Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из импульсной сигнализации кабины )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Сигнальный дисплей в кабине SEPTA для 4- сторонней системы PRR с использованием габаритных огней

Сигнализация кабины с импульсным кодом - это форма технологии сигнализации кабины, разработанная в Соединенных Штатах корпорацией Union Switch and Signal для Пенсильванской железной дороги в 1920-х годах. Четырехэлементная система, широко принятая PRR и ее преемниками на железных дорогах, стала доминирующей системой сигнализации для железнодорожных кабин в Северной Америке, версии этой технологии также применяются в Европе и в системах скоростного транспорта. На своей родной территории на линиях, принадлежащих бывшему преемнику PRR, принадлежащих Conrail, и на железных дорогах, действующих в соответствии со сводом правил NORAC, она известна просто как Cab Signaling System или CSS .

История [ править ]

Импульсный код CSS - антенна , смонтированная под пилотом из с SRNJ тепловоза

В 1922 году Комиссия по торговле между штатами издала постановление, требующее, чтобы поезда были оборудованы технологией автоматической остановки поездов, если они должны были двигаться со скоростью 80 миль в час или выше. Железная дорога Пенсильвании решила использовать это как возможность реализовать сигнальную технологию, которая могла бы повысить безопасность и эффективность работы за счет непрерывного отображения сигнала в кабине локомотива. Задача была поручена корпорации Union Switch and Signal, предпочтительному поставщику сигналов PRR.

Первая испытательная установка [1] между Санбери и Льюистаун, штат Пенсильвания, в 1923 году использовала гусеницы в качестве индуктивныхпетля, соединенная с приемником локомотива. Система имела два сигнала 60 Гц. Сигнал «рельсового пути» с обнаружением разрыва подавался по одному рельсу в сторону встречного поезда и пересекал его колеса, возвращаясь по другому рельсу. Пикап прямо перед колесами суммирует приближающийся ток с одной стороны с возвращающимся током с другой. Сигнал «петли», возвращаемый извне, подавался на средний отвод резистора на каждом конце рельсовой цепи и выходил из него. Датчик суммирует приближающийся ток с каждой стороны, когда он проходит до дальнего конца пути. Этот сигнал был смещен на 90 градусов относительно другого. Сигналы подавались один или оба непрерывно, чтобы придать аспекты приближения или очистки, в то время как ни один сигнал не был ограничивающим аспектом. Испытательная установка устранила сигналы обочины дороги, и поезда полагались исключительно на сигналы кабины.

Для своей следующей установки, [1] на северной центральной линии между Балтимором, Мэриленд и Гаррисбургом, Пенсильвания, в 1926 году (1927?), PRR проверил другой вариант сигналов кабины, который пропустил сигнал контура и переключился на 100 Гц для сигнала трека. . Ключевым изменением было то, что теперь он будет появляться выше Ограничения просто как несущая, а его импульсное включение-выключение от 1,25 до 3 Гц будет использоваться в качестве кода для передачи аспектов. Присутствие одного только носителя не имело смысла, отсутствие пульсации все равно означало бы ограничивающий аспект. Эта новая система допускала четыре аспекта сигнала: ограничение; Подход; Подход (следующий сигнал в) Средняя (скорость); и Ясно. Изначально сигнализация в кабине работала только как автоматическая остановка поезда.где инженер должен был бы подтверждать любое падение сигнала в кабине более ограничительным аспектом, чтобы предотвратить автоматическое включение тормозов. Позже пассажирские двигатели были модернизированы с регулировкой скорости, которая обеспечивала соблюдение скорости из правил, связанной с каждым сигналом кабины (Clear = No Restriction, Approach Medium = 45 миль в час, Approach = 30 миль в час, Restricting = 20 миль в час).

Со временем PRR установила кабины сигналов на большей части своей восточной системы от Питтсбурга до Филадельфии, от Нью-Йорка до Вашингтона. Затем эту систему унаследовали Conrail и Amtrak, а также различные пригородные агентства, работающие на территории бывшего PRR, такие как SEPTA и New Jersey Transit . Поскольку все поезда, курсирующие по территории кабины, должны были быть оборудованы сигнальными кабинами, большинство локомотивов на вышеупомянутых дорогах было оборудовано кабиной сигнальной аппаратурой. Из-за эффекта блокировки функциональной совместимости 4-сторонняя сигнальная система кабины PRR стала стандартом де-факто, и почти все новые сигнальные устройства кабины относятся к этому типу или совместимому типу.

Технический обзор [ править ]

Электромеханический генератор импульсного кода US&S, генерирующий 180 ppm для сигнальной системы кабины

Основная операция [ править ]

Сигналы кабины с импульсным кодом работают, посылая измеренные импульсы по существующей рельсовой цепи переменного тока, работающей на выбранной несущей частоте . Импульсы регистрируются посредством индукции датчиком, подвешенным на несколько дюймов выше рельса перед ведущим колесом. Коды измеряются в импульсах в минуту, а для 4-сторонней системы PRR установлены значения 180 ppm для Clear, 120 ppm для среды приближения, 75 ppm для приближения и 0 для ограничения. Частота следования импульсов выбирается так, чтобы одна частота не могла быть кратной другой, что приводит к отраженным гармоникам, вызывающим ложные показания. [2]

Система является отказоустойчивой в том смысле, что при отсутствии кода будет отображаться сигнал ограничения. Коды будут передаваться в поезд от границы блока перед ним. Таким образом, если рельс сломался или другой поезд вошел в блок, никакие коды не дойдут до приближающегося поезда, и в сигнале кабины снова появится сообщение «Ограничение». Поезда с недостаточным количеством осей не будут закоротить весь ток сигнала кабины, так что следующие поезда могут получить неправильный вид. Поезда этого типа должны быть полностью защищены от блокировки сзади.

В тех случаях, когда электрификация постоянного тока и 25 Гц переменного тока сосуществует, стандартная частота 100 Гц изменяется на 91⅔ Гц (следующая доступная установленная частота MG). Это позволяет избежать даже гармоник, создаваемых постоянным тяговым током возвратной шины, смещающим синусоидальную волну возврата переменного тока в той же шине. [3]

Улучшения для более высоких скоростей [ править ]

Спустя 70 лет после того, как были введены сигналы кабины с импульсным кодом, 4-х скоростная конструкция оказалась недостаточной для скоростей, не предусмотренных при проектировании системы. Двумя наиболее насущными проблемами были использование высокоскоростных стрелочных переводов , которые позволяли поездам двигаться по расходящемуся маршруту быстрее, чем обычные 30 или 45 миль в час по существующим сигналам кабины. Внедрение службы Amtrak Acela Express с максимальной скоростью от 135 до 150 миль в час также превысило бы возможности устаревшей системы сигнализации и ее проектную скорость 125 миль в час.

Чтобы решить эту проблему и избежать полной перестройки системы сигнализации, ухудшения работы на более низких скоростях, нарушения обратной совместимости с существующими сигналами кабины или слишком большой зависимости от человека-оператора, была разработана система наложения импульсных кодов для использования в Северо-восточном коридоре Amtrak. . При работе с другой несущей частотой 250 Гц дополнительные коды импульсов могут быть отправлены в поезд, не мешая существующим кодам 100 Гц. Путем тщательного проектирования оверлейных кодов можно поддерживать обратную совместимость, так что любой поезд, неспособный обнаружить новые коды, никогда не получит сигнал более благоприятный, чем он мог бы обнаружить в противном случае. В дополнение к использованию кодов 250 Гц, был включен 5-й код 270 ppm из скоростного транспорта и использования железной дороги Лонг-Айленда.

Преобразование кодов в скорости выглядит следующим образом:

Код 100 ГцКод 250 ГцАспект сигнала кабиныСкорость сигнала кабиныЗаметки
180180ясно150 миль / чУстаревшие отряды получают чистоту (125 миль / ч)
180---ясно125 миль / чИсходный системный код PRR
270270ясно100 миль / чИспользуется для передачи сигналов высокой плотности.
270---Скорость кабины60 миль / чИспользуется для передачи сигналов высокой плотности. Совместимость с системой LIRR ASC
120120Скорость кабины80 миль / чИспользуется для большинства скоростных стрелок . Унаследованные отряды получают средний подход.
120---Подход Средний45 миль / чИсходный системный код PRR
75---Подход30 миль / чИсходный системный код PRR
0---Ограничение20 миль / чИсходный системный код PRR. Отказоустойчивое состояние

Поезда с возможностью получения кодов 250 Гц получают повышенную скорость на участках пути со скоростью более 125 миль в час и на высокоскоростных стрелочных переводах 80 миль в час. Поезда просто едут на более медленных скоростях. Код 270ppm нарушает обратную совместимость с системой из 4 кодов, но используется только в районе Пенсильванского вокзала Нью-Йорка в рамках модернизации сигнализации с высокой плотностью. Код 270 ppm и скорость 60 миль в час были выбраны для совместимости с сигналами кабины, установленными на поездах Long Island Rail Road, которые также используют Penn Station.

Дисплей в кабине [ править ]

Сигналы кабины передаются локомотиву с помощью блока индикации сигналов кабины. Самые ранние CDU состояли из миниатюрных сигналов типа видимых вдоль трассы, подсвеченных лампочками. Их можно было найти как в цветных, так и в габаритных огнях, в зависимости от собственной системы сигнализации железной дороги. Современные CDU в пассажирских поездах часто интегрируются со спидометром , поскольку сигналы кабины теперь служат для контроля скорости. В поездах, оборудованных функцией автоматического управления поездом, неспособность должным образом распознать ограничивающее изменение сигнала кабины приводит к «штрафному торможению», как и несоблюдение ограничения скорости сигнала кабины.

Использование [ править ]

Линии тока с использованием 4-сторонней сигнальной системы кабины PRR с частотой 100 Гц [ править ]

Siemens 9-Aspect Cab Signal ADU вместе с дисплеем ACSES . На данном устройстве в настоящее время отображается ОГРАНИЧИВАЮЩИЙ аспект.
  • Северо-восточный коридор Amtrak
  • Амтрак Дорчестер Филиал
  • Основная линия компании Amtrak - Милл-Ривер до Спрингфилда
  • Основная линия компании Amtrak - из Нью-Хейвена в Бостон
  • Основная линия компании Amtrak - из Нью-Йорка в Хоффманс
  • Основная линия компании Amtrak - из Нью-Йорка в Нью-Рошель
  • Основная линия компании Amtrak - из Нью-Йорка в Филадельфию
  • Основная линия компании Amtrak - Филадельфия - Гаррисберг
  • Основная линия компании Amtrak - Филадельфия - Вашингтон
  • Amtrak Middleboro Main Line
  • Конрейл Лихай Лайн
  • Подразделение CSX Berkshire (без обходных путей)
  • Подразделение CSX в Бостоне (без обходных путей)
  • Подразделение CSX Landover
  • Подразделение CSX RF&P (ранее использовало систему RF&P CSS на 60 Гц)
  • NJT Все линии (кроме Princeton Branch)
  • MBTA Все южные линии
  • Метро - линия North Hudson (без обочин)
  • Метро- линия Северный Гарлем (без обочин)
  • Метро - линия North New Haven (без обочин)
  • Metro-North New Canaan Branch (без обочин)
  • Metro-North Danbury Branch (без обочин)
  • Метро - Северная южная линия (без обочин)
  • Norfolk Southern Pittsburgh Line (без обочин)
  • Норфолк Саутерн Порт Роуд Линия
  • Норфолк Южная линия Конемо (без обочин)
  • Норфолк Южная линия Моррисвилля (без обочин)
  • Norfolk Southern Fort Wayne Line ( Conway Yard to Alliance, Огайо , без обочин)
  • Norfolk Southern Cleveland Line (Альянс, Огайо - Кливленд, Огайо , без обочин)
  • Главная линия SEPTA (от центра города до Дойлстауна; дороги к северу от Wayne Junction)
  • SEPTA Airport Line
  • SEPTA Chestnut Hill East Line (без обочин)
  • SEPTA Chestnut Hill West Line (без обочин)
  • SEPTA Cynwyd Line (без обочин)
  • SEPTA Fox Chase Line (без обходных путей)
  • SEPTA Manayunk / Norristown Line (без обочин)
  • SEPTA Media / Элвин Лайн
  • SEPTA Warminster Line (без обочин)
  • SEPTA West Trenton Line (без обочин)

Связанные североамериканские системы импульсного кода [ править ]

  • Автоматическая регулировка скорости на железной дороге Лонг-Айленда : LIRR была дочерней компанией PRR и использовала аналогичную систему. LIRR использовал стандартные сигналы кабины PRR до тех пор, покав 1968 году не былкуплен Столичным транспортным управлением , когда он был немного изменен в системы ASC, используемые по сей день. ASC использует два дополнительных кода, 270 и 420 ppm, и заменяет индикатор сигнала в кабине индикатором скорости в кабине. Дополнительные коды используются для отображения скоростей 50/60 и 60/70 миль в час, которые используются для замедления поездов на поворотах, стрелок с более высокой скоростью и коротких сигнальных блоков.
  • Чикаго, Берлингтон и Куинси Автоматическая сигнализация в кабинах: на пригородной линии CB&Qдо Авроры, штат Иллинойс, использовалась та же технология, что и в Пенсильвании, только с другими правилами и указателями на обочине, чтобы соответствовать их системе сигнализации, частично основанной на маршрутах. Остается в эксплуатации по сей день.
  • Автоматическая сигнализация в кабине Union Pacific : в последние годы компания Union Pacific внедрила технологию типа PRR на большей части своей основной линии между Чикаго и Вайомингом, а также на нескольких других линиях в своей системе. Как и в случае сигналов кабины CB&Q, система работает по тем же принципам, что и система PRR, но использует другие правила с частично основанными на маршруте сигналами обочины и несущей 60 Гц, что делает ее несколько несовместимой с системами 100 Гц.
  • Система автоматического управления поездом Metra Rock Island : еще одна система кабины, построенная на базе PRR, оставшаяся от Rock Island. Система работает в районе Метра-Рок-Айленд между Блю-Айленд и Джолиет.
  • Линии скоростного транспорта: различные линии скоростного транспорта, построенные или повторно сигнализированные в 1990-х годах или ранее, используют технологию сигналов кабины с импульсным кодом как для ручных, так и для автоматических схем движения поездов . Системы быстрого транзита обычно являются отказоустойчивыми с кодом 0, требующим полной остановки. Кроме того, для обеспечения максимальной детализации управления скоростью используется полный диапазон кодов импульсов. Некоторые примеры включают PATCO Speedline в Филадельфии, SEPTA Route 100 , Baltimore Metro и Miami-Dade Metrorail . Технология импульсного кода на линиях скоростного транспорта обычно вытесняется сигналами кабины Audio-Frequency.
  • Автоматическое управление скоростью MTA Staten Island Railway : гибрид систем PRR / LIRR и кода кабины промышленной частоты Rapid Transit. ATC применяет рабочее торможение в случае превышения скорости. 75-120-180-270 используются как команды скорости. Нулевой код используется для остановки, а не ограничения, то есть 50PPM. 420 используется как фиксатор. Диспетчеры могут разрешить поездам, остановленным нулевым кодом, приблизиться к определенным сигналам блокировки, вручную активировав код закрытия 50 ppm.

Европейские системы кодирования импульсов [ править ]

  • RS4 Codici - это устаревшая система сигнализации для кабины, используемая в Италии. В системе используются коды 0, 75, 120, 180 и 270 ppm при токе 50 Гц.
  • ALSN (Непрерывная автоматическая сигнализация поездов) - это устаревшая система, используемая в странах бывшего Советского Союза (Российская Федерация, Украина, Беларусь, Латвия, Литва, Эстония). В системе используются импульсы при 0, 25, 50 и 75 ppm. Расширения в системе автоматического управления поездом ALS-ARS кодируют со скоростью 75, 125, 175, 225, 275 ppm. Некоторые из кодовых скоростей используют неоднородную длительность импульсов.
  • Непрерывная автоматическая система предупреждения - это система сигнализации кабины в Ирландии. В системе используются коды 0, 50, 120 и 180 ppm с использованием несущего тока 50 Гц. Дополнительные коды используются на некоторыхлиниях скоростного транспорта .
  • Automatische treinbeïnvloeding - это голландская система сигнализации кабины. Он использует коды 0, 75, 96, 120, 180 и 220 ppm, а также систему индукционной остановки поезда для скоростей ниже 25 миль в час.
  • Линия лондонского метро Victoria использовала сигналы кабины с импульсным кодом, поставляемые US&S, для реализации своей системы автоматического управления поездом до 2012 года, когда она была заменена CBTC . Использовались коды 420, 270, 180 и 120 ppm. [4]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Эллисон, LR (июль 1951 г.). «Современная система сигнализации кабины и управления поездом для железных дорог». США и С. Сделки AIEE . 70 (1): 232–239.
  2. ^ Пьерро, младший, Джозеф (13 марта 1984). «Патент US4437056 - Комплект для проверки сигналов кабины для автоматического испытания катушек датчика и проверки усилителя сигнального оборудования кабины» .
  3. ^ Aspray, Уильям (июль 1991). «Эдвин Л. Хардер, устная история, проведенная в 1991 году Уильямом Аспреем, Центр истории IEEE, Хобокен, Нью-Джерси, США» . Вики по истории инженерии и технологий (ethw.org) . Проверено 25 августа 2015 года .
  4. ^ "Автоматическая эксплуатация поезда на линии Виктория" . Tubeprune .