Способы разграничения поездов на перегонах

Первоочередной задачей обеспечения безопасности железнодорожного движения является исключение столкновений подвижных единиц.

При самых малых размерах движения можно использовать для перевозок по участку всего один локомотив, и если исключить самопроизвольное движение стоящих на станциях вагонов под уклон, то столкновений не будет. Последнее требование необходимо соблюдать при оборудовании любыми устройствами безопасности. Когда требуется более одного локомотива, можно изготовить для каждого перегона по одному жезлу, выдача которого машинисту является правом на занятие перегона. Жезл может представлять собой металлическую пластину или стержень с названием перегона. В таких условиях по каждому перегону поезда вынуждены двигаться поочередно, сначала поезд в одном направлении, а затем в противоположном, что затрудняет организацию движения.
На однопутных железных дорогах США первоначально получила распространение трэйн-ордерная система, при которой машинисту поезда выдается письменный приказ на весь участок следования с указаниями, какие условия он обязан соблюдать для проследования каждой станции (дождаться прибытия встречного поезда, остановиться на 5 мин и следовать до следующей станции и т.д.). Очевидно, что задержка любого поезда влечет простои всей группы взаимодействующих с ним поездов.

Так и произошло 22 сентября 1851 г. на железной дороге Нью-Йорк и Эри. На станции долгое время ожидал прибытия встречного поезда пассажирский поезд, в котором находился начальник участка, выпускник Гарварда, Чарлз Минот. Из телеграфного запроса он узнал, что встречный поезд еще не прибыл на впереди расположенную станцию и послал на эту станцию первую в истории железных дорог телеграмму, относящуюся к организации движения поездов: «Задержите поезд до получения следующих приказов, Чарлз Минот, начальник участка». Затем он вручил письменный приказ начальнику поезда и машинисту: «Отправляйтесь на станцию Гошен, не дожидаясь встречного поезда». Машинист отказался выполнить приказ и Минот довел поезд до указанной станции. Встречный поезд еще не прибыл. Минот повторил указанную процедуру и привел поезд на следующую станцию одновременно с прибытием встречного поезда.
Этот опыт оказался столь удачным, что вошел в практику этой дороги. Появилась должность поездного диспетчера, который передавал телеграфные приказы машинистам через дежурных по станциям с учетом поездной обстановки. Многие машинисты и кондукторы уволились в знак протеста, но система получила широкое распространение на железных дорогах США. С появлением телефона и селекторной связи она приобрела черты современного диспетчерского управления. Американцы разработали правила, минимизирующие ошибки в передаче приказов: стандартные тексты, одновременная их передача на все станции, вручаемые приказы машинистам, проверка правильности приказов.
Американская система селекторной диспетчерской связи, позволяющая по двум проводам вызывать и вести переговоры с нужной диспетчеру станцией или со всеми сразу, появилась на сибирских железных дорогах России во время Гражданской войны. В 1920-х гг. система была перенесена на участок Москва—Александров и явилась основой создания отечественной системы диспетчерского управления.
До появления средств связи на отечественных железных дорогах движение поездов на однопутных участках осуществлялось при посредстве письменных извещений, а на двухпутных — с разграничением времени, положенным на проследование поездом перегона между станциями. Этот способ допускается [33] и регламентируется [12] при перерыве действия всех средств сигнализации и связи. Степень обеспечения безопасности движения поездов при такой их организации явно недостаточна. Поэтому с появлением средств связи между станциями, сначала телеграфной, а затем телефонной, стали применять разграничение поездов по расстоянию, которое допускало отправление очередного поезда на перегон только после получения от дежурного соседней станции извещения о прибытии в полном составе ранее отправленного поезда. В случае вынужденной остановки на перегоне поездная бригада должна была своевременно предупредить машиниста идущего следом поезда. Очередность отправления поездов определяли дежурные по станциям, руководствуясь расписанием. Диспетчерского регулирования движения поездов тогда не существовало.

Этот способ организации движения допускается [33] как основной на мало деятельных участках и как резервный при неисправности перегонных устройств СЦБ. При длинных перегонах интервалы между поездами получаются очень большими, что снижает пропускную способность, поэтому в исключительных случаях, при резком увеличении размеров движения приказом начальника дороги, в соответствии с требованиями [12], может устанавливаться движение поездов с разграничением временем (вслед).
Очевидно, что безопасность движения при организации движения, использующей телефонные средства связи, целиком определяется безошибочностью действий дежурных по станциям.
Первым устройством, позволившим наиболее просто и надежно исключить столкновения поездов на перегонах, следует назвать ЭЖС, при которой правом на занятие поездом перегона служит жезл (металлический стержень с соответствующей надписью), вручаемый машинисту на станции отправления. Взаимодействие двух соединенных проводами жезловых аппаратов на соседних станциях допускает единовременное изъятие только одного жезла, относящегося к данному перегону, поэтому на нем может находиться только один поезд, после прибытия которого и вкладывания привезенного жезла в аппарат становится возможным изъятие жезла из любого аппарата данного перегона. При отправлении поездов вслед используют развинчивающийся жезл. Часть жезла с надписью «Билет» вручается машинисту первого отправляемого поезда, а вторую часть жезла с надписью «Жезл» — машинисту поезда, идущего вслед.

Доставка жезла машинисту, особенно в случае отправления поезда, стоящего на станции, вызывает существенные потери времени, а прием жезла при безостановочном пропуске поезда по станции требует снижения скорости. По этим причинам ЭЖС ограничивала пропускную способность. На смену ей пришла более совершенная система регулирования движения поездов — полуавтоматическая блокировка (ПАБ).
Правом на отправление поезда при ПАБ является разрешающее показание выходного сигнала (первоначально семафора, а позднее светофора), открыть который дежурный по станции может только в случае свободности перегона. С этого момента до прибытия поезда на соседнюю станцию фиксируется занятость перегона, а закрывается выходной сигнал автоматически во время проследования отправляемого поезда.
Недостаток пропускной способности участка при ПАБ, обусловленный разграничением поездов на длину перегона, частично устраняется устройством блокпостов первоначально с дежурным персоналом, а затем автоматического действия. Прибытие поезда в этой системе контролируют фиксацией проследования двух коротких рельсовых цепей, расположенных перед входной стрелкой. Отрыв от состава вагонов система не обнаруживает, поэтому прибытие поезда в полном составе должен контролировать персонал станций. Этот контроль могут обеспечить устройства счета осей, работающие следующим образом. На выходе со станции датчик фиксирует каждую ось отправляемого поезда. Количество осей запоминается счетным устройством. При входе на соседнюю станцию аналогичный датчик фиксирует каждую ось прибывающего поезда, которые вычитаются из суммы, хранящейся в счетчике. Результат равный нулю означает прибытие поезда в полном составе, что позволяет автоматически фиксировать свобо-дность перегона. Существует опасность отказа устройств счета осей, при которой счетчик может сохранить нулевое показание при наличии поезда или отцепившихся вагонов на перегоне. Поэтому конструкция устройств счета осей должна обеспечивать индикацию прекращения работы и исключать автоматическую фиксацию прибытия поезда при любых отказах, вероятность которых требуется учитывать. В такой ситуации контроль прибытия поезда возлагается на дежурный персонал управления перевозками. Кроме того, отсутствие рельсовых цепей на перегоне исключает электрический контроль исправности рельсовой колеи. Все это снижает безопасность движения поездов при ПАБ по сравнению с автоблокировкой (АБ).

При АБ перегоны делят на оборудованные рельсовыми цепями блок-участки, каждый из которых ограждают светофором. Занятие рельсовых цепей поездом вызывает автоматическое изменение сигнальных показаний, число которых обеспечивает предупреждение машиниста о закрытом светофоре на расстоянии, не меньшем тормозного пути. Это позволяет отправлять попутные поезда со станций через небольшие интервалы времени и обеспечивать высокую пропускную способность.
Таким образом, безопасность движения при АБ в наибольшей степени зависит от возможности восприятия сигналов машинистами. Видимость сигналов изменяется в течение суток, а также зависит от погодных условий, рельефа местности и кривизны пути. Практически обеспечить ее в пределах длин всех блок-участков невозможно. Если после проезда сигнала, требующего снижения скорости, поезд попадает в зону отсутствия видимости следующего сигнала, то машинист лишается возможности немедленного восприятия изменения показания на более разрешающее и вынужден до конца этой зоны поддерживать пониженную скорость. Это вызывает снижение пропускной способности участка и повышенный расход энергии на тягу поездов, поэтому на железных дорогах России вьшолняется требование [33], согласно которому все участки с АБ дополняют устройствами автоматической локомотивной сигнализации (АЛС). Эта система обеспечивает непрерывную передачу в кабину машиниста сигнального показания светофора, к которому приближается поезд на всем протяжении блок-участка, расположенного перед этим светофором.
Таким образом, безопасность движения поездов определяется бдительностью машиниста, т.е. его способностью своевременно и правильно реагировать на сигналы, поэтому самой важной проблемой является контроль способности машиниста управлять поездом. К наиболее простым относятся устройства, применяемые на пригородных электропоездах и поездах метро, которые требуют от машиниста постоянного нажатия на рукоятку контроллера, отпускание которой приводит к отключению двигателей и торможению поезда. Устройства бдительности, применяемые на зарубежных железных дорогах, передают периодически (через 50—90 с) машинисту звуковой и оптический сигналы, требующие нажатия рукоятки или педали. Отсутствие указанных действий в течение установленного промежутка времени вызывает экстренное торможение поезда. Такое устройство отвлекает машиниста от управления локомотивом, а безопасность движения не обеспечивается в случае рефлекторных нажатий рукоятки или педали.

На отечественных железных дорогах применяется система контроля бдительности машиниста (ТС КБМ), при которой с помощью датчика, совмещенного с наручными часами, постоянно измеряется пульс и электрическое сопротивление кожи руки машиниста, по которым оценивается его бодрость. При погружении в сонное состояние подаются звуковой и световой сигналы, на которые машинист должен реагировать определенными действиями, их отсутствие за установленное время влечет автостопное торможение.
Более совершенные устройства непрерывно контролируют скорость поезда и в случае превышения допустимого значения передают сигнал машинисту, на который он должен реагировать нажатием рукоятки бдительности или воздействием на тормозную систему. Отсутствие в установленное время указанных действий машиниста влечет экстренное торможение поезда. Такие устройства вызывают неоправданное снижение пропускной способности и потери энергии в тех случаях, когда остановка поезда в данной точке пути не требуется, а машинист не успел своевременно снизить скорость до допустимой. Устройства более высокого уровня автоматизации при подходе поезда к точке пути, в которой необходимо начинать снижение скорости, передают машинисту соответствующую информацию; если он в течение установленного промежутка времени не воздействует на органы управления, то скорость поезда автоматически снижается до необходимой.

Рассмотренные устройства обеспечивают безопасность движения поездов, и поэтому их называют автоматикой безопасности. Ее обязательное наличие позволяет осуществить дальнейшую автоматизацию управления поездами, направленную на повышение пропускной способности. В этом плане могут решаться следующие задачи: точная остановка поезда в заданных точках пути, экономия энергии за счет оптимальных режимов ведения поезда, исключение остановок на подходах к станциям и узлам регулированием их скоростей, централизованное регулирование движения на участках с учетом их взаимного влияния и отклонений от графика, автоматизация вождения поездов в комплексной системе централизованного управления движением. Важным требованием к построению устройств автоматики является обеспечение возможности поэтапной надстройки уровней автоматизации.