история техники Кологривая

10. АВТОМАТИКА, ТЕЛЕМЕХАНИКА И СВЯЗЬ

Как уже говорилось ранее, движение на железных дорогах в начале их постройки осуществлялось с незначительной скоростью; точное соблюдение установленного расписания в таких условиях было достаточно надежной гарантией безопасности движения. Однако уже на открытии линии Ливерпуль – Манчестер произошел несчастный случай, который заставил Стефенсона задуматься над необходимостью применения каких-либо сигналов, без которых невозможно обеспечить безопасность железнодорожного движения. Один из членов парламента, ярый сторонник сооружения железной дороги, решил обменяться рукопожатием с герцогом Веллингтоном, сидевшим в вагоне, и попал под колесо двинувшегося вагона. Локомотив в то время не подавал сигналы. По указанию Стефенсона были введены сигналы, которые подавали сторожа: днем – флажками, ночью – ручными фонарями. Машинистам выдали рожки, которые в 1835 г. были заменены паровым свистком. С 1834 г. на линии Ливерпуль – Манчестер были введены неподвижные сигналы. Сначала это были деревянные столбы, поворачивающиеся на 90 градусов, с сигнальными дисками различной формы и цвета, которые при поворотах столбов обращались к движущемуся поезду узкой или широкой стороной. Широкая сторона требовала остановки поезда.

С изобретением в 1841 г. англичанином Грегори семафора стал возможен переход от движения поездов с разграничением времени к разграничению их пространством. Средствами связи при движении поездов служили телеграф и позже телефон [1].

Вто время крупным шагом вперед в части обеспечения безопасности движения поездов было введение блокировки, посредством которой путевые семафоры запирались на время, пока на соответствующем участке пути находился поезд. Первой практически удовлетворительной системой блокировки была система Тейлера, изобретенная в 1852 г. в Англии и примененная в 1868 г. в России. В дальнейшем появился целый ряд систем блокировки [1].

Вконце 80-х гг. XIX в. английскими инженерами Веббом и Томсоном были изобретены жезловые аппараты для регулировки движения поездов на однопутных дорогах, которые с 1897 г. получили распространение на железных дорогах России.

Управление стрелками на расстоянии (т. е. централизация стрелок) впервые было осуществлено в Англии и затем в Германии (1860–1867). Введение на русских железных дорогах систем централизации стрелок и сигналов относится к 1900–1905 гг. Сначала появилась гидравлическая

101

система, а позже (1909) была применена Всеобщей компанией электричества первая в России электрическая централизация системы.

Первая попытка устройства автоматической блокировки имела место во Франции в 1859 г. на железной дороге Париж – Сен-Жермен. В качестве блок-сигнала служил поворотный диск. Диск этот с помощью тяг и рычагов был связан с неподвижной шиной, прижатой к ходовому рельсу. При проходе поезда реборды его колес отжимали шину от рельса, это вызывало закрытие диска, одновременно поршень, установленный у диска ртутного тормоза, поднимался и задерживал диск в закрытом положении. По истечении определенного времени (примерно 6 мин) после прохода поезда поршень, преодолевая вязкость ртути, возвращался в исходное положение и диск закрывался.

Несмотря на то, что некоторые опыты в этом направлении дали неплохие результаты, однако так называемые точечные системы в конечном счете успеха не имели, поскольку появился более совершенный и в то же время более простой метод связи поезда с путем – рельсовая цепь. В 1867 г. Робинзон В. предложил использовать ходовые рельсы в качестве проводников электрического тока и создал специальную конструкцию путевого приемника. В 1869 г. он разработал модель первой автоблокировки, которая демонстрировалась на выставке в Нью-Йорке: при наезде поезда рельсовая цепь замыкается его скатами, путевое реле притягивает якорь и сигнал закрывается. Такая рельсовая цепь, получившая название нормально разомкнутой, имела ряд недостатков, основным из которых было отсутствие контроля целостности и исправности элементов рельсовой цепи. После дополнительной проработки Робинзон в 1872 г. предложил более совершенную нормально замкнутую рельсовую цепь. Она сразу получила признание, так как недостатки нормально разомкнутой рельсовой цепи в ней были устранены.

Внедрение рельсовых цепей было сопряжено с большими трудностями. Верхнее строение пути и скрепления рельсовых стыков не были приспособлены для надежного проведения электрического тока, но Робинзону удалось устранить этот недостаток за счёт введения стыковых соединителей. Таким образом были получены рельсовые цепи, имеющие длину до 1,2 км.

При введении электрификации потребовалось разрешить следующее противоречие: с одной стороны, создать непрерывную электрическую цепь для обратных тяговых токов, с другой – образовать на ней же изолированную секцию для сигнальных токов. В первое время это противоречие удалось устранить, применив однорельсовую цепь, при которой одна нить рельсов не изолировалась и предназначалась для тягового тока, а другая

102

изолировалась и предназначалась для сигнального тока. Такое простое решение оказалось не вполне удачным, так как устройство имело серьезные недостатки. И только в 1902 г., когда был применен для питания рельсовой цепи переменный ток, задача была окончательно решена и оказалась настолько удачной, что послужила толчком к широкому распространению автоматической блокировки на электрифицированных железных дорогах. Особенно этому распространению способствовало изобретение дроссельных стыков, которые дали возможность применять на электрифицированных железных дорогах двухрельсовые цепи.

Честь изобретения электрического перевода стрелок (1887–1888) принадлежит французам: М. Депре, который для этой цепи применил два мощных соленоида, и братьям Сартио, которые воспользовались обычным электродвигателем, преобразовав его вращательное движение в поступательное движение стрелочных остряков [1].

Одним из самых опасных элементов, входивших в общую систему железнодорожной сигнализации, являлся человек, обслуживающий сигнализацию или пользующийся ею, со свойственными его природе недостатками.

Это обстоятельство привело к необходимости введения в эксплуатацию в 80-х гг. XIX в. автостопов – приборов, останавливающих поезд при проходе его мимо закрытого семафора или при приближении к нему.

Для этой цепи от воздухопровода пневматического тормоза делался отвод на крышу паровоза. На конце отвода имелась стеклянная запаянная трубка или поворотный кран. С семафорным крылом, или приводом, был соединен рычаг, который при открытом семафоре располагался вдоль мачты, при закрытом – становился на пути названной трубочки, которая разбивалась и соединяла воздухопровод с атмосферой. Происходило торможение.

При больших скоростях движения поездов такое примитивное решение оказалось непрактичным, ибо резкая остановка пассажирского поезда могла вызвать беспокойство среди пассажиров, а у грузового состава – повлечь за собой сход с рельсов. В связи с этим были созданы авторегулировочные системы, при которых скорость поезда автоматически понижалась в определенных местах. Поезд останавливался, как правило, лишь после предварительного снижения скорости.

В настоящее время почти на всех железнодорожных линиях с интенсивным движением поездов применяют автоматическую блокировку и автоматическую локомотивную сигнализацию (АЛС) (рис. 10.1).

Чаще всего применяется автоматическая блокировка с проходными светофорами, при этом рельсовые цепи используют разных типов: постоянного и переменного тока, кодовые, импульсные, тональные.

103

Основным типом электрической централизации стрелок и сигналов на станциях является маршрутно-релейная централизация с кнопочным пультом управления (рис. 10.2, 10.3).

Рис. 10.2. Релейная централизация крупной станции

Рис. 10.3. Маршрутно-релейная централизация с выносным табло

Главный элемент этой системы – реле I класса надежности. В связи с широким развитием микроэлектроники и микропроцессорной техники в ряде стран разработана электронная централизация.

Телеграф начал применяться на железных дорогах в 30-х гг. XIX в. англичанами Дж. Куком и Ч. Уитсоном. В 1838 г. американец Самюэль

105

Первые попытки применения радиотелеграфа и радиотелефона для связи станций железных дорог между собой, движущегося поезда со станцией, движущихся поездов между собой, а также использования радиоаппаратуры для сигнализации и предупреждения проезда закрытых семафоров относятся к 1906 г. Они были сделаны в США Управлением Соединенной Тихоокеанской железной дороги. Дальнейшее применение эти устройства получили в начале 20-х гг. – одновременно в США, Великобритании, Германии и Франции.

На железных дорогах СССР впервые радиосвязь была применена в 1936 г., а уже в 1937–1938 гг. на ряде станций (Инская, Ленинград-Сорти- ровочный – Московский, Лосиноостровская, Люблино и др.) появились отдельные радиоустановки. Следующим этапом явилась разработка средств внутренней радиосвязи машинистов маневровых локомотивов с маневровыми диспетчерами, а также списчиков вагонов с работниками технических контор. В 1948 г. начался серийный выпуск радиостанций ЖР-1 для внутристанционной радиосвязи (рис. 10.5).

В начале 50-х гг. ХХ в. на Омской железной дороге был оборудован опытный участок радиостанцией ЖР-1 серии «Г» для испытания поездной радиосвязи, радиус действия которой составлял 25 км. Впервые поездная радиосвязь была применена, кроме Омской, на железных дорогах: Мос- ковско-Рязанской, Казанской, Южно-Уральской, Томской и Северной.

С 1954 г. для поездной радиосвязи стали использовать радиостанцию типа ЖР-3, отличавшуюся повышенной помехозащищенностью и в полтора льшей дальностью действия. К 1955 г. более 700 станций со-

106

юзных железных дорог имели внутристанционную радиосвязь маневрового диспетчера с машинистами маневровых локомотивов и составителями поездов. Поездной радиосвязью было оборудовано более 5200 км железных дорог.

Рис. 10.5. Общий вид радиостанции типа ЖР-1: слева приемосдатчик, справа пульт управления

Долгое время все уровни и звенья железнодорожного транспорта были оснащены радиосредствами системы «Транспорт», которая расширяла возможности поездной, станционной и ремонтно-оперативной радиосвязи и обеспечивала решение ряда технологических задач. Поездная радиосвязь обеспечивает, наряду с телефонной связью между диспетчером и машинистом, передачу диспетчером отдельных команд, вплоть до команды экстренной остановки поезда без участия машиниста. Радиосвязь начальника поезда с машинистом и поездной бригадой обеспечивается во время движения и на станциях.

Ремонтно-оперативная радиосвязь позволяет обеспечить не только радиосвязь диспетчерского аппарата со всеми ремонтными подразделениями энергохозяйства, службы пути, сигнализации и связи и других служб, но и громкоговорящее оповещение внутри бригад.

Помимо этого, система технологической радиосвязи «Транспорт» являлась базой для передачи команд управления подвижными объектами. Она позволяла организовать передачу номера поезда при его проследовании станции.

В странах Западной Европы наибольшее распространение получила система фирмы «Телефункен» (ФРГ), стандартизированная в рамках Международного союза. Она была создана в 1968–1972 гг.

107

На отечественных и зарубежных железных дорогах широкое распространение получили разнообразные системы промышленных телевизионных установок (ПТУ), предназначенные для наблюдения за многообразием производственных процессов.

Обзорные телевизионные системы используют для передачи изображений станций, отдельных парков, цехов локомотивных вагонных депо. Они позволяют наблюдать за работой складов и сортировочных горок, контролировать процессы загрузки грузовых, почтовых, багажных и пассажирских вагонов.

управления движением поездов.

Интенсивно разрабатываются и внедряются видеоинформационные системы передачи визуальной информации с показом ее на экранах телевизионных приемников.

Тренировку и обучение машинистов осуществляют с помощью тренажеров, представляющих собой имитационные моделирующие системы, которые воспроизводят условия управления локомотивом (рис. 10.8).

108

11. БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ

Когда речь идет об условиях безопасности, делается все для исключения любых возможных неожиданностей: изыскиваются пути резервирования прочности и надежности конструкций, усовершенствования способов работ. Hи один вид транспорта не может обеспечить абсолютную безопасность и 100 %-ную надежность.

Естественно, что наибольшую опасность представляют крушения пассажирских поездов, влекущие за собой не только перерывы в движении, большие материальные потери транспортных средств, но и человеческие жертвы. При этом история развития железнодорожного и других видов транспорта, к сожалению, знает немало поистине трагических событий. Например, при столкновении пригородных поездов на Лионском вокзале Парижа, в июле 1988 г., погибли 40 и получили ранения 32 чел. В декабре того же года в результате столкновения поездов в Лондоне погибли 36 и были ранены 150 чел. В СССР крушения с тяжелыми последствиями произошли на станциях Ламенская и Каменская. В первом случае (1972) в результате приема пассажирского поезда на станционный путь, где уже находился грузовой поезд, погибли 58 и ранены были 16 чел. Во втором (1987) – грузовой поезд, потерявший управление из-за автотормозов, оказавшихся выключенными, на большой скорости наехал на стоявший на станционном пути пассажирский поезд, в результате были разбиты три хвостовых вагона, погибли 106 и ранены 14 чел.

Лобовое столкновение ночного скоростного пассажирского поезда вблизи станции Аржантон (Франция, август 1985 г.) со встречным поездом, повлекло за собой гибель 43 чел., а 33 получили тяжелые ранения. Памятны также тяжелые крушения скоростных пассажирских поездов «Колониэл» (США, январь 1987 г.) и «Аврора» (СССР, июнь 1988 г.), в которых погибли в первом случае 15 чел. и были ранены более 170 чел., во втором погибли 32 и получили ранения примерно 100 чел. Известны также крупные крушения пассажирских поездов, произошедшие во Франции, Италии и других странах.

Особое место и повышенную опасность представляют столкновения автотранспорта с поездами на железнодорожных переездах, которые сопровождаются обычно многочисленными жертвами.

Существующая система обеспечения безопасности никак не может считаться благополучной. Поэтому фактическое положение дел с безопасностью движения и понимание того, что не существует абсолютно надежных и полностью безотказных систем, требуют постоянной и всесторонней работы специалистов (создателей транспортной техники, персонала,

110