Канально-машинная передача
- Эта статья изначально была основана на материалах сайта TGVweb, который распространяется под лицензией GFDL .
Передача Voie-Machine ( TVM , англ. «передача от пути к поезду») — это форма внутрикабинной сигнализации , первоначально внедренная во Франции и в основном используемая на высокоскоростных железнодорожных линиях. ТВМ-300 был первой версией, за ним последовал ТВМ-430 .
ТВМ-300 был разработан в 1970-х годах в рамках проекта TGV . Поезда TGV со скоростью выше 220 километров в час курсируют только по выделенным путям, обозначенным как lignes à grande vitesse (LGV). При движении на высокой скорости водитель не может точно видеть цветные железнодорожные сигналы на обочине пути. Вместо этого сигнальная информация передается в поезд и отображается на приборной панели машиниста поезда. Водителю показывается безопасная рабочая скорость, измеряемая в километрах в час .
Разработанная в 1980-х годах система TVM-430 предоставляет больше информации, чем позволяют традиционные системы сигнализации, включая профили градиента пути и информацию о состоянии сигнальных блоков в дальнейшем. Такая высокая степень автоматизации не освобождает поезд от управления машинистом, хотя существуют специальные механизмы безопасности, которые могут безопасно остановить поезд в случае ошибки машиниста.
Фон
[ редактировать ]История
[ редактировать ]Система TVM была разработана французской группой Compagnie de Signaux et d'Entreprises Electriques (CSEE), ныне являющейся частью Hitachi Rail STS .
На LGV используются две версии сигнализации TVM: TVM-430 и TVM-300. TVM-430, более новая система, впервые была установлена на LGV Nord, идущем в туннель под Ла-Маншем и в Бельгию, и снабжает поезда большей информацией, чем TVM-300. Помимо других преимуществ, TVM-430 позволяет бортовой компьютерной системе поезда генерировать непрерывную кривую регулирования скорости в случае экстренной активации тормоза, эффективно заставляя машиниста безопасно снижать скорость, не отпуская тормоз.
ТВМ-430 был представлен из предполагаемой «модульной и гибкой» линейки уровней системы сигнализации от ТВМ-400 до ТВМ-440 (опциональное автоматическое управление поездом) и ТВМ-450 (полное беспилотное управление). [1] [2]
Выполнение
[ редактировать ]Линия разделена на участки сигнальных блоков длиной около 1500 метров (~ 1 миля), границы которых обозначены синими квадратными знаками, напечатанными желто-белым треугольником. Цифровой дисплей на приборной панели машиниста поезда показывает максимально разрешенную скорость для текущего блока поезда, а также целевую скорость в зависимости от состояния линии впереди. Максимально разрешенная скорость зависит от таких факторов, как близость поездов впереди (с постоянным снижением максимально разрешенной скорости в блоках ближе к задней части следующего поезда), расположение перекрестка , ограничения скорости, максимальная скорость поезда и расстояние от конец маршрута LGV. Поезда на высокой скорости останавливаются на несколько километров. Поскольку для замедления поездам потребуется более одного сигнального блока, водители предупреждаются о необходимости снижать скорость постепенно, за несколько кварталов до любой необходимой остановки.
Система сигнализации разрешительная; машинисту поезда разрешается проследовать на занятый блок-участок без предварительного разрешения. Скорость в этой ситуации ограничена 30 километрами в час (19 миль в час), а если скорость превышает 35 км/ч (22 мили в час), включается аварийный тормоз и поезд останавливается. Если доска, обозначающая вход в блок-секцию, сопровождается знаком с надписью Nf, блок-секция не является разрешенной, и водитель должен получить разрешение от Центра сигнализации и управления ( Poste d'Aiguillage et de Régulation ) перед въездом в блок. . После того, как маршрут установлен или центр сигнализации предоставил разрешение, под указателем загорается белая лампа, информирующая водителя. Затем машинист подтверждает авторизацию с помощью кнопки на панели управления поездом. Это временно отключает систему экстренного торможения, которая в противном случае остановила бы поезд при прохождении контура заземления запретного маркера.
Когда поезда входят в LGV или покидают его со стороны классических линий , они проходят через контур заземления, который автоматически переключает индикаторы на приборной панели машиниста на соответствующую систему сигнализации. Например, у поезда, выходящего из LGV на французскую классическую линию, будет отключена система сигнализации TVM и включена традиционная система KVB ( Contrôle Vitesse par Balise , английский: контроль скорости маяка).
Электроника
[ редактировать ]Это одна из наиболее совершенных систем железнодорожной сигнализации в мире. [ нужна ссылка ] хотя сама реализация по-прежнему основана на реле, а не на твердотельной электронике.
Система ТВМ-430 состоит из двух компонентов: один наземный, другой бортовой. Оба работают на Motorola 68020 класса процессорах и программируются на Ada , компьютерном языке, часто используемом в системах, критически важных для безопасности . Система широко использует резервирование ; среднее время между опасными сбоями оценивается более чем в 1 миллион лет. [ нужна ссылка ]
Наземный сегмент ТВМ-430 размещается в придорожных ящиках, которые контролируют участки пути длиной около 15 км (9,3 мили). Каждый из них связан с централизованным центром управления движением линии и напрямую контролирует около десяти блоков путей, каждый из которых имеет свою собственную рельсовую цепь . Сигнальная информация кодируется в сигналах переменного тока , которые подаются на рельсы каждого блока. В ТВМ-430 доступны четыре разные несущие частоты , которые используются поочередно попарно на обоих путях линии TGV. На одной дорожке блоки используют поочередно 1700 Гц и 2300 Гц, а на другой дорожке блоки используют попеременно 2000 Гц и 2600 Гц. На этих несущих частотах можно модулировать 27 отдельных звуковых частот, любая комбинация которых может присутствовать одновременно; более ранний ТВМ-300 использовал восемнадцать отдельных частот, только одна из которых могла присутствовать в любой момент времени. Каждый блок имеет приемник на противоположном от передатчика конце, и потеря сигнала рельсовой цепи (из-за замыкания колес поезда или из-за неисправности) интерпретируется как признак того, что блок занят. Границы сигнальных блоков оснащены электрическими разделительными соединениями, которые не позволяют соседним блокам мешать друг другу, но при этом пропускают тяговый обратный ток (50 Гц). Эти рельсовые цепи называются рельсовыми цепями UM71 C.
Сигналы, присутствующие в рельсе, обнаруживаются антеннами, установленными под передней аэродинамической плотиной поездов TGV, примерно на 1 метр (3 фута) вперед от передней оси . Эти антенны работают за счет индуктивной связи с сигналом переменного тока, шунтируемым между рельсами первой осью. На каждом шлейфе имеется четыре резервных антенны, по две на каждом конце. Используются только два «впереди» поезда (по направлению движения). Сигнал рельсовой цепи фильтруется, преобразуется и декодируется на борту поезда двумя резервными цифровыми сигнальными процессорами.
Радиоинтерфейс
[ редактировать ]Непрерывный сигнал
Для непрерывного сигнала применяется аналоговый полосовой фильтр для выделения диапазона частот TVM от 1600 до 2640 Гц. [3] При этом каждая из четырех несущих частот 1700/2000/2300/2600 Гц проверяется на наличие частотно-модулированного сигнала 25,68 Гц. Сигнал частотой 25,68 Гц необходим для функционирования рельсовой цепи и для активации реле внутри поездного оборудования ТВМ430. Сами биты данных модулируются по частоте с интервалом 0,64 Гц в диапазоне от 0,88 до 17,52 Гц. [4]
Прерывистый сигнал
В стационарных местах между путями используются кабельные петли. Передается опорный сигнал частотой 62,5 кГц вместе с двумя несущими частотами по 125 кГц, синфазными друг с другом. [4] Передается сообщение со скоростью 4800 бод. [4] с помощью фазовых скачков. [3]
Сетевой код
[ редактировать ]Сетевой код хранится в битах 25–27, имеющих значение от 1 до 7. [5]
| Код | Железнодорожная линия [6] |
|---|---|
| 0 | |
| 1 | Евротоннель |
| 2 | CTRL1 (Великобритания) |
| 3 | CTRL2 (Великобритания) |
| 4 | неизвестно, вероятно, зарезервировано |
| 5 | неизвестно, вероятно, зарезервировано |
| 6 | ЛН5 |
| 7 | LN3 – LN4 |
ЛГВ Норд
[ редактировать ]Девять бит содержат идентификационный код сети и контрольную сумму. Точное значение остальных 18 бит зависит от конкретного сетевого кода и называется «параметризацией». При первом развертывании на LGV Nord 8 бит назначаются для информации о скорости, 6 бит для текущей длины блока и 4 бита для градиента текущего блока: [3]
| ТВМ 430 | Использование LGV Nord | ТВМ 430 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Используемые биты | 3 | 8 | 6 | 4 | 6 |
| Цель | сетевой код | скорость | расстояние | градиент | контрольная сумма |
Кодирование
[ редактировать ]Декодированный сигнал принимает форму 27-битного цифрового слова, каждый бит которого соответствует одной из 27 частот, модулированных на несущую частоту в рельсовых цепях. Наличие определенной частоты указывает на бит «1», а отсутствие соответствует «0». Полученное слово содержит несколько полей в следующем порядке:
- Коды скорости, содержащие три части информации: текущую максимальную безопасную скорость в блоке, целевую скорость в конце блока и целевую скорость в конце следующего блока. Каждый из них может принимать шесть разных значений; в случае высокоскоростной линии это (в км/ч) 320, 300, 270, 230, 170, 80 и 0, что примерно соответствует типичному профилю торможения и замедления.
- Информация о градиенте , усредненная по длине блока. Это позволяет сигнальным компьютерам поезда учитывать это при расчете скорости.
- Длина блока , которая может сильно различаться и также важна при расчете скорости. Например, на ровном участке высокоскоростной трассы длина блока может достигать 1500 метров, тогда как на конечных участках туннеля под Ла-Маншем длина блоков составляет одну десятую.
- Сетевой код — число, определяющее интерпретацию кодов скорости, которые должны считываться компьютером поезда. Например, на высокоскоростных линиях, где максимально допустимая скорость составляет 300 км/ч (186 миль в час), используется другой код сети, чем в туннеле под Ла-Маншем, где ограничение скорости составляет 160 км/ч (100 миль в час). Поездам Eurostar нужна эта информация, поскольку они курсируют как по высокоскоростным путям, так и по туннелям.
- Код проверки ошибок , позволяющий проверить целостность всего 27-битного слова, если информация была прочитана неправильно. В большинстве случаев это позволяет исправлять ошибки, а также обнаруживать их. Код принимает форму 6-битной проверки циклическим избыточным кодом (CRC).
Эти 27 бит информации используются в качестве входных данных для компьютера сигнализации поезда, бортовой части системы ТВМ-430. В более старых версиях TVM целевая скорость обновлялась только на границе каждого блока, в результате чего профиль скорости в виде «лестницы» не отражал непрерывные изменения скорости, производимые водителем. Однако, имея дополнительную информацию о длине и профиле блока, TVM-430 способен генерировать постоянно меняющуюся целевую скорость посредством вычислений, выполняемых на бортовом сигнальном компьютере, тем самым предоставляя водителю гораздо более реалистичный профиль скорости непрерывного ускорения или замедления. следовать.
В дополнение к плавному регулированию скорости, обеспечиваемому ТВМ-430, отдельные инструкции могут передаваться поезду с помощью индуктивных петель, расположенных между рельсами, которые подключаются к соответствующему датчику под поездом. Используя тот же принцип частотного кодирования, из маяка можно получить 28 бит информации на скорости до 400 километров в час (250 миль в час). Они бывают двух размеров в зависимости от скорости линии: 7 метров и 4,5 метра. Они называются BSP ( boucle à saut dephase ) прерывистыми петлями передачи (ITL). Они состоят из двух полуконтуров, которые вместе передают сообщение на частоте 125 кГц, сдвинутой по фазе с несущей частотой 62,5 кГц. Передаваемая информация касается различных событий или необходимых действий:
- Въезд или выезд с высокоскоростной линии
- Постановка или снятие с охраны системы ТВМ-430
- Закрытие системы кондиционирования дефлекторов перед въездом в туннель
- Поднятие или опускание пантографов
- Переключение на другое напряжение электропитания
надзор
[ редактировать ]«Черный ящик», похожий на регистратор полетных данных самолета , пассивно наблюдает за всем процессом, отслеживая различные параметры и записывая события. В поездах, оборудованных ТВМ-430, старое записывающее оборудование с полосками бумаги было заменено системой цифровой записи ATESS. Каждое действие водителя (газ, тормоза, пантографы), а также аспекты сигнализации (для ТВМ-430, КВБ и обычных сигналов) записываются на магнитную ленту для последующего анализа с помощью настольного компьютера.
Другая система, известная как VACMA , контролирует бдительность водителя. Он состоит из ножной педали , которую водителю необходимо удерживать, чтобы TGV начал движение. Эту педаль необходимо отпускать, а затем повторно нажимать каждые 60 секунд, если не происходит никаких других действий. Прежде чем прозвучит зуммер, пройдет один период времени, а затем сработает автоматическое экстренное торможение. Ручку управления можно отпустить на очень короткий период времени, прежде чем прозвучит зуммер, и на еще очень короткий период времени, прежде чем сработает автоматическое экстренное торможение.
Превышение скорости
[ редактировать ]Перед включением экстренного торможения поезда делается небольшой допуск на превышение скорости. При скорости ниже 80 км/ч норма составляет пять километров в час. При номинальной скорости 80–160 км/ч допуск составляет десять километров в час, а при скорости свыше 160 км/ч — пятнадцать километров в час.
Дисплей кабины
[ редактировать ]В центре стола водителя в кабине TGV, чуть ниже лобового стекла, расположен двойной или тройной ряд квадратных указателей. Здесь водителю отображаются целевые скорости для текущего и последующих блоков в виде цифр (в километрах в час) на цветном фоне. Полная скорость линии обозначается черными цифрами на зеленом фоне, более медленные аспекты обозначаются белыми цифрами на черном фоне, а точка обозначается как «000» на красном фоне. Под этим дисплеем находится спидометр , на котором отображается постоянно меняющаяся заданная скорость, а также текущая скорость. поезда Скорость измеряется резервными тахометрами с точностью ± 2%. Допустимое отклонение между целевой скоростью и фактической скоростью зависит от скорости.
Все табло сигнализации в кабине должны быть очень надежными, поскольку они имеют решающее значение для безопасности. Они оснащены релейными датчиками положения, которые сообщают сигнальному компьютеру о текущем положении, отображаемом водителю. При неисправности блока индикации принимаются соответствующие меры по остановке поезда.
Чтобы снизить нагрузку на машиниста, скорость отображается на несколько кварталов впереди поезда. Когда за блоком следует более строгий (более медленный) блок, дисплей этого блока мигает, чтобы водитель мог лучше предвидеть изменение скорости, не отпуская тормоз. Ограничительные указания могут обновляться только на границах блоков, за исключением экстренных случаев. Они сопровождаются звуковым сигналом в кабине. Однако ограничения могут быть сняты в любой момент внутри блока.
В ТВМ-430 встроено обширное резервирование, и можно задаться вопросом, почему он не используется для непосредственного управления поездом. Однако ввиду недостаточной адаптивности системы к непредвиденным ситуациям считается желательным держать человека в курсе . Таким образом, управление TGV осуществляется полностью вручную, но система сигнализации внимательно следит за ним, чтобы обеспечить максимальную безопасность.
| Сигналы кабины | ||||
|---|---|---|---|---|
| Имя | Сигнал | Ограничение скорости | ||
| Текущий | Штрафной тормоз от | Ожидать | ||
| Руж (Стоп, участок пути занят или конец пути) |  | Маркер Nf : 0 км/ч | 0 км/ч или 30 км/ч ( Nf или F ) маркер | |
Маркер F : 30 км/ч | 35 км/ч | |||
| Ноль (Предупреждение 0; остановка по следующему сигналу) |  | Предыдущий сигнал = 160А : 160 км/ч | 170 км/ч | |
Предыдущий сигнал = 80А : 80 км/ч | 90 км/ч | |||
| 080E (Исполнение 80; не превышать 80 км/ч) |  | 80 км/ч | 80 км/ч | |
| 080А (Предупреждение 80, вперед переключение скорости на 80 км/ч) |  | 160 км/ч | 170 км/ч | |
| 160E (Исполнение 160, не превышать 160 км/ч) |  | 160 км/ч | ||
| 160А (Предупреждение 160; впереди переключение скорости на 160 км/ч) |  | 220 км/ч | 235 км/ч | |
| 220Э (Исполнение 220; не превышать 220 км/ч) |  | 220 км/ч | ||
| 220А (Предупреждение 220; впереди изменение скорости на 220 км/ч) |  | 270 км/ч | 285 км/ч | |
| 270В |  | 270 км/ч | ||
| 270ВЛ (Voie Libre 270 км/ч; продолжать движение со скоростью 270 км/ч) |  | |||
| 270А (Предупреждение 270; впереди изменение скорости на 270 км/ч) |  | 300 км/ч | 315 км/ч | |
| 300В |  | 300 км/ч | ||
| 300ВЛ (Voie Libre 300 км/ч; двигаться со скоростью 300 км/ч) |  | |||
Другие системы сигнализации
[ редактировать ]Система ТВМ используется только на высокоскоростных линиях и в Тоннеле под Ла-Маншем . За пределами высокоскоростных линий используются и другие системы сигнализации. Каждый поезд TGV оснащен системой KVB ( Contrôle Vitesse par Balise , «Маяк контроля скорости»), которая используется во всей французской сети классических линий . Помимо ТВМ, в различных комбинациях используются следующие системы:
- КВБ — французская система сигнализации (электромеханическая с радиомаяками).
- ATB , голландская система сигнализации (индукционная)
- ATB-NG, новая версия ATB (на основе маяка).
- УВД японская система сигнализации (индукционная)
- Blocco Automatico a Correnti Codificate , итальянская индукционная система защиты, используемая на некоторых линиях с ограничением скорости выше 200 км/ч.
- MEMOR , бельгийская сигнальная система (электромеханическая).
- TBL , более новая версия MEMOR (электромеханическая с радиомаяками)
- InduSi/PZB — система немецкая сигнализации (индукционная).
- LZB , немецкая система для высокоскоростных линий (также на основе индукции).
- AWS , британская система сигнализации (индукционная)
- TPWS , система оповещения, дополняющая AWS
- ETCS , Европейская система управления поездами, представляет собой систему сигнализации и управления, предназначенную для замены 14 несовместимых систем безопасности, используемых в настоящее время на европейских железных дорогах, особенно на высокоскоростных линиях.
- Integra-Signum — швейцарская индукционная сигнальная система.
- CAWS , аналогичная система внутрикабинной сигнализации, используемая в Ирландии.
См. также
[ редактировать ]Примечания и ссылки
[ редактировать ]- ^ «Sympozjum CS Transport w CNTK» (на польском языке). Архивировано из оригинала 26 июня 2018 г. Проверено 18 мая 2009 г.
- ^ Грюэр, Ю (1989). «ТВМ 400 – модульная и гибкая система УВД».
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Jump up to: а б с SNCF (май 1991 г.). «Управление поездами на французских железных дорогах» (PDF) . Рисунок 6: Северный скоростной поезд.
- ^ Jump up to: а б с Евротуннель (16 января 2009 г.). «§3.2 – Сигнализация». Список стандартов и технических спецификаций, содержащихся в соглашениях, касающихся туннеля под каналом, уведомленного в соответствии со статьей 7.4.1 TSI SRT (PDF) (Отчет). Евросоюз. п. 5 §3.2.3. Архивировано из оригинала (PDF) 7 февраля 2014 г. Проверено 6 апреля 2012 г.
- ^ «Ценности слов» (PDF) . Этюд трансмиссии Voie-Machine . 4 декабря 2010 г. стр. 14–16. Архивировано из оригинала (PDF) 1 апреля 2016 года . Проверено 6 апреля 2012 г.
- ^ «Система сигнализации класса B: гусеничная передача машины (TVM 430 и бистандартная ERTMS/TVM). Бортовое оборудование — SAM S 706» (PDF) (на французском языке). Государственное учреждение железнодорожной безопасности. 25 апреля 2016. с. 72–73 . Проверено 27 ноября 2022 г.
- Киченсайд, Г.; Уильямс, А. (1998). Два века железнодорожной сигнализации . Oxford Publishing Co., стр. 215–220. ISBN 0-86093-541-8 .
- Управление безопасности и стандартов (1996 г.). Приложение C: Иллюстрация применения системы сигнализации в кабине Евротуннеля (PDF) . ГК/RT0036:Переход между системами линейной сигнализации и другими системами управления поездами (Отчет). Стандарт железнодорожной группы. Лондон: Railtrack PLC. стр. 10–12. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июля 2011 года . Проверено 15 декабря 2008 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]