Linienzugbeeinflussung (или LZB ) - это система сигнализации кабины и защиты поездов, используемая на отдельных железнодорожных линиях Германии и Австрии, а также на линиях AVE и некоторых пригородных железнодорожных линиях в Испании . Система была обязательной, когда поездам разрешалось превышать скорость 160 км / ч (99 миль / ч) в Германии и 220 км / ч (140 миль / ч) в Испании. Он также используется на некоторых более медленных железнодорожных линиях и линиях скоростного городского транспорта для увеличения пропускной способности. Немецкий Linienzugbeeinflussung переводит непрерывное управление движением поездов , в буквальном смысле: линейный поезд воздействующий . Его еще называютlinienförmige Zugbeeinflussung .
LZB устарел и будет заменен Европейской системой управления поездом (ETCS) в период с 2023 по 2030 год. Агентство Европейского Союза по железным дорогам (ERA) ссылается на нее как на систему защиты поездов класса B в Национальном управлении поездом (NTC). [1] Вождение автомобилей в основном должно заменить классическую логику управления бортовыми блоками ETCS (OBU) с общим интерфейсом Driver Machine Interface (DMI). [2] Поскольку высокопроизводительные поезда часто не списываются и не используются повторно на линиях второго порядка, для дальнейшей поддержки установки LZB были разработаны специальные специальные модули передачи (STM) для LZB. [3]
Обзор
В Германии стандартное расстояние от удаленного сигнала до домашнего сигнала составляет 1000 метров (3300 футов). В поезде с сильными тормозами это тормозной путь от 160 км / ч. В 1960-х годах Германия оценила различные варианты увеличения скорости, в том числе увеличение расстояния между сигналами дальнего и дома и сигнализацию из кабины. Увеличение расстояния между домом и удаленными сигналами снизит пропускную способность. Добавление еще одного аспекта затруднит распознавание сигналов. В любом случае изменение обычных сигналов не решит проблему трудности видения и реакции на сигналы на более высоких скоростях. Чтобы преодолеть эти проблемы, Германия решила разработать непрерывную сигнализацию в кабине.
Система сигнализации кабины LZB была впервые продемонстрирована в 1965 году, что позволило ежедневным поездам на Международной транспортной выставке в Мюнхене двигаться со скоростью 200 км / ч. Система получила дальнейшее развитие в течение 1970-х, затем была внедрена на различных линиях в Германии в начале 1980-х и на немецких, испанских и австрийских высокоскоростных линиях в 1990-х годах с поездами, движущимися до 300 км / ч (190 миль в час). Между тем в систему были встроены дополнительные возможности.
LZB состоит из оборудования как на линии, так и на поездах. Участок пути 30–40 км контролируется центром управления LZB. [4] Компьютер центра управления получает информацию о занятых блоках от рельсовых цепей или счетчиков осей и заблокированных маршрутах от блокировок. Он запрограммирован с учетом конфигурации пути, включая расположение точек, стрелочные переводы, уклоны и ограничения скорости на поворотах. При этом у него достаточно информации, чтобы рассчитать, как далеко может пройти каждый поезд и с какой скоростью.
Центр управления связывается с поездом с помощью двух проводных кабелей, которые проходят между путями и пересекаются каждые 100 м. Центр управления отправляет транспортному средству пакеты данных, известные как телеграммы, которые дают ему право на движение (как далеко он может двигаться и с какой скоростью), а транспортное средство отправляет обратно пакеты данных, указывающие его конфигурацию, возможности торможения, скорость и положение.
Бортовой компьютер поезда обрабатывает пакеты и отображает машинисту следующую информацию:
- Текущая скорость : определяется на месте с помощью оборудования для измерения скорости - отображается стандартным спидометром.
- Разрешенная скорость : теперь максимально допустимая скорость - отображается красной линией или треугольником на внешней стороне спидометра.
- Целевая скорость : максимальная скорость на определенном расстоянии - отображается цифрами светодиода в нижней части спидометра.
- Расстояние до цели : расстояние для скорости цели - отображается светодиодными полосами, показывающими до 4000 м, с числами для больших расстояний
Если перед поездом имеется большое свободное расстояние, машинист увидит заданную скорость и разрешенную скорость, равные максимальной линейной скорости, причем расстояние показывает максимальное расстояние, от 4 км до 13,2 км в зависимости от подразделения, поезда, и линия.
Когда поезд приближается к ограничению скорости, например, для поворота или поворота, LZB подает звуковой сигнал и отображает расстояние до ограничения и скорость. По мере движения поезда целевое расстояние будет уменьшаться. По мере приближения поезда к ограничению скорости разрешенная скорость начнет уменьшаться, достигнув целевой скорости на ограничении. В этот момент на дисплее появится следующая цель.
Система LZB рассматривает красный сигнал или начало блока, содержащего поезд, как ограничение скорости равное 0. Водитель увидит ту же последовательность, что и приближение к ограничению скорости, за исключением того, что целевая скорость равна 0.
LZB включает автоматическую защиту поездов . Если водитель превысит разрешенную скорость плюс запас, LZB включит зуммер и световой сигнал превышения скорости. Если машинисту не удается замедлить поезд, система LZB может сама задействовать тормоза, при необходимости останавливая поезд.
LZB также включает в себя систему автоматического управления поездом, известную как AFB (Automatische Fahr- und Bremssteuerung, автоматическое управление движением и торможением), которая позволяет водителю позволить компьютеру управлять поездом на автопилоте, автоматически двигаясь на максимальной скорости, разрешенной в настоящее время. LZB. В этом режиме машинист только наблюдает за поездом и следит за неожиданными препятствиями на путях.
Наконец, система транспортного средства LZB включает в себя обычную систему защиты поездов Indusi (или PZB ) для использования на линиях, не оборудованных LZB.
История
Выбор сигнализации кабины
В 1960-х годах немецкие железные дороги хотели увеличить скорость некоторых своих железнодорожных линий. Одна из проблем при этом - сигнализация. Немецкие сигналы расположены слишком близко, чтобы между ними могли останавливаться высокоскоростные поезда, и машинистам поездов может быть сложно их увидеть на высоких скоростях.
В Германии используются дальние сигналы, расположенные на 1000 м (3300 футов) перед основным сигналом. Поезда с обычными тормозами, замедляющиеся со скоростью 0,76 м / с 2 (2,5 фут / с 2 ), могут останавливаться на скорости 140 км / ч (87 миль в час) на этом расстоянии. Поезда с мощными тормозами, обычно включающими электромагнитные гусеничные тормоза , замедляющиеся со скоростью 1 м / с 2 (3,3 фута / с 2 ), могут останавливаться на скорости 160 км / ч (99 миль в час) и могут двигаться с этой скоростью. Однако даже с сильными тормозами и таким же замедлением поезду, движущемуся со скоростью 200 км / ч (120 миль в час), потребуется 1543 м (5062 фута) для остановки, что превышает сигнальное расстояние. Кроме того, поскольку энергия, рассеиваемая при заданном ускорении, увеличивается со скоростью, для более высоких скоростей может потребоваться меньшее замедление, чтобы избежать перегрева тормозов, что еще больше увеличивает расстояние.
Одна из возможностей увеличения скорости - увеличение расстояния между основным и дальним сигналами. Но для этого потребуются более длинные блоки, что уменьшит пропускную способность линий для более медленных поездов. Другим решением было бы ввести многоаспектную сигнализацию. Поезд, движущийся со скоростью 200 км / ч (120 миль / ч), увидит сигнал «медленно до 160» в первом блоке, а затем сигнал остановки во втором блоке.
Внедрение многоаспектной сигнализации потребует существенной переделки существующих линий, так как дополнительные удаленные сигналы нужно будет добавлять в длинные блоки, а сигналы переделывать в более короткие. Кроме того, это не решит другую проблему, связанную с работой на высоких скоростях, - сложность распознавания сигналов при проезде поезда, особенно в таких неблагоприятных условиях, как дождь, снег и туман.
Сигнализация в кабине решает эти проблемы. Для существующих линий он может быть добавлен поверх существующей системы сигнализации с небольшими изменениями, если таковые имеются, в существующей системе. Помещение сигналов внутрь кабины позволяет водителю легко их видеть. Помимо этого, сигнальная система кабины LZB имеет и другие преимущества:
- Водитель сразу узнает об изменениях сигналов.
- Это позволяет водителю прекратить замедление, если сигнал в конце блока улучшается, экономя энергию и время.
- Это также позволяет центру управления немедленно подавать сигнал об остановке в случае опасных условий, таких как сход с рельсов или сход лавины.
- Машинист может с помощью электроники «видеть» большое расстояние (до 13 км) по рельсам, что позволяет ему или ей управлять поездом более плавно.
- Поезд, следующий за более медленным поездом, может «видеть» более медленный поезд заранее, двигаясь по инерции или используя рекуперативное торможение для замедления и тем самым экономии энергии.
- Он может сигнализировать о различных скоростях. (Обычные немецкие сигналы в 1960-х годах могли сигнализировать только 40 или 60 км / ч (25 или 37 миль в час) для стрелок. Современные обычные немецкие сигналы могут сигнализировать о любом приращении 10 км / ч (6,2 мили в час), но LZB может сигнализировать даже более мелкие приращения. )
- Это позволяет разделить дорожку на большое количество небольших блоков, если необходимо увеличить пропускную способность.
- Это позволяет использовать более эффективную систему автоматической защиты поездов .
- Он включает систему автоматического управления поездами AFB .
Учитывая все эти преимущества, в 1960-х годах немецкие железные дороги предпочли использовать сигнализацию кабины LZB вместо увеличения расстояния между сигналами или добавления аспектов.
Разработка
Первый прототип системы был разработан Федеральными железными дорогами Германии совместно с Siemens и испытан в 1963 году. Он был установлен в локомотивах класса 103 и представлен в 1965 году со скоростью 200 км / ч (120 миль в час) на поездах, направляющихся на Международную выставку в Мюнхен. На основе этого компания Siemens разработала систему LZB 100 и представила ее на линиях Мюнхен-Аугсбург-Донаувёрт и Ганновер-Целле-Эльцен, все в локомотивах класса 103. [5] Система была наложена на существующую сигнальную систему. Все поезда будут подчиняться стандартным сигналам, но поезда, оборудованные LZB, могут двигаться быстрее, чем обычно, если путь впереди на достаточном расстоянии. LZB 100 может отображать до 5 км (3,1 мили) заранее.
Первоначальные инсталляции были жестко зашитой логикой. Однако по мере развития 1970-х Standard Elektrik Lorenz (SEL) разработала центральные контроллеры LZB L72 на базе компьютера и оборудовала ими другие линии.
К концу 1970-х годов, с развитием микропроцессоров, два компьютера из трех можно было использовать в бортовом оборудовании. Siemens и SEL совместно разработали бортовую систему LZB 80 и оборудовали все локомотивы и поезда, которые развивают скорость более 160 км / ч (99 миль в час), а также некоторые локомотивы для тяжелых грузовых автомобилей. К 1991 году Германия заменила все оборудование LZB 100 на LZB 80 / L 72. [4] [5]
Когда Германия построила свои высокоскоростные линии, начиная с участка Фульда-Вюрцбург, который начал работу в 1988 году, она включила LZB в эти линии. Линии были разделены на блоки длиной от 1,5 до 2,5 км (от 0,93 до 1,55 миль), но вместо сигнала для каждого блока есть только фиксированные сигналы на переключателях и станциях, расстояние между которыми составляет примерно 7 км (4,3 мили). Если бы поезда не было на всем протяжении, входной сигнал был бы зеленым. Если бы первый блок был занят, он был бы как обычно красным. В противном случае, если первый квартал был свободен и приближался поезд LZB, сигнал был бы темным, и поезд продолжал бы движение только по указателям LZB.
Система распространилась на другие страны. Испанцы оборудовали свою первую высокоскоростную линию со скоростью 300 км / ч (190 миль / ч) системой LZB. Он открылся в 1992 году и соединяет Мадрид , Кордову и Севилью . В 1987 году австрийские железные дороги ввели LZB в свои системы, а с изменением расписания 23 мая 1993 года ввели поезда EuroCity, идущие со скоростью 200 км / ч (120 миль в час) на 25-километровом (16 миль) участке Westbahn между Линцем и Вельсом .
Компания Siemens продолжила разработку системы с «Computer Integrated Railroading» или «CIR ELKE», линейным оборудованием в 1999 году. Это позволяло укороченные блоки и позволяло ограничения скорости для стрелок начинать с переключателя, а не с границы блока. Подробнее см. CIR ELKE ниже.
График разработки
Дата | Описание | Центры управления / Длина |
---|---|---|
1963 г. | Испытания на линии Форххайм – Бамберг | |
1965 г. | Презентационные поездки на 200 км / ч на линии Мюнхен – Аугсбург, установленные на локомотивах класса 103 [6] | |
1974–1976 | Эксплуатационные испытания на линии Бремен - Гамбург | 3 контроллера / 90 км или 56 миль |
1976 г. | Расширил испытание до линии Хамм – Гютерсло . | |
1978–1980 | Пилотный проект скоростной железной дороги в Мадриде ( RENFE ) | 1 контроллер / 28 км или 17 миль |
1980–1985 | Начало работы на некоторых линиях Deutschen Bundesbahn (DB) | 7 контроллеров / 309 км или 192 миль |
1987 г. | Начало эксплуатации новых высокоскоростных линий Фульда – Вюрцбург и Мангейм – Хоккенхайм. | 4 контроллера / 125 км или 78 миль |
1987 г. | Австрийские федеральные железные дороги решают ввести LZB | |
1988–1990 | Дальнейшее расширение на новые маршруты в Германии | 2 контроллера / 190 км или 120 миль |
1991 г. | Ввод в остальной части высокоскоростных железных дорог Ганновер-Вюрцбург , на высокоскоростных железных дорог Мангейм-Штутгарт и дополнительных маршрутов | 10 контроллеров / 488 км или 303 миль |
1992 г. | Открытие высокоскоростной железнодорожной линии Мадрид-Севилья в Испании | 8 контроллеров / 480 км или 300 миль |
1992 г. | Первый участок Вена – Зальцбург в Австрии | 1 контроллер / 30 км или 19 миль |
1995 г. | Ввод в эксплуатацию линии Мадрид C5 Cercanias (пригородная железная дорога) | 2 контроллера / 45 км или 28 миль |
1998 г. | Ввод в эксплуатацию высокоскоростной железной дороги Ганновер-Берлин и расширение железной дороги Нюрнберг-Вюрцбург в сочетании с электронными блокировками. | 6 контроллеров |
1999 г. | Ввод в эксплуатацию пилотного проекта CIR ELKE на линии Оффенбург – Базель с системным программным обеспечением CE1 | 4 контроллера |
2001 г. | Ввод в эксплуатацию пилотного проекта CIR ELKE в Ахерне | 1 контроллер |
2002 г. | Ввод в эксплуатацию высокоскоростной железнодорожной линии Кельн – Франкфурт с использованием системного программного обеспечения CE2 | 4 контроллера |
2003 г. | Ввод в эксплуатацию модернизации железнодорожной линии Кельн – Дюрен (–Аахен) (LZB с программным обеспечением CE2) | 1 контроллер / 40 км или 25 миль |
2004 г. | Ввод в эксплуатацию обновлений линии Гамбург – Берлин (LZB с системным программным обеспечением CE2) | 5 контроллеров |
2004 г. | Ввод в эксплуатацию модернизации городской железной дороги Мюнхена с использованием (программное обеспечение CE2 и более короткие блоки) | 1 контроллер |
2006 г. | Ввод в эксплуатацию модернизации линии Берлин – Галле / Лейпциг, на которой впервые объединены LZB (CE2) и ETCS . | 4 контроллера |
2006 г. | Ввод в эксплуатацию высокоскоростной железной дороги Нюрнберг – Мюнхен (LZB с системным программным обеспечением CE2 с расширением стрелочного перевода) | 2 контроллера |
Линейное оборудование
Кабельные петли
Центр управления LZB связывается с поездом с помощью токопроводящих кабельных петель. Петли могут быть короче 50 метров, если используются на входе и выходе на контролируемую трассу LZB, или до 12,7 км (7,9 миль). Если петли длиннее 100 м (328 футов), они пересекаются каждые 100 м (328 футов). При переходе фазовый угол сигнала изменяется на 180 °, что снижает электрические помехи между путями и поездом, а также излучение сигнала на большие расстояния. Поезд обнаруживает этот перекресток и использует его для определения своего местоположения. Более длинные петли обычно подаются с середины, а не с конца.
Одним из недостатков очень длинных петель является то, что любой разрыв кабеля приведет к отключению передачи LZB на всем участке до 12,7 км (7,9 миль). Таким образом, более новые установки LZB, включая все высокоскоростные линии, разбивают кабельные петли на физические кабели длиной 300 м (984 фута). Каждый кабель питается от повторителя, и все кабели в секции будут передавать одну и ту же информацию.
Маршрутный центр LZB (центральный контроллер)
Ядро маршрутного центра LZB или центрального контроллера состоит из компьютерной системы «2 из 3» с двумя компьютерами, подключенными к выходам, и дополнительным компьютером для ожидания. Каждый компьютер имеет собственный блок питания и находится в собственном корпусе. [5] Все 3 компьютера получают и обрабатывают входные данные и обмениваются своими выходными данными и важными промежуточными результатами. Если кто-то не согласен, он отключается, и его место занимает резервный компьютер.
Компьютеры запрограммированы с фиксированной информацией о маршруте, такой как ограничения скорости, градиенты и расположение границ блоков, переключателей и сигналов. Они соединены LAN или кабелями с системой блокировки, от которой они получают индикацию положений переключателей, индикацию сигналов и наличие счетчика присутствия рельсовой цепи или осей. Наконец, компьютеры маршрутного центра связываются с управляемыми поездами через ранее описанные кабельные петли.
Другое оборудование
- Ретрансляторы : Ретрансляторы соединяют отдельные участки петли длиной 300 м (984 фута) с основными линиями связи, усиливая сигнал из центра маршрутизации и отправляя ответы транспортного средства.
- Фиксированные петли : фиксированные петли, обычно длиной около 50 м (164 фута), размещаются на концах контролируемой секции. Они передают фиксированные телеграммы, которые позволяют заходить в поезда для получения адреса.
- Изолирующие шкафы : длинная линия связи будет состоять из нескольких отдельных кабелей, соединенных в «изолирующие шкафы», которые служат для предотвращения накопления низкочастотного напряжения, которое подводится от контактной сети, на кабеле.
- Знаки : знаки указывают границы блока LZB (если нет сигнала), а также вход и выход из контролируемой области LZB.
Автомобильное оборудование
Оснащение транспортного средства в первоначально разработанном LZB80 состояло из: [5]
- Компьютеры : бортовое оборудование сосредоточено вокруг компьютерной системы типа "2 из 3". Первоначальная конструкция LZB 80 использовала микропроцессоры 8085, запрограммированные на языке ассемблера . Программы управлялись прерываниями, причем прерывания генерировались тактовым сигналом 70 мс, трековыми приемниками и передатчиками, последовательным интерфейсом, а также внутри самой программы. Прерывания запускают программы сравнения и вывода. Периферийное оборудование было расположено вокруг компьютеров, при этом все интерфейсы были электрически разделены, а все заземления были привязаны к каркасу шкафа, который был привязан к шасси автомобиля.
- Резервный источник питания : компьютеры и периферийное оборудование были снабжены резервным источником питания на основе двух идентичных трансформаторов напряжения. Каждый мог обеспечить питание, необходимое для всего оборудования. Обычно их переключали поочередно, но если один выходил из строя, его заменял другой. Бортовые аккумуляторы также могут обеспечивать временное питание.
- Одометрия : скорость автомобиля и пройденное расстояние измеряются по двум независимым каналам двумя генераторами импульсов, установленными на разных осях. Каждый из них связан с отдельным блоком на базе микроконтроллера, который используется для исправления любых неточностей. Центральная логика опрашивает два устройства, а также акселерометр, сравнивает значения и проверяет достоверность.
- Приемник : каждая из двух пар приемных антенн подается на селективные саморегулирующиеся усилители , выход которых подается на демодулятор, а затем на последовательно-параллельный трансформатор. Затем полученные телеграммы побайтно передаются в центральный логический компьютер. Приемники также указывают точки перехода и наличие сигнала.
- Передатчик : 2 выходных компьютера питают последовательно-параллельные трансформаторы. Они сравниваются после преобразования, и передача разрешена только в том случае, если они идентичны. Фактически передается только один сигнал, причем передатчик передает два сигнала на частоте 56 кГц, причем сигналы смещены на фазовый угол 90 °.
- Подключение аварийного тормоза : компьютеры подключаются к тормозу через реле. Команда компьютера или пропадание тока приведет к выпуску воздуха из тормозной магистрали, задействовав аварийный тормоз.
- Подключение звукового сигнала Indusi : Звуковой сигнал, сигнализирующий водителю, также подключается через реле.
- Последовательный интерфейс : Последовательный интерфейс используется для подключения к компьютерам остальных компонентов, включая входы водителя, дисплей, регистратор и автоматическое управление приводом и тормозом (AFB). Телеграммы передаются циклически как с компьютеров, так и на них.
- Блок ввода данных для водителя : водитель вводит данные, относящиеся к поезду, такие как тип торможения (пассажирское / грузовое), потенциал торможения, максимальная скорость поезда и длина поезда в блок интерфейса водителя. Затем он отображается для водителя, чтобы убедиться в его правильности.
- Модульный дисплей в кабине (MFA) : модульный дисплей в кабине показывает соответствующую скорость и расстояние до водителя, как описано в обзоре .
- Автоматическое управление движением / тормозом : когда водитель разрешает его, блок управления автоматическим движением / тормозом (AFB) ведет поезд с допустимой скоростью. Когда он не работает на линии с LZB, то есть в режиме Indusi, AFB действует в основном как « круиз-контроль », двигаясь в соответствии со скоростью, установленной водителем.
Оборудование в новых поездах аналогично, хотя детали могут отличаться. Например, некоторые автомобили используют радар, а не акселерометры, чтобы помочь в их одометрии. Количество антенн может отличаться в зависимости от автомобиля. Наконец, в некоторых новых автомобилях используется полноэкранный компьютерный дисплей «Интерфейс человек-машина» (MMI), а не отдельные шкалы «Модульного дисплея кабины» (MFA).
Операция
Телеграммы
LZB работает путем обмена телеграммами между центральным диспетчером и поездами. Центральный контроллер передает «телеграмму вызова», используя сигнализацию с частотной манипуляцией (FSK) со скоростью 1200 бит в секунду на частоте 36 кГц ± 0,4 кГц. Поезд отвечает "ответной телеграммой" со скоростью 600 бит в секунду при 56 кГц ± 0,2 кГц. [7]
Формат телеграммы вызова
Телеграммы вызова имеют длину 83,5 бита:
- Стартовая последовательность: Синхронизация: 5,5 бит, Стартовый элемент + код пекаря: 3 бита
- Адрес: ID раздела: AE, A1-A3, расположение: 1-127 или 255-128
- Информация об автомобиле: Направление движения: вверх / вниз, Тип торможения: пассажирское / грузовое, Номер кривой торможения: 1-10, AB
- Информация о торможении: Расстояние до торможения: 0–1,550 м (0–5,085 футов)
- Номинальное расстояние XG: 0–12 775 м (0–41 913 футов), информация о цели, расстояние: 0–2 700 м (0–8 858 футов), скорость: 0–320 км / ч (0–199 миль / ч)
- Отображаемая информация, Информация о сигнале: 3 бита, Дополнительная информация: 5 бит
- Вспомогательная информация: Идентификатор группы: 1-4 - Указывает требуемый тип ответа, Идентификатор линии: новые высокоскоростные / нормальные основные линии, Тип центрального контроллера: LZB 100/72
- Циклический контроль избыточности (CRC): 8 бит
Можно отметить, что в телеграмме нет поля «идентификация поезда». Вместо этого поезд идентифицируется по положению. См. Зоны и Адресация для более подробной информации.
Формат телеграммы ответа
Существует 4 типа ответных телеграмм по 41 бит каждая. Точный тип телеграммы, отправляемой поездом, зависит от «Групповой принадлежности» в телеграмме вызова.
Самый распространенный тип телеграммы - это тип 1, который используется для передачи информации о местоположении и скорости поезда центральному контроллеру. Он содержит следующие поля: {LZB p3}
- Синхронизация и последовательность запуска: 6 бит
- Идентификатор группы: 1-4 - указывает тип ответа
- Подтверждение местоположения автомобиля: количество продвинутых зон = ± 0, ± 1, ± 2
- Расположение в зоне: 0–87,5 м (0–287 футов) (с шагом 12,5 м или 41 фут)
- Тип торможения: пассажирский / грузовой
- Номер кривой торможения: 16 возможных кривых торможения
- Фактическая скорость: 0–320 км / ч (0–199 миль / ч)
- Оперативная и диагностическая информация: 5 бит
- Циклический контроль избыточности (CRC): 7 бит
Остальные телеграммы используются в первую очередь, когда поезд входит в контролируемый участок LZB. Все они начинаются с одинаковой синхронизации и начальной последовательности и «группового идентификатора» для определения типа телеграммы и заканчиваются CRC. Их поля данных различаются следующим образом:
- Тип 2: подтверждение местоположения транспортного средства, местоположение в пределах зоны, тип торможения, номер кривой торможения, максимальная скорость поезда, длина поезда
- Тип 3: Железная дорога, номер поезда
- Тип 4: серия локомотивов / поездов, серийный номер, длина поезда.
Въезд в ЛЗБ, зоны и адресация
Перед входом в секцию, управляемую LZB, машинист должен включить поезд, введя необходимую информацию в Блок ввода машиниста и включив LZB. При включении поезд загорится светом "B".
Контролируемый участок пути делится на 127 зон длиной 100 м (328 футов) каждая. Зоны пронумерованы последовательно: от 1 в одном направлении и от 255 в обратном.
Когда поезд входит на участок пути, контролируемый LZB, он обычно проходит по фиксированному контуру, который передает телеграмму «изменение идентификации участка» (BKW). Эта телеграмма указывает поезду идентификационный номер секции, а также зону старта, 1 или 255. Поезд отправляет обратно телеграмму подтверждения. В это время включаются индикаторы LZB, в том числе индикатор «Ü», указывающий на то, что LZB работает.
С этого момента местоположение поезда используется для идентификации поезда. Когда поезд входит в новую зону, он отправляет ответную телеграмму с заполненным «подтверждением местоположения транспортного средства», указывающим, что он продвинулся в новую зону. Затем центральный контроллер будет использовать новую зону при обращении к поезду в будущем. Таким образом, адрес поезда будет постепенно увеличиваться или уменьшаться в зависимости от его направления по мере его движения по рельсам. Поезд определяет, что он вошел в новую зону, либо обнаружив точку перестановки кабеля в кабеле, либо пройдя 100 метров (328 футов). [5] Поезд может пропустить обнаружение до 3 точек транспозиции и по-прежнему оставаться под контролем LZB.
Процедура въезда на контролируемый путь LZB повторяется при переходе поезда с одного контролируемого участка на другой. Поезд получает новую телеграмму «изменение обозначения участка» и получает новый адрес.
Пока поезд не узнает свой адрес, он будет игнорировать любые полученные телеграммы. Таким образом, если поезд не входит должным образом в контролируемый участок, он не будет находиться под контролем LZB до следующего участка.
Сигнализация скорости
Основная задача LZB - сигнализировать поезду о разрешенной скорости и расстоянии. Это достигается путем передачи периодических телеграмм о вызовах каждому поезду от одного до пяти раз в секунду, в зависимости от количества присутствующих поездов. Особенно важны четыре поля в телеграмме вызова:
- Целевое расстояние.
- Целевая скорость.
- Номинальный тормозной путь, известный как «XG» (см. Ниже).
- Расстояние до точки срабатывания тормоза.
Целевая скорость и местоположение используются для отображения целевой скорости и расстояния до водителя. Допустимая скорость поезда рассчитывается с использованием кривой торможения поезда, которая может варьироваться в зависимости от типа поезда, и местоположения XG, которое представляет собой расстояние от начала зоны 100 м (328 футов), которая используется для адресации поезда. Если поезд приближается к красному сигналу или началу занятого квартала, местоположение будет совпадать с местоположением сигнала или границы блока. Бортовое оборудование рассчитает допустимую скорость в любой точке, так что поезд, замедляясь при замедлении, обозначенном его кривой торможения, остановится в точке остановки.
У поезда будет параболическая кривая торможения следующим образом:
где:
- decel = замедление
- dist = расстояние от начала зоны 100 м (328 футов)
Когда поезд приближается к ограничению скорости, центр управления передаст пакет с местоположением XG, установленным в точку за ограничением скорости, так что поезд, замедляясь на основе своей кривой торможения, достигнет правильной скорости в начале пути. ограничение скорости. Это, а также замедление до нулевой скорости, показано зеленой линией на рисунке «Расчет разрешенной и контролируемой скорости».
Красная линия на рисунке показывает «контролируемую скорость», то есть скорость, при превышении которой поезд автоматически задействует аварийные тормоза. При движении с постоянной скоростью это на 8,75 км / ч (5,44 мили в час) выше разрешенной скорости для транзитного экстренного торможения (до тех пор, пока скорость не снижается) или на 13,75 км / ч (8,54 мили в час) выше разрешенной скорости для непрерывного экстренного торможения. При приближении к точке остановки отслеживаемая скорость следует кривой торможения, аналогичной разрешенной скорости, но с более высоким замедлением, которое приведет ее к нулю в точке остановки. При приближении к ограничению скорости кривая торможения контролируемой скорости пересекает точку ограничения скорости на 8,75 км / ч (5,44 мили в час) выше постоянной скорости.
Темпы замедления более консервативны с LZB, чем с традиционной немецкой сигнализацией. Типичная кривая торможения пассажирского поезда может иметь замедление «допустимой скорости» на 0,5 м / с 2 (1,6 фут / с 2 ) и замедление «контролируемой скорости» на 0,71 м / с 2 (2,3 фут / с 2 ) на 42% выше. чем замедление для разрешенной скорости, но ниже 0,76 м / с 2 (2,5 фута / с 2 ), необходимых для остановки со скоростью 140 км / ч (87 миль в час) на 1000 м (3281 фут), используемой в обычной сигнализации. ICE3, который имеет замедление при полном рабочем торможении 1,1 м / с 2 (3,6 фут / с 2 ) ниже 160 км / ч (99 миль / ч), снижается до 0,65 м / с 2 (2,1 фут / с 2 ) на 300 км. / ч (190 миль / ч), имеет замедление целевой скорости LZB только от 0,68 м / с 2 (2,2 фут / с 2 ) до 120 км / ч (75 миль / ч), 0,55 м / с 2 (1,8 фут / с 2 ) между 120 и 170 км / ч (75 и 106 миль / ч) и 0,5 м / с 2 (1,6 фут / с 2 ) на более высоких скоростях. [8]
Между допустимой скоростью и скоростью контроля находится предупреждающая скорость, обычно на 5 км / ч (3,1 мили в час) выше разрешенной скорости. Если поезд превысит эту скорость, LZB мигнет светом "G" на дисплее поезда и подаст звуковой сигнал.
Выход из LZB
Примерно за 1700 м (5 577 футов) до конца участка, контролируемого LZB, центральный контроллер отправит телеграмму, чтобы объявить об окончании управления LZB. В поезде загорится световой сигнал «КОНЕЦ», который водитель должен подтвердить в течение 10 секунд. На дисплее обычно отображается расстояние и целевая скорость в конце контролируемого участка, которые будут зависеть от сигнала в этой точке.
Когда поезд достигает конца LZB-контроля, световые индикаторы «Ü» и «ENDE» гаснут, и обычная система Indusi (или PZB) берет на себя автоматическую защиту поезда.
Специальные режимы работы
Особые условия, не охватываемые полной системой LZB, или отказы могут перевести LZB в один из особых режимов работы.
Кроссовер на противоположный трек
Когда поезд приближается к перекрестку с обычно противоположным направлением пути, на дисплее будет мигать индикатор «E / 40». Водитель подтверждает индикацию, и разрешенная скорость снижается по кривой торможения до 40 км / ч (25 миль / ч). Когда достигается кроссовер, дисплеи выключаются, и водитель может проехать через кроссовер со скоростью 40 км / ч (25 миль в час).
Двигайтесь по визуальному сигналу
Немецкие сигнальные системы имеют сигнал «проезжайте по прямой», который состоит из 3-х белых огней, образующих треугольник с одним огнем вверху. Этот сигнал, обозначенный как «Zs 101», размещается с боковым сигналом фиксированной линии и, когда он включен, позволяет водителю пройти фиксированный красный или неисправный сигнал и проехать визуально до конца блокировки не быстрее 40 км / ч. (25 миль / ч).
При приближении к такому сигналу на территории LZB свет «E / 40» будет гореть за 250 м (820 футов) до сигнала, затем «E / 40» погаснет, а «V40» будет мигать. Сигнал «V40» указывает на способность водить машину на глаз.
Отказ трансмиссии
Если обмен данными прерывается, система измерения расстояния поездов выходит из строя или поезд не может обнаружить 4 или более точек перестановки кабеля, система LZB переходит в состояние отказа. Загорится индикатор «Stör», а затем мигнет «Ü». Водитель должен подтвердить показания в течение 10 секунд. Машинист должен замедлить поезд до скорости не более 85 км / ч (53 миль / ч) или ниже; точная скорость зависит от установленной резервной системы сигнализации.
Расширения
CIR ELKE-I
CIR-ELKE является усовершенствованием базовой системы LZB. Он использует тот же физический интерфейс и пакеты, что и стандартный LZB, но обновляет свое программное обеспечение, добавляя возможности и изменяя некоторые процедуры. Он разработан для увеличения пропускной способности линии до 40% и дальнейшего сокращения времени в пути. Название является аббревиатурой английского / немецкого проекта название C omputer I ntegrated R ailroading - E rhöhung дер L eistungsfähigkeit им K ernnetz дер E isenbahn (Computer Integrated Railroading - увеличение пропускной способности в сети железных дорог ядра). Являясь расширением LZB, он также называется LZB-CIR-ELKE, в дальнейшем сокращенно LZB-CE.
CIR-ELKE включает следующие улучшения:
- Более короткие блоки - блоки CIR-ELKE могут быть короче 300 метров (984 фута) или даже короче для систем S-Bahn. В системе городской железной дороги Мюнхена есть блоки длиной до 50 метров (164 фута) в начале платформы, что позволяет поезду заезжать на платформу, когда другой уходит, и дает возможность пропускать 30 поездов в час.
- Изменение скорости в любом месте - стандартная система LZB требовала, чтобы ограничения скорости начинались на границах блоков. С CIR-ELKE ограничения скорости можно начинать в любой момент, например, на стрелке. Это означает, что поезду не нужно сразу же снижать скорость, увеличивая среднюю скорость.
- Изменения в оценке телеграмм - для повышения безопасности в системе с более короткими интервалами между поездами CIR-ELKE дважды отправляет идентичные телеграммы. Поезд будет действовать по телеграмме только в том случае, если он получит две одинаковые действительные телеграммы. Чтобы компенсировать рост количества телеграмм, CIR-ELKE реже отправляет телеграммы неподвижным поездам.
CIR ELKE-II
Первоначальная система LZB была разработана для разрешенных скоростей до 280 км / ч (170 миль / ч) и уклонов до 1,25%. Линия высокоскоростной железной дороги Кельн-Франкфурт была спроектирована для работы со скоростью 300 км / ч (190 миль / ч) и имеет уклоны 4%; Таким образом, потребовалась новая версия LZB, и для этой линейки был разработан CIR ELKE-II.
CIR ELKE-II имеет следующие особенности:
- Максимальная скорость 300 км / ч (190 миль / ч).
- Поддержка кривых торможения с более высокими значениями замедления и кривых с учетом фактического профиля высоты на расстоянии впереди вместо предположения о максимальном уклоне участка. Это делает практичным работу с градиентом 4%.
- Поддержка целевых расстояний до 35 000 м (114 829 футов) до точки остановки или ограничения скорости. Если на этом расстоянии нет такой точки, система отобразит целевое расстояние 13 000 м (42 651 фут) и целевую скорость линейной скорости.
- Поддержка включения вихретокового тормоза поездов ICE3. По умолчанию вихретоковый тормоз включен только для экстренного торможения. С CE2 можно включить его также для рабочего торможения.
- Сигнализация изменения напряжения или фазы.
- Звуковые предупредительные сигналы за 8 секунд до точки торможения или за 4 секунды для городской городской железной дороги Мюнхена вместо 1000 м (3281 фут) до или с разницей скорости 30 км / ч (19 миль / ч), сделанной ранее.
Неисправности
Система LZB оказалась достаточно безопасной и надежной; настолько, что на линиях, оборудованных LZB, не было столкновений из-за отказа системы LZB. Однако были некоторые неисправности, которые потенциально могли привести к несчастным случаям. Они есть:
- 29 июня 1991 года, после беспорядка, машинист поезда отключил систему LZB и передал сигнал остановки с двумя поездами в туннеле в Юнде на высокоскоростной линии Ганновер-Вюрцбург .
- 29 июня 2001 г. почти произошла серьезная авария на перекрестке Ошац на железнодорожной линии Лейпциг-Дрезден . Кроссовер должен был расходиться с ограничением скорости 100 км / ч (62 мили в час), но система LZB показывала ограничение 180 км / ч (112 миль в час). Водитель ICE 1652 распознал расходящийся сигнал и сумел снизить скорость до 170 км / ч (106 миль / ч) перед переездом, и поезд не сошел с рельсов. Причиной подозревалась программная ошибка компьютера LZB.
- Похожая авария произошла 17 ноября 2001 года в Биненбюттеле на железнодорожной линии Гамбург-Ганновер . Чтобы обойти отказавший грузовой поезд, поезд ICE перешел на противоположный путь, двигаясь со скоростью 185 км / ч (115 миль / ч) через кроссовер, который был рассчитан на 80 км / ч (50 миль / ч). Подозреваемой причиной было неправильное выполнение изменений в системе блокировки, при которой скорость кроссовера была увеличена с 60 до 80 км / ч (от 37 до 50 миль в час). Без этого ограничения скорости система LZB продолжала показывать линейную скорость в 200 км / ч (120 миль / ч) на дисплее в кабине - машинист поезда нажал на тормоза, распознав боковые сигнальные огни, настроенные на расхождение, и поезд не сошел с рельсов.
- 9 апреля 2002 года на высокоскоростной железнодорожной линии Ганновер-Берлин из- за неисправности в центральном компьютере линии LZB остановились четыре поезда, управляемых LZB, причем два поезда в каждом направлении линии останавливались в одном блоке сигнализации (Teilblockmodus - разделенный блок контроль). Когда компьютер был перезагружен, он подал сигнал 0 км / ч (0 миль / ч) для поездов впереди и 160 км / ч (99 миль / ч) для следующих поездов. Однако машинисты следующих поездов не двинулись дальше - один машинист увидел поезд перед собой, а другой машинист дважды проверил в оперативном центре, который предупредил его перед отправлением, чтобы избежать двух возможных столкновений. В результате этого инцидента два оператора магистральных поездов ( DB Cargo и DB Passenger Transport ) дали своим водителям инструкцию быть особенно осторожными в периоды отключения LZB, когда система работает в режиме разделенных блоков. Причина оказалась в программной ошибке.
Оборудованные линии
DB (Германия)
Следующие линии Deutsche Bahn оснащены LZB, что позволяет развивать скорость более 160 км / ч (обеспечивая общую пригодность пути):
- Аугсбург - Динкельшербен - Ульм (7,3 км - 28,5 км)
- Берлин - Nauen - Glöwen - Wittenberge - Hagenow Land - Rothenburgsort - Гамбург (км 16,5 - км 273,1)
- Бремен - Гамбург (253,9 км - 320,1 км)
- Дортмунд - Хамм (Вестф) - Билефельд (кроме станции Хамм)
- Франкфурт-на-Майне - Гельнхаузен - Фульда (24,8 км - 40,3 км)
- Ганновер - Штадтхаген - Минден (4,4 км - 53,4 км)
- Ганновер - Целле - Ильцен - Люнебург - Гамбург (4,0 км - 166,5 км)
- Ганновер - Геттинген - Кассель-Вильгельмсхёэ - Фульда - Вюрцбург (4,2 км - 325,6 км)
- Карлсруэ - Ахерн - Оффенбург - Кенцинген - Лойтерсберг - Вайль-на-Рейне - Базель-Бад. Bf. (102,2 км - 270,6 км)
- Кёльн - Ахен (1,9 км - 41,8 км)
- Кёльн - Дюссельдорф - Дуйсбург (6,7 км - 37,3 км и 40,1 км - 62,2 км; главный вокзал Дюссельдорфа не оборудован)
- Кёльн - Тройсдорф - Монтабаур - Лимбург-ад-Лан - Франкфурт-на-Майне (8,7 км - 172,6 км)
- Лейпциг - Вурцен - Дрезден (3,6 км - 59,5 км)
- Ленгерих (Westf) - Мюнстер (Westf)
- Лерте - Стендаль - Берлин-Шпандау
- Мангейм - Карлсруэ
- Мангейм - Файхинген-ан-дер-Энц - Штутгарт (2,1 км - 99,5 км)
- Мюнхен - Аугсбург - Донауверт (км 9,2 - км 56,3 и км 2,7 - км 39,8; главный вокзал Аугсбурга не оборудован)
- Нюрнберг - Аллерсберг - Киндинг - Ингольштадт- Север ( ABS: 97,9 км - 91,6 км; NBS: 9,0 км - 88,7 км)
- Нюрнберг - Нойштадт-ан-дер-Айш - Вюрцбург (34,8 км - 62,7 км)
- Оснабрюк - Бремен (139,7 км - 232,0 км)
- Падерборн - Липпштадт - Зост - Хамм (Вестф) ( Штреке 1760: км 125,2 - км 180,8; Штреке 2930: км 111,5 - км 135,6)
- Цеппелинхайм под Франкфуртом-на-Майне - Мангейм
Примечание: курсивом указано физическое расположение центра управления LZB.
ÖBB (Австрия)
Западный железнодорожный ( Вена - Зальцбург ) оснащен LZB в трех секциях:
- Санкт-Пёльтен - Иббс-ан-дер-Донау (62,4 км - 108,6 км)
- Амштеттен - Санкт-Валентин (125,9–165,0 км)
- Линц - Атнанг-Пуххайм (190,5 км - 241,6 км)
RENFE (Испания)
- Мадрид - Кордова - Севилья (9 центров / 480 км), работает с 1992 года. С 2004 года конечная станция Мадрид Аточа также оборудована LZB. В ноябре 2005 года была открыта ветка в Толедо . (20 км).
- Линия Cercanías Madrid C5 от Хумана через Мадрид-Аточа до Мостолес-Эль-Сото , работает с 1995 года. Она имеет длину 45 км и включает два центра LZB и 76 автомобилей серии 446.
- Вся сеть Eusko Trenbideak - Ferrocarriles Vascos, за исключением трамвайных путей Euskotren Tranbia .
Неосновное использование
Помимо магистральных железных дорог, версии системы LZB также используются на пригородных (S-Bahn) железных дорогах и метро.
Дюссельдорф, Дуйсбург, Крефельд, Мюльхайм-ан-дер-Рур
Тоннели в системах Düsseldorf и Duisburg Stadtbahn (легкорельсовый транспорт), а также некоторые туннели Essen Stadtbahn вокруг района Mülheim an der Ruhr оборудованы LZB.
Вена (Вена)
За исключением линии 6, вся Венская метро оборудована LZB с момента ее постройки и включает в себя возможность автоматического вождения с оператором, контролирующим поезд.
Мюнхен
Мюнхен U-Bahn была построена с управлением LZB. Во время обычных дневных операций поезда автоматически управляются, и оператор просто запускает поезд. Стационарные сигналы в это время остаются темными.
По вечерам с 21:00 до окончания работы и по воскресеньям операторы водят поезда вручную по стационарным сигналам, чтобы оставаться на практике. Планируется автоматизировать размещение и разворот пустых поездов.
Мюнхен S-Bahn использует LZB на своей основной магистрали туннеля секции (Stammstrecke) .
Нюрнберг
Нюрнберг U-Bahn линия U3 использует LZB для полностью автоматического ( без драйверов) операции. Система была совместно разработана Siemens и VAG Nuremberg и является первой системой, в которой поезда без машиниста и обычные поезда разделяют участок пути. Существующие линейные поезда U2 с традиционным приводом делят сегмент с автоматическими линейными поездами U3. В настоящее время сотрудники по-прежнему сопровождают поезда с автоматическим приводом, но позже поезда будут ездить без сопровождения.
После нескольких лет задержек последний трехмесячный пробный запуск был успешно завершен 20 апреля 2008 г., а лицензия на эксплуатацию выдана 30 апреля 2008 г. Через несколько дней поезда без машиниста начали курсировать с пассажирами, сначала по воскресеньям и в общественных местах. праздники, затем будние дни в часы пик и, наконец, после утреннего часа пик, когда идет плотная последовательность поездов U2. Официальная церемония открытия линии U3 состоялась 14 июня 2008 г. в присутствии премьер-министра Баварии и федерального министра транспорта, регулярное движение началось с изменения расписания 15 июня 2008 г. Нюрнбергская метро планирует переоборудование У2 до автоматического режима работы примерно через год.
Лондон
Docklands Light Railway в восточной части Лондона использует SelTrac технологию , которая была получена от LZB для запуска автоматических поездов. Поезда сопровождает сотрудник, который закрывает двери и сигнализирует поезду о начале движения, но затем в основном занимается обслуживанием клиентов и контролем за билетами. В случае аварии поезд может управляться вручную находящимся в поезде персоналом.
Смотрите также
- Автоматическая защита поездов
- Система защиты поезда
- Европейская система управления поездом
Рекомендации
- ^ "СПИСОК СИСТЕМ КЛАССА B" (PDF, 234 kB) . Агентство железных дорог Европейского Союза . 2016-06-01 . Проверено 4 апреля 2017 .
- ^ «Новый подход к бортовым устройствам ETCS, основанный на принципах открытого исходного кода» (PDF; 553 МБ) . UIC, всемирная железнодорожная организация . 2011-03-01 . Проверено 4 апреля 2017 .
- ^ «Внедрение европейской системы управления поездами ETCS - возможности для европейских железнодорожных коридоров» (PDF) . UIC, всемирная железнодорожная организация . 2003-12-31. Архивировано из оригинального (PDF, 1,6 MB) на 2014-04-21 . Проверено 4 апреля 2017 .
- ^ a b Система сигнализации для высокоскоростных линий Германии, разработанная Х. Убелем, Standard Elektrik Lorenz AG, Штутгарт, Германия, представленная на «Международной конференции по электрификации магистральных железных дорог 1989 года», стр. 36-39.
- ^ a b c d e Непрерывное автоматическое управление поездом и сигнализация из кабины с LZB 80, автор H. Sporleder, Siemens, AG, опубликованный в «Международной конференции по электрификации магистральных железных дорог 1989 года», стр. 40-46.
- ^ Der ICE - ein Produkt des Systemverbundes Bahn . В: Deutsche Bahn AG: ( http://www.db.de/site/shared/de/dateianhaenge/publikationen__broschueren/bahntech/bahntech200601.pdf ) bahntech , Nr. 1/06], С. 24 ф.
- ^ Директива 96/48 / EC, Совместимость трансъевропейской высокоскоростной железнодорожной системы, Проект технических спецификаций для взаимодействия, Часть 3, приложения к TSI, Подсистема «Управление-команда и сигнализация», 19.05.2006.
- ^ "Линейный вихретоковый тормоз ICE 3" д-р инж. Вольф-Дитер Мелер-Креднер и дипл. Инж. Йоханнес Гребер, опубликовано в журнале Railway Technical Review (RTR), апрель 2003 г.