Система защиты и предупреждения поездов
Система защиты и предупреждения поездов ( TPWS ) — это система защиты поездов , используемая на всей британской пассажирской магистральной железнодорожной сети , а также в Виктории , Австралия. [ 1 ]
По данным Совета по безопасности и стандартам на железнодорожном транспорте Великобритании , [ 2 ] Целью TPWS является остановка поезда путем автоматического запуска запроса на торможение, если установлено путевое оборудование TPWS, если поезд: без разрешения пропустил сигнал об опасности; слишком быстро приблизился к сигналу об опасности; слишком быстро подошел к снижению допустимой скорости ; приближающийся буфер останавливается слишком быстро. TPWS предназначена не для предотвращения передачи сигналов опасности (SPAD), а для смягчения последствий SPAD, не позволяя поезду, на котором установлен SPAD, достичь точки конфликта после сигнала.
Стандартная установка состоит из передатчика, расположенного рядом с сигналом, который активируется, когда сигнал находится в опасности. У поезда, проходящего сигнал, будет активирован аварийный тормоз. Если поезд движется на высокой скорости, может быть слишком поздно остановить его до точки столкновения, поэтому на подходе к сигналу может быть установлен второй передатчик, который задействует тормоза в поездах, идущих слишком быстро, чтобы остановиться по сигналу. предназначен для остановки поездов, приближающихся со скоростью до 75 миль в час (120 км/ч).
Примерно в 400 местах повышенного риска установлена система TPWS+ , а третий передатчик находится дальше от сигнала, что повышает эффективность до 100 миль в час (160 км/ч). При установке в сочетании с элементами управления сигналами, такими как «двойная блокировка» (т.е. два последовательных аспекта красного сигнала), TPWS может быть полностью эффективным на любой реальной скорости. [ 3 ]
TPWS — это не то же самое, что остановки поездов , которые выполняют аналогичную задачу с использованием электромеханической технологии. Защита буферной остановки с использованием остановок поездов известна как « Защита Моргейта » или «Контроль Моргейта».
История
[ редактировать ]TPWS была разработана компанией British Rail и ее преемником Railtrack после того, как в 1994 году было установлено, что система автоматической защиты поездов British Rail неэкономична: внедрение обошлось в 600 000 000 фунтов стерлингов, что эквивалентно 979 431 929 фунтам стерлингов в 2019 году, по сравнению с ценностью спасенных жизней: 3 фунта стерлингов. 4 миллиона (4 897 160 – 6 529 546 в 2019 году), на одну спасенную жизнь, что, по оценкам, составило 2,9 в год. [ 4 ] [ 5 ]
Пробная установка путевого и поездного оборудования была произведена в 1997 году, испытания и разработки продолжались в течение следующих двух лет. [ 6 ]
Внедрение TPWS ускорилось, когда в 2003 году вступили в силу Правила безопасности на железнодорожном транспорте 1999 года, требующие установки остановок поездов в различных местах. [ 6 ] Однако в марте 2001 года в отчете «Совместное расследование систем защиты поездов» было обнаружено, что TPWS имеет ряд ограничений и что, хотя она обеспечивает относительно дешевую замену перед широкомасштабным внедрением ATP и ERTMS, [ 6 ] ничто не должно препятствовать установке гораздо более функциональной европейской системы управления поездами . [ 7 ]
Как это работает
[ редактировать ]Обзор
[ редактировать ]Пара электронных шлейфов размещается на расстоянии 50–450 метров на стороне приближения сигнала и включается в случае опасности. Расстояние между петлями определяет минимальную скорость, при которой бортовое оборудование задействует аварийный тормоз поезда . Когда приемник TPWS поезда проходит первый контур, таймер начинает обратный отсчет. Если второй цикл пройден до того, как таймер достигнет нуля, TPWS активируется. Чем выше скорость лески, тем дальше будут располагаться две петли.
На сигнале есть еще одна пара шлейфов, на которые также подается напряжение, когда сигнал находится в опасности. Они расположены встык и, таким образом, инициируют торможение поезда, готовящегося передать сигнал об опасности, независимо от скорости.
Путевое оборудование
[ редактировать ]
В стандартной установке имеется две пары петель, в просторечии называемых «решетками» или «решетками для тостов». Обе пары состоят из «взводной» и «спусковой» петли. Если сигнал находится под угрозой, петли будут под напряжением. Если сигнал чистый, шлейфы обесточиваются.
Первая пара, система датчиков превышения скорости (OSS), расположена в положении, определяемом скоростью линии и уклоном. Петли разделены расстоянием, которое не следует преодолевать менее чем за заранее определенный период времени, составляющий около одной секунды, если поезд движется с безопасной скоростью, приближаясь к сигналу об опасности. Точное время составляет 974 миллисекунды для пассажирских поездов и 1218 миллисекунд для грузовых поездов, что определяется оборудованием поезда. В грузовых поездах время торможения увеличивается в 1,25 раза из-за различий в характеристиках торможения. [ 8 ]
Первый, «постановочный», шлейф излучает частоту 64,25 кГц . Второй, «триггерный», контур имеет частоту 65,25 кГц.
Другая пара петель расположена вплотную к сигналу и называется системой остановки поезда (TSS). Контуры «взведения» и «триггера» работают на частоте 66,25 кГц и 65,25 кГц соответственно. Тормоза будут применены, если бортовое оборудование обнаружит обе частоты вместе после обнаружения только частоты постановки на охрану. Таким образом, ТСС под напряжением эффективен на любой скорости, но только в том случае, если поезд проезжает по нему в правильном направлении. Поскольку поезду может потребоваться передать сигнал об опасности во время неисправности и т. д., машинист имеет возможность обойти TSS, но не OSS.
Когда вспомогательный сигнал, связанный с основным сигналом аспекта, очищается для маневрового движения, петли TSS обесточиваются, но петли OSS остаются активными.
Если поездам подаются сигналы в противоположных направлениях на отдельной линии, может произойти необоснованное вмешательство TPWS, когда поезд перемещается между системой постановки на охрану OSS и любой из триггерных петель, которые на самом деле были связаны с разными сигналами. Чтобы учесть эту ситуацию, один сигнал будет обозначен как «нормальное направление» и оснащен оборудованием «ND». Другой сигнал будет обозначен как «противоположное направление» и оснащен оборудованием «OD». Частоты передачи TPWS в противоположном направлении немного отличаются: 64,75 (постановка OSS), 66,75 (постановка TSS) и 65,75 кГц (общий триггер).
Оборудование для локации
[ редактировать ]На стороне линии имеется два модуля, связанных с каждым набором шлейфов: модуль сигнального интерфейса (SIM) и модуль OSS или TSS. Они генерируют частоты для петель и доказывают, что петли исправны. Они взаимодействуют с системой сигнализации.
SIM-модули имеют красный цвет.
Модули ND TSS имеют зеленую маркировку.
Модули OD TSS имеют коричневую цветовую маркировку.
Модули ND OSS имеют желтую цветовую маркировку.
Модули OD OSS имеют синий цвет.
Поездное оборудование
[ редактировать ]Каждый тяговый агрегат оснащен: [ 8 ]
- приемник TPWS.
- Панель управления TPWS (стандартная или расширенная версия).
- Кнопка подтверждения AWS/TPWS.
- Временный разъединитель TPWS.
- Полноизолирующий переключатель AWS/TPWS.
Если петли находятся под напряжением, антенна в нижней части поезда улавливает радиочастотный сигнал и передает его приемнику. Таймер измеряет время, необходимое для прохождения между циклами постановки на охрану и триггера. Это время используется для проверки скорости, и если она превышает «заданную скорость» TPWS, инициируется экстренное торможение. Если поезд движется медленнее, чем скорость, установленная TPWS, но затем пропускает сигнал при опасности, антенна получит сигнал от контуров системы остановки поезда под напряжением, и будет применен тормоз, чтобы остановить поезд в пределах перекрытия . Составные поезда имеют антенны на каждом конце. Транспортные средства, которые могут работать по отдельности (одновагонные поезда и локомотивы), имеют только одну антенну. Это будет либо спереди, либо сзади, в зависимости от направления движения автомобиля.
Внутрикабинное оборудование
[ редактировать ]
В каждой кабине водителя имеется панель управления TPWS, расположенная так, чтобы водитель мог видеть ее со своего стола. Существует два типа панелей; исходный «стандартный» тип и более поздняя «расширенная» версия, которая дает отдельные указания на необходимость торможения, вызванную SPAD, Overspeed или AWS. [ 9 ]
Стандартный тип состоит из двух круглых индикаторных ламп и квадратной кнопки.
Нажимной переключатель с надписью «Отмена остановки поезда» используется для передачи авторитетного сигнала об опасности . Он игнорирует петли TPWS TSS в течение примерно 20 секунд (обычно для пассажирских поездов) или 60 секунд (обычно для медленно ускоряющихся грузовых поездов) или до тех пор, пока петли не будут пройдены, в зависимости от того, что наступит раньше.
Системы AWS и системы TPWS взаимосвязаны, и если какая-либо из них инициирует торможение, индикаторная лампа «Требование торможения» будет мигать.
Индикаторная лампа «Временное разъединение/неисправность» будет мигать в случае неисправности системы TPWS или будет гореть постоянным светом, если активирован «Временный разъединитель».
Также имеется отдельный временный разъединитель TPWS, расположенный вне досягаемости стола водителя. Им управляет машинист, когда поезд работает в ухудшенных условиях, например, при работе на временных блоках, когда в случае опасности необходимо передать несколько сигналов с разрешения сигнальщика. Временная изоляция TPWS не влияет на AWS. Водитель должен немедленно восстановить TPWS в тот момент, когда возобновится нормальная работа. В целях безопасности, если они забудут это сделать, TPWS будет восстановлен в следующий раз, когда стол водителя будет выключен, а затем снова открыт.
Использование TPWS в обеспечении безопасности персонала депо
[ редактировать ]Альтернативой использованию переключателей в системах защиты персонала депо является оснащение системы TPWS. Это оборудование защищает персонал от несанкционированных перемещений за счет использования оборудования TPWS. Любое незапланированное движение приведет к автоматической остановке поезда после прохождения соответствующего сигнала, установленного на опасность. Это имеет дополнительное преимущество, заключающееся в предотвращении ущерба инфраструктуре, тяговому и подвижному составу, который наносит система схода с рельсов . Первая известная установка такой системы находится в Илфордском депо. [ нужна ссылка ] Системы защиты депо, оснащенные TPWS, подходят только для мест, где транспортные средства въезжают и выезжают из здания технического обслуживания из ведущей кабины водителя - они не подходят для использования при свободном вагонном составе или обслуживании вагонов, где движение транспортных средств осуществляется с помощью самоходной маневровой машины. loco (в этом случае ведущие транспортные средства не будут оснащены соответствующим оборудованием безопасности TPWS), а также не предотвратит въезд сбежавшего транспортного средства в защищенную рабочую зону.
Вариации
[ редактировать ]Некоторые сигналы могут иметь несколько установленных OSS. Альтернативно, обычно из-за низкой скорости линии, OSS может не быть установлен. Примером этого является сигнал запуска платформы конечной станции . OSS сам по себе может использоваться для защиты постоянного ограничения скорости или остановки буфера . Хотя петли являются стандартными, буферные остановки могут быть оснащены «мини-петлями» из-за очень низкой скорости подхода, обычно 10 миль в час. Когда буферные остановки изначально были оборудованы TPWS с использованием стандартных контуров, было много случаев ложных срабатываний, что приводило к задержкам при его сбросе, при этом поезда могли блокировать горло станции, а также риск того, что пассажиры, стоявшие на месте, были опрокинуты из-за внезапного торможения. Эта проблема возникла, когда поезд проходил через петлю постановки на охрану так медленно, что его все еще обнаруживал приемник поезда после того, как бортовой таймер завершил свой цикл. Таймер будет сброшен и снова начнет отсчет времени, а обнаружение триггерной петли в течение этого второго цикла синхронизации приведет к ложному вмешательству. В качестве временного решения водителям было дано указание проезжать OSS буферной остановки на скорости 5 миль в час, что устраняло проблему, но означало, что у поездов больше не было инерции, чтобы докатиться до нормальной точки остановки, и от водителей требовалось подавать мощность за пределами OSS, всего лишь в качестве временного решения. на небольшом расстоянии от буферов, что, возможно, делает столкновение с остановкой буфера более вероятным, чем до установки TPWS. Модернизированные «мини-петли», длина которых составляет примерно треть стандартных, устраняют эту проблему, хотя из-за низкой скорости и низкого запаса OSS с буферной остановкой по-прежнему являются основной причиной отключений TPWS. [ нужна ссылка ]
В недавних приложениях в Великобритании в сочетании с передовыми методами защиты SPAD использовалась TPWS с внешними сигналами, которые защищают сходящиеся перекрестки с риском выше среднего, контролируя скорость приближающегося поезда на дополнительном сигнальном участке в задней части перекрестка. Если это не удастся, результирующее применение тормозов TPWS остановит поезд до того, как будет достигнута точка конфликта. Эта система называется TPWS OS (Outer Signal).
Ограничения
[ редактировать ]Скорость
[ редактировать ]Стандартные установки TPWS могут остановить поезд только до прохождения красного сигнала на скорости 74 мили в час (119 км/ч). В 2001 году было замечено, что примерно треть железных дорог Великобритании позволяет развивать скорость выше 75 миль в час (121 км/ч). Далее предполагается, что тормоза поезда способны обеспечить тормозное усилие 12% g. [ 10 ] [ а ] Некоторые типы поездов, в первую очередь HST , были не способны на это, несмотря на то, что их максимальная скорость составляла 125 миль в час (201 км/ч). TPWS-A был способен остановить поезд на скорости до 100 миль в час (160 км/ч).
Сигналы об опасности передавались с разрешения
[ редактировать ]TPWS не имеет возможности регулировать скорость после того, как поезд передает сигнал об опасности с полномочиями . Однако в таких случаях действуют строгие правила, регулирующие действия машинистов, скорость движения поездов и использование TPWS.
Существует множество причин , по которым водителю может потребоваться передать сигнал об опасности с полномочиями. Сигнальщик посоветует водителю пропустить сигнал при опасности, действовать осторожно, быть готовым остановиться, не приближаясь к любому препятствию, а затем подчиняться всем остальным сигналам. Непосредственно перед движением машинист нажмет кнопку «Отмена остановки поезда» на панели TPWS, чтобы поезд мог пропустить сигнал, не вызывая TPWS для применения тормозов.
Затем водитель должен двигаться со скоростью, позволяющей ему остановиться на расстоянии, которое он видит, чтобы оно было свободным. Даже если кажется, что участок свободен до следующего сигнала, им все равно следует проявлять осторожность. [ 11 ]
Условия отслеживания
[ редактировать ]TPWS не удалось предотвратить железнодорожную катастрофу в Солсбери в 2021 году , поскольку, хотя поезд применил полное экстренное торможение, скользкая поверхность привела к проскальзыванию колес, и поэтому поезд не был остановлен до точки столкновения. (АТП не предотвратила бы и этого обстоятельства). [ 12 ]
По сравнению с другими системами безопасности
[ редактировать ]Критики, например, представляющие жертв железнодорожных катастроф в Лэдброк-Гроув и Саутхолл, а также профсоюзы железнодорожников ASLEF и RMT, настаивали на отказе от TPWS в конце 1990-х годов в пользу продолжения проекта ATP British Rail. [ 13 ]
В исследовании 2000 года « Автоматическая защита поездов для железнодорожной сети Великобритании» было отмечено, что TPWS «с точки зрения предотвращения «аварий, предотвратимых ATP», ее эффективность составляет около 70%», подчеркнув ограничение скорости. [ 14 ] Это исследование 2000 года все же пришло к выводу, что TPWS является хорошим решением на краткосрочную перспективу в 10–15 лет, но подчеркнуло, что европейская система управления поездами является долгосрочным решением. [ 14 ]
Примечательно, что комбинация TPWS и AWS наименее эффективна при авариях, подобных той, что произошла в Перли , когда водитель неоднократно отменил предупреждение AWS, не задействовав тормоза, пропустив сигнал опасности на высокой скорости. Перли стал одним из нескольких громких сбоев SPAD в конце 1980-х годов, что привело к первоначальному плану 1990-х годов по массовому внедрению ATP, который впоследствии был отменен в 1994 году и заменен на TPWS.
Сторонники TPWS утверждают, что даже там, где он не может предотвратить несчастные случаи из-за SPAD, он, вероятно, уменьшит воздействие и уменьшит или устранит количество погибших, по крайней мере, замедлив движение поезда. Однако вполне вероятно, что в таких случаях водитель применил бы экстренное торможение задолго до срабатывания датчика превышения скорости. [ 7 ]
Хотя было отмечено, что с момента установки TPWS было очень мало смертельных случаев, которых можно было бы предотвратить, если бы вместо этого был установлен ATP. При этом упускается из виду, что во время задержки между решением отменить ATP и заменить его на TPWS и фактическим внедрением TPWS произошли железнодорожные катастрофы в Ладброк-Гроув и Саутхолл , аварии, которые ATP можно было предотвратить, и они произошли на линии Грейт-Вестерн, которая был оснащен СПС в рамках пилотных исследований в начале 90-х годов. [ 15 ] [ 16 ]
Используемые локации
[ редактировать ]Система TPWS используется в:
- Великобритания . , с магнитами AWS и с короткими перекрытиями
- Виктория , Австралия , без магнитов AWS и с перекрытием во всю длину.
С 1996 года более старый вариант TPWS, называемый Вспомогательной системой предупреждения, используется пригородной железной дорогой Мумбаи в Индии на Западной и Центральной линиях .
См. также
[ редактировать ]- Автоматическая система предупреждения - система предупреждения, разработанная British Rail и используемая вместе с TPWS.
- Автоматическая защита поезда - система сигнализации и управления поездом в кабине, не получившая широкого распространения.
Примечания
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Шаговое изменение в сфере безопасности, осуществленное вовремя и в рамках бюджета» . networkrailmediacentre.co.uk . Сетевая железная дорога. 29 декабря 2003 г. Архивировано из оригинала 28 сентября 2007 г. Проверено 1 января 2024 г.
- ^ «Справочник по AWS и TPWS: Раздел 2.1.2 «Цель TPWS» » . РССБ. Архивировано из оригинала (PDF) 5 декабря 2016 г. Проверено 06 февраля 2017 г.
- ^ «TPWS PLUS РВЕТ С ЗЕМЛИ» . Медиа-центр Network Rail . 6 октября 2004 г. Архивировано из оригинала 5 июня 2016 г. Проверено 31 июля 2019 г.
- ^ Гурвиш, Терри (2002). British Rail 1974–97: от интеграции к приватизации . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. стр. 355–360. ISBN 0-19-925005-7 .
- ^ Воган, Адриан (2009). «9 – «Безопасность оправдывается безопасностью» ». Величайшая железнодорожная ошибка (1-е изд.). Издательство Иэна Аллана. стр. 102–107. ISBN 978 07110 3274 3 .
- ^ Jump up to: а б с «Приложение E. История системы предупреждения о защите поездов (TPWS)» (PDF) . Сигнал прошел при опасности и последующем промахе на перекрестке Дидкот-Норт (22 августа 2007 г.) . Ноябрь 2008. с. 62 . Проверено 18 марта 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Уфф, Джон ; Каллен, Уильям (29 марта 2001 г.). Совместное исследование Саутхолла и Ladbroke Grove по системам защиты поездов (PDF) . Канцелярия Ее Величества. ISBN 0 7176 1998 2 . Проверено 1 января 2024 г.
- ^ Jump up to: а б «Справочник по AWS и TPWS, 2.2.3» . Архивировано из оригинала (PDF) 5 декабря 2016 г. Проверено 06 февраля 2017 г.
- ^ «Справочник по AWS и TPWS, 2.3.3 Панель управления TPWS» . Архивировано из оригинала (PDF) 5 декабря 2016 года . Проверено 4 октября 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Уфф, Джон ; Каллен, Уильям (29 марта 2001 г.). Совместное исследование Саутхолла и Ladbroke Grove по системам защиты поездов (PDF) . Канцелярия Ее Величества. стр. 99–100 (стр. 114–115 в формате PDF). ISBN 0 7176 1998 2 . Проверено 1 января 2024 г.
- ^ «Мастер правил: Модуль S5. Раздел 4.2 «Передача сигнала об опасности» » (PDF) . Совет по безопасности и стандартам на железнодорожном транспорте. Архивировано из оригинала (PDF) 10 августа 2018 г. Проверено 7 февраля 2017 г.
- ^ «Столкновение пассажирских поездов на туннельной развязке Солсбери. Уилтшир, 31 октября 2021 г.» (PDF) . Отдел по расследованию железнодорожных происшествий. п. 90 . Проверено 24 октября 2023 г.
- ^ Уфф, Джон ; Каллен, Уильям . «Совместное исследование систем защиты поездов» (PDF) . Архив железных дорог . Комиссия по здоровью и безопасности. стр. 10, 54–55, 70, 86, 1 05 (PDF, стр. 25, 69–70, 85, 101, 120).
- ^ Jump up to: а б Дэвис, Дэвид (февраль 2000 г.). "Управляющее резюме". Автоматическая защита поездов для железнодорожной сети Великобритании: исследование (PDF) . Королевская инженерная академия. п. 5. ISBN 1 871634 88 1 . Проверено 1 января 2024 г.
- ^ Уфф, Джон (24 февраля 2000 г.). Отчет о расследовании железнодорожной аварии в Саутхолле (PDF) . Канцелярия Ее Величества. ISBN 0 7176 1757 2 . Проверено 31 декабря 2023 г.
- ^ Каллен, Уильям (19 июня 2001 г.). Расследование по железнодорожному делу Ladbroke Grove — отчет, часть 1 (PDF) . Канцелярия Ее Величества. ISBN 0 7176 2056 5 . Проверено 1 января 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Система защиты и предупреждения поездов (TPWS) на Railsigns.uk
- Слайд-шоу на TPWS v1.3