Автоматическое управление поездом

Индикатор сигнализации кабины УВД в японском стиле

Автоматическое управление поездами ( УВД ) — это общий класс систем защиты поездов на железных дорогах , который включает в себя механизм управления скоростью в ответ на внешние воздействия. Например, система может активировать экстренное торможение, если водитель не реагирует на сигнал об опасности. Системы УВД, как правило, объединяют различные технологии сигнализации в кабине и используют более детальные схемы замедления вместо жестких остановок, которые использовались в старой технологии автоматической остановки поезда (ATS). УВД также может использоваться при автоматическом управлении поездами (АТО) и обычно считается критически важной с точки зрения безопасности частью железнодорожной системы.

Со временем появилось множество различных систем безопасности, называемых «автоматическим управлением поездом». Первый экспериментальный аппарат был установлен на ветке Хенли в январе 1906 года Великой Западной железной дорогой . хотя теперь ее называли бы автоматической системой предупреждения (AWS), поскольку водитель сохранял полную команду торможения. Этот термин особенно распространен в Японии , где ATC используется на всех линиях Синкансэн (скоростной поезд), а также на некоторых обычных железнодорожных линиях и линиях метро в качестве замены ATS.

Африка

Египет

В отчете об аварии в Кальюбе в 2006 году упоминается система УВД.

ЮАР

В 2017 году с компанией Huawei был заключен контракт на установку GSM-R частично для предоставления услуг связи автоматическим системам защиты поездов.

Азия

Япония

Поезд Tokyu Corporation с индикатором АТС-10, работающий в нормальных условиях.

Указанный индикатор ATC-10 с ORP ( Over Run Protector . ) включается ближе к концу зоны действия ATC

В Японии система автоматического управления поездом (ATC) была разработана для высокоскоростных поездов, таких как Синкансэн , которые движутся так быстро, что у машиниста почти нет времени на подтверждение сигналов на пути. Хотя система УВД посылает сигналы AF, несущие информацию об ограничении скорости для конкретного участка пути по рельсовой цепи . Когда эти сигналы поступают на борт, текущая скорость поезда сравнивается с предельной скоростью, и тормоза включаются автоматически, если поезд движется слишком быстро. Тормоза отпускаются, как только поезд замедляется ниже разрешенной скорости. Эта система обеспечивает более высокий уровень безопасности, предотвращая столкновения, которые могут быть вызваны ошибкой водителя, поэтому ее также устанавливают на интенсивно используемых линиях, таких как линия Яманотэ в Токио и на некоторых линиях метро.

Хотя система УВД автоматически задействует тормоза, когда скорость поезда превышает ограничение скорости, она не может контролировать мощность двигателя или положение остановки поезда при подъезде к станциям. Однако Система автоматического управления поездами (АТО) может автоматически контролировать отправление со станций, скорость между станциями и положение остановок на станциях. Его установили в некоторых метрополитенах.

Однако у ATC есть три недостатка. Во-первых, интервал нельзя увеличить из-за времени работы на холостом ходу между отпусканием тормозов на одном пределе скорости и применением тормозов на следующем, более медленном пределе скорости. Во-вторых, тормоза срабатывают, когда поезд достигает максимальной скорости, что означает снижение комфорта при поездке. В-третьих, если оператор хочет запустить на линии более быстрые поезда, сначала необходимо заменить все соответствующее придорожное и бортовое оборудование.

Аналоговый УВД

Спидометр в кабине водителя серии 0, показывающий огни кабины УВД поверх указателей скорости.

Использовались следующие аналоговые системы:

• ATC-1 : ATC-1 используется на Синкансэне Токайдо и Саньё с 1964 года. Система, используемая на Синкансэне Токайдо, классифицируется как ATC-1A и ATC-1B на Синкансэне Санё. Первоначально использовавшие ограничения скорости на трассе 0, 30, 70, 110, 160 и 210 км/ч (0, 19, 43, 68, 99 и 130 миль в час), он был модернизирован для использования ограничений скорости 0, 30, 70, 120. , 170, 220, 230, 255, 270, 275, 285 и 300 км/ч (0, 19, 43, 75, 106, 137, 143, 158, 168, 171, 177 и 186 миль/ч) с введением новых подвижной состав на обеих линиях. Варианты включают ATC-1D и ATC-1W, последний используется исключительно на Sanyō Shinkansen. С 2006 года система ATC-1A Синкансэна Токайдо была заменена системой ATC-NS.
• ATC-2 : использовался на маршрутах Тохоку , Дзёэцу и Нагано Синкансэн , он использовал скорость 0, 30, 70, 110, 160, 210 и 240 км/ч (0, 19, 43, 68, 99, 130 и 149 миль в час) на обочине пути. ограничения скорости. В последние годы ATC-2 был заменен цифровым DS-ATC. Японскую систему УВД-2 не следует путать с системой УВД Ansaldo L10000 (также чаще известной как АТС-2), используемой в Швеции и Норвегии, которая аналогична системам УВД EBICAB 700 и 900, используемым в некоторых других частях Японии. Европа.
• ATC-3 (WS-ATC) : Фактически первая реализация ATC в Японии, она впервые была использована на линии токийского метро Хибия (вместе с ATO ) в 1961 году, а затем на линии токийского метро Тодзай . Означает Wayside-ATC. Обе линии были преобразованы в New CS-ATC (ATC-10) в 2003 и 2007 годах соответственно. WS-ATC также используется на 5 метро Осаки линиях ( линия Мидосудзи , линия Танимачи , линия Ёцубаши , линия Тюо и линия Сакаисудзи ).
• ATC-4 (CS-ATC) : Впервые использованный на линии Тиёда токийского метрополитена (взаимодействующей с линией JR East Jōban Line ) в 1971 году, CS-ATC (что означает Cab Signalling-ATC) представляет собой аналоговую технологию УВД, использующую наземную технологию. управление и, как и все системы УВД, использовала кабинную сигнализацию. CS-ATC использует ограничения скорости на трассе: 0, 25, 40, 55, 75 и 90 км/ч. Ее использование расширилось и теперь включает линию токийского метрополитена Гиндза (CS-ATC введена в 1993 году, изменена на новую CS-ATC), линию токийского метро Маруноути (CS-ATC введена в 1998 году) и совсем недавно линию токийского метро Юракучо ( CS-ATC включен в 2008 г.). Он также используется на всех линиях муниципального метро Нагои и 3 линиях метро Осаки ( линия Сенничимаэ , линия Нагахори Цуруми-рёкути и линия Имазатосудзи ).
• ATC-5 : введенный на линиях Собу (быстрая скорость) и линиях Йокосука с 1972 по 1976 год, он использовал ограничения скорости на путях 0, 25, 45, 65, 75 и 90 км/ч. АТС-5 была деактивирована на обеих линиях в 2004 году в пользу АТС-П .
• ATC-6 : введен в 1972 году, ранее использовался на линиях Сайкё , линии Кейхин-Тохоку / линии Негиси (введена в 1984 году) и линии Яманотэ (введена в 1981 году). Некоторые грузовые поезда также были оснащены АТС-6. В 2003 и 2006 годах линии Кэйхин-Тохоку и Яманотэ заменили свои системы ATC-6 на D-ATC. Saikyō Line заменила систему ATC-6 на ATACS в 2017 году.
• ATC-9 : используется на линии Тикухи (через городского метро Фукуока линию Куко ) на Кюсю .
• ATC-10 (новый CS-ATC) : разработанный на основе ATC-4 (CS-ATC), ATC-10 может быть частично совместим с D-ATC и полностью совместим со старой технологией CS-ATC (ATC-4). ATC-10 можно рассматривать как гибрид аналоговой и цифровой технологий, хотя ATC-10 не рекомендуется использовать с D-ATC из-за плохой работы полнофункционального тормоза во время пробных испытаний. Он используется на всех линиях токийского метро , ​​​​линии Токю Дэн-эн-тоси , линии Токю Тёко и экспрессе Цукуба .
• ATC-L : использовался на линии Кайкё (включая участок туннеля Сейкан ) вместе с автоматической остановкой поездов в 1988–2016 годах. Заменен на DS-ATC после открытия Синкансэна на Хоккайдо.

Цифровой УВД

Индикатор D-ATC, используемый в серии E233. поездах

Цифровая система УВД использует рельсовые цепи для обнаружения присутствия поезда на участке и затем передает поезду цифровые данные от припутного оборудования о номерах рельсовых цепей, количестве свободных участков (путевых цепей) следующему впереди поезду, и платформа, на которую прибудет поезд. Полученные данные сравниваются с данными о номерах рельсовых цепей, сохраненными в бортовой памяти поезда, и вычисляется расстояние до следующего впереди поезда. Встроенная память также сохраняет данные об уклонах трассы и ограничениях скорости на поворотах и ​​точках. Все эти данные составляют основу решений УВД при управлении рабочими тормозами и остановке поезда.

В цифровой системе УВД создаваемая схема движения определяет кривую торможения, позволяющую остановить поезд до того, как он войдет на следующий участок пути, занятый другим поездом. Когда поезд приближается к схеме торможения, звучит сигнал тревоги, а при превышении схемы торможения включаются тормоза. Тормоза сначала нажимаются слегка, чтобы обеспечить больший комфорт езды, а затем сильнее, пока не будет достигнуто оптимальное замедление. Тормоза срабатывают легче, когда скорость поезда падает до установленной скорости ниже предельной скорости. Такое регулирование тормозной силы позволяет поезду замедляться в соответствии со схемой торможения, обеспечивая при этом комфорт езды.

Существует также схема экстренного торможения, выходящая за рамки обычной схемы торможения, и система УВД применяет экстренное торможение, если скорость поезда превышает эту схему экстренного торможения.

Цифровая система УВД имеет ряд преимуществ:

• Использование одноступенчатого управления тормозом обеспечивает высокую плотность операций, поскольку отсутствует время холостого хода из-за задержки срабатывания между отпусканием тормоза на этапе промежуточного ограничения скорости.
• Поезда могут двигаться с оптимальной скоростью без необходимости раннего замедления, поскольку схемы торможения могут быть созданы для любого типа подвижного состава на основе данных придорожного оборудования, указывающего расстояние до следующего поезда впереди. Это делает возможным смешанное движение экспрессов, местных и грузовых поездов на одном пути с оптимальной скоростью.
• При движении более быстрых поездов в будущем нет необходимости менять придорожное оборудование УВД.

На сегодняшний день используются следующие цифровые системы УВД:

• D-ATC : используется на невысокоскоростных линиях некоторых линий Восточно-Японской железнодорожной компании (JR East). Означает цифровой УВД. Его основным отличием от более старой аналоговой технологии УВД является переход от наземного управления к управлению со стороны поезда, что позволяет торможению отражать возможности каждого поезда и повышает комфорт и безопасность. Тот факт, что он также может увеличить скорость и обеспечить более плотное расписание, важен для . загруженных железных дорог Японии Первый D-ATC был запущен на участке пути от станции Цуруми до станции Минами-Урава на линии Кейхин-Тохоку 21 декабря 2003 года после переоборудования там поездов серии 209 для поддержки D-ATC. На линии Яманотэ также был включен D-ATC в апреле 2005 года после замены всего старого подвижного состава серии 205 на новые поезда серии E231 с поддержкой D-ATC . Планируется, что D-ATC запустит остальную часть линии Кейхин-Тохоку и линию Негиси в ожидании преобразования бортовых и наземных систем. Система УВД на линии Тоэй Синдзюку , используемая с 14 мая 2005 г., очень похожа на D-ATC. С 18 марта 2006 года цифровое УВД также стало доступным для Токайдо Синкансэн , оригинальный Синкансэн, принадлежащий Центрально-Японской железнодорожной компании , заменяющий старую аналоговую систему УВД. D-ATC используется с THSR 700T, построенным для Тайваньской высокоскоростной железной дороги , открывшейся в начале января 2007 года.
• DS-ATC : реализовано на Синкансэн, линиях эксплуатируемых компанией JR East . Означает цифровую связь и контроль для Синкансэн-УВД. Он используется на Тохоку Синкансэн , Хоккайдо Синкансэн , Джоэцу Синкансэн и Хокурику Синкансэн .
• RS-ATC : используется на Тохоку, Хоккайдо, Хокурику и Дзёэцу Синкансэн на резервном уровне от DS-ATC. RS-ATC в принципе похож на GSM-R в том, что радиосигналы используются для контроля ограничения скорости в поездах, по сравнению с путевыми маяками и/или транспондерами на других типах УВД.
• ATC-NS : Впервые использованная на Токайдо Синкансэн с 2006 года, ATC-NS (что означает ATC-New System) представляет собой цифровую систему УВД, основанную на DS-ATC. Также используется на Тайваньской высокоскоростной железной дороге и Санъё Синкансэн .
• KS-ATC : используется на Кюсю Синкансэн с 2004 года. Означает Кюсю Синкансэн-ATC.

НАПАДЕНИЯ

ATACS — это система УВД с подвижным блоком, аналогичная CBTC , разработанная RTRI и впервые внедренная компанией JR East на линии Сэнсэки в 2011 году, а затем на линии Сайкё в 2017 году. и линия Куми в 2020 году. В Японии он считается эквивалентом ETCS Level 3 .

Южная Корея

На нескольких линиях метро в Южной Корее используется система ATC, в некоторых случаях дополненная ATO.

Пусан

Все линии используют УВД. Все линии усилены ATO.

Сеул

За исключением линий 1 и 2 (только автомобили MELCO), на всех линиях используется система УВД. Системы УВД линий 2 (вагоны ВВВФ), вагонов 5, 6, 7 и 8 оснащены усовершенствованными системами УВД с помощью ATO.

Европа

Дания

Система УВД Дании (официальное обозначение ZUB 123 ) отличается от системы ее соседей. С 1978 по 1987 год шведская система УВД проходила испытания в Дании, а в период с 1986 по 1988 год была внедрена новая система УВД, разработанная Siemens . В результате железнодорожной катастрофы в Сорё , произошедшей в апреле 1988 года, новая система постепенно была установлена ​​на все основные линии Дании с начала 1990-х годов. Некоторые поезда (например, те, которые используются на линии Эресуннстог , а также некоторые поезда X 2000 ) имеют как датскую, так и шведскую системы. в то время как другие (например, десять поездов ICE-TD ) оснащены как датскими, так и немецкими системами. Система ZUB 123 в настоящее время считается устаревшей датской железнодорожной инфраструктурной компанией Banedanmark , и ожидается, что вся датская железнодорожная сеть будет переведена на ETCS Level 2 к 2030 году.

Однако система ZUB 123 не используется в копенгагенских S-поездов пригородной сети другая несовместимая система безопасности под названием HKT ( da:Hastighedskotrol og togstop ) , где в 1975–2022 годах использовалась , а также на линии Хорнбек , которая использует гораздо более упрощенную систему ATP, представленную в 2000 году. Все вышеупомянутые системы постепенно заменяются современным всемирным стандартом сигнализации CBTC с 2024 года.

Норвегия

Bane NOR — норвежское правительственное агентство по железнодорожной инфраструктуре — использует шведскую систему УВД. Таким образом, поезда обычно могут пересекать границу без каких-либо специальных модификаций. Однако, в отличие от Швеции, система УВД, используемая в Норвегии, различает частичное УВД ( delvis ATC , DATC), которое гарантирует, что поезд останавливается при каждом прохождении красного сигнала, и полное УВД (FATC), которое, помимо предотвращения превышения скорости, красные сигналы также гарантируют, что поезд не превысит максимально разрешенную скорость. На железнодорожной линии в Норвегии может быть установлен либо DATC, либо FATC, но не оба одновременно.

Впервые система УВД была опробована в Норвегии в 1979 году, после того как четырьмя годами ранее произошла катастрофа поезда Треттен , вызванная сигналом об опасности (SPAD). Впервые DATC был реализован на участке Осло S – Домбос – Тронхейм – Гронг в период с 1983 по 1994 год, а FATC был впервые реализован на линии Офотен в 1993 году. На высокоскоростной линии Гардермуэн система FATC действует с момента ее открытия в 1998 году. После Осты авария произошла в 2000 году, внедрение DATC на линии Рёрус было ускорено, и она была введена в эксплуатацию в 2001 году.

Швеция

В Швеции разработка УВД началась в 1960-х годах (АТС-1) и официально была введена в начале 1980-х годов вместе с высокоскоростными поездами (АТС-2/Ansaldo L10000). По состоянию на 2008 год на 9 831 км из 11 904 км путей, обслуживаемых Шведской транспортной администрацией - шведским агентством, ответственным за железнодорожную инфраструктуру, - было установлено ATC-2. Однако, поскольку ATC-2, как правило, несовместим с ERTMS / ETCS (как в случае с Ботнической линией , которая является первой железнодорожной линией в Швеции, использующей исключительно ERTMS/ETCS), и с целью Trafikverket в конечном итоге заменить ATC-2 с ERTMS/ETCS в течение следующих нескольких десятилетий был разработан специальный модуль передачи (STM) для автоматического переключения между ATC-2 и ERTMS/ETCS.

Великобритания

В 1906 году Великая Западная железная дорога в Великобритании разработала систему, известную как «автоматическое управление поездом». В современной терминологии GWR ATC классифицируется как система автоматического оповещения (САС). Это была прерывистая система защиты поездов, которая основывалась на рельсе под напряжением (или обесточенном) между ходовыми рельсами и выше них. Этот рельс имел наклон на каждом конце и был известен как пандус УВД и контактировал с башмаком на нижней стороне проезжающего локомотива.

Пандусы были предусмотрены на дальних сигналах . Разработка конструкции, предназначенной для использования на стоп-сигналах, так и не была реализована.

Если бы сигнал, связанный с рампой, был предупреждающим, на рампу не подавалось бы питание. Пандус поднимал башмак проходящего локомотива и запускал таймер, одновременно подавая звуковой сигнал на подножке. Если машинист не подтвердит это предупреждение в течение заданного времени, поезд затормозится. В ходе испытаний GWR продемонстрировал эффективность этой системы, отправив экспресс на полной скорости мимо удаленного сигнала предупреждения. Поезд благополучно остановился, не дойдя до сигнала «домой».

Если сигнал, связанный с рампой, был чистым, на рампу было подано питание. Пандус под напряжением поднимал башмак проходящего локомотива и вызывал звуковой сигнал на подножке.

Если система выйдет из строя, башмак останется обесточенным, говорится в предупреждении; поэтому оно не обеспечило безопасность , что является фундаментальным требованием ко всему защитному оборудованию.

К 1908 году система была внедрена на всех основных линиях GWR, включая Паддингтон и Ридинг. Система использовалась до 1970-х годов, когда ее заменила British Rail Автоматическая система предупреждения (AWS).

Северная Америка

Канада

Начиная с 2017 года Транзитная комиссия Торонто начала внедрение УВД на линии 1 Йонг – Университет стоимостью 562,3   миллиона долларов. Заключив контракт с Alstom в 2009 году, ТТС сможет сократить интервал между поездами на линии 1 в часы пик и позволить увеличить количество поездов, курсирующих на линии 1. Однако работа не начнется до тех пор, пока не будут поставлены новые поезда, совместимые с УВД, и не будет снят с эксплуатации старый подвижной состав , несовместимый с новой системой. УВД вводилось поэтапно, начиная с испытаний 4 ноября 2017 года во время регулярного сообщения между станциями Дюпон и Йоркдейл . Впервые он был введен на постоянной основе с открытием продолжения метро Торонто-Йорк Spadina 17 декабря 2017 года между Vaughan и Sheppard West . станциями Внедрение системы на оставшейся части линии проводилось во время закрытия выходных и работы в ночное время, когда метро закрывалось. Реализация проекта задерживалась: сроки полной конверсии первой линии несколько раз переносились до 2022 года. Преобразование УВД на станцию ​​Финч было завершено 24 сентября 2022 года. Преобразование всей линии 1 в УВД потребовало установки 2000 маяков, 256 сигналов и более миллиона футов кабеля. УВД также планируется использовать на линии 5 Эглинтон , которая вскоре откроется , однако, в отличие от линии 1, система на линии 5 будет поставлена ​​компанией Bombardier Transportation с использованием технологии Cityflo 650 . TTC планирует в будущем преобразовать линию 2 Bloor-Danforth и линию 4 Sheppard в ATC при условии наличия финансирования и возможности заменить текущий парк, не совместимый с ATC, на линии 2 поездами, которые с предполагаемой датой завершения к 2030 году.

Соединенные Штаты

Системы УВД в США почти всегда интегрированы с существующими системами непрерывной сигнализации в кабине . УВД происходит от электроники локомотива, которая реализует некоторую форму контроля скорости на основе входных сигналов системы сигнализации кабины. Если скорость поезда превышает максимальную скорость, разрешенную для данного участка пути, в кабине звучит сигнал превышения скорости. Если инженеру не удается снизить скорость и/или затормозить для снижения скорости, автоматически производится штрафное торможение. Из-за более чувствительных проблем управления и контроля грузовых поездов Северной Америки система УВД почти исключительно применяется к пассажирским локомотивам как в междугороднем, так и в пригородном сообщении, при этом грузовые поезда используют сигналы кабины без регулирования скорости. Некоторые пассажирские железные дороги с большим объемом перевозок, такие как Amtrak , Metro North и Long Island Rail Road, требуют использования контроля скорости на грузовых поездах, которые курсируют по всем или части их систем.

Хотя технология сигнализации в кабине и контроля скорости существует с 1920-х годов, внедрение УВД стало проблемой только после ряда серьезных аварий, произошедших несколько десятилетий спустя. Железная дорога Лонг-Айленда внедрила систему автоматического контроля скорости на территории, где сигнализируют кабины, в 1950-х годах после пары смертельных аварий, вызванных игнорированием сигналов. После катастрофы на подъемном мосту в заливе Ньюарк штат Нью-Джерси законодательно разрешил использование контроля скорости всем крупным операторам пассажирских поездов в штате. Хотя контроль скорости используется на многих пассажирских линиях в Соединенных Штатах, в большинстве случаев он был принят добровольно железными дорогами, владеющими линиями.

Только три грузовые железные дороги, Union Pacific , Florida East Coast и CSX Transportation , внедрили какую-либо форму УВД в своих собственных сетях. Системы как на FEC, так и на CSX работают совместно с сигналами кабины с импульсным кодом , которые в случае CSX были унаследованы от железной дороги Ричмонд, Фредериксбург и Потомак на ее единственной магистральной линии. Система Union Pacific была унаследована на участках главной линии восток- запад Чикаго и Северо- запада и работает вместе с ранней двухсторонней системой сигнализации в кабине, разработанной для использования с УВД. На CSX и FEC более строгие изменения сигналов кабины требуют, чтобы машинист инициировал минимальное нажатие на тормоз, иначе ему грозит более суровое наказание, которое приведет к остановке поезда. Ни одна из систем не требует явного контроля скорости или соблюдения кривой торможения . Система Union Pacific требует немедленного торможения, которое нельзя отпустить до тех пор, пока скорость поезда не снизится до 40 миль в час (64 км/ч) (для любого поезда, движущегося со скоростью выше этой). Затем скорость поезда необходимо дополнительно снизить до не более 20 миль в час (32 км/ч) в течение 70 секунд после первоначального пропадания сигнала в кабине. Неиспользование тормозов при таком снижении скорости приведет к наложению штрафа.

Все три системы УВД для грузовых перевозок предоставляют инженеру определенную свободу действий в безопасном и правильном торможении, поскольку неправильное торможение может привести к сходу с рельсов или сходу с рельсов. Ни одна из систем не работает на труднопроходимой или гористой местности.

См. также

• Устройство против столкновений
• Автоматическая остановка поезда
• Автоматическое воздействие поезда
• Сигнализация кабины
• Позитивный контроль поезда
• Система защиты поездов

Внешние ссылки

• Железнодорожный технический сайт: Автоматическое управление поездами