Сигнализация на железнодорожном транспорте

Сигналы обеспечивают безопасность движения и четкую организацию движения поездов и маневровой работы. Сигналы подразделяют на звуковые и видимые.

Звуковые сигналы подаются свистками локомотивов, моторвагонных поездов и дрезин, ручными свистками, духовыми рожками, сиренами, гудками и петардами.

Видимые сигналы подаются сигнальными приборами-светофорами, дисками, щитами, фонарями, флагами, сигнальными указателями и знаками. Видимые сигналы по времени их применения подразделяют на: дневные, подаваемые дисками, щитами, флагами и сигнальными указателями; ночные, подаваемые огнями ручных и поездных фонарей, а также фонарей на шестах и сигнальных указателях (стрелочных, путевого заграждения и гидравлических колонок); круглосуточные, подаваемые сигнальными огнями светофоров, огнями маршрутных и других световых указателей, постоянными дисками уменьшения скорости, красными дисками со свето-отражателями для обозначения хвоста грузового поезда, сигнальными указателями и знаками.

Светофоры, применяемые в железнодорожной автоматике, по своему назначению подразделяют на; входные, разрешающие или запрещающие поезду следовать с перегона на станцию; выходные, разрешающие или запрещающие поезду отправиться со станции на перегон; маршрутные, разрешающие или запрещающие поезду проследовать из одного района станции в другой; проходные, разрешающие или запрещающие поезду проследовать с одного блок-участка (межпостового перегона) на другой; прикрытия, которые ограждают места пересечений железных дорог в одном уровне с другими железными дорогами, трамвайными путями и троллейбусными линиями, разводных мостов и участков, проходимых с проводником; заградительные, красные огни которых требуют остановки поезда. Их зажигают при опасности для движения, возникшей на переездах, крупных искусственных сооружениях и обвальных местах, а также при ограждении составов для осмотра и ремонта вагонов на станциях; предупредительные, заблаговременно предупреждающие о показании основного светофора (входного, проходного, заградительного и прикрытия); повторительные, имеющие только огни, разрешающие движение, и оповещающие об открытии выходного, маршрутного и горочного светофоров (применяют, когда по местным условиям видимость основного светофора не обеспечивается); локомотивные, разрешающие или запрещающие поезду следовать по перегону с одного блок-участка на другой, а также предупреждающие о показании путевого светофора, с которым сближается поезд; маневровые, разрешающие или запрещающие маневры; горочные, разрешающие или запрещающие роспуск вагонов с горки.

Кроме перечисленных светофоров, сигналами которых пользуются машинисты, применяют переездные светофоры с мигающими красными огнями для ограждения переездов со стороны автогужевого транспорта.

На железных дорогах используют линзовые и прожекторные светофоры. Линзовый светофор для каждого сигнального огня имеет отдельный линзовый комплект, а прожекторный светофор одним линзовым комплектом дает три различных по цвету сигнальных огня.

Линзовый светофор. В линзовых светофорах каждый линзовый комплект состоит из оптической системы и лампы в фокусе системы. Оптическая система линзового комплекта состоит из корпуса 4 (рис. 4.1, а), внутренней вогнуто-выпуклой цветной линзы 3 и наружной двояковыпуклой бесцветной линзы 5. Обе линзы имеют одну ступенчатую сторону, чтобы уменьшить толщину стекла. Ламподер-жатель 1 и лампа 2 размещены так, что центр нити лампы совпадает с фокусом оптической системы. После прохождения лучей света через обе линзы световой пучок расходится под углом 3-4°. Показание линзового комплекта определяется внутренней цветной линзой 3. Применяют красные, желтые, зеленые, синие и лунно-белые цветные линзы.

Линзовые комплекты устанавливают и закрепляют в светофорных головках, которые бывают однозначные, двузначные и трехзнач-

Рис 4 1 Устройство линзового комплекта (а), оптической системы прожекторного светофора (б) и реле прожекторного светофора (в)

ные. При необходимости иметь на светофоре более трех сигнальных огней на мачтах размещают несколько головок в том или ином сочетании. Каждый линзовый комплект имеет солнцезащитный козырек 6. На кривых участках пути при световом пучке лучей, расходящемся под углом 3-4°, не обеспечивается видимость сигнального огня со всех точек кривой. Поэтому в кривых снаружи линзового комплекта устанавливают рассеивающие стекла 7. В зависимости от кривизны пути применяют рассеиватели Р1-10, Р1-20 или Р1-30, односторонне отклоняющие лучи в горизонтальной плоскости на 10, 20 или 30°. При необходимости двустороннего отклонения лучей используют рассеиватель Р2. Для переездной сигнализации применяют рассеиватель типа РУД.

В зависимости от назначения светофора и требований по надежности и обеспечению дальности распознавания сигнала в линзовом комплекте устанавливают лампу на номинальное напряжение 12 В соответствующей мощности. Лампы с одной нитью накаливания изготавливают мощностью 15, 25 и 35 Вт, с двумя нитями накаливания - 15+15 и 25+25 Вт. При перегорании основной нити видимость сигнала несколько снижается, поскольку резервная нить находится не в фокусе. Линзовые светофоры просты по конструкции, их сигнальные огни воспринимаются машинистом не только по цвету, но и по месту расположения линзового комплекта в светофорной головке.

Оптическая система прожекторного светофора (рис. 4.1, 6) состоит из эллипсоидального отражателя / с внутренней посеребренной отражающей поверхностью и двух плоско-выпуклых линз 3 и 4. В одном фокусе эллипсоидального отражателя расположена нить лампы, а в другом фокусе - подвижная рамка со светофильтрами 2. Световые лучи, падающие на поверхность эллипсоида, отражаются и проходят через второй фокус на светофильтр 2. Далее окрашенные лучи проходят две плоско-выпуклые линзы, в результате чего получается плотный световой поток большой силы с телесным углом рассеяния около 3-4°.

В механизме светофора на подвижной рамке 2 (рис. 4.1, в) расположены три светофильтра. Рамка вращается на оси /, которая является якорем электромагнитной поляризованной системы, состоящей из постоянных магнитов // и полюсных наконечников 8 и 10. При прохождении через обмотку 4 постоянного тока одного или другого направления ось, а с ней и рамка 2 со светофильтрами поворачиваются вправо или влево. Для этого против светового пучка устанавливается желтый или зеленый светофильтр.

Если ток в катушке 4 отсутствует, то в магнитопроводе сигнального механизма действует магнитный поток 12 только от постоянных магнитов 11. Значение разветвляющего потока одинаково во всех воздушных зазорах справа и слева от сегментов 3 и 9. Противовесы 6 и 7 надежно удерживают сегмент 9 и жестко связанную с ним ось / в среднем положении, что вызывает появление на светофоре красного огня.

При появлении тока в катушке магнитный поток 5, создаваемый этим током, действует в указанных зазорах совместно с потоком постоянных магнитов, поворачивая ось / по часовой стрелке или против (в зависимости от направления тока в катушке). Вместе с осью 1 поворачивается и рамка 2, вызывая появление на светофоре желтого или зеленого огня. Ось 1 совместно с сегментами 3 и 9 представляет собой своеобразный якорь поляризованного реле. Сложность конструкции и технического обслуживания, отсутствие пространственной селекции огней, возможность заклинивания рамки со светофильтрами от грозовых разрядов и от индевения не способствовали широкому внедрению прожекторных светофоров на сети дорог. Их используют в основном на железных дорогах, примыкающих к магистральным линиям, в качестве предвходных светофоров и на некоторых участках автоблокировки, построенных до 1963 г.

Светофорные головки изготавливают из чугуна или силумина литьем под давлением. Масса силуминовой головки примерно в 4 раза меньше чугунной. Светофорную головку линзового светофора крепят на металлической или железобетонной мачте (мачтовый светофор) либо на железобетонном фундаменте (карликовый светофор), реже на консоли или мостике. На мачтах светофоров укрепляют литерные знаки, указывающие номер или литер светофора. На карликовых светофорах (в основном маневровых, входных для приема поезда с перегона по неправильному пути двухпутного перегона, выходных с путей, по которым не организуется безостановочный пропуск поездов) литерные знаки устанавливают на фундаменте. Перегонные светофоры нечетного направления имеют нечетный номер (1, 3, 5 и т д.), а четного направления - четный (2, 4, бит. д.), начиная от предвходного светофора.

Входные светофоры для приема нечетных поездов по правильному пути имеют литер Н, по неправильному пути - НД, а для четных поездов соответственно Ч и ЧД. Выходные светофоры по отправлению нечетных поездов имеют литеры Н1, Н2 и т д. (цифра указывает номер станционного пути отправления), а по отправлению четных - соответственно 41, 42 и т. д.

При большом числе направлений на светофорах устанавливают маршрутный цифровой указатель, который содержит 42 лампы и позволяет набрать цифру от 1 до 19. В некоторых случаях вместо цифрового применяют буквенный маршрутный указатель, а также указатель положения. Если требуется набрать две буквы или цифру свыше 20, то предусматривают два указателя. Для указания пути приема или направления следования поезда или маневрового состава в световых ячейках указателя используют бесцветные линзы, которые загораются белым цветом, а при размещении указателя на групповом выходном светофоре для указания номера пути, с которого направляется поезд,- зеленые. В указателях применяют лампы на напряжение 220 В мощностью 40 Вт, обеспечивающие дальность видимости указателя не менее 100 м.

На входных или маршрутных светофорах, если поезд принимают на боковой путь по пологим стрелкам с крестовинами марки 1/18, располагают сигнальный указатель скорости (зеленую светящуюся полосу). В металлическом корпусе указателя (рис. 4.2) горизонтально расположены три линзовых комплекта с зелеными линзами. При использовании стрелок с крестовинами марки 1/22 устанавливают два таких указателя. Зеленую полосу устанавливают также на выходных светофорах, если поезд отправляют на перегон с автоблокировкой при отклонении по стрелке с крестовиной марки 1/18.

На мачте проходного, входного, маршрутного светофоров, которыми ограждается по главному пути блок-участок, не обеспечивающий требуемого тормозного пути, размещают два световых указателя белого цвета в виде двух стрел, а на предупредительном к нему светофоре - такой же указатель в виде одной стрелы.

Указатель (рис. 4.3) имеет литой чугунный корпус, внутри которого находится светофорная лампа. Размеры светящейся стрелки 165X40 мм.

На мачте предвходного светофора (рис. 4.4, а) устанавливают оповестительную табличку ОТ с отражателями. Из рис. 4.4, б видно, что по функциональному назначению на входном светофоре можно выделить следующие элементы: / - огни (верхний желтый, зеленый и красный), сигнализирующие о расстоянии до препятствия (до границы закрытого участка пути); // - огни (нижний желтый и зеленая полоса), сигнализирующие о характере отклонения маршрута приема на боковой путь и требующие в связи с этим снижения скорости входа поезда и_вк на станцию до определенного значения

Рис. 4 4 Размещение на прєдвходном светофоре оповестительной таблички с отражателями (а); сигнализация входным светофором при наличии стрелки с пологой крестовиной марки 1/18 (б)

(не более 80 или 50 км/ч); III - пригласительный огонь (мигающий лунно-белый), сигнализирующий о том, что маршрут не замкнут и скорость входа поезда на станцию не должна превышать 20 км/ч. На выходном светофоре Н2 после замены выходной стрелки с крестовиной марки 1/У на марку 1/18 устанавливают зеленую полосу, а с линзового комплекта зеленого огня снимают заглушку. При отсутствии на станции стрелок с пологими марками крестовин (рис. 4.5) зеленые полосы на входных, маршрутных и выходных светофорах не применяют. Светофоры на станциях располагают так, чтобы их нельзя было принять за светофоры, относящиеся к соседним путям. Входные светофоры должны находиться на расстоянии не ближе 50 м от первого входного стрелочного перевода, считая от остряка противошерстной или от предельного столбика пошерст-

Рис 4 5 Сигнализация входным светофором при отсутствии на станции стрелок

с пологими крестовинами ной стрелки. Место установки входного светофора определяется с учетом обеспечения следующих условий: наилучшей видимости с приближающегося поезда; легкости трогания поезда с места, остановленного по неприему; удобства выполнения маневровых операций с выездами на главный путь до входного светофора; наличия тормозного пути на блок-участке между входным и выходным (или маршрутным) светофорами по главному пути. На электрифицированных линиях входные светофоры на правильном и неправильном путях размещают перед воздушными промежутками контактной сети для ограждения их со стороны перегона и предотвращения подачи напряжения через токоприемник с контактного провода перегона в контактную сеть станции при ее ремонте.

Для получения максимальной полезной длины приемо-отправочных путей выходные светофоры располагают как можно ближе к предельному столбику выходной стрелки, ограничивающей отправочный путь, с соблюдением требований габарита приближения строений С. Полезная длина специализированного пути /„ (рис. 4.6, а) ограничивается изолирующими стыками с хвоста поезда и выходным светофором с головы; полезная длина обезличенного пути 3/7 (рис. 4.6, б) в противоположных направлениях различна из-за требований габарита С при установке светофора 43 в междупутье. Поэтому в качестве таких светофоров целесообразно использовать карликовые, которые и дешевле и имеют в 4-5 раз меньшую массу, обеспечивая такую же значность.

Расцветка огней линзовых карликовых светофоров может быть разной Чаще всего их используют в качестве маневровых и выходных (рис. 4.7, а) или выходных, совмещенных с маневровым (рис. 4.7, б). При размещении светофора в междупутье на прямых участках станционных путей ширина между осями путей для мачтового светофора (рис. 4.7, в) должна быть (2X2450) Д-Д, где Д- диаметр мачты светофора. Для мачтового светофора при Д=300 мм требуется иметь ширину между осями путей около 5,2 м, а для карликового светофора (рис. 4.8) - порядка 4460 мм. Основными частями карликового светофора являются светофорные головки /, универсальная кабельная муфта 2 и фундамент 3.

Место установки выходного светофора определяется типами светофора и стрелочного перевода; радиусом кривой и шириной междупутья, где располагается данный светофор. Его размещение в створе с изолирующим стыком, находящимся на расстоянии в 3,5 м от предельного столбика, практически возможно только для выходных светофоров с крайних боковых путей, не связанных

Рис 4 7 Примеры р<н цветки карлико вых (а), (б) и мачтовых (в) светофоров

Рис 4 8 Устройство карликового светофора

с габаритом С При марке крестовины 1/9 (радиус кривой 200 м) (см. рис. 4.6, б) и ширине междупутья 5,2 м по условиям габарита С карликовый трехзначный светофор ИЗ может быть установлен на расстоянии 58 м от начала остряка,'тогда как мачтовый светофор Н2 в тех же условиях располагают на расстоянии 72 м от начала остряка стрелки, перед которой его устанавливают.

По условиям габарита С предельные столбики в обоих случаях могут находиться на одинаковом от начала остряка расстоянии, равном 54 м, но при мачтовом светофоре Н2 изолирующие стыки приходится сдвигать в сторону пути 2/7, так как их желательно размещать на одной ординате с выходным светофором. Чтобы не делать лишних разрезов рельсов, допускается сдвигать стыки на величину А, но на расстояние не более 10,5 м по направлению движения и до 2 м против движения У входных светофоров изолирующие стыки можно сдвигать в обе стороны на расстояние не более 2 м. На- перегонах для проходных светофоров требования к стыкам те же, что и для выходных светофоров. На магистральных участках проходные светофоры автоблокировки при трехзначной системе сигнализации размещают исходя из необходимого интервала попутного следования грузовых поездов весом, соответствующим заданию. Заданием учитываются перспективы увеличения пропускной способности в ближайшие 5-10 лет.

При расстановке светофоров автоблокировки необходимо, чтобы: расстояние между смежными светофорами было не менее тормозного пути, определяемого для данного места при полном служебном торможении и максимальной реализуемой скорости, и не менее тормозного пути при экстренном торможении с учетом инерционности работы приемо-дешифрирующих устройств АЛС (6 с) и электропнев-матического клапана (7 с); минимальная длина блок-участка во всех случаях была не менее 1000 м, а максимальная - не более принятой максимальной длины рельсовой цепи (2600 м); места установки перегонных светофоров четного и нечетного направлений движения поездов должны допускать размещение спаренных сигнальных точек,

где такие светофоры располагают в одном створе с общей высоковольтной аппаратурой энергоснабжения. Расстановку светофоров требуется согласовывать со станционными интервалами следования поездов по станциям и с условиями трогания с места тяжеловесных грузовых поездов после остановки их на подъеме перед светофором, проверять на соответствие расстояний между смежными светофорами длинам тормозных путей всех обращающихся категорий поездов. Расстояние между входным светофором станции и его пред-входным светофором должно быть 1200-1500 м.

Движение поездов на участке, оборудованном автоблокировкой с трехзначной сигнализацией, организуют так, чтобы поезда, следующие по графику, двигались на зеленый огонь светофора. Для этого принято расстановку светофоров осуществлять с разграничением поездов, следующих в пакете, тремя блок-участками (рис. 4.9). При двухпутных и однопутных участках в качестве расчетного интервала для грузовых поездов принимают интервал 8-10 мин, т. е. при трехблочном разграничении за 8-10 мин грузовой поезд должен проследовать три блок-участка плюс расстояние, равное длине поезда.

Минимальный интервал следования попутных поездов определяют в соответствии с заданными характеристиками профиля пути участка, поезда и локомотива. При трехблочном разграничении попутно следующих поездов наименьшее расстояние между ними

^¦[ПШ - 3/бл "Е

где /_бл=/₆л!=/бл2=/блЗ= 1200 м - длина блок-участка, мм;

1„ - длина поезда, м.

Если длину поезда принять равной 1000 м, то 1^_тш может быть 4.6 км. На основании этого можно считать, что заданный интервал 8 мин на данном участке можно реализовать, если скорость движения нигде не будет ниже 35,4 км/ч, при которой за время, равное 8 мин, поезд проследует расстояние 4,6 км. Если в отдельных местах скорость окажется ниже 35,4 км/ч, то в этом случае необходимо наложением на кривую скорости отрезка, равного 4,6 км (по масштабу), по средней скорости определить время проезда поездом этого отрезка. Такой анализ необходимо делать на участках удаления отправляемых со станции поездов, имеющих остановку на станции. При заданном интервале 10 мин для попутно следующих поездов скорость их движения на трудных участках пути не должна быть ниже 29 км/ч; тогда время проследования поездом расстояния 4.6 км равно примерно 9,6 мин.

Если нельзя обеспечить заданный интервал попутного следования поездов при трехблочном разграничении, разрешается двухблочное разграничение, т. е. движение под зеленый огонь на желтый.

Расстановку светофоров автоблокировки выполняют графически. Применяют два способа расстановки: первый - по кривой скорости хода расчетного поезда с нанесенными на ней минутными засечками и второй - по кривым времени хода двух попутно следующих поездов. Первый способ используют преимущественно для участков с грузовым движением поездов, когда за расчетный поезд принимают грузовой и интервал попутного следования устанавливают 8-10 мин. Второй способ применяют при расстановке светофоров преимущественно на участках с пригородным движением поездов, когда за расчетный принимают пригородный поезд и интервал попутного следования устанавливают 3-4 мин для четырехзначной автоблокировки.

Сигнализация путевыми светофорами не гарантирует полной безопасности движения при скоростях, превышающих 40 км/ч. Поэтому все поездные локомотивы оборудованы автостопом, автоматической локомотивной сигнализацией (АЛС), устройствами проверки бдительности машиниста и контроля скорости движения поезда. Локомотивный светофор, который входит в устройство АЛС, находится в кабине и служит для подачи сигналов одновременно машинисту и его помощнику.