Централизованное управление дорожным движением

Active Union Switch и Signal Машина CTC на базе реле Co на башне THORN в Торндейле, штат Пенсильвания

Централизованное управление движением ( CTC ) — это форма железнодорожной сигнализации , зародившаяся в Северной Америке. CTC консолидирует решения по маршрутизации поездов, которые ранее принимались местными операторами связи или самими поездными бригадами. Система состоит из централизованного диспетчерского пункта, который контролирует железнодорожные блокировки и транспортные потоки на участках железнодорожной системы, обозначенных как территория ЦТК. Отличительной чертой СТС является панель управления с графическим изображением железной дороги. На этой панели диспетчер может отслеживать расположение поездов на подконтрольной диспетчеру территории. На более крупных железных дорогах может быть несколько диспетчерских и даже несколько диспетчеров для каждого эксплуатационного подразделения. Эти офисы обычно располагаются вблизи самых оживленных дворов или станций , а их эксплуатационные качества можно сравнить с вышками воздушного сообщения .

Фон

Ключом к концепции CTC является понятие управления движением применительно к железным дорогам Северной Америки. Поезда, движущиеся в противоположных направлениях по одному и тому же пути, не могут разъехаться без специальной инфраструктуры, такой как разъезды и стрелочные переводы , которые позволяют одному из поездов уступить дорогу. Изначально для поездов единственными двумя способами организовать такое взаимодействие было каким-то образом организовать его заранее или обеспечить канал связи между органом движения поездов (диспетчером) и самими поездами. Эти два механизма контроля будут формализованы американскими железнодорожными компаниями в наборе процедур, называемых операциями заказа поездов , которые позже были частично автоматизированы за счет использования сигналов автоматической блокировки (ABS).

Отправной точкой каждой системы было расписание железных дорог , которое формировало расширенный план движения поездов. Поезда, следующие по расписанию, будут знать, когда идти на разъезды, менять пути и по какому маршруту двигаться на перекрестках. Однако, если движение поездов пойдет не так, как планировалось, расписание не будет отражать реальность, и попытка следовать печатному расписанию может привести к ошибкам в маршрутах или даже к авариям. Это было особенно распространено на однопутных линиях, которые составляли большую часть миль железнодорожных маршрутов в Северной Америке. Заранее определенные «встречи» могут привести к большим задержкам, если какой-либо поезд не прибудет, или, что еще хуже, «лишний» поезд, не указанный в расписании, может столкнуться с лобовым столкновением с другим поездом, который его не ожидал.

Поэтому работа по расписанию была дополнена заказами на поезда, которые заменили инструкции в расписании. С 1850-х годов до середины двадцатого века приказы на поезд передавались азбукой Морзе диспетчером . на местную станцию , где приказы записывались в стандартизированных формах, а копии предоставлялись поездной бригаде, когда они проезжали эту станцию предписывая им выполнить определенные действия в различных точках впереди: например, сесть на запасной путь, чтобы встретить другой поезд, дождаться дальнейших инструкций в указанном месте, выехать позже запланированного или выполнить множество других действий. Развитие прямого управления движением по радио или телефону между диспетчерами и поездными бригадами сделало телеграфные заказы в значительной степени устаревшими к 1970-м годам.

Там, где это оправдано плотностью движения, можно было бы предоставить несколько путей, каждый из которых имел бы определенный по расписанию поток движения, что устраняло бы необходимость в частых «встречах» в стиле одного пути. Поезда, идущие навстречу этому потоку движения, по-прежнему будут требовать заказов на поезда, а другие поезда - нет. Эта система была дополнительно автоматизирована за счет использования автоматической блокировочной сигнализации и блокировочных вышек , которые позволяли эффективно и безотказно устанавливать конфликтующие маршруты на перекрестках и обеспечивали безопасное разделение поездов, следующих друг за другом. Однако любой путь, на котором поезда могут двигаться в двух направлениях, даже при наличии защиты ABS, потребует дополнительной защиты, чтобы избежать ситуации, когда два поезда приближаются друг к другу на одном и том же участке пути. Такой сценарий не только представляет угрозу безопасности, но и потребует от одного поезда изменить направление движения до ближайшего пункта пропуска .

До появления СТС существовал ряд решений этой проблемы, не требующих строительства нескольких однонаправленных путей. Многие западные железные дороги использовали автоматическую систему, называемую абсолютной разрешающей блокировкой (APB), при которой поезда, входящие на участок однопутного пути, заставляли все встречные сигналы между этим местом и следующим пунктом пропуска «падать» в положение остановки, тем самым предотвращая движение встречных поездов. от входа. В районах с более высокой плотностью движения иногда устанавливается двусторонняя работа между обслуживающими центральными вышками . С каждым участком двунаправленного пути будет связан рычаг управления движением, который будет определять направление движения на этом пути. Часто обеим башням приходилось устанавливать одинаковые рычаги движения, прежде чем можно было определить направление движения. Сигналы блокировки по направлению движения будут отображаться в зависимости от состояния пути, а сигналы против потока движения всегда будут установлены в наиболее ограничительном аспекте. Более того, ни один поезд не мог быть направлен на участок пути против потока движения, и рычаги движения нельзя было менять до тех пор, пока участок пути не был свободен от поездов. Как APB, так и ручное управление движением по-прежнему будут требовать приказов на поезд в определенных ситуациях, и оба требуют компромисса между людьми-операторами и детализацией управления маршрутизацией.

Развитие и технологии

Центрально-Южный регион Пенсильвании (подразделение Колумбус) Диспетчер поездов, контролирующий движение поездов на пульте CTC «B» в Колумбусе, штат Огайо . На этой должности один человек мог обрабатывать около 25 поездов в день.

Идеальное решение дорогостоящей и неточной системы заказа поездов было разработано компанией General Railway Signal под торговой маркой «Централизованное управление движением». Его первая установка в 1927 году была на 40-мильном участке Центральной железной дороги Нью-Йорка между Стэнли, Толедо и Бервиком, штат Огайо , с машиной управления CTC, расположенной в Фостории, штат Огайо . CTC был разработан, чтобы позволить диспетчеру поездов напрямую контролировать движение поездов, минуя местных операторов и устраняя письменные заказы на поезда. Вместо этого диспетчер поездов мог напрямую видеть местоположение поездов и эффективно контролировать движение поездов, отображая сигналы и управляя переключателями. Он также был разработан для повышения безопасности, сообщая о любой занятости пути ( см. Путевую схему оператору-человеку ) и автоматически предотвращая выход поездов на путь против установленного потока движения.

Что отличало машины CTC от стандартных машин с блокировкой и ABS, так это то, что жизненно важное оборудование блокировки было расположено в удаленном месте, а машина CTC только отображала состояние пути и отправляла команды в удаленные места. Команда на отображение сигнала потребует, чтобы удаленная централизация установила поток трафика и проверила свободный маршрут через блокировку. Если команда не может быть выполнена из-за логики блокировки, дисплей на машине CTC не изменится. Эта система обеспечивала ту же степень гибкости, что и ручное управление движением до нее, но без затрат и сложностей, связанных с наличием пилотируемого оператора в конце каждого сегмента маршрута. Это особенно справедливо для редко используемых линий, которые никогда не смогут оправдать столь большие накладные расходы .

Первоначально связь осуществлялась по выделенным проводам или парам проводов , но позже она была вытеснена системами импульсного кода , использующими единый общий канал связи и телекоммуникационную технологию на основе реле, аналогичную той, которая используется в перекрестных переключателях . Кроме того, вместо того, чтобы отображать только информацию о поездах, приближающихся и проходящих через центральные остановки , машина СТС отображала статус каждого блока между блокировками, тогда как ранее такие участки считались « темной территорией » (т. е. с неизвестным статусом) для диспетчера. был обеспокоен. Система CTC позволит одному человеку в одном месте регулировать поток движения на многих участках пути, а также управлять переключателями и сигналами на блокировках, которые также стали называть контрольными точками .

Машины CTC начинались как небольшие консоли в существующих башнях, управляя только несколькими близлежащими удаленными блокировками, а затем выросли, чтобы контролировать все большую и большую территорию, позволяя закрывать башни с меньшим трафиком. Со временем машины были перемещены непосредственно в диспетчерские офисы, что избавило диспетчеров от необходимости сначала общаться с операторами блоков в качестве посредников . В конце 20 века электромеханические системы управления и отображения были заменены дисплеями с компьютерным управлением. Хотя аналогичные механизмы управления сигнализацией были разработаны в других странах, CTC отличает парадигма независимого движения поездов между фиксированными точками под контролем и надзором центрального органа.

Сигналы и контролируемые точки

Сигналы автоматической блокировки CTC вдоль подразделения Union Pacific Railroad Yuma , Коачелла, Калифорния.

СТС использует железнодорожные сигналы для передачи поездам указаний диспетчера. Они принимают форму решений о маршруте в контролируемых точках, которые разрешают поезду продолжить движение или остановиться. Локальная логика сигнализации в конечном итоге определит точный сигнал для отображения на основе статуса занятости пути впереди и точного маршрута, который должен пройти поезд, поэтому единственный входной сигнал, требуемый от системы CTC, представляет собой команду идти-не идти.

Сигналы на территории СТС бывают двух типов: абсолютный сигнал , который непосредственно контролируется поездным диспетчером и помогает проектировать границы контрольного пункта, или промежуточный сигнал , который автоматически контролируется условиями пути в зоне этого сигнала. блока и по состоянию следующего сигнала. Диспетчеры поездов не могут напрямую управлять промежуточными сигналами и поэтому почти всегда исключаются из дисплея диспетчера, за исключением инертных ссылок.

Большинство пунктов управления оборудовано дистанционным управлением, силовыми переключателями. Эти переключатели часто представляют собой переключатели с двойным управлением , поскольку ими может управлять либо дистанционно диспетчер поезда, либо вручную управлять рычагом или насосом на самом механизме переключателя (хотя для этого обычно требуется разрешение диспетчера поездов). Эти стрелочные переводы могут вести к разъезду или иметь форму перекрестка , который позволяет перейти на соседний путь, или «стрелки», которая направляет поезд на запасной путь (или маршрут).

Операция

Компьютерное управление для современной электронной блокировки

Хотя некоторые железные дороги по-прежнему полагаются на старые, более простые электронные дисплеи с подсветкой и ручное управление, в современных реализациях диспетчеры полагаются на компьютеризированные системы, подобные системам диспетчерского контроля и сбора данных ( SCADA ), для просмотра местоположения поездов и внешнего вида или отображения поездов. абсолютные сигналы. Как правило, эти управляющие машины не позволяют диспетчеру предоставить двум поездам конфликтующие полномочия без необходимости сначала допустить сбой команды при удаленной взаимоблокировке. Современные компьютерные системы обычно отображают сильно упрощенный макет пути, отображающий расположение абсолютных сигналов и разъездов. Занятость пути отображается жирными или цветными линиями, накладывающимися на отображение пути, а также метками для идентификации поезда (обычно номер ведущего локомотива). Сигналы, которыми может управлять диспетчер, отображаются либо в состоянии «Стоп» (обычно красный), либо «отображаются» (обычно зеленый). Отображаемый сигнал — это сигнал, который не отображает «Стоп», и точный аспект, который видит экипаж, не сообщается диспетчеру.

По стране

Австралия

Первая установка CTC в Австралии была введена в эксплуатацию в сентябре 1957 года на линии Глен-Уэверли в пригороде Мельбурна . Имея длину 6 миль (9,7 км), он был установлен Викторианскими железными дорогами в качестве прототипа стандартного проекта Северо-Востока .

В июне 1959 года Государственные железные дороги Западной Австралии завершили установку первой в Австралии крупномасштабной системы CTC на длиной 3 фута 6 дюймов ( 1067 мм ) Юго-Западной железной дороге , которая связывает Перт с Банбери . После завершения строительства эта система CTC охватывала участок однопутной линии длиной 39 миль (63 км) между Армадейлом на юго-восточной окраине Перта и Пинджаррой на юге.

С тех пор CTC широко используется на крупных межгосударственных железнодорожных линиях.

Новая Зеландия

CTC был впервые установлен в Новой Зеландии между Таумарунуи и Окахукура на главной магистрали Северного острова с интенсивным движением транспорта в 1938 году, затем был установлен Те Куити - Пукетуту в 1939 году, а также от Тава-Флэт до Паекакарики на линии Капити в 1940 году и продлен от Паекакарики до Парапарауму в 1939 году. 1943 год; продолжение таблеточного контроля на коротком однопутном участке потребовало бы укомплектованных планшетных станций с начальником станции и тремя (таблетками) носильщиками на каждом конце участка (см. Перекресток Север-Юг ). За этим на NIMT последовал Пукетуту- Копаки в 1945 году, между Франктоном, Гамильтоном и Таумарунуи с 1954 по 1957 год; и от Те Каухаты до Амокуры в 1954 году.

Что касается других линий, CTC был установлен между Аппер-Хаттом и Фезерстоном в 1955 году и между Сент-Леонардсом и Оамару поэтапно с 1955 по 1959 год. CTC был установлен между Гамильтоном и Паекакарики на линии NIMT 12 декабря 1966 года.

На главной южной линии CTC был установлен от Роллестона до Пукеури к северу от Оамару на главной южной линии поэтапно с 1969 года до завершения в феврале 1980 года. Старая установка CTC от Сент-Леонардса до Оамару была поэтапно заменена системой Track Warrant Control в 1991 году и 1992.

Последние установки CTC были завершены в августе 2013 года на трассе MNPL от Мартона до Арамохо и от Данидина до Мосгила , а также на линии ущелья Тайери до Северного Тайери в конце 2015 года.

Соединенные Штаты

Строительство пути, управляемого CTC, значительно дороже, чем пути без сигнализации, из-за необходимости использования электроники и отказоустойчивости. CTC обычно внедряется в районах с интенсивным движением транспорта, где снижение эксплуатационных расходов за счет увеличения плотности трафика и экономии времени перевешивает капитальные затраты. Большая часть путей BNSF Railway и Union Pacific Railroad работает под управлением CTC; участки, которые обычно представляют собой линии с более легким движением транспорта, которые эксплуатируются в соответствии с контролем ордеров на отслеживание (BNSF и UP) или прямым контролем движения (UP).

В последнее время стоимость CTC снизилась, поскольку новые технологии, такие как микроволновые, спутниковые и железнодорожные линии передачи данных, устранили необходимость в проводных опорных линиях или оптоволоконных линиях. Эти системы начинают называть системами управления поездами .

См. также

• Усовершенствованная система управления поездом (ATCS)
• Позитивный контроль поезда