WikiDer > Сигнализация кабины с импульсным кодом

Pulse code cab signaling
СЕПТА сигнальный дисплей кабины для 4-стороннего PRR система, использующая аспекты габаритных огней

Сигнализация кабины с импульсным кодом это форма сигнализация кабины технология, разработанная в Соединенных Штатах Union Switch и сигнал корпорация для Пенсильванская железная дорога в 1920-е гг. 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 бывшем преемнике PRR Конрейл собственных линий и на железных дорогах, работающих под NORAC Книга правил известна просто как Система сигнализации кабины или CSS.

История

Антенна CSS с импульсным кодом, установленная под пилот из SRNJ тепловоз

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

Первая тестовая установка [1] между Санбери и Льюистаун, Пенсильвания в 1923 году гусеницы использовались как индуктивный петля, соединенная с приемником локомотива. Система имела два сигнала 60 Гц. Сигнал «рельсового пути» с датчиком обрыва 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 обратным 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 аспектом ограничения. Испытательная установка устранила сигналы обочины дороги, и поезда полагались исключительно на сигналы кабины.

Для его следующей установки,[1] на Северный Центральный линия между Балтимор, Мэриленд и Гаррисберг, Пенсильвания в 1926 году (1927?) PRR проверил другой вариант сигналов кабины, в котором сигнал контура был пропущен и для трекового сигнала был переключен на 100 Гц. Ключевым изменением было то, что теперь он будет появляться выше Ограничения просто как несущая, а его включение-выключение от 1,25 до 3 Гц будет использоваться в качестве кода для передачи аспектов. Присутствие одного только носителя не имело значения, отсутствие пульсации все равно означало бы аспект ограничения. Эта новая система допускала четыре аспекта сигнала: ограничение; Подход; Подход (следующий сигнал в) Средняя (скорость); и Ясно. Первоначально сигнализация кабины действовала 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 легковые двигатели были модернизированы. контроль скорости который обеспечивал соблюдение скорости из правил, связанной с каждым сигналом из кабины (Clear = нет ограничений, средняя скорость приближения = 45 миль в час, подход = 30 миль в час, ограничение = 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 эта система была унаследована Конрейл и Amtrak и различные пригородные агентства, работающие на территории бывшего PRR, такие как СЕПТА и Нью-Джерси Транзит. Поскольку все поезда, курсирующие по территории кабины-сигнала, должны были быть оборудованы сигнальными кабинами, большинство локомотивов на вышеупомянутых дорогах были оснащены кабельным сигнальным оборудованием. Из-за эффекта блокировки функциональной совместимости 4-сторонняя сигнальная система кабины PRR стала стандартом де-факто, и почти все новые системы сигнализации кабины относятся к этому или совместимому типу.

Технический обзор

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

Основная операция

Сигналы кабины с импульсным кодом работают, посылая измеренные импульсы по существующей сети переменного тока. рельсовая цепь работает на выбранном несущая частота. Импульсы регистрируются посредством индукции датчиком, подвешенным на несколько дюймов выше рельса перед ведущим колесом. Коды измеряются в импульсах в минуту, а для четырехэтапной 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 была кратной другой, что приводит к отраженным гармоникам, вызывающим ложные показания.[2]

Система отказоустойчивый в том, что отсутствие кода отобразит 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 будет отображаться ограничение. Поезда с недостаточным количеством осей не будут закоротить весь ток сигнала кабины, так что следующие поезда могут получить неправильный вид. Поезда этого типа необходимо отдавать абсолютный блок защита сзади.

Где DC и 25 Гц AC электрификация сосуществуют, стандартная частота 100 Гц изменяется на 91⅔ Гц (следующая доступная установленная частота M-G). 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

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. Две самые острые проблемы заключались в использовании высокоскоростные стрелочные переводы, что позволяло поездам двигаться по расходящемуся маршруту быстрее, чем обычные 30 или 45 миль в час, предусмотренные существующими сигналами кабины. Введение Amtrak's Acela Express с максимальной скоростью от 135 до 150 миль в час также превысит возможности устаревшей системы сигнализации и ее расчетную 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 быстрый транзит и использование железной дороги Лонг-Айленда.

Преобразование кодов в скорости выглядит следующим образом:

Код 100 ГцКод 250 ГцАспект сигнала кабиныСкорость сигнала кабиныЗаметки
180180ясно150 миль / чУнаследованные отряды получают чистоту (125 миль в час)
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 высокоскоростные стрелочные переводы. 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 Нью-Йоркский Пенсильванский вокзал как часть модернизации сигнализации высокой плотности. 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

Сигналы кабины передаются локомотиву с помощью блока индикации сигналов кабины. Самые ранние CDU состояли из миниатюрных сигналов, видимых вдоль трассы, с подсветкой лампочек. 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 с спидометр, поскольку сигналы кабины теперь служат для контроля скорости. В поездах, оборудованных автоматическое управление поездом Функциональная неспособность должным образом подтвердить изменение ограничивающего сигнала кабины приводит к «штрафному торможению», как и несоблюдение предельной скорости сигнала кабины.

Применение

Линии тока, использующие 4-стороннюю сигнальную систему PRR с частотой 100 Гц

Siemens 9-Aspect Cab Signal ADU вместе с ACSES дисплей. Это устройство в настоящее время отображает ОГРАНИЧИВАЮЩИЙ аспект.

Связанные системы импульсного кода Северной Америки

  • Железная дорога Лонг-Айленда Автоматическая регулировка скорости: LIRR была дочерней компанией PRR и приняла аналогичную систему. LIRR использовал стандартные сигналы кабины PRR, пока не был куплен Столичное транспортное управление в 1968 году, 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 кабины: CB&Q пригородная линия к Аврора, Иллинойс использовали ту же технологию, что и Пенсильванию, только с другими правилами и указателями на обочине, чтобы соответствовать их частично основанной на маршруте системе сигнализации. Остается в эксплуатации по сей день.
  • Union Pacific Автоматическая сигнализация кабины: Union Pacific внедрила технологию типа PRR на большей части своей основной линии между Чикаго и Вайомингом, а также на нескольких других линиях своей системы в последние годы. 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.
  • Metra Rock Island Автоматическое управление поездом: Еще один остаток кабины-сигнализатора на базе PRR с Рок-Айленда. 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 ручного, так и для ручного управления. автоматический режим движения поездов схемы. Системы скоростного транспорта 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, то Балтимор Метро и Майами-Дейд Metrorail. Технология импульсного кода на линиях скоростного транспорта обычно вытесняется сигналами кабины Audio-Frequency.
  • MTA Staten Island Railway Автоматическая регулировка скорости: 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 защелка. Диспетчеры могут разрешить поездам, остановленным нулевым кодом, приблизиться к определенным сигналам блокировки, вручную активировав код закрытия 50 ppm.

Европейские импульсные кодовые системы

  • RS4 Codici это устаревшая система сигнализации 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.
  • Система непрерывного автоматического предупреждения это системы сигнализации кабины в Ирландии. В системе используются коды 0, 50, 120 и 180 ppm с использованием несущего тока 50 Гц. Дополнительные коды используются на некоторых быстрый транзит линий.
  • Automatische treinbeïnvloeding это Голландский сигнализация кабины. Он использует коды 0, 75, 96, 120, 180 и 220 частей на миллион, а также систему индукционной остановки поезда для скоростей ниже 25 миль в час.
  • Лондонское метро Линия Виктория использовала поставляемые US&S сигналы кабины с импульсным кодом для реализации своего Автоматическая работа поезда система до 2012 года, когда она была заменена на CBTC. Использовались коды 420, 270, 180 и 120 ppm.[4]

использованная литература

  1. ^ а б Эллисон, Л. (Июль 1951 г.). «Современная система сигнализации кабины и управления поездом для железных дорог». США и С. Сделки AIEE. 70 (1): 232–239.
  2. ^ Пьеро-младший, Джозеф Дж. (13 марта 1984 г.). «Патент US4437056 - Комплект для проверки сигналов кабины для автоматического испытания катушек датчика и проверки усилителя сигнального оборудования кабины».
  3. ^ Аспрей, Уильям (июль 1991 г.). «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). Получено 25 августа, 2015.
  4. ^ «Работа автопоезда на линии Виктория». Трубочистка.