Влияние линии

Трасса оборудована петлями LZB. Обратите внимание на второй трос в нижней части левой направляющей.

Linienzugbeeinflussung (или LZB ) — это система сигнализации кабин и защиты поездов, используемая на некоторых немецких и австрийских железнодорожных линиях, а также на AVE и некоторых линиях пригородных поездов в Испании . Система была обязательной, когда поездам разрешалось превышать скорость 160 км/ч (99 миль в час) в Германии и 220 км/ч (140 миль в час) в Испании. Он также используется на некоторых более медленных железнодорожных и городских линиях скоростного транспорта для увеличения пропускной способности. Немецкое Linienzugbeeinflussung переводится как непрерывное управление поездом , буквально: линейное воздействие на поезд . Его еще называют linienförmige Zugbeeinflussung .

LZB устарел и будет заменен Европейской системой управления поездами (ERA) называет ее (ETCS) в период с 2023 по 2030 год. Агентство железных дорог Европейского союза класса B системой защиты поездов в Национальной системе управления поездами (NTC). В транспортных средствах обычно приходится заменять классическую логику управления бортовыми устройствами ETCS (OBU) с общим интерфейсом водителя и машины (DMI). Поскольку высокопроизводительные поезда часто не утилизируются и не используются повторно на линиях второго порядка, специальные специальные модули трансмиссии (STM) для LZB. для дальнейшей поддержки установки LZB были разработаны

Обзор

Основная консоль поезда ICE 2 в режиме LZB. Текущая, максимальная и целевая скорость — 250 км/ч. Целевое расстояние 9,8 км.

Панель интерфейса машиниста (DMI) поезда ICE 4 в режиме LZB (STM), показывающая максимальную заданную скорость 200 км/ч.

В Германии стандартное расстояние от удаленного сигнала до домашнего сигнала составляет 1000 метров (3300 футов). В поезде с сильными тормозами это тормозной путь со 160 км/ч. В 1960-х годах Германия оценивала различные варианты увеличения скорости, включая увеличение расстояния между дальними и домашними сигналами, а также сигнализацию в кабине . Увеличение расстояния между домашним и удаленным сигналом приведет к снижению пропускной способности. Добавление еще одного аспекта затруднит распознавание сигналов. В любом случае, изменения в традиционных сигналах не решат проблему сложности видения и реагирования на сигналы на более высоких скоростях. Чтобы преодолеть эти проблемы, Германия решила разработать непрерывную сигнализацию в кабине.

Система сигнализации кабины LZB была впервые продемонстрирована в 1965 году и позволила ежедневным поездам на Международной транспортной выставке в Мюнхене двигаться со скоростью 200 км/ч. Система получила дальнейшее развитие на протяжении 1970-х годов, затем была внедрена на различных линиях в Германии в начале 1980-х годов, а также на высокоскоростных линиях Германии, Испании и Австрии в 1990-х годах, где поезда развивали скорость до 300 км/ч (190 миль в час). При этом в систему были встроены дополнительные возможности.

LZB состоит из оборудования как на линии, так и в поездах. Участок пути длиной 30–40 км контролируется центром управления LZB. Компьютер центра управления получает информацию о занятых блоках от путевых цепей или счетчиков осей и заблокированных маршрутах от блокировок. В него запрограммирована конфигурация пути, включая расположение точек, стрелочных переводов, уклонов и ограничений скорости на поворотах. Благодаря этому у него достаточно информации, чтобы рассчитать, какое расстояние может пройти каждый поезд и с какой скоростью.

Центр управления связывается с поездом с помощью двух токоведущих кабелей, проложенных между путями и пересекающихся через каждые 100 м. Центр управления отправляет транспортному средству пакеты данных, известные как телеграммы, которые дают ему право на движение (как далеко оно может двигаться и с какой скоростью), а транспортное средство отправляет обратно пакеты данных, указывающие его конфигурацию, возможности торможения, скорость и положение.

Бортовой компьютер поезда обрабатывает пакеты и отображает машинисту следующую информацию:

• Текущая скорость : определяется на месте по показаниям оборудования для измерения скорости и отображается на стандартном спидометре.
• Разрешенная скорость : теперь максимально разрешенная скорость — отображается красной линией или треугольником снаружи спидометра.
• Целевая скорость : максимальная скорость на определенном расстоянии — отображается светодиодными цифрами в нижней части спидометра.
• Расстояние до цели : расстояние для скорости цели — отображается светодиодными полосами до 4000 м, с цифрами для больших расстояний.

Если перед поездом имеется большое свободное расстояние, машинист увидит целевую скорость и разрешенную скорость, равную максимальной линейной скорости, при этом расстояние показывает максимальное расстояние от 4 км до 13,2 км в зависимости от агрегата, поезда, и линия.

Когда поезд приближается к ограничению скорости, например, к повороту или стрелке, LZB подает звуковой сигнал и отображает расстояние до ограничения и скорость. По мере движения поезда целевое расстояние будет уменьшаться. По мере приближения поезда к ограничению скорости разрешенная скорость начнет снижаться и в конечном итоге достигнет целевой скорости при ограничении. В этот момент на дисплее появится следующая цель.

Система LZB рассматривает красный сигнал или начало блока, содержащего поезд, как ограничение скорости на уровне 0. Водитель увидит ту же последовательность действий, что и при приближении к ограничению скорости, за исключением того, что целевая скорость равна 0.

LZB включает в себя автоматическую защиту поездов . Если водитель превышает разрешенную скорость плюс запас, LZB активирует зуммер и световой сигнал превышения скорости. Если машинисту не удается замедлить поезд, система LZB может сама затормозить, при необходимости остановив поезд.

LZB также включает в себя систему автоматического управления поездом, известную как AFB (Automatische Fahr- und Bremssteuerung, автоматическое управление движением и торможением), которая позволяет машинисту позволить компьютеру управлять поездом на автопилоте, автоматически двигаясь с максимальной скоростью, разрешенной в настоящее время ЛЗБ. В этом режиме машинист только следит за поездом и следит за неожиданными препятствиями на путях.

Наконец, система транспортных средств LZB включает в себя обычную систему защиты поездов Indusi (или PZB) для использования на линиях, не оборудованных LZB.

История

Выбор сигнализации кабины

В 1960-е годы немецкие железные дороги хотели увеличить скорость некоторых своих железнодорожных линий. Одной из проблем при этом является сигнализация. Немецкие сигналы расположены слишком близко, чтобы высокоскоростные поезда могли останавливаться между ними, а машинистам поездов может быть трудно увидеть сигналы на высоких скоростях.

Германия использует удаленные сигналы, размещенные на расстоянии 1000 м (3300 футов) перед основным сигналом. Поезда с обычными тормозами, замедляющиеся со скоростью 0,76 м/с. ² (2,5 фута/с ² ), может остановиться на этом расстоянии со скорости 140 км/ч (87 миль в час). Поезда с сильными тормозами, обычно включающими электромагнитные путевые тормоза , замедляющиеся со скоростью 1 м/с. ² (3,3 фута/с ² ) могут останавливаться на скорости 160 км/ч (99 миль в час) и им разрешено двигаться с этой скоростью. Однако даже при сильном торможении и таком же замедлении поезду, движущемуся со скоростью 200 км/ч (120 миль в час), потребуется 1543 м (5062 фута) для остановки, что превышает сигнальное расстояние. Кроме того, поскольку энергия, рассеиваемая при данном ускорении, увеличивается с увеличением скорости, более высокие скорости могут потребовать более низкого замедления, чтобы избежать перегрева тормозов, что еще больше увеличивает расстояние.

Одной из возможностей увеличения скорости может быть увеличение расстояния между основным и удаленным сигналом. Но для этого потребуются более длинные блоки, что снизит пропускную способность линий для более медленных поездов. Другим решением было бы введение многоаспектной сигнализации. Поезд, движущийся со скоростью 200 км/ч (120 миль в час), увидит сигнал «медленнее до 160» в первом блоке, а затем сигнал остановки во втором блоке.

Введение многоаспектной сигнализации потребует существенной переделки существующих линий, поскольку необходимо будет добавлять дополнительные удаленные сигналы в длинные блоки, а сигналы перерабатывать на более короткие. Кроме того, это не решит другую проблему, связанную с работой на высоких скоростях, а именно трудность увидеть сигналы, когда мимо проносится поезд, особенно в неблагоприятных условиях, таких как дождь, снег и туман.

Сигнализация в кабине решает эти проблемы. Для существующих линий его можно добавить поверх существующей системы сигнализации с небольшими изменениями в существующей системе или вообще с небольшими изменениями. Размещение сигналов внутри кабины позволяет водителю легко их видеть. Помимо этого, система сигнализации кабины LZB имеет и другие преимущества:

• Водитель сразу узнает об изменении сигналов.
  • Это позволяет водителю прекратить замедление, если сигнал в конце блока улучшится, экономя энергию и время.
  • Это также позволяет центру управления мгновенно подать сигнал об остановке в случае опасных условий, таких как сход с рельсов или сход лавины.
• Машинист может электронно «видеть» путь на большое расстояние (до 13 км), что позволяет ему вести поезд более плавно.
• Поезд, следующий за более медленным поездом, может «видеть» более медленный поезд заранее, двигаясь по инерции или используя рекуперативное торможение, чтобы замедлиться и тем самым сэкономить энергию.
• Он может сигнализировать о различных скоростях. (Обычные немецкие сигналы в 1960-х годах могли сигнализировать только о скорости 40 или 60 км/ч (25 или 37 миль в час) для стрелочных переводов. Современные традиционные немецкие сигналы могут сигнализировать о любом приращении на 10 км/ч (6,2 мили в час), но LZB может сигнализировать о еще более мелких приращениях. )
• Это позволяет при необходимости разделить трассу на большое количество мелких блоков для увеличения пропускной способности.
• Это обеспечивает более эффективную систему автоматической защиты поездов .
• AFB Он активирует систему автоматического управления поездами .

Учитывая все эти преимущества, в 1960-х годах немецкие железные дороги решили использовать кабинную сигнализацию LZB вместо увеличения расстояния между сигналами или добавления дополнительных аспектов.

Разработка

Первый прототип системы был разработан Федеральными железными дорогами Германии совместно с Siemens и испытан в 1963 году. Он был установлен на локомотивах класса 103 и представлен в 1965 году на поездах со скоростью 200 км/ч (120 миль в час) на Международной выставке в Мюнхене. На основе этого компания Siemens разработала систему LZB 100 и внедрила ее на линиях Мюнхен-Аугсбург-Донаувёрт и Ганновер-Целле-Ульцен, все на локомотивах класса 103. Система была наложена на существующую систему сигнализации. Все поезда будут подчиняться стандартным сигналам, но поезда, оборудованные LZB, могут двигаться быстрее, чем обычно, если путь впереди на достаточном расстоянии свободен. LZB 100 может отображать расстояние до 5 км (3,1 мили) вперед.

Все первоначальные установки имели жестко встроенную логику. Однако по мере развития 1970-х годов компания Standard Elektrik Lorenz (SEL) разработала компьютерные центральные контроллеры LZB L72 и оснастила ими другие линии.

К концу 1970-х годов, с развитием микропроцессоров, компьютеры «2 из 3» можно было применять в бортовом оборудовании. Siemens и SEL совместно разработали бортовую систему LZB 80 и оснастили все локомотивы и поезда, движущиеся со скоростью более 160 км/ч (99 миль в час), а также некоторые тяжеловесные локомотивы. К 1991 году Германия заменила все оборудование LZB 100 на LZB 80/L 72.

Когда Германия строила свои высокоскоростные линии, начиная с участка Фульда-Вюрцбург, который начал работу в 1988 году, она включила в состав линий LZB. Линии были разделены на блоки длиной от 1,5 до 2,5 км (от 0,93 до 1,55 мили), но вместо того, чтобы иметь сигнал для каждого блока, на стрелках и станциях есть только фиксированные сигналы с расстоянием между ними примерно 7 км (4,3 мили). Если бы поезда не было на всем протяжении пути, сигнал входа был бы зеленым. Если бы первый блок был занят, он, как обычно, был бы красным. В противном случае, если первый блок был свободен и приближался поезд LZB, сигнал был бы темным, и поезд продолжал бы движение только по показаниям LZB.

Система распространилась на другие страны. Испанцы оборудовали свою первую высокоскоростную линию, работающую со скоростью 300 км/ч (190 миль в час), LZB. Он открылся в 1992 году и соединяет Мадрид , Кордову и Севилью . В 1987 году австрийские железные дороги ввели LZB в свои системы, а с изменением расписания 23 мая 1993 года ввели поезда EuroCity, курсирующие со скоростью 200 км / ч (120 миль в час) на участке Вестбана длиной 25 км (16 миль ) между Линцом и Вельсом .

Компания Siemens продолжила разработку системы, выпустив в 1999 году линейное оборудование «Компьютерно-интегрированная железная дорога» или «CIR ELKE». Это позволило сократить блоки и позволило ограничить скорость стрелок, начиная с стрелки, а не на границе блока. Подробную информацию см . ниже в CIR ELKE .

График разработки

Дата	Описание	Центры управления / Длина
1963	Испытания на линии Форххайм – Бамберг
1965	Презентационные рейсы на скорости 200 км/ч по линии Мюнхен-Аугсбург, установленные на класса 103. локомотивах
1974–1976	Эксплуатационные испытания на линии Бремен – Гамбург	3 контроллера / 90 км или 56 миль
1976	Распространили испытание на линию Хамм – Гютерсло .
1978–1980	Пилотный проект скоростной железной дороги в Мадриде ( RENFE )	1 контроллер / 28 км или 17 миль
1980–1985	Начало работы на некоторых линиях Deutsche Bundesbahn (DB).	7 контроллеров / 309 км или 192 мили
1987	Начало эксплуатации новых высокоскоростных линий Фульда – Вюрцбург и Мангейм – Хоккенхайм.	4 контроллера / 125 км или 78 миль
1987	Австрийские федеральные железные дороги решают ввести LZB
1988–1990	Дальнейшее расширение на новые маршруты в Германии.	2 контроллера / 190 км или 120 миль
1991	Ввод в эксплуатацию оставшейся части высокоскоростной железной дороги Ганновер-Вюрцбург , высокоскоростной железной дороги Мангейм-Штутгарт и дополнительных маршрутов.	10 контроллеров / 488 км или 303 мили
1992	Открытие высокоскоростной железнодорожной линии Мадрид-Севилья в Испании	8 контроллеров / 480 км или 300 миль
1992	Первый участок маршрута Вена – Зальцбург в Австрии.	1 контроллер / 30 км или 19 миль
1995	Ввод в эксплуатацию мадридской линии C5 Cercanias (пригородная железная дорога)	2 контроллера / 45 км или 28 миль
1998	Ввод в эксплуатацию высокоскоростной железной дороги Ганновер-Берлин и расширение железной дороги Нюрнберг-Вюрцбург в сочетании с электронными блокировками.	6 контроллеров
1999	Ввод в эксплуатацию пилотного проекта CIR ELKE на линии Оффенбург – Базель с системным программным обеспечением CE1.	4 контроллера
2001	Ввод в эксплуатацию пилотного проекта CIR ELKE в Ахерне	1 контроллер
2002	Ввод в эксплуатацию высокоскоростной железнодорожной линии Кельн-Франкфурт с использованием CE2 . системного программного обеспечения	4 контроллера
2003	Ввод в эксплуатацию модернизации железнодорожной линии Кёльн-Дюрен(-Аахен) (LZB с программным обеспечением CE2)	1 контроллер / 40 км или 25 миль
2004	Ввод в эксплуатацию модернизации линии Гамбург – Берлин (LZB с системным программным обеспечением CE2)	5 контроллеров
2004	Ввод в эксплуатацию модернизации городской железной дороги Мюнхена с использованием (программного обеспечения CE2 и более коротких блоков)	1 контроллер
2006	Ввод в эксплуатацию модернизации линии Берлин-Галле / Лейпциг , где LZB (CE2) и ETCS впервые объединены.	4 контроллера
2006	Ввод в эксплуатацию высокоскоростной железной дороги Нюрнберг-Мюнхен (LZB с системным программным обеспечением CE2 с расширением стрелочного перевода)	2 контроллера

Линейное оборудование

Кабельные петли

Кабельная петля

Центр управления LZB связывается с поездом с помощью токоведущих кабельных петель. Петли могут быть длиной от 50 метров, если они используются на въезде и выезде на путь, контролируемый LZB, или до 12,7 км (7,9 миль). Если петли длиннее 100 м (328 футов), они пересекаются каждые 100 м (328 футов). На переезде фазовый угол сигнала изменяется на 180°, что снижает электрические помехи между путем и поездом, а также излучение сигнала на большие расстояния. Поезд обнаруживает этот переезд и использует его для определения своего местоположения. Более длинные петли обычно подаются с середины, а не с конца.

Одним из недостатков очень длинных шлейфов является то, что любой разрыв кабеля приведет к отключению передачи LZB на всем участке до 12,7 км (7,9 миль). Таким образом, в новых установках LZB, включая все высокоскоростные линии, кабельные петли разбиваются на физические кабели длиной 300 м (984 фута). Каждый кабель питается от ретранслятора, и все кабели в секции будут передавать одну и ту же информацию.

Конфигурация кабеля с короткой петлей.

Маршрутный центр LZB (центральный контроллер)

Ядро центра маршрутов LZB, или центрального контроллера, состоит из компьютерной системы 2 из 3 с двумя компьютерами, подключенными к выходам, и дополнительным в режиме ожидания. Каждый компьютер имеет собственный блок питания и находится в отдельном корпусе. Все три компьютера получают и обрабатывают входные данные, а также обмениваются выходными и важными промежуточными результатами. Если кто-то не согласен, он отключается, и его место занимает резервный компьютер.

Компьютеры запрограммированы на фиксированную информацию о маршруте, такую ​​как ограничения скорости, уклоны и расположение границ блоков, переключателей и сигналов. Они подключаются через локальную сеть или кабелями к системе блокировки, от которой получают показания о положениях переключателей, индикации сигналов, а также о занятости рельсовой цепи или счетчика осей. Наконец, компьютеры маршрутного центра связываются с управляемыми поездами через ранее описанные кабельные петли.

Другое оборудование

Начало знака LZB

Знак, обозначающий новый (виртуальный) блок LZB

• Ретрансляторы : ретрансляторы подключают отдельные участки шлейфа длиной 300 м (984 фута) к основным каналам связи, усиливая сигнал из центра маршрута и отправляя ответы транспортного средства.
• Фиксированные петли : Фиксированные петли, обычно длиной около 50 м (164 фута), размещаются на концах контролируемого участка. Они передают фиксированные телеграммы, которые позволяют войти в поезд для получения адреса.
• Изоляционные шкафы : Длинная линия связи будет состоять из нескольких отдельных кабелей, соединенных в «изоляционные шкафы», которые служат для предотвращения накопления на кабеле низкочастотного напряжения, подаваемого от контактной сети.
• Знаки : Знаки обозначают границы блока LZB (если не по сигналу), а также вход и выход из зоны, контролируемой LZB.

Оборудование автомобиля

Рычаг мощности в кабине машиниста поезда ICE 1 с предустановленными ограничениями максимальной скорости в км/ч (V _soll ), указанными справа. При работе на пути с поддержкой LZB система AFB автоматически поддерживает максимальную скорость, определяемую указанным рычагом мощности, а также автоматически снижает скорость и при необходимости тормозит поезд.

Оборудование автомобиля в оригинальной конструкции LZB80 состояло из:

• Компьютеры : Бортовое оборудование основано на компьютерной системе 2 из 3. В оригинальной конструкции LZB 80 использовалось 8085 микропроцессоров, запрограммированных на языке ассемблера . Программы управлялись прерываниями, причем прерывания генерировались тактовой частотой 70 мс, путевыми приемниками и передатчиками, последовательным интерфейсом, а также внутри самой программы. Прерывания запускали программы сравнения и вывода. Периферийное оборудование было расположено вокруг компьютеров, причем все интерфейсы были электрически разделены, а все заземления были подключены к раме шкафа, прикрепленной к шасси автомобиля.
• Резервный источник питания : Компьютеры и периферийное оборудование были снабжены резервным источником питания на основе двух идентичных трансформаторов напряжения. Каждый из них был способен обеспечить питание, необходимое для всего оборудования. Обычно их переключали поочередно, но если один выходил из строя, второй вступал во владение. Бортовые батареи также могут обеспечивать временное питание.
• Одометрия : скорость автомобиля и пройденное расстояние измеряются по двум независимым каналам с помощью двух генераторов импульсов, установленных на разных осях. Каждый из них связан с отдельным блоком на базе микроконтроллера, используемым для исправления любых неточностей. Центральная логика опрашивает два устройства, а также акселерометр, сравнивает значения и проверяет их достоверность.
• Приемник : каждая из двух пар приемных антенн подается на селективные саморегулирующиеся усилители, выходной сигнал которых подается на демодулятор , а затем на последовательно-параллельный трансформатор. Полученные телеграммы затем побайтно передаются на центральный логический компьютер. Приемники также указывают точки перехода и наличие сигнала.
• Передатчик : 2 выходных компьютера питают последовательно-параллельные трансформаторы. После преобразования они сравниваются, и передача разрешена только в том случае, если они идентичны. Фактически передается только один сигнал, при этом передатчик передает два сигнала на частоте 56 кГц, причем сигналы смещены на фазовый угол 90 °.
• аварийного тормоза Подключение : ЭБУ подключаются к тормозу через реле. Команда компьютера или потеря тока приведет к выпуску воздуха из тормозной трубки и включению аварийного торможения.
• Подключение звукового сигнала Indusi : Звуковой сигнал, сигнализирующий водителю, также подключается с помощью реле.
• Последовательный интерфейс : Последовательный интерфейс используется для подключения остальных компонентов, включая входы драйвера, блок дисплея, регистратор и автоматическое управление движением и тормозом (AFB) к компьютерам. Телеграммы передаются циклически как с компьютеров, так и на них.
• Блок ввода данных машиниста : машинист вводит данные, связанные с поездом, такие как тип торможения (пассажирское/грузовое), потенциал торможения, максимальная скорость поезда и длина поезда, на блок интерфейса машиниста. Затем это отображается водителю для проверки правильности.
• Модульный дисплей в кабине (MFA) : Модульный дисплей в кабине показывает соответствующую скорость и расстояние до водителя, как описано в обзоре .
• Автоматическое управление движением/тормозом : при включении машинистом блок автоматического управления движением/тормозом (AFB) будет вести поезд с разрешенной скоростью. Когда система AFB не работает на линии, оснащенной LZB, то есть в режиме Indusi, она действует главным образом как « круиз-контроль », двигаясь в соответствии со скоростью, установленной водителем.

Оборудование в новых поездах аналогичное, хотя детали могут отличаться. Например, в некоторых транспортных средствах для измерения пробега используется радар, а не акселерометр. Количество антенн может различаться в зависимости от автомобиля. Наконец, в некоторых новых автомобилях используется полноэкранный компьютерный дисплей «Человеко-машинный интерфейс» (MMI), а не отдельные циферблаты «Модульного дисплея кабины» (MFA).

Операция

Телеграммы

LZB работает путем обмена телеграммами между центральным диспетчером и поездами. Центральный контроллер передает «телеграмму вызова», используя сигнализацию с частотной манипуляцией (FSK) со скоростью 1200 бит в секунду на частоте 36 кГц ± 0,4 кГц. Поезд отвечает «ответной телеграммой» со скоростью 600 бит в секунду и частотой 56 кГц ± 0,2 кГц.

Формат звонка в телеграмме

Телеграммы вызова имеют длину 83,5 бита:

• Стартовая последовательность: Синхронизация: 5,5 бита, Стартовый элемент + код пекаря: 3 бита.
• Адрес: Идентификатор раздела: AE, A1-A3, Местоположение: 1-127 или 255-128.
• Информация об автомобиле: Направление движения: вверх/вниз, Тип торможения: пассажирское/грузовое, Номер кривой торможения: 1-10, AB
• Информация о торможении: Расстояние до момента торможения: 0–1550 м (0–5085 футов).
• Номинальное расстояние XG: 0–12 775 м (0–41 913 футов), Информация о цели, Расстояние: 0–2700 м (0–8 858 футов), Скорость: 0–320 км/ч (0–199 миль в час)
• Информация на дисплее, Информация о сигнале: 3 бита, Дополнительная информация: 5 битов
• Вспомогательная информация: Идентификатор группы: 1–4 — указывает требуемый тип ответа. Идентификатор линии: новые высокоскоростные/нормальные основные линии. Тип центрального контроллера: LZB 100/72.
• Циклический избыточный код (CRC): 8 бит

Можно отметить, что в телеграмме нет поля «идентификатор поезда». Вместо этого поезд идентифицируется по положению. см . в разделе «Зоны и адресация» Дополнительные сведения .

Формат ответной телеграммы

Существует 4 типа ответных телеграмм длиной 41 бит каждая. Точный тип телеграммы, отправляемой поездом, зависит от «идентификатора группы» в телеграмме вызова.

Наиболее распространенным типом телеграммы является тип 1, который используется для передачи информации о местоположении и скорости поезда центральному диспетчеру. Он содержит следующие поля: {LZB p3}

• Синхронизация и стартовая последовательность: 6 бит
• Идентификатор группы: 1–4 — указывает тип ответа.
• Подтверждение местоположения автомобиля: количество расширенных зон = ±0, ±1, ±2
• Местоположение внутри зоны: 0–87,5 м (0–287 футов) (с шагом 12,5 м или 41 фут)
• Тип торможения: пассажирское/грузовое
• Номер кривой торможения: 16 возможных кривых торможения
• Фактическая скорость: 0–320 км/ч (0–199 миль в час)
• Оперативная и диагностическая информация: 5 бит.
• Циклический избыточный код (CRC): 7 бит

Остальные телеграммы используются в основном, когда поезд входит на контролируемый участок LZB. Все они начинаются с одинаковой синхронизации и начальной последовательности, а также «идентификатора группы» для идентификации типа телеграммы и заканчиваются CRC. Их поля данных различаются следующим образом:

• Тип 2: Подтверждение местоположения транспортного средства, местоположение в зоне, тип торможения, номер кривой торможения, максимальная скорость поезда, длина поезда.
• Тип 3: Железная дорога, номер поезда
• Тип 4: Серия локомотива/поезда, серийный номер, длина поезда.

Вхождение в ЛЗБ, зоны и адресация

Перед входом в секцию, контролируемую LZB, машинист должен включить поезд, введя необходимую информацию в блок ввода машиниста и включив LZB. При включении в поезде загорится свет «B».

Топология LZB

Контролируемый участок пути разделен на 127 зон длиной 100 м (328 футов) каждая. Зоны нумеруются последовательно, считая от 1 в одну сторону и вниз от 255 в обратную.

Когда поезд входит на участок пути, контролируемый LZB, он обычно проходит по фиксированному контуру, который передает телеграмму «изменение идентификации участка» (BKW). В этой телеграмме поезду сообщается идентификационный номер секции, а также стартовая зона: 1 или 255. Поезд отправляет обратно подтверждающую телеграмму. В это время загораются индикаторы LZB, включая индикатор «Ü», указывающий на то, что LZB работает.

С этого момента местоположение поезда используется для идентификации поезда. Когда поезд входит в новую зону, он отправляет ответную телеграмму с полем «подтверждение местоположения транспортного средства», указывающую, что он продвинулся в новую зону. В дальнейшем центральный диспетчер будет использовать новую зону при обращении к поезду. Таким образом, адрес поезда будет постепенно увеличиваться или уменьшаться в зависимости от его направления по мере движения по пути. Поезд определяет, что он вошел в новую зону, либо обнаружив точку перестановки кабеля в кабеле, либо пройдя 100 метров (328 футов). Поезд может не обнаружить до 3 точек транспозиции и при этом оставаться под контролем LZB.

Процедура выхода на контролируемый путь ЛЗБ повторяется при переходе поезда с одного контролируемого участка на другой. Поезд получает новую телеграмму «изменение обозначения участка» и получает новый адрес.

Пока поезд не узнает свой адрес, он будет игнорировать любые полученные телеграммы. Таким образом, если поезд не войдет должным образом на контролируемый участок, он не будет находиться под контролем LZB до следующего участка.

Сигнализация скорости

Основная задача LZB — сигнализировать поезду о скорости и расстоянии, которое ему разрешено проехать. Это достигается путем передачи периодических телеграмм вызова каждому поезду от одного до пяти раз в секунду, в зависимости от количества присутствующих поездов. Четыре поля в телеграмме вызова особенно актуальны:

• Целевое расстояние.
• Целевая скорость.
• Номинальный тормозной путь, известный как «XG» (см. ниже).
• Расстояние до точки приложения тормоза.

Целевая скорость и местоположение используются для отображения целевой скорости и расстояния до водителя. Разрешенная скорость поезда рассчитывается с использованием кривой торможения поезда, которая может варьироваться в зависимости от типа поезда, и местоположения XG, которое представляет собой расстояние от начала зоны 100 м (328 футов), которая используется для адресации поезда. Если поезд приближается к красному сигналу или к началу занятого блока, местоположение будет соответствовать местоположению сигнала или границы блока. Бортовое оборудование рассчитает разрешенную скорость в любой точке так, чтобы поезд, замедляясь со скоростью, указанной его кривой торможения, остановился в точке остановки.

Поезд будет иметь параболическую кривую торможения следующим образом:

$V_{\rm {permitted}}={\sqrt {2\cdot decel\cdot (XG-dist)}}$

где:

• замедление = замедление
• dist = расстояние от начала зоны 100 м (328 футов)

Если поезд приближается к ограничению скорости, центр управления передаст пакет с местоположением XG, установленным в точке за ограничением скорости, так что поезд, замедляющийся в зависимости от своей кривой торможения, достигнет правильной скорости в начале движения. ограничение скорости. Это, а также замедление до нулевой скорости показано зеленой линией на рисунке «Расчет разрешенной и контролируемой скорости».

Расчет разрешенной и контролируемой скорости

Красная линия на рисунке показывает «скорость мониторинга», то есть скорость, при превышении которой поезд автоматически задействует экстренное торможение. При движении с постоянной скоростью это на 8,75 км/ч (5,44 миль в час) выше разрешенной скорости для экстренного торможения при переходе (до тех пор, пока скорость не будет снижена) или на 13,75 км/ч (8,54 миль в час) выше разрешенной скорости для непрерывного экстренного торможения. При приближении к точке остановки контролируемая скорость следует кривой торможения, аналогичной разрешенной скорости, но с более высоким замедлением, что приводит к нулю в точке остановки. При приближении к ограничению скорости кривая контроля скорости торможения пересекает точку ограничения скорости на высоте 8,75 км/ч (5,44 мили в час) выше постоянной скорости.

Полнофункциональное торможение ICE и замедление LZB

Скорость замедления при использовании LZB более консервативна, чем при использовании традиционной немецкой сигнализации. Типичная кривая торможения пассажирского поезда может иметь замедление «разрешенной скорости» 0,5 м/с. ² (1,6 фута/с ² ) и замедление «контрольной скорости» 0,71 м/с. ² (2,3 фута/с ² ) на 42% выше замедления для разрешенной скорости, но ниже 0,76 м/с. ² (2,5 фута/с ² ) требуется остановиться на скорости 140 км/ч (87 миль в час) на расстоянии 1000 м (3281 фут), используемом в обычных системах сигнализации. ICE3, который имеет полное рабочее тормозное замедление 1,1 м/с. ² (3,6 фута/с ² ) ниже 160 км/ч (99 миль в час), снижаясь до 0,65 м/с. ² (2,1 фута/с ² ) на 300 км/ч (190 миль в час), имеет замедление целевой скорости LZB всего 0,68 м/с. ² (2,2 фута/с ² ) до 120 км/ч (75 миль в час), 0,55 м/с ² (1,8 фута/с ² ) от 120 до 170 км/ч (от 75 до 106 миль в час) и 0,5 м/с. ² (1,6 фута/с ² ) на более высоких скоростях.

Между разрешенной скоростью и контролируемой скоростью находится предупреждающая скорость, обычно на 5 км/ч (3,1 мили в час) выше разрешенной скорости. Если поезд превысит эту скорость, LZB замигает индикатором «G» на дисплее поезда и подаст звуковой сигнал.

Покидая ЛЗБ

Примерно за 1700 м (5577 футов) до окончания участка, контролируемого LZB, центральный диспетчер отправит телеграмму, объявляющую об окончании управления LZB. В поезде замигает световой сигнал «ENDE», который машинист должен подтвердить в течение 10 секунд. На дисплее обычно отображается расстояние и целевая скорость в конце контролируемого участка, которые будут зависеть от сигнала в этой точке.

Когда поезд достигает конца контрольно-пропускного пункта LZB, огни «Ü» и «ENDE» гаснут, и автоматическая защита поезда берет на себя обычная система Indusi (или PZB).

Специальные режимы работы

Особые условия, не предусмотренные полной системой LZB, или неисправности могут перевести LZB в один из специальных режимов работы.

Переезд на встречный путь

Когда поезд приближается к переезду на путь, обычно противоположный, на дисплее мигает индикатор «E/40». Водитель подтверждает указание, и разрешенная скорость снижается после кривой торможения до 40 км/ч (25 миль в час). Когда достигается перекресток, дисплеи выключаются, и водитель может проехать через перекресток со скоростью 40 км/ч (25 миль в час).

Управление по визуальному сигналу

Немецкие системы сигнализации имеют сигнал «движение по виду», который состоит из трех белых огней, образующих треугольник с одним огнем вверху. Этот сигнал с маркировкой «Zs 101» размещается вместе с фиксированным боковым сигналом и при его свечении позволяет водителю пропустить фиксированный красный или неисправный сигнал и на глаз проехать до конца блокировки со скоростью не более 40 км/ч. (25 миль в час).

При приближении к такому сигналу на территории LZB свет «E/40» будет гореть за 250 м (820 футов) до сигнала, затем «E/40» погаснет и начнет мигать «V40». Сигнал «V40» указывает на умение управлять автомобилем на глаз.

Сбой передачи

Если обмен данными прерван, система измерения расстояния поезда выйдет из строя или поезд не сможет обнаружить 4 и более точек перестановки кабеля, система LZB перейдет в состояние отказа. Загорится индикатор «Stör», а затем начнет мигать «Ü». Водитель должен подтвердить показания в течение 10 секунд. Машинист должен замедлить поезд до скорости не более 85 км/ч (53 мили в час) или ниже; точная скорость зависит от наличия резервной системы сигнализации.

Расширения

CIR ELKE-I

CIR-ELKE представляет собой усовершенствованную версию базовой системы LZB. Он использует тот же физический интерфейс и пакеты, что и стандартный LZB, но обновляет свое программное обеспечение, добавляя возможности и изменяя некоторые процедуры. Он предназначен для увеличения пропускной способности линии до 40% и дальнейшего сокращения времени в пути. Название представляет собой аббревиатуру англо-немецкого названия проекта Компьютерная « интегрированная ( железная дорога – E rhöhung der Leistungsfähigkeit im K ernnetz der E isenbahn» Компьютерная интегрированная железная дорога – увеличение пропускной способности основной железнодорожной сети). Будучи расширением LZB, он также называется LZB-CIR-ELKE, сокращенно LZB-CE.

CIR-ELKE включает следующие улучшения:

• Более короткие блоки - блоки CIR-ELKE могут быть длиной до 300 метров (984 фута) или даже короче для систем городской железной дороги. В системе городской железной дороги Мюнхена есть блоки длиной всего 50 метров (164 фута) в начале платформы, что позволяет поезду заезжать на платформу, когда другой уходит, и позволяет поезду курсировать со скоростью 30 поездов в час.
• Скорость меняется в любом месте . Стандартная система LZB требует, чтобы ограничения скорости начинались на границах кварталов. С помощью CIR-ELKE ограничение скорости может начаться в любой точке, например, на стрелке. Это означает, что поезду не нужно сразу же замедляться, что увеличивает среднюю скорость.
• Изменения в оценке телеграммы . Чтобы повысить безопасность системы с более короткими интервалами между поездами, CIR-ELKE отправляет одинаковые телеграммы дважды. Поезд будет действовать по телеграмме только в том случае, если он получит две одинаковые действительные телеграммы. Чтобы компенсировать увеличение количества телеграмм, CIR-ELKE реже отправляет телеграммы неподвижным поездам.

ЦИР ЭЛКЕ-II

Оригинальная система LZB была разработана для разрешенной скорости до 280 км/ч (170 миль в час) и уклонов до 1,25%. была Высокоскоростная железнодорожная линия Кёльн-Франкфурт рассчитана на скорость 300 км/ч (190 миль в час) и имеет уклон 4%; таким образом, требовалась новая версия LZB, и для этой линейки был разработан CIR ELKE-II.

CIR ELKE-II имеет следующие особенности:

• Максимальная скорость 300 км/ч (190 миль в час).
• Поддержка кривых торможения с более высокими замедлениями и кривых, учитывающих фактический профиль высоты дистанции впереди вместо максимального уклона участка вниз. Это делает работу с уклоном 4% практичной.
• Поддержка целевых расстояний до 35 000 м (114 829 футов) до точки остановки или ограничения скорости. Если на этом расстоянии такой точки нет, система отобразит целевое расстояние 13 000 м (42 651 фут) и целевую скорость линейной скорости.
• Поддержка включения вихретокового тормоза поездов ICE3. По умолчанию вихретоковый тормоз включен только для экстренного торможения. С помощью CE2 можно также включить его для рабочего торможения.
• Сигнализация об изменении напряжения или фазы.
• Звуковые предупреждающие сигналы за 8 секунд до момента торможения или за 4 секунды для городской железной дороги Мюнхена вместо 1000 м (3281 фута) раньше или с разницей в скорости 30 км/ч (19 миль в час), как это делалось ранее.

Неисправности

Система LZB оказалась вполне безопасной и надежной; настолько, что на линиях, оборудованных LZB, не было никаких столкновений из-за отказа системы LZB. Однако были выявлены некоторые неисправности, которые потенциально могли привести к несчастным случаям. Они есть:

• 29 июня 1991 года после беспорядков машинист поезда отключил систему LZB и пропустил сигнал остановки двух поездов в туннеле в Юнде на Ганновер-Вюрцбург . высокоскоростной линии
• чуть не произошла серьезная авария 29 июня 2001 года на переезде Ошац на железнодорожной линии Лейпциг-Дрезден . Кроссовер был настроен на расхождение с ограничением скорости 100 км/ч (62 миль в час), но система LZB отображала ограничение в 180 км/ч (112 миль в час). Водитель ICE 1652 распознал расходящийся сигнал и успел замедлиться до 170 км/ч (106 миль в час) перед переездом, и поезд не сошел с рельсов. Причиной была предположительно программная ошибка в компьютере LZB.
• Похожая авария произошла 17 ноября 2001 года в Биненбюттеле на железнодорожной линии Гамбург-Ганновер . Чтобы обогнать вышедший из строя грузовой поезд, поезд ICE перешел на противоположный путь, двигаясь со скоростью 185 км/ч (115 миль в час), через перекресток, рассчитанный на скорость 80 км/ч (50 миль в час). Предполагаемой причиной было неправильное выполнение изменения в системе блокировки, при котором скорость кроссовера была увеличена с 60 до 80 км/ч (от 37 до 50 миль в час). Без этого ограничения скорости система LZB продолжала показывать на дисплее в кабине скорость проходной линии 200 км/ч (120 миль в час) - машинист поезда затормозил, распознав, что сигнальные огни со стороны линии расходятся и расходятся. поезд не сошел с рельсов.
• 9 апреля 2002 года на высокоскоростной железнодорожной линии Ганновер-Берлин из-за неисправности центрального компьютера линии LZB четыре поезда, управляемые LZB, остановились, при этом два поезда в каждом направлении линии были остановлены в одном и том же сигнальном блоке (Teilblockmodus - разделенный блок). контроль). Когда компьютер был перезагружен, он подал сигнал 0 км/ч (0 миль в час) поездам впереди и 160 км/ч (99 миль в час) следующим поездам. Однако машинисты следующих поездов не продолжили движение: один машинист увидел поезд перед собой, а другой машинист дважды сверился с оперативным центром, который предупредил его перед отправлением, поэтому два возможных столкновения были предотвращены. В результате этого инцидента два оператора магистральных поездов ( DB Cargo и DB Passenger Transport ) дали своим водителям указание быть особенно осторожными в периоды отключения LZB, когда система работает в режиме разделенных блоков. Причиной оказалась программная ошибка.

Оборудованные линии

БД (Германия)

Линии, оснащенные системами Linienzugbeeinflussung (красный) и ETCS (синий) в Германии (по состоянию на декабрь 2020 г.)

Следующие линии Deutsche Bahn оборудованы LZB, позволяющими развивать скорость свыше 160 км/ч (при условии общей пригодности пути):

• Аугсбург – Динкельшербен – Ульм (7,3 км – 28,5 км)
• Берлин – Науэн – Глёвен – Виттенберге – Земля Хагенов – Ротенбургсорт – Гамбург (км 16,5 – км 273,1)
• Бремен – Гамбург (253,9 км – 320,1 км)
• Дортмунд – Хамм (Вестфалия) – Билефельд (кроме вокзала Хамм)
• Франкфурт-на-Майне – Гельнхаузен – Фульда (24,8 км – 40,3 км)
• Ганновер – Штадтхаген – Минден (4,4 км – 53,4 км)
• Ганновер – Целле – Ильцен – Люнебург – Гамбург (4,0 км – 166,5 км)
• Ганновер – Геттинген – Кассель-Вильгельмсхёэ – Фульда – Вюрцбург (4,2 км – 325,6 км)
• Карлсруэ – Ахерн – Оффенбург – Кенцинген – Лойтерсберг – Вайль-на-Рейне – Базель-Бад. станция (км 102,2 - км 270,6)
• Холм - Ахен (1,9 км - 41,8 км)
• Кельн – Дюссельдорф – Дуйсбург (км 6,7 – км 37,3 и км 40,1 – км 62,2; главный вокзал Дюссельдорфа не оборудован)
• Кёльн – Тройсдорф – Монтабаур – Лимбург-ад-Лан – Франкфурт-на-Майне (8,7 км – 172,6 км)
• Лейпциг – Вурцен – Дрезден (3,6 км – 59,5 км)
• Ленгерих (Вестф) - Мюнстер (Вестф)
• Лерте - Стендаль - Берлин-Шпандау
• Мангейм - Карлсруэ
• Мангейм – Файхинген-ан-дер-Энц – Штутгарт (2,1 км – 99,5 км)
• Мюнхен – Аугсбург – Донаувёрт (км 9,2 – км 56,3 и км 2,7 – км 39,8; главный вокзал Аугсбурга не оборудован)
• Нюрнберг – Аллерсберг – Киндинг – Ингольштадт – Норд ( ABS: км 97,9 – км 91,6; NBS: км 9,0 – км 88,7)
• Нюрнберг – Нойштадт-ан-дер-Айш – Вюрцбург (34,8 км – 62,7 км)
• Оснабрюк – Бремен (139,7 км – 232,0 км)
• Падерборн - Липпштадт - Зост - Хамм (Вестф) ( маршрут 1760: км 125,2 - км 180,8; маршрут 2930: км 111,5 - км 135,6)
• Цеппелинхайм во Франкфурте-на-Майне - Мангейм

Примечание: курсивом указано физическое расположение центра управления LZB.

ÖBB (Австрия)

Западная железная дорога ( Вена — Зальцбург ) оборудована LZB на трёх участках:

• Санкт-Пёльтен – Иббс-ан-дер-Донау (62,4 км – 108,6 км)
• Амштеттен – Санкт-Валентин (125,9 км – 165,0 км)
• Линц – Атнанг-Пуххайм (190,5 км – 241,6 км)

РЕНФЕ (Испания)

• Мадрид – Кордова – Севилья (9 центров/480 км), работает с 1992 года. С 2004 года конечная остановка Мадрида Аточа также оборудована LZB. ветка до Толедо В ноябре 2005 года была открыта . (20 км).
• Cercanías Madrid Линия C5 от Humanes через Мадрид Аточа до Мостолес-Эль-Сото , работает с 1995 года. Ее длина 45 км, с двумя центрами LZB и 76 автомобилями серии 446.
• Вся сеть Euskotren , за исключением трамваев Euskotren Tranbia .

Великобритания

Модифицированная версия LZB устанавливается на Chiltern Mainline как Chiltern ATP .

Неосновное использование

Помимо магистральных железных дорог, версии системы LZB также используются на пригородных железных дорогах (S-Bahn) и метро.

Дюссельдорф, Дуйсбург, Крефельд, Мюльхайм-ан-дер-Рур

Туннели в системах легкорельсового транспорта Дюссельдорфа и Дуйсбурга , а также некоторые туннели городской железной дороги Эссен вокруг района Мюльхайм-ан-дер-Рур оснащены LZB.

Вена

За исключением линии 6, вся венская метро оборудована системой LZB с момента ее постройки и включает возможность автоматического вождения с контролем оператора за поездом.

Мюнхен

Мюнхенская метрополитен была построена под контролем LZB. Во время обычных дневных перевозок поезда автоматически управляются, и машинист просто запускает поезд. Стационарные сигналы в это время остаются темными.

По вечерам с 21:00 до окончания движения и по воскресеньям машинисты управляют поездами вручную по сигналам стоянки, чтобы оставаться на практике. Планируется автоматизировать размещение и разворот порожних поездов.

Мюнхенская городская железная дорога использует LZB на своем основном участке магистрального туннеля .

Нюрнберг

На линии метро Нюрнберга U3 используется LZB для полностью автоматического (без водителя) движения. Система была разработана совместно компаниями Siemens и VAG Nuremberg и является первой системой, в которой беспилотные и обычные поезда делят один участок пути. Существующие линейные поезда U2 с традиционным приводом делят сегмент с автоматическими линейными поездами U3. В настоящее время поезда с автоматическим приводом по-прежнему сопровождает сотрудник, но позже поезда будут ездить без сопровождения.

После нескольких лет задержек последний трехмесячный тестовый запуск был успешно завершен 20 апреля 2008 г., а лицензия на эксплуатацию была выдана 30 апреля 2008 г. Через несколько дней беспилотные поезда начали курсировать с пассажирами, сначала по воскресеньям и в общественных местах. праздники, затем будние дни в часы пик и, наконец, после утреннего часа пик, когда поезда U2 ходят плотно. Официальная церемония открытия линии U3 состоялась 14 июня 2008 года в присутствии премьер-министра Баварии и федерального министра транспорта, регулярная работа началась с изменения расписания 15 июня 2008 года. Нюрнбергский метрополитен планирует переоборудовать У2 на автоматическую работу примерно через год.

Лондон

Доклендская легкая железная дорога в восточном Лондоне использует технологию SelTrac , заимствованную у LZB, для управления автоматизированными поездами. Поезда сопровождает сотрудник, который закрывает двери и дает сигнал поезду тронуться, но затем в основном занимается обслуживанием клиентов и контролем билетов. В случае неисправности поездом может управлять вручную персонал поезда.

См. также

• Автоматическая защита поездов
• Система защиты поездов
• Европейская система управления поездами