевой блокировки.
Другая проблема состоит в возможности ложного срабатывания и отказов дат-
чиков. На двухпутном участке в случае отказа датчиков на одном пути для пропуска
поездов в обоих направлениях можно использовать второй путь, если на нем тоже
установлены соответствующие устройства. Это приведет к дополнительной задерж-
ке поездов, но будет решена задача обеспечения безопасности. Также возможна
экстраполяция результатов измерений, переданных из пунктов контроля, через
которые уже прошел поезд, если речь идет об измерении статических параметров.
Кроме того, задача наблюдения за поездами может быть временно возложена на
эксплуатационный персонал. В любом случае эти действия должны соответство-
вать национальным правилам организации движения поездов и гарантировать
безопасность.
В России технические средства мониторинга применяются в сочетании с ручны-
ми методами контроля. Система обнаружения перегретых букс является базовой и
может дополняться другими системами (например, обнаружения схода с рельсов и
волочащихся деталей, обнаружения дефектов на поверхности катания колес, кон-
троля габарита, весового контроля и др.). Сигналы от нее поступают на рабочее
место диспетчера.
463
14. Дополнительные системы обеспечения безопасности движения поездов
14.3.2.	Классификация элементов инфраструктуры
с повышенным риском возникновения
аварийной ситуации
Места размещения напольных средств мониторинга подвижного состава выби-
рают с учетом потенциально опасных элементов инфраструктуры, к числу которых
относятся:
—	мосты;
—	участки с интенсивными кривыми и S-образные кривые;
—	стрелочные переводы и пересечения путей;
—	уклоны и подъемы;
—	тоннели;
—	места с ухудшенными характеристиками верхнего строения пути.
Мосты характеризуются двумя аспектами. Первый — это высота и длина, кото-
рые могут быть объединены в единый параметр, определяющий риск возникнове-
ния аварийной ситуации. С этой точки зрения в одну категорию могут входить ко-
роткий мост с высокими пролетными строениями и протяженный мост с большим
числом опор. Другим аспектом является конструкция пути на мосту: если она не
меняется по сравнению с участками до и после моста, то динамическое воздействие
на поезд не изменится; в противном случае динамические нагрузки могут привести
к сходу поезда с рельсов. В общем случае для предотвращения аварии необходимо
контролировать габариты подвижного состава, а для снижения ущерба при ее воз-
никновении — располагать средствами обнаружения схода с рельсов.
Участки с интенсивными кривыми можно определить как участки, содержащие
более 10% кривых радиусом менее 300м. Движение неисправного подвижного
состава по S-образной кривой может привести к сходу с рельсов. Нормативные
параметры вагонов, отклонения от которых могут стать причиной аварии на таких
участках, должны быть тщательно проверены перед отправлением поезда. Рекомен-
дуется выполнять такие проверки на сортировочных станциях или во время приема
вагона в эксплуатацию на железнодорожную сеть.
Стрелки. При принятии решения о необходимости мониторинга подвижного
состава при подходе к стрелочным переводам следует учитывать место расположе-
ния и конструкцию этого элемента инфраструктуры. Стрелки на сортировочных
станциях не нуждаются в защите с использованием датчиков схода с рельсов, в
то время как в отношении стрелочных переводов на скоростных магистралях она
обязательна.
На участках с уклонами создается дополнительная нагрузка на тормозную си-
стему. Из-за большой силы торможения вероятность заклинивания тормозов на
таких участках будет выше, чем на участках без уклонов. В связи с этим торможение
тяжелых грузовых поездов осуществляется ступенчато. Кроме того, на уклонах
могут быть размещены датчики для контроля температуры тормозных колодок.
На специализированных высокоскоростных линиях в Европе имеется большое
число тоннелей. В сравнении с другими участками железнодорожной сети вероят-
ность аварий здесь ниже, поскольку эксплуатационный процесс упрощен (исполь-
зуются поезда постоянной составности, нет маневровой работы), но последствия
аварий на таких линиях могут быть значительно более тяжелыми. В Европе сущест-
вует концепция обеспечения безопасности тоннелей, которая также предусматри-
вает применение систем мониторинга. При расчете риска аварии в тоннеле учиты-
ваются интенсивность движения поездов, вид перевозок (пассажирские, грузовые)
464
14.3. Выбор места размещения измерительных устройств
и многие другие параметры. Без экспертного заключения о безопасности тоннеля
невозможно начать его эксплуатацию. Также при выборе мероприятий по обес-
печению безопасности в других тоннелях проводится анализ их экономической
эффективности.
В местах с ухудшенным состоянием верхнего строения пути на поезд могут дей-
ствовать дополнительные динамические нагрузки в продольном направлении. Ва-
гоны должны проходить превентивный осмотр с целью контроля их устойчивости
на ближайшей сортировочной станции или стыках между железными дорогами.
Если поезд формируется на сортировочной станции, то его первую проверку сле-
дует проводить в парке отправления. С другой стороны, необходимо проверять и
все прибывающие на сеть поезда, чтобы выявить поврежденные вагоны. С точки
зрения экономической эффективности число пунктов осмотра должно быть мини-
мальным. Это касается как сортировочных станций, так и стыков между дорогами.
14.3.3.	Стратегии обеспечения безопасности
За анализом рисков, возникающих при эксплуатации железных дорог, должна
следовать разработка мероприятий по повышению безопасности, основными из
которых являются следующие [Schabe, 2001]:
—	исключение потенциальной опасности;
—	предотвращение причин, способных привести к аварии;
—	сокращение последствий возможных аварий.
Рассматриваемый подход является событийно-управляемым. Первый шаг—это
попытка исключить возникновение предаварийной ситуации путем предотвра-
щения возможных причин или снижения вероятности их проявления. На втором
шаге в случае возникновения предаварийной ситуации необходимо не допустить ее
развития, т. е. аварии. Третьим шагом должны стать мероприятия по сокращению
последствий аварии. Таким образом, необходимо знать, как распределены риски
возникновения предаварийной ситуации, к каким авариям они могут привести и
каковы могут быть последствия аварий, чтобы организовать в надлежащем месте
адекватные действия по обеспечению безопасности. В некоторых случаях исклю-
чить или предотвратить определенные неисправности невозможно, поскольку от-
ветственность за соответствующие компоненты несет другая компания. В таком
случае оператор инфраструктуры может только не допустить развития предава-
рийной ситуации или уменьшить ее последствия в своей зоне ответственности. Это
значит, что должна быть разработана экономически эффективная система, вклю-
чающая напольные средства мониторинга подвижного состава для пред упреждения
предаварийных ситуаций и уменьшения ущерба от их последствий.
Другой способ классификации мероприятий по обеспечению безопасности
определяется зоной их применения:
—	на отдельном участке железнодорожной линии или для некоторой части парка
подвижного состава;
—	на всех линиях, за которые отвечает компания — оператор инфраструктуры;
—	в масштабах всей железнодорожной сети.
В общем случае чем шире зона применения мероприятий, тем они более
эффективны. Локальные мероприятия обычно имеют высокую стоимость и
низкую экономическую эффективность. Они невыгодны по сравнению с ме-
роприятиями глобального характера, так как реализуются в одном определен-
ном месте и ограничиваются только им. Также следует различать и характер
465
14. Дополнительные системы обеспечения безопасности движения поездов
мероприятий —конструктивные, технологические или организационные. Про-
должительность реализации этих трех групп мероприятий различна. Конструктив-
ные мероприятия (создание новых устройств) выполняются в течение длительного
времени. Технологические мероприятия (замена действующих устройств на более
совершенные) реализуются гораздо проще и быстрее. Организационные мероприя-
тия (изменение действующих правил и норм) могут быть проведены в течение ко-
роткого времени. Внедрение устройств обнаружения неисправностей и нарушений
относится к группе технологических мероприятий.
В заключение следует отметить, что оценка экономической эффективности
систем обнаружения неисправностей и нарушений позволяет выбрать наилучшее
сочетание приемлемых мероприятий. Более того, ответственность за их реализа-
цию должна регулироваться и контролироваться в соответствии с национальным
законодательством и правилами железнодорожных компаний. Только при этом
условии можно выработать перспективную стратегию применения таких систем.
С практической точки зрения целесообразно оснащать подобные системы диагно-
стическими средствами, чтобы сократить расходы на их техническое обслуживание.
466
Список литературы
Список литературы
[Akita, 1985] Akita, К.: Practical Use of Computerized Interlocking System ‘SMILE’ in JNR. In: Quarterly
Reports of RTRI, 1985.
[Akita/Nakamura/Wanatabe, 1987] Akita, K.; Nakamura, H.; Wanatabe, T.: Solid-State Interlocking in
Railway Signalling, SMILE and ц-SMILE. In: Quarterly Reports of RTRI, 1987.
[Akuzawa, 1982] Akuzawa, M.: Application of Train Sorting System to the Signalling Equipment of Commuter
Railway. In: Japanese Railway Engineering, 4/1982.
[Althaus, 1994] Althaus, H.: Linienformiges Zugbeeinflussungssystem ZSL 90. In: Signal+Draht, 5/1994.
[Altmann et al., 2007] Altmann, K.; Lenk, M.; Hetzel, R.: Das Betriebs- und Leitsystem fur Umschlagbahnhofe
im Kombinierten Verkehr. In: ETR, issue 6/2007.
[Ansaldo, 2002] Ansaldo Signal/Union Switch & Signal: UM71 — Failsafe Train Running. Australia, 2002.
[Ansaldo, 2008] AnsaldoSTS: ACC Technical Specification. 2008.
[Aquasys, 2007] www.aquasys.at.
[Arnold, 1987] Arnold, H.-J. et al.: Eisenbahnsicherungstechnik, 4th edition. Transpress, Berlin 1987.
[ASE, 2007] http://www.ase-industry.com.
[Bailey et al., 1995] Bailey, C. [ed.]; Institution of Railway Signal Engineers [IRSE]: European Railway
Signalling. Adam & Clark Black, London 1995.
[Barwell, 1983] Barwell, F. T.: Automation and Control in Transport. 2nd ed. Pergamon Press, Oxford/New
York 1983.
[Belov/GerSenzon/Kotlecov, 2003] Белов В. В., Гершензон М.М., Котлецов Д.С. Внедрение системы
автоматической идентификации подвижного состава на Российских железных дорогах // Же-
лезные дороги мира. 2003. №7. С. 73-77.
[Bianchi, 1985] Bianchi, С.: Die Fuhrerraumsignalisierung auf der Direttissima Rom-Florenz. In:
Signal+Draht, 1+2/1985.
[Bombardier, 2003] Bombardier Transportation. Audio Frequency Track Circuit Style TI21-4, Technical
Manual. 2003.
[Brux, 2002] Brux, G.: Brand- und Katastrophenschutz in Tunneln der Neubaustrecke Koln-Rhein/Main. In:
Der Eisenbahningenieur 4/2002.
[Bryleev/SiSljakov/Kravcov, 1966] Брылеев A. M., Шишляков А. В., Кравцов Ю. А. Устройство и работа
рельсовых цепей. М.: Транспорт, 1966. 264 с.
[CENELEC, 1999] CENELEC: Railway applications — Specification and demonstration of reliability,
availability, maintainability and safety [RAMS]. EN 50126:1999.
[CENELEC, 2001] CENELEC: Railway applications—Communications, signalling and processing systems—
Software for railway control and protection systems. EN 50128:2001.
[CENELEC, 2003] CENELEC: Railway applications—Communications, signalling and processing systems —
Safety related electronic systems for signalling. EN 50129:2003.
[Ceske Drahy, 1998] Ceske Drahy: Vorschrift fur die Verwendung der Signale bei der Organisation und
Durchfuhrung des Betrieb, German translation. 1998.
[Christov, 1991] Христо Христов. Основи на осигурителната техника. Техника, София 1991.
[DB Netz, 2001] DB Netz: Punktfbrmiges Zugbeeinflussungssystem PZB 90: Systembeschreibung. Frankfurt
(M) 2001.
[DB Netz, 2006] DB Netz: 301 DS/DV— Signalbuch. Frankfurt (M) 2006.
[Dmitriev/Minin, 1992] Дмитриев В. С., Минин В. А. Системы автоблокировки с рельсовыми цепями
тональной частоты. М.: Транспорт, 1992. 182 с.
[Dmitriev/Serganov, 1988] Дмитриев В. С., Серганов И. Г. Основы железнодорожной автоматики и те-
лемеханики. М.: Транспорт, 1988. 288 с.
[Doswell, 1957] Doswell, Р. С.: Single Line Control [British Practice]. IRSE Green Booklet No. 4,2nd edition,
London 1957.
467
Список литературы
[Eichenberger, 2007] Eichenberger, Р.: Kapazitatssteigerung durch ETCS. In: Signal+Draht 3/2007.
[Eisenbrand, 2001] Eisenbrand, E.: PHOENIX MB — Die neue Dimension in der HeiBlauferortung. In:
Signal+Draht 2001.
[European Commission, 2004] European Commission: Directive 2001/16 — Interoperability of the trains-
Europeanconventionalrail-system:DraftTechnicalSpecificationforInteroperability, Control-Command
and Signalling Sub-System [http://europe.eu.int/comm/transport/rail/interoperability/doc/ccs-tsi-
en-annex. pdf] 2004.
[Fenner/Naumann, 1998] Fenner, W.; Naumann, P.: Verkehrssicherungstechnik. Siemens — Publicis
Corporate Publishing, Erlangen 1998.
[Fenner/Naumann/Trinckauf, 2004] Fenner, W.; Naumann, P.; Trinckauf, J.: Bahnsicherungstechnik.
Siemens — Publicis Corporate Publishing, Erlangen 2003.
[Fricke/Pierick, 1990] Fricke, H.; Pierick, K.: Verkehrssicherung. Stuttgart, Teubner 1990.
[Friesen/Uebel, 1999] Friesen, W.; Uebel, H.: Automatisierter Betrieb im Nahverkehr — Erfahrungen von
Alcatel. In: Signal+Draht, 10/1999.
[Funkwerk, 2008] http://www.funkwerk-it.com.
[Gertler/Stolzenbeig, 1994] Gertler, F.; Stolzenberg, H.-J.: Das Zugbeeinflussungssystem ZUB 123. In:
Signal+Draht, 11/1994.
[Goldsbrough, 1961] Goldsbrough, J. V.: IRSE Green Booklet No 22: Route Control Systems;
The S. G. E. Route Relay Interlocking System (British Practice). 1958.
[Guilloux, 1990] Guilloux, J.-P.: Das Signalsystem der Hochgeschwindigkeitsstrecken in Frankreich. In:
Signal+Draht, 1+2/1990.
[Hagelin/Stridh, 1997] Hagelin, G.; Stridh, A.: Signalisierung fur hohere Geschwindigkeiten—eine Fallstudie.
In: Signal+Draht 4/1997.
[Hahn, 2006] Hahn, M.: Analyse der Sicherung europaischer Bahniibergange. TU Dresden 2006.
[HAjek, 2006] Hdjek, Z.: Zafizeni pro komplexni automatizaci spddoviSt’ — sezndmeni s filozofii, 2. seminar
zeleznidnej zabezpeCovacej techniky. Vyhne 2006.
[Hall, 2000] Hall, S.: Broad survey —The history and development of railway signalling in the British Isles.
Friends of the National Railway Museum, York 2000.
[Hall, 2001] Hall, S.: Modem Signalling Handbook, 3rd edition. Ian Allan Publishing 2001.
[Hansen/Pachl, 2008] Hansen, I.; Paehl, J. (editors): Railway Timetable & Traffic. Eurailpress, Hamburg 2008.
[Hawkes 1969] Hawkes, J.: Circuits for Colour Light Signalling. IRSE Green Booklet No. 15, 1969.
[Hecht/Schirmer, 2001] Hecht, M.; Schirmer, A: Versuche zur Diagnose von Entgleisungen. ZEV Glasers
Annalen 2001.
[IEC, 2001] CENELEC: Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related
systems — Part 4: Definitions and abbreviations. EN 61508-4:2001.
[Igarashi/Siomi, 2006] Igarashi Y.; Siomi S.: Development of Monitoring System for Electric Switch Machine.
In: Quarterly Reports of RTRI, 2/2006.
[Inteletrack, 2007] http://www.inteletrack.co.za/d_e_d. htm.
[IRSE, 1980] Institution of Railway Signal Engineers [IRSE]: Railway Signalling. A&C Black, London 1980.
[IRSE, 1991] Institution of Railway Signal Engineers [IRSE]: Railway Control Systems. A&C Black, London
1991.
[IRSE, 1999] Institution of Railway Signal Engineers [IRSE]: Introduction to Signalling. London 1999.
[IRSE, 2008] Institution of Railway Signal Engineers [IRSE]: Introduction to North American Railway
Signaling. Simmons-Boardman Books, Omaha 2008.
[Ivandenko et al., 2002] Иванченко B.H., Ковалёв C.M., Шабельников A. H. Новые информационные
технологии: интегрированная информационно-управляющая система автоматизации процесса
расформирования-формирования поездов: учебник. Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообще-
ния, 2002. 276 с.
[Jones, 2008] Jones, A.: Modernisation of Cambrian Lines, http://www.signalbox.oig/branches/aj/index. htm; 2008.
[Judge, 2007] Judge, T.: Yard management gets smarter. In: Railway Age, November 2007.
[Koetting, 2007] Koetting, H.; Metschulat, H.; Weber, S.: www.stellwerke.de, 2007 [last update],
[Konarev, 1994] Железнодорожный транспорт: Энциклопедия / Гл. ред. Н. С. Конарев. М.: Большая
Российская энциклопедия, 1994. 559 с.
[Kondo, 1980] Kondo, R.: Introductionpf Advanced Type Automatic Train Stop System. In: Japanese Railway
Engineering 4/1980.
[Kononov/Lykov/Nikitin, 2003] Кононов В. А., Лыков А. А., Никитин А. Б. Основы проектирования
электрической централизации промежуточных станций: учеб, пособие для вузов ж.-д. трансп. /
Под ред. В. А. Кононова. М.: УМК МПС России, 2002. 316 с.
468
Список литературы
[Kravcov/Nesterov/Lekuta, 1996] Системы железнодорожной автоматики и телемеханики / Ю. А. Крав-
цов, В. Л. Нестеров, Г. Ф. Лекута и др.; под ред. Ю. А. Кравцова. М.: Транспорт, 1996. 400 с.
[Kusche, 1984] Kusche, W.: Stellwerks- und Blockanlagen — Gleisbildstellwerke, 2nd edition. Transpress,
Berlin 1984.
[Lazarevic et al., 2007] Lazarevic, N.; Khoudour, L.; El Koursi, El M.; Machy, C.: An Intelligent Level
Crossing: Technical Solutions for Improved Safety and Security. Presentation and paper on Transport
2007 in Sofia.
[MacFarlane, 2004] MacFarlane, I.: Railway Safety — Interlocking and Train Protection. Engineers Media,
Crows Nest [Australia] 2004.
[Makowski, 1992] Makowski, S.: Stand und Entwicklungsperspektiven der Zugbeeinflussungsanlagen bei den
PKP. In: Signal+Draht, 12/1992.
[Maly et al., 2001] Maly, H.; Saglitz, M.; Klose, C.; Ullrich, D.; Kolbasseff, A.: Neue Onboard- und stationare
Diagnosesysteme fur Schienenfahrzeuge des Hochgeschwindigkeitsverkehrs. In: ZEV Glasers Annalen
125, Georg Siemens Verlagsbuchhandlung 2001.
[Mandola, 1992] Mandola, L: Das Zugbeeinflussungssystem der MAV. In: Signal+Draht, 12/1992.
[Marioff, 2007] http://www.marioff.de.
[Maschek, 1996] Maschek, U.: Analyse zur Gestaltung elektronischer Stellwerke. Diploma Thesis at TU
Dresden. Dresden 1996.
[Maschek/Lehne, 2005] Maschek, U.; Lehne, U.: Das Mechanische Stellwerk der Bauform «Einheit». TU
Dresden, Dresden 2005.
[Mironov, 2006] Миронов А. А. Новые возможности KTCM и АСК ПС //Автоматика, связь, информа-
тика. 2005. № 12. С. 5-9.
[Mironov et al., 2002] Миронов А. А., Тагиров А. Ф. Применение комплексов КТСМ в современных
условиях// Автоматика, связь, информатика. 2002. №9. С. 64 — 68.
[Mittermayer et al., 2005] Mittermayr, P.; Presle, G.; Stephanides, J.; Weilinger, W.: Die neuen
Infrastrukturmessstellen der OBB — Kontinuierliche Messungen und Auswertungen. In: ZEV Glasers
Annalen, Georg Siemens Verlagsbuchhandlung 2005.
[Modem Railways, 2004] The search for low-cost crossings. In: Modem Railways, June 2004.
[Mraz, 1992] Mraz, J.: Die Zukunft von Zugbeeinflussungsanlagen bei der CSD. In: Signal+Draht, 12/1992.
[Naumann/Pachl, 2002] Naumann, P.; Paehl, J.: Leit- und Sicherungstechnik im Bahnbetrieb. Fachlexikon.
Tetzlaff, Hamburg 2002.
[Nester et al., 2007] Nester, T.; Schobel, A.; Drabek, U.; Kimbauer, R.; Rachoy, C.: Hochwasserwamystem
fur Eisenbahnstrecken. Conference 21. Verkehrswissenschaftliche Tage, Dresden 2007.
[Nishibori/Sasaki/Hiraguri, 2002] Nishibori, N.; Sasaki, T.; Hiraguri, S.: Development of Train System by
Microwave Balises. In: Quarterly Repoerts of RTRI, 4/2002.
[Nock, 1982] Nock, O. S.: Railway Signalling —A Treastise on the Recent Practice of British Railways. A&C
Black, London 1982.
[NORAC, 2003] NORAC: Rules of the Operating Department. 8th edition, 2003.
[Nuctech, 2007] www.nuctech.com.
[ОАО RZD, 2007] Пилотный проект по применению спутниковых технологий на опытном участке
Москва —Клин / ОАО «РЖД», ВНИИАС, 2007.
[Oehler, 1981] Oehler, К.: Eisenbahnsicherungstechnik in der Schweiz —die Entwicklung der elektrischen
Einrichtungen. Birkhauser, Basel 1981.
[Ohta, 2005] Ohta, M.: Level Crossing Obstacle Detection System Using Stereo Cameras. In: Quarterly
Reports of RTRI, 2/2005.
[OST 32.17-92] Отраслевой стандарт OST 32.17 — 92. Безопасность железнодорожной автоматики и
телемеханики. Основные понятия. Термины и определения.
[Paehl, 2000-1] Paehl, J.: Betriebliche Riickfallebenen auf Strecken mit selbsttatigem Streckenblock. In:
Signal+Draht 7+8/2000.
[Paehl, 2000-11] Paehl, J.: Zugbeeinflussungssysteme Europaischer Bahnen. In: Eisenbahntechnische
Rundschau 11/2000.
[Paehl, 2002] Paehl, J.: Railway Operation and Control. VTD Rail Publishing, Mountlake Terrace 2002.
[Piastowski, 1960] Piastowski, J.: Das neue Lichtsignal-Einheitssystem der OSShD — Mitgliedsbahnen.
Zeitschrift der OSShD 5/1960.
[Railtrack, 1994] Railtrack: General Information on Track Circuits. 1994.
[Retiveau, 1987] Retiveau, R.: La signalisation ferroviaire. Presses de I’dcole nationale des Ponts et chaussees,
Paris 1987.
469
Список литературы
[Reznikov, 1985] Резников Ю. М. Электроприводы железнодорожной автоматики и телемеханики. М.:
Транспорт, 1985. 288 с.
[RFNIIAS, 2008] Ростовский филиал НИИАС: http://www.rfniias.ni, 2008.
[Rottensteiner, 2003] Rottensteiner, U.: VAE-HOA 400 DS — HeiBlauferortungsanlagen fur finnische
Hochgeschwindigkeitsstrecken. In: Signal+Draht 2003.
[RSSB, 2004] Rail Safety and Standards Board [RSSB]: Rule Book, Module S [Signals], 2004.
[Russian Ministry of Transport, 2004] Инструкция по сигнализации на железных дорогах Российской
Федерации. М.: Изд-во Центра внедрения новой техники и технологий «Транспорт» МПС РФ,
2005.
[Sapoznikov et al., 1995] Методы построения безопасных микроэлектронных систем железнодорож-
ной автоматики / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, X. А. Христов, Д.В. Гавзов; Под ред.
Вл. В. Сапожникова. М.: Транспорт, 1995. 272 с.
[Sapoznikov et al., 1997-1] Сертификация и доказательство безопасности систем железнодорожной ав-
томатики / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, В. И. Талалаев и др.; Под ред. Вл. В. Сапож-
никова. М.: Транспорт, 1997. 288 с.
[Sapoznikov et al., 1997-11] Станционные системы автоматики и телемеханики: учеб, для вузов ж.-д.
трансп. /Вл. В. Сапожников, Б.Н. Ёлкин, И.М. Кокурин, Л.Ф. Кондратенко, В. А. Кононов;
Под ред. Вл. В. Сапожникова. — М.: Транспорт, 1997. 432 с.
[Sapoznikov et al., 2003] Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Шаманов В.Ж. Надежность систем же-
лезнодорожной автоматики, телемеханики и связи: учебное пособие для вузов ж.-д. трансп. /
Под ред. Вл. В. Сапожникова. М.: Маршрут, 2003. 263 с.
[Sapoznikov et al., 2006] Эксплуатационные основы автоматики и телемеханики: учеб, для вузов ж.-д.
транспорта / Вл.В. Сапожников, И.М. Кокурин, В.А. Кононов, А.А. Лыков, А.Б. Никитин;
Под ред. проф. Вл. В. Сапожникова. М.: Маршрут, 2006. 247 с.
[Sapoznikov et al., 2008] Микропроцессорные системы централизации: учеб, для техникумов и коллед-
жей ж.-д. трансп. / Вл. В. Сапожников, В. А. Кононов, С. А. Куренков, А. А. Лыков, О. А. Насед-
кин, А. Б. Никитин, А. А. Прокофьев, М. С. Трясов; Подред. проф. Вл. В. Сапожникова. М.: ГОУ
«Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008. 398 с.
[Sapoznikov/Gavzov/Nikitin, 2002] Концентрация и централизация оперативного управления движе-
нием поездов / В. В. Сапожников, Д. В. Гавзов, А. Б. Никитин. М.: Транспорт, 2002. 102 с.
[Sasaki, 1986] Sasaki, Т.: Development of Electronic Blocking System. In: Japanese Railway Engineering 1986.
[Sasaki/Wakabayashi, 1989] Sasaki, T.; Wakabayashi, T.: Development of a New Electronic Blocking System.
In: Quarterly Reports of RTRI 1989.
[Sasse, 1941] Sasse, W.: Das Belgische Signalwesen. In: Zeitschrift fur gesamte Eisenbahnsicherungs- und
Femmeldewesen [Das Stellwerk] 1941.
[Schabe, 2001] Schabe, H.: Neue Ansatze zur Systemsicherheit in der Bahntechnik. In: Eisenbahntechnische
Rundschau 2001.
[Schmitz, 1962] Schmitz, W.: Das Spurplanstellwerk Sp Dr S60. In: Signal+Draht 1962.
[Schobel, 2005] Schobel, A.: Zur Frage der Standortwahl vonZuglaufuberwachungseinrichtungen. Dissertation,
Technische Universitat Wien. Begutachter: N. Ostermann. E. Kopp 2005.
[Schobel et al., 2006] Schobel, A.; Pisek, M.; Kamer, J.: Hot box detection systems as a part of automated train
observation in Austria. Conference EURNEX—ZEL 2006, Zilina 2006.
[Schubath/Grotheer, 2002] Schubath, S_; Grotheer, U.: Neues Simis-W-Stellwerk in Polen. In: Signal+Draht
2002.
[Shannon/Short, 2004-2005] Shannon, I.; Short, R.: Interlocking Developments, Proceedings of the IRSE
2004-2005.
[Seluchin, 2005] Шелухин В. И. Автоматизация и механизация сортировочных горок: учеб, для техни-
кумов и колледжей ж.-д. транспорта. М.: Маршрут, 2005. 240 с.
[Siemens, 1978] Siemens AG: Gleisbildstellwerk SpDrS (System 60). Braunschweig 1978.
[Siemens, 2001] Siemens Transportation Systems: Systembeschreibung Mikrocomputer-Achszahlsystem
AzS350 U.2001.
[Siemens, 2003] Siemens AG: Siemens und Eisenbahnsignaltechnik. 2003.
[Siemens, 2006] Siemens Transportation Systems: LED-Signalgeber fur Kombinationssignale der DB AG:
Wirtschaftliche Betriebsfiihrung durch Einsatz der LED-Technologie. 2006.
[Siemens, 2007] http://www.siemens.com.
[Siemens, 2008] Siemens Transportation Systems: The MSR 32 Microcomputer System. Greater Efficiency
and Safety for Freight Transport. 2008.
[SST, 2007] http://www.sst-online.de.
470
Список литературы
[Stadlbauer et al., 2007] Stadlbauer, R.; Schobel, A.; Kamer, J.: Wayside Derailment Detection and its
Integration in the Operation Management. Conference EURNEX - ZEL 2007, Zilina 2007
[Studer/Marti, 2008] Studer, C.; Marti, M.: Paradigmenwechsel bei Eisenbahnsignalen in der Schweiz Im
Signal+Draht 6/2008.
[Such, 1956] Such, W. H.: Mechanical and Electrical Interlocking. IRSE Green Booklet No 3 2nd edition
1956.
[Sunder et al., 2006] Sunder, M.; Knoll, B.; Maly, T.; Schobel, A.: Checkpoint systems and their integration
into solid state interlockings for automatic train supervision. IRSE — ASPECT 2006, London 2006
[Suwe, 1988] Suwe, K.-H.: Signaltechnik in Japan. In: Signal+Draht 6/1988.
[Svalov et al., 2005] Швалов Д. В., Шаповалов В. В. Системы диагностики подвижного состава: учебник
для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. М.: Маршрут, 2005. 268 с.
[TDJ, 2008] TDJ: http://www.chinamet.com, 2008.
[Tenzler, 2005] Tenzler, S.: Vergleichende Betrachtungen zu Sicherungstechnik und sicherungs technischen
Planungsablaufen in Russland und Deutschland. Diploma theses at TU Dresden, 2005.
[Theeg/Maschek, 2005] Theeg, G.; Maschek, U.: Analyse Europaischer Signalsysteme. In: Signal+Draht
6/2005.
[Theeg/Vincze, 2007] Theeg, G.; Vincze, B.: Comparison of European Train Protection Systems. In:
Signal+Draht 8/2007.
[Ugajin et al., 1999] Ugajin, H.; Shiroto, H.; Fujinami, K.; Omino, K: Two Greens - ANew Signal Aspect for
High-Speed Train on Wayside Signalling. In: Quarterly Report of RTRI, 1/1999.
[UIC, 2003] UIC: Implementing the European Train Control System ETCS - Opportunities for European
Rail Corridors. 2003. gsm-r.uic.asso.fr/meetings/ertms/ertms_2003/docs/etcs_report_l.pdf.
[UIC code 732] UIC code 732: Principles for signalling trains routes using wayside signals. 3rd edition, Paris
2002.
[UIC code 734] UIC code 734: Adaptation of safety installations to high-speed requirements. 2nd edition, Paris
2004.
[UN/ECE, 2001] UN/ЕСЕ: Terminology on Combined Transport. Prepared by the UN/ЕСЕ, the European
Conference of Ministers of Transport [ECMT] and the European Commission [EC], United Nations,
New York/Geneva 2001.
[Unisig, 2006] Unisig: ERTMS/ETCS — Class 1 Subset-026: System Requirement Specifications. Version
2.3.0, 2006.
[Unisig, 2008] Unisig: ERTMS/ETCS — Class 1 Subset-026: System Requirement Specifications. Draft
version 3.0.0, December 2008.
[Uzdin et al., 2002] Железные дороги. Общий курс: учеб, для вузов ж.-д. транспорта / М.М. Уздин,
Ю. И. Ефименко, В.И. Ковалев и др.; Под ред. М.М. Уздина. 5-е изд., перераб. и доп. СПб.:
Информационный центр «Выбор», 2002. 368 с.
[Vincze/Tamai, 2006] Vincze, В.; Tamai, G.: Evolution of train control systems. Budapest University
Technology and Economics, 2006.
[Vlasenko, 2006] Власенко С. В. Анализ эффективности перегонных систем автоматики и телемехани-
ки на железных дорогах мира. М.: Спутник+, 2006. 105 с.
[Watanabe et al., 1999] Watanabe, I.; Ushijima, Y.; Fukuda, M.; Takashige, T.: Development of Digital АТС
System. In: Quarterly Report of RTRI 1/1999.
[Watanabe/Takashige, 1989] Watanabe, I.; Takashige, T.: Moving Block System with Continuous Train
Detection Utilizing Train Shunting Impedance of Track Circuit. In: Quarterly Reports of RTRI, 4/1989.
IWennrich, 1997] Wennrich, R.: Der Elektronische Token fur die Agyptischen Eisenbahnen. In: Signal+Draht
11/1997.
[Wenzel, 2006] Wenzel, B.: Vergleich des Aufbaus, der Funktionen und der Datenverarbeitungsvorgange
zwischen LZB mit CIR-ELKE und ETCS Level 2. Seminary Wort at TU Dresden, 2006.
[White, 2003] White, T.: Elements ofTrain Dispatching — Vol. 1. VTD Rail Publishing, Mountlake Terrace
[USA] 2003.
[wikipedia] Wikipedia [www.wikipedia.de].
[Winter et al., 2009] Winter, P. et al.: Compendium on ERTMS. DW Media/Eurailpress, Hamburg 2009.
[Witt, 2007] www.ewitt.de/downloads/arzd. pdf.
[Xu Zhengli, 2003] Xu Zhengli: The Application of the Controllable Retarders and the Boosters for the Speed
Control in Marshalling Yard. Conference ZEL 2003, Zilina 2003.
[Yamanouchi, 1979] Yamanouchi, S.: Safety and АТС of Shinkansen. In: Japanese Railway Engineering
2/1979.
[ZAfecky, 2008] ZArecky, S.: The Newest Trends in Marshalling yards automation. In: Transport Problems —
Problemy Transports, Tom 3 Volume 4 Part 1, 2008.
[Zoeller, 2002] Zoeller, H.-J.: Handbuch der ESTW-Funtionen. Eurailpress, Hamburg 2002.
471
Пояснения к графическим элементам, использованным на путевых планах
Пояснения к графическим элементам,
использованным на путевых планах
На железных дорогах мира используют разные графические элементы для обо-
значения одних и тех же устройств на путевых планах. Авторы книги согласовали
между собой наиболее простые общие обозначения, которые действуют только в
пределах данного издания. Эти обозначения представлены ниже. Для российских
читателей приведены также соответствующие им стандартные обозначения там,
где это возможно.
Графическое обозначение в книге	Описание	Графическое обозначе- ние по ГОСТ
—	Участок пути	. -
	Участок пути, через который установлен маршрут	
1	Q	Поездной сигнал	
1—©	Сигнал с разрешающим (зеленым) огнем	।—о
1—Q	Сигнал с предупреждающим (желтым) огнем	1—
1	ф	Сигнал остановки с красным огнем	1—ф
1—0	Сигнал с белым огнем	1—©
	Мигающее показание сигнала с любым огнем	1—Q
L—Qo,	Основной сигнал с указателем скоростного ограничения (в данном случае—60 км/ч)	
	Предупреждающий сигнал с указателем скоростного огра- ничения (в данном случае—60 км/ч)	
La	Маневровый сигнал	@©
	Стрелка (общее обозначение)	
	Стрелка установлена по прямому направлению	
	Стрелка установлена по отклонению	
—	Одиночный перекрестный стрелочный съезд	
472
Пояснения к графическим элементам, использованным на путевых планах
Графическое обозначение в книге	Описание	Графическое обозначе- ние по ГОСТ
—	Двойной перекрестный стрелочный съезд	
"	1,-		Сбрасывающее устройство	——
			Сбрасывающее устройство в положении проезда	
	Сбрасывающее устройство в положении сброса	
	3		Изолирующий стык, разграничивающий рельсовую цепь и неконтролируемый участок	—Е	
—I—	Изолирующий стык между рельсовыми цепями	
-X-	Пункт счета осей	
	Датчик прохода поезда, не используемый в системе счета осей	
Hi	Приемоотвегчик	
i	।	Напольное устройство автоматической локомотивной сиг- нализации точечного типа	
1	1	Пассажирская платформа	1	1
	а	Тупик		Е
д тт	Переезд со шлагбаумами	Дь (
	Движущийся поезд	
~~i	н—	Стоящий на путях состав	
473
Сведения о редакторах и авторах
Сведения о редакторах и авторах
Редакторы и авторы
Грегор Теег
В период обучения по профилю инженера транспорта в Техни-
ческом университете Дрездена (ТУД, Германия) проходил практику
в различных странах мира (Великобритания, Испания, Япония). С
2004 г. работал научным сотрудником на кафедре «Железнодорожная
автоматика и телемеханика» ТУД, где выполнял проекты по обуче-
нию правилам сигнализации, работе систем централизации и тех-
ническому анализу, а также читал лекции и курсы в Германии и за
рубежом. С 2009 г. работает в железнодорожной промышленности в
области средств СЦБ.
Сергей Власенко
Изучал инфраструктуру железнодорожного транспорта в Омском
государственном университете путей сообщения (ОмГУПС, Рос-
сия). С 1992 по 1995 г. руководил подразделениями по обслуживанию
систем ЖАТ в Астане на предприятиях компании Казахстан Тем1р
Жолы. С 1995 по 1997 г. занимался исследовательской работой в Пе-
тербургском государственном университете путей сообщения. После
защиты диссертации вернулся в ОмГУПС, где руководил кафедрой
«Автоматика и телемеханика». С 2007 г. работает в подразделении
«Железнодорожная автоматика» компании Siemens в г. Брауншвайге
(Германия).
Авторы
Энрико Андерс
Изучал технику транспорта в Техническом университете Дрезде-
на (ТУД, Германия). С 2001 по 2006 г. в период работы научным со-
трудником ТУД занимался анализом безопасности систем железно-
дорожной автоматики. В 2006 г. поступил на работу в подразделение
систем железнодорожной автоматики компании Thales (ранее—под-
разделение компании Alcatel), где специализируется на требованиях
к системам МПЦ. С 2008 г. член Центра по безопасности систем
ЖАТ компании Thales.
474
Сведения о редакторах и авторах
Томас Берндт
Изучал транспортные системы в Высшей школе транспорта
им. Фридриха Листа в Дрездене (ныне входит в ТУД, Германия).
С 1981 по 1985 г. занимался научными исследованиями и в 1985 г.
защитил диссертацию в этом вузе. С 1986 по 1991 г. работал инже-
нером в микроэлектронной промышленности. С 1991 по 1996 г.
занимал должность старшего консультанта компании Computer
Sciences Corp., специализируясь на вопросах консалтинга и разви-
тия программного обеспечения для информационных систем же-
лезнодорожного транспорта. С 1996 г. работает профессором по си-
стемам железнодорожного тра нспорта в Техническом университете
Эрфурта.
Игорь Долгий
В 1972 г. окончил Ростовский институт инженеров железно-
дорожного транспорта (ныне РГУПС, Россия). В 1980 г. защитил
кандидатскую диссертацию в области автоматизации управления
движением поездов на станциях. С 1974 по 1981 г. работает ассистен-
том, доцентом и с 2005 г. — профессором университета. С 2001 г. ру-
ководит кафедрой «Автоматика и телемеханика на железнодорожном
транспорте» РГУПС, с 1983 г. возглавляет научно-исследовательскую
лабораторию «Системы диспетчерского контроля и управления».
Владимир Иванченко
В 1965 г. окончил Ростовский институт инженеров железно-
дорожного транспорта (ныне РГУПС, Россия). С 1955 по 1971 г.
работал на железной дороге, в 1973 г. защитил кандидатскую, а в
1988 г. — докторскую диссертацию в области совершенствования си-
стем автоматизации сортировочных горок. С 1973 по 1988 г. вернулся
в институт и работал доцентом и заведующим кафедрой «Микро-
процессорные информационно-управляюцше системы». С 1988 по
1999 г. возглавлял Ростовский филиал НИИ «Желдоравтоматиза-
ция». С 1999 г.— профессор кафедры «Автоматика и телемеханика
на железнодорожном транспорте» РГУПС.
Андрей Лыков
В 1993 г. получил диплом инженера по специальности «Авто-
матика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»
Петербургского государственного университета путей сообщения
(ПГУПС, Россия). С 1997 г. преподает на кафедре «Автоматика и
телемеханика на железных дорогах». С 2002 г. работает заместите-
лем заведующего этой кафедрой. В 2006 г. защитил кандидатскую
диссертацию. Является доцентом кафедры, специализируется по
станционным системам и технической диагностике систем ЖАТ.
475
Сведения о редакторах и авторах
Петер Мартон
Выпускник Жилинского университета (г. Жилина, Словакия)
по специальности «Управление эксплуатационной работой и эко-
номика железнодорожного транспорта». В 2004 г. защитил там дис-
сертацию. С 2002 г. является сотрудником факультета управления
и информатики Жилинского университета. Занимается в первую
очередь управлением эксплуатационной работой грузового желез-
нодорожного транспорта и специализируется на разработке прог-
раммного обеспечения для имитационного моделирования транс-
портных терминалов. Является автором несколько имитационных
моделей сортировочных станций в Словакии, Германии, Швейцарии
и Китае.
Ульрих Машек
Окончил курс обучения на монтера СЦБ, затем изучал электро-
технику в Техническом университете Дрездена (ТУД, Германия). С
1996 г. - инженер-проектировщик систем ЖАТ. С 1998 г. занимался
исследованиями в Техническом университете Брауншвайга. В 2002 г.
защитил диссертацию по моделированию данных для проектиро-
вания постов централизации. С 2002 г. — заместитель заведующего
кафедрой «Автоматика и телемеханика» ТУД. Кроме того, руководит
курсами по обучению системам ЖАТ при Университете им. В. Бюх-
нера, а также преподает в Академии железнодорожной автоматики
Siemens и Международном университете Дрездена.
Джорджо Монгарди
В 1977 г. окончил Политехнический университет Турина, где изу-
чал электронные системы. С 1979 г. работает в компании Ansaldo,
участвовал в разработке МПЦ АСС. С 1990 по 1997 г. руководил
отделом по разработке безопасного программного обеспечения, в
1995—1996 гг. отвечал за подготовку и пуск в эксплуатацию 13 постов
системы АСС на железных дорогах Китая. С 1997 г. возглавлял под-
разделение Ansaldo по системам железнодорожной автоматики, а с
2007 г. руководит инженерными работами на зарубежных рынках. На
научных и железнодорожных конференциях представлены многие
его работы по системам централизаций, а также методологии разра-
ботки, создания и валидации ответственных приложений.
Олег Наседкин
В 1985 г. завершил обучение на электротехническом факультете
Ленинградского института инженеров железнодорожного транс-
порта (ныне — ПГУПС, Россия) по специальности «Автоматика,
телемеханика и связь на железнодорожном транспорте». В 1991 г.
окончил аспирантуру и защитил диссертацию. В 1995 г. возглавил
лабораторию по тестированию устройств и систем железнодорож-
ной автоматики. С 1990 по 2000 г. принимал участие в разработке
стандартов и требований к безопасности систем железнодорожной
автоматики. С 2002 г. руководитель Тестового центра по системам
железнодорожной автоматики.
476
Сведения о редакторах и авторах
Александр Никитин
В 1984 г. завершил обучение на электротехническом факультете
Ленинградского института инженеров железнодорожного транспор-
та (ныне — ПГУПС, Россия) по специальности «Автоматика, теле-
механика и связь на железнодорожном транспорте». С 1984 по 1986 г.
работал инженером СЦБ в ШЧ Житомира Юго-Западной железной
дороги СССР. С 1986 по 1989 г. завершил обучение в аспирантуре и
защитил кандидатскую диссертацию. С 1991 по 2004 г. руководил
исследовательской лабораторией ПГУПС. В 2003 г. защитил доктор-
скую диссертацию. С 2005 г. является профессором кафедры «Авто-
матика и телемеханика на железных дорогах» ПГУПС и руководит
Центром компьютерных железнодорожных технологий.
Йорн Пахль
Изучал транспортные системы в Высшей школе транспорта
им. Фридриха Листа в Дрездене (ныне входит в ТУД, Германия). С
1989 по 1991 г. работал научным сотрудником университета, после
чего с 1991 по 1996 г. занимал руководящие позиции в отделе по пла-
нированию инфраструктуры Гамбургской региональной дирекции
железных дорог Германии (DB). В 1993 г. защитил диссертацию в
Техническом университете Брауншвайга. С 1996 г. работает профес-
сором этого университета и возглавляет Институт железнодорожных
систем и безопасности движения. Проф. Пахль является автором и
соавтором многих книг по управлению движением поездов и систе-
мам ЖАТ.
Валерий Сапожников
Получил высшее образование в 1963 г., в 1968 г. защитил канди-
датскую, а в 1980 г. докторскую диссертацию в Ленинградском ин-
ституте инженеров железнодорожного транспорта (ныне — ПГУПС,
Россия). С 1982 г. — профессор, с 1989 г.—проректор этого универ-
ситета. Является автором многочисленных научных работ и книг в
области синтеза, диагностики, самопроверяемых автоматов и систем
управления на железнодорожном транспорте. Член Российской ака-
демии транспорта.
О
Владимир Сапожников
Получил высшее образование в 1963 г., в 1969 г. защитил канди-
датскую, а в 1984 г. докторскую диссертацию в Ленинградском ин-
ституте инженеров железнодорожного транспорта (ныне — ПГУПС,
Россия). С 1987 г. — профессор, с 1991 г. — заведующий кафедрой
«Автоматика и телемеханика на железных дорогах» этого универ-
ситета. Является автором многочисленных научных работ и книг в
области синтеза, диагностики, самопроверяемыхавтоматов и систем
управления на железнодорожном транспорте. Член Российской ака-
демии транспорта.
477
Сведения о редакторах и авторах
Андреас Шёбель
После получения диплома инженера с мая 2002 г. работает в Ин-
ституте железных, канатных дорог и экономики транспорта Техниче-
ского университета Вены. С 2003 г. занимается внедрением путевых
устройств диагностирования подвижного состава и их интеграцией
в системы централизации. В 2005 г. защитил диссертацию по опти-
мизации расположения устройств диагностирования подвижного
состава на железнодорожной сети. Преподает дисциплины по мо-
делированию систем управления движением поездов.
Эрик Шёне
Изучал инженерные транспортные дисциплины в Техническом
университете Дрездена (ТУД) с прохождением профессионально-
го обучения в региональной железнодорожной компании Deutsche
Regionaleisenbahn GmbH в Берлине. С 2005 г. работал ассистентом
при управлении инфраструктурным подразделением этой компа-
нии. С 2006 г. — научный сотрудник кафедры «Железнодорожная
автоматика и телемеханика» ТУД, темой его исследований является
безопасность переездов.
Дмитрий Швалов
В 1991 г. окончил Ростовский институт инженеров железно-
дорожного транспорта (Россия). В 2001 г. защитил кандидатскую
диссертацию в области технического диагностирования устройств
СЦБ. С 1989 по 1991 г. работал инженером научно-исследователь-
ской лаборатории «Системы диспетчерского контроля и управле-
ния». С 1992 по 2000 г. — ассистент, с 2001 г. — доцент, заместитель
заведующего кафедрой «Автоматика и телемеханика на железнодо-
рожном транспорте» Ростовского государственного университета
путей сообщения.
Дэвид Стрэттон
Изучал электронные системы в Кембриджском универси-
тете, профессиональный опыт работы получил в компании AEI
(Manchester) Ltd. С 1967 г. занимался созданием безопасных систем
удаленного управления и бесстыковых рельсовых цепей для элек-
трифицированных железных дорог. С 1981 г. в компании GEC зани-
мался разработкой МПЦ SSI и ее внедрением в Бельгии и Франции.
С 1997 г. работает в компании Alstom над спецификацией требова-
ний к МПЦ Smartlock 400, развитием систем МПЦ класса SSI нового
поколения, а также проектированием языковых и инструментальных
приложений.
478
Сведения о редакторах и авторах
Хайнц Тильманнс
Изучал компьютерные дисциплины в Техническом университете
Берлина. С 1983 г. работал инженером-программистом, с 1990 г. в
компании Alcatel занимался вопросами человеко-машинного ин-
терфейса для телекоммуникационных систем управления. С 1996 г.
его деятельность концентрируется на вопросах технико-эксплуата-
ционных требований. В 2004 г. начал работу в подразделении систем
железнодорожной автоматики компании Thales (ранее—подразделе-
ние компании Alcatel) над детализацией архитектуры систем и спе-
цификацией требований к новому поколению МПЦ LockTrac 6151,
предназначенных главным образом для зарубежных железных дорог.
Йохен Тринкауф
Изучал транспортные системы в Высшей школе транспорта
им. Фридриха Листа в Дрездене (ныне входитвТУД, Германия). По-
сле выполнения научных исследований в этом университете с 1979
по 1983 г. защитил диссертацию по технической тематике. С 1984 по
1990 г. работал на железных дорогах угледобывающего' комплекса
в Зенфтенберге (Германия) и участвовал в разработке централизо-
ванных систем оперативного управления. С 1990 г. занимал разные
должности, в том числе управляющего директора, в промышленных
и инженерных компаниях железнодорожного сектора. С 1998 г. ра-
ботает профессором в Техническом университете Дрездена.
Карстен Вебер
После изучения транспортных дисциплин в Техническом уни-
верситете Дрездена (Германия) в 2003 г. занял место научного со-
трудника данного университета. В рамках этой работы выполнял
различные проекты: обучал эксплуатационный персонал правилам
пользования рабочим местом оператора МПЦ, разрабатывал упро-
щенные системы централизации для региональных линий, анали-
зировал допустимый риск для малодеятельных участков, а также
осуществлял технический анализ и проводил обучающие курсы для
персонала операторов инфраструктуры железных дорог. В настоящее
время работает независимым консультантом по вопросам управле-
ния движением поездов и системам централизации.
Томас Уайт
. Начал свою карьеру в 1967 г. дежурным поста централизации на
железнодорожном терминале Балтимора и Огайо-Чикаго, затем ра-
ботал поездным диспетчером и помощником руководителя диспет-
черского центра. Впоследствии занимал аналогичные должности и
на других железных дорогах США. В 1991 г. начал работать на желез-
ной дороге Северного Берлингтона, где занимался планированием
сети, составлением расписаний, оптимизацией пропускной способ-
ности, организацией новых услуг для пассажиров, развитием систем
управления движением поездов и инфраструктуры и внедрением ин-
формационных систем. С 1997 г. работает консультантом по желез-
нодорожным операциям в компании Transit Safety Management, Inc.
479
Благодарности
Благодарности
Издательство «Интекст» выражает благодарность Департаменту автоматики и
телемеханики ОАО «РЖД» за поддержку издания книги «Системы автоматики и
телемеханики на железных дорогах мира».
Мы признательны компаниям-рекламодателям, финансовая поддержка ко-
торых позволила сделать настоящее издание доступным для широкого круга
читателей.
С благодарностью отмечаем неоценимый вклад российских авторов в высоко-
квалифицированный перевод книги на русский язык. Особенно хотим отметить
активное участие в подготовке русского издания Сергея Власенко, Грегора Теега,
Андрея Лыкова, Дмитрия Швалова и Йорна Пахля, конструктивные замечания
которых позволили существенно улучшить качество книги и решить целый ряд
спорных вопросов, возникших при переводе с английского языка. Надеемся,
что итоги работы над этой книгой будут полезны при подготовке следующего
английского издания.
Хотим также поблагодарить коллег из немецкого издательства DW Media Group
GmbH | Eurailpress за предоставление лицензии на издание книги на русском языке
и сотрудничество при подготовке настоящей книги.
480
Содержание
Содержание
Приветствие Департамента автоматики и телемеханики ОАО «РЖД»...............3
Приветствие Проектно-конструкторско-технологического бюро железнодорожной
автоматики и телемеханики — филиала ОАО «РЖД» (ПКТБ ЦШ)....................4
Предисловие..............................................................  5
1.	Специфика железных дорог и требования к системам автоматики и телемеханики.6
1.1.	Введение..............................................................6
1.2.	Особенности железнодорожного транспорта...............................6
1.3.	Системы железнодорожной автоматики и управления движением поездов.....7
1.3.1.	Определения.......................................................7
1.3.2.	Теория безопасного управления железнодорожным транспортом.........8
1.3.3.	Функциональная структура.........................................10
2.	Безопасность и надежность систем железнодорожной автоматики............14
2.1.	Основы безопасности..................................................14
2.1.1.	Что такое RAMS(S)?...............................................14
2.1.2.	Безопасность и охрана.......................................... .15
2.1.3.	Готовность, надежность и ремонтопригодность......................15
2.1.4.	Значение составных частей RAMS для железнодорожной
транспортной системы....................................................16
2.2.	Принципы безопасной эксплуатации железных дорог......................17
2.2.1.	Борьба с ошибками, отказами и нарушениями........................17
2.2.2.	Анализ отказов по системным состояниям...........................20
2.3.	Понятия надежности и безопасности систем железнодорожной автоматики..21
2.4.	Показатели надежности и безопасности.................................22
2.5.	Оценка уровня безопасности СЖАТ..................................    23
2.6.	Нормирование показателей безопасности................................25
2.7.	Расчеты показателей безопасности.....................................26
2.8.	Методология доказательства безопасности СЖАТ.........................29
3.	Методы эксплуатации железных дорог.....................................30
3.1.	Исторические предпосылки.............................................30
3.2.	Классификация путей, станций и сигналов..............................34
3.2.1.	Основные и второстепенные пути...................................34
3.2.2.	Роль сигналов....................................................35
3.2.3.	Определение станций и зон действия постов централизации..........36
3.2.4.	Сигнализация на двухпутных участках..............................40
3.3.	Передвижения рельсового транспорта...................................41
3.3.1.	Поездные передвижения............................................42
3.3.2.	Маневровые передвижения..........................................42
481
Содержание
3.4.	Принципы разделения поездов......................................... 45
3.4.1.	Сип 1ализация при движении по линиям с фиксированными
блок-участками, оборудованными напольными сигналами.....................46
3.4.2.	Следование поездов по локомотивным сигналам......................49
3.4.3.	Управление движением поездов на участках без сигнализации........52
3.5.	Принципы организации диспетчерской работы..........................  53
3.5.1.	Децентрализованное управление....................................53
3.5.2.	Управление из диспетчерского центра............................. 54
4.	Принципы зависимостей и замыканий......................................55
4.1.	Краткий обзор........................................................55
4.1.1.	Введение.........................................................55
4.1.2.	Основные требования..............................................56
4.1.3.	Основные принципы обеспечения безопасности на путевых участках,
подготовленных для проследования поезда................................57
4.2.	Зависимости между элементами.........................................57
4.2.1.	Классификация..................................................  57
4.2.2.	Связанные элементы...............................................58
4.2.3.	Односторонняя зависимость........................................58
4.2.4.	Двусторонняя зависимость, или взаимозависимость..................59
4.2.5.	Взаимозависимость по логическим условиям.........................60
4.3.	Маршруты...........................................................  61
4.3.1.	Введение.........................................................61
4.3.2.	Зона действия маршрута и соответствующие ей ограничения скорости.63
4.3.3.	Основные функции замыкания маршрута............................  66
4.3.4.	Выбор маршрута дежурным поста централизации......................71
4.3.5.	Боковая защита маршрутов.....................................    72
4.3.6.	Защитные участки и исключение встречного движения................76
4.3.7.	Элементы маршрута на участке приближения.....................    80
4.3.8.	Жизненный цикл маршрутов.....................................    82
4.3.9.	Принципы формирования маршрута в схеме путевого развития.........87
4.3.10.	Маневровые маршруты............................................ 90
4.3.11.	Автоматизация операций с маршрутами...........................  92
4.4.	Зависимости в перегонных системах блокировки.........................94
4.4.1.	Введение.........................................................94
4.4.2.	Функциональное назначение элементов перегона.....................96
4.4.3.	Классификация систем блокировки..................................97
4.4.4.	Принцип действия систем жезловой блокировки......................99
4.4.5.	Функционирование систем безжезловой блокировки..................101
4.4.6.	Функции блокировки в безжезловых системах.......................103
4.4.7.	Выезд поезда на перегон с возвращением обратно..................104
4.5.	Особые вопросы......................................................106
4.5.1.	Разграничение зон блокировки и маршрутных передвижений..........106
4.5.2.	Защита проследовавшего поезда закрытым светофором...............107
4.5.3.	Несколько поездов между двумя светофорами.....................  108
4.5.4.	Режимы ограниченной функциональности............................110
5.	Системы определения свободности пути и местоположения поезда..........117
5.1.	Задачи и методы обнаружения объектов..............................  117
5.1.1.	Введение........................................................117
5.1.2.	Типыобъектов..................................................  117
482
Содержание
5.1.3.	Требования безопасности...................................... 118
5.1.4.	Задачи обнаружения объектов .............................     118
5.2.	Способы обнаружения объектов.......................................120
5.2.1.	Классификация.............................................    120
5.2.2.	Датчики колес точечного действия...........................   121
5.2.3.	Датчики колес и колесных пар линейного действия...............125
5.2.4.	Датчики подвижных единиц и посторонних объектов линейного
и пространственного действия.........................................126
5.2.5.	Трехмерное обнаружение........................................128
5.2.6.	Системы, передающие активные сообщения с поезда...............130
5.2.7.	Устройства проверки целостности состава.......................133
5.3.	Рельсовые цепи.....................................................135
5.3.1.	Общая классификация рельсовых цепей...........................135
5.3.2.	Геометрические формы рельсовых цепей..........................137
5.3.3.	Возвращение обратного тягового тока...........................140
5.3.4.	Дополнительные функции рельсовых цепей........................142
5.3.5.	Защита рельсовых цепей от помех...............................142
5.3.6.	Параметры рельсовых цепей и режимы их работы..................143
5.3.7.	Типы рельсовых цепей..........................................145
5.4.	Системы счета осей.................................................151
5.4.1.	Структура и принцип работы....................................151
5.4.2.	Путевой датчик................................................153
5.4.3.	Исправление ошибок, возникающих при подсчете осей.............153
5.5.	Сравнение рельсовых цепей и систем счета осей......................155
5.5.1.	Преимущества и недостатки.....................................155
5.5.2.	Применение....................................................156
6.	Устройства соединения и пересечения железнодорожных путей..........158
6.1.	Виды и параметры устройств верхнего строения пути
с подвижными элементами.............................................   158
6.1.1.	Общие положения...............................................158
6.1.2.	Стрелочные переводы...........................................158
6.1.3.	Другие устройства соединения путей............................161
6.1.4.	Последовательная укладка стрелочных переводов.................163
6.1.5.	Устройства для предупреждения самопроизвольного выхода подвижного
состава на маршруты следования поездов...............................164
6.2.	Требования безопасности............................................165
6.3.	Проверка выполнения требований габарита на стрелках и пересечениях.166
6.4.	Переводные механизмы...............................................167
6.4.1.	Общие положения...............................................167
6.4.2.	Стрелочные электроприводы.....................................169
6.4.3.	Контроль положения стрелки (на примере привода СП-6)..........171
6.5.	Устройства запирания стрелок.......................................173
6.5.1.	Внешний запирающий механизм зажимного типа....................173
6.5.2.	Внутренний запирающий механизм................................174
6.5.3.	Мониторинг состояния запирающего устройства...................175
6.5.4.	Стрелочные контрольные замки..................................176
6.6.	Релейные схемы управления стрелочными электроприводами.............177
6.6.1.	Общие положения...............................................177
6.6.2.	Схема на реле первого класса надежности—пятипроводная схема
управления СЭП (Россия)..............................................178
483
Содержание
6.6.3.	Схема на реле непервого класса надежности—четырехпроводная схема
управления СЭП GS II DR (Германия)................................. ...	182
7.	Сигналы..............................................................189
7.1.	Назначение и классификация.........................................189
7.2.	Технические характеристики напольных сигналов......................192
7.2.1.	Структура световых сигналов...................................192
7.2.2.	Оптические параметры..........................................196
7.2.3.	Отражение света от сигнальных знаков..........................196
7.2.4.	Управление и контроль сигнальных показаний....................197
7.3.	Принципы светофорной сигнализации..................................199
7.3.1.	Выбор цвета для сигнальных показаний................................199
7.3.2.	Запрещающие показания.........................................200
7.3.3.	Разрешающие сигналы...........................................201
7.3.4.	Сигнальные показания для ограничения скорости................ 205
7.3.5.	Комбинации основных и предупредительных сигналов на одном светофоре.. 209
7.3.6.	Маневровые сигналы............................................210
7.4.	Избыточность и режим ограниченной функциональности.................211
7.5.	Примеры систем сигнализации........................................212
7.5.1.	Немецкая семафорная и светофорная сигнализация с основным
и предупредительным сигналами (H/V)...................................212
7.5.2.	Бельгийская семафорная сигнализация...........................213
7.5.3.	Британская светофорная сигнализация...........................214
7.5.4.	Сигнализация на железных дорогах ОСЖД.........................216
7.5.5.	Современная нидерландская система сигнализации................218
7.5.6.	Немецкая система сигнализации Ks..............................219
7.5.7.	Система сигнализации на пригородных железных дорогах Японии...220
7.5.8.	Сигнализация NORAC............................................221
8.	Автоматическая локомотивная сигнализация и контроль скорости.........225
8.1.	Требования к системам, их классификация и условия применения.......225
8.1.1.	Введение......................................................225
8.1.2.	Сигнализация в кабине машиниста...............................225
8.1.3.	Контроль действий машиниста...................................227
8.1.4.	Вмешательство в управление поездом............................229
8.1.5.	Роль систем АЛС в эксплуатационном процессе...................230
8.1.6.	Автоматизация управления поездом..............................230
8.2.	Технические решения для передачи данных............................231
8.2.1.	Обзор способов передачи.......................................231
8.2.2.	Точечная передача данных......................................232
8.2.3.	Непрерывная передача данных...................................235
8.3.	Примеры реализации систем..........................................237
8.3.1.	Классификация.................................................237
8.3.2.	Группа 1: АЛС с точечной передачей без контроля процесса торможения.238
8.3.3.	Группа 2: системы с точечной передачей небольшого объема информации
и контролем торможения...................................................241
8.3.4.	Группа 3: системы с непрерывной передачей показания сигнала
по рельсовым цепям  ...................................................246
8.3.5.	Группа 4: системы с точечной передачей большого объема данных
и динамическим контролем скорости......................................254
8.3.6.	Группа 5: системы с непрерывной передачей большого объема данных
и динамическим контролем скорости......................................258
484
Содержание
8.4.	Система ETCS........................................................  261
8.4.1.	История появления и цели разработки..............................261
8.4.2.	Уровни оснащения и технические компоненты .....................  262
8.4.3.	Принцип действия...........................................      267
8.4.4.	Эксплуатационные	режимы......................................    271
8.4.5.	Структура данных.................................................273
9.	Системы централизации...................................................275
9.1.	Классификация.........................................................275
9.2.	Механическая централизация............................................277
9.2.1.	История развития.................................................277
9.2.2.	Безопасность систем механической централизации...................277
9.2.3.	Структура систем механической централизации....................  277
9.2.4.	Первые механические централизации на железных дорогах Великобритании 278
9.2.5.	Немецкая централизация типа Einheit..............................282
9.3.	Релейная централизация................................................287
9.3.1.	История развития...............................................  287
9.3.2.	Системная безопасность в релейной централизации..................288
9.3.3.	Проектирование систем релейной централизации.....................292
9.3.4.	Система	SGE 1958 (Великобритания)............................... 295
9.3.5.	Система	SpDrS60 (Германия).......................................296
9.3.6.	Система БМРЦ (Россия)............................................301
9.4.	Микропроцессорная централизация.....................................  307
9.4.1.	История	развития.................................................307
9.4.2.	Обеспечение безопасности в микропроцессорной централизации.......307
9.4.3.	Структура систем микропроцессорной централизации.................308
9.4.4.	Система SSI (Великобритания).....................................312
9.4.5.	Система SMILE (Япония)...........................................317
9.4.6.	Немецкие системы Simis и L90, а также их производные.............320
9.4.7.	Система EBILock............................................      324
9.4.8.	Система ЭЦ-ЕМ (Россия)...........................................329
9.4.9.	Система АСС (Италия).............................................333
9.4.10.	Система местного управления стрелками LOPS......................336
9.5.	Гибридные централизации...............................................337
9.5.1.	Смешанные механические и электрические, пневматические
либо гидравлические системы............................................337
9.5.2.	Гибридные релейно-процессорные централизации.....................338
10.	Системы автоматики и телемеханики на перегонах.........................340
10.1.	Классификация......................................................  340
10.2.	Средства поддержки в системах, где за безопасность отвечает персонал.340
10.3.	Децентрализованные системы блокировки................................342
10.3.1.	Обзор...........................................................342
10.3.2.	Жезловые системы блокировки...................................  343
10.3.3.	Системы с однократным разблокированием участка
после его освобождения.................................................344
10.3.4.	Системы с выдачей непрерывной информации о разблокировании участка... 353
10.4.	Централизованные системы блокировки..................................358
10.4.1.	Обзор...........................................................358
10.4.2.	Централизованные системы блокировки
для второстепенных линий.............................................  360
10.4.3.	Радиоэлектронная блокировка.....................................361
485
Содержание
10.4.4.	Централизованная автоблокировка, управляемая системами
централизации	362
10.4.5.	Системы управления движением поездов на перегонах высокоскоростных
линий	3 6^1
10.5.	Системы с подвижными блок-участками.....................	........... -- 365
11.	Организация движения поездов с использованием удаленного управления.....369
11.1.	Удаленное управление и контроль....................................   369
11.1.1.	Виды диспетчерского управления и контроля........................369
11.1.2.	Централизация управления станционными устройствами...............371
11.1.3.	Гибкое распределение зон управления..............................373
11.2.	Процессы в оперативном управлении...................................  373
11.2.1.	Ввод и отображение информации....................................373
11.2.2.	Оценка оперативной ситуации......................................374
11.2.3.	Управляющие воздействия..........................................376
11.3.	Передача данных в телемеханических системах управления................379
11.3.1.	Типы связей между ДЦ и станциями.................................379
11.3.2.	Интерфейс на базе релейной техники
между ДЦ и релейными централизациями.....................................380
11.3.3.	Интерфейс между ДЦ и релейной централизацией
через микропроцессорный стык...........................................  382
11.4.	Загрузка оператора..................................................  383
11.4.1.	Влияние технологии...............................................384
11.4.2.	Влияние инфраструктуры...........................................384
11.4.3.	Влияние оперативного плана.......................................385
11.4.4.	Влияние размеров движения......................................  386
11.4.5.	Влияние отказов..................................................386
11.4.6.	Результаты и заключения по расчетам загрузки операторов..........387
11.5	Примеры систем оперативного управления.................................387
11.5.1.	Централизация диспетчерского руководства в США...................387
11.5.2.	Центры оперативного управления в Германии........................392
11.5.3.	Центры управления перевозками в России...................        395
12.	Безопасность и управление на сортировочных станция».....................398
12.1.	Принципы организации сортировочных процессов..........................398
12.2.	Парки сортировочной станции и их функции..............................399
12.2.1.	Общая структура и функционирование...............................399
12.2.2.	Варианты структур сортировочных станций..........................400
12.2.3.	Автоматизация....................................................402
12.3.	Управление сортировочными процессами..................................403
12.3.1.	Введение.........................................................403
12.3.2.	Замедлители......................................................404
12.3.3.	Устройства перемещения грузовых вагонов..........................409
12.3.4.	Стрелки..........................................................409
12.3.5.	Датчики..........................................................410
12.3.6.	Контроль свободности путей.......................................412
12.3.7.	Системы управления сортировочными станциями......................412
13.	Устройства безопасности на переездах....................................419
13.1.	Требования и основная классификация...................................419
13.2.	Постоянная сигнализация со стороны автодороги.........................420
13.3.	Нерегулируемые переезды...............................................422
486
Содержание
13.4.	Регулируемые переезды................................................426
13.4.1.	Общие положения....................................................426
13.4.2.	Активные средства ограждения со стороны автодороги.............426
13.4.3.	Открытие и закрытие переездной сигнализации..................  432
13.4.4.	Контроль устройств переездной сигнализации.....................436
13.4.5.	Возможности организации движения в случае неисправности
переездной сигнализации................................................442
13.4.6.	Увязка с движением на перекрестках.............................444
13.5.	Ликвидация железнодорожных переездов..............................  445
14.	Дополнительные системы обеспечения безопасности движения поездов......447
14.1.	Предаварийные и аварийные ситуации на железнодорожном транспорте.....448
14.1.1.	Непредумышленные ситуации...................................   448
14.1.2.	Умышленное причинение вреда..................................  450
14.2.	Методы обнаружения неисправностей и нарушений.......................450
14.2.1.	Способы мониторинга............................................451
14.2.2.	Нарушения и неисправности,	требующие контроля..................452
14.2.3.	Новый подход к организации мониторинга-
концепции пунктов контроля.............................................453
14.2.4.	Обзор технологий и технических средств.........................454
14.3.	Выбор места размещения измерительных устройств......................461
14.3.1.	Оперативное управление.........................................462
14.3.2.	Классификация элементов инфраструктуры с повышенным риском
возникновения аварийной ситуации.......................................464
14.3.3.	Стратегии обеспечения безопасности.............................465
Список литературы................................................... .....467
Пояснения к графическим элементам, использованным на путевых планах.......472
Сведения о редакторах и авторах.........................................  474
Благодарности..............................................................480
Рекламодатели
ООО «Балтавтоматика».......................................................367
ООО «Президент-Нева» Энергетический центр».................................368
ООО «НПЦ Промавтоматика»...................................................378
Научно-производственный центр «Промэлектроника»..........................  157
ОАО «Радиоавионика»....................................................... 331
Группа компаний «Сант».....................................................116
ЗАО «Транс-Сигнал».........................................................195
ЦКЖТ ПГУПС.................................................................397
ООО «Энергоинфотранс»....................................................  377
НПП «Югпромавтоматизация»............................................      417
Компания Bombardier Transportation.........................................325
Компания FORATEC.........................................................  323
Компания Siemens............................................................109
487