Железнодорожная сигнализация. Краткий очерк

Итак, в предыдущем посте мы говорили об игрушке Train Simulator 2016, о поездах и железных дорогах. Игрушка сподвигла меня почитать про железнодорожную сигнализацию, как она создавалась, какие вехи в развитии прошла. Интересно было проследить развитие до современного состояния.

Прежде всего, оказалось, что систем сигнализаций не одна и даже не две. Их много. Даже в одной и той же стране могут применяться сразу несколько таких систем. Германия как раз из таких стран. В Германии используются аж 7 (!!!) систем! Ну правда тут посчитали еще и локомотивную сигнализацию, и семафорную тоже, и еще какие-то, я уже не помню всех. Кстати, да, семафорная сигнализация до сих пор используется. Так что, не удивляйтесь увидев ее на маршрутах в игрушке.

Здесь мы рассмотрим только одну из немецких систем. Тем более, что она близка к семафорной. Ее будет легче понять. И легче на ее основе понять потом другие системы. В том числе и нашу, российскую, которая, по-сути, с некоторыми изменениями, имеет одни корни с одной из поздних немецких систем. Но обо всем по порядку.

Сигналы форм известны человечеству очень давно. Еще с Древнего Рима, когда например передача приказов и другой информации в войсках осуществлялась жестами рук. А может и еще раньше. На флоте тоже использовались сигналы подаваемые человеком с помощью флагов. Так что железнодорожная сигнализация с помощью форм была логичным продолжением этой человеческой мысли. Тем более, что фонари того времени не были столь яркими и видимыми в дневное время. Фонари использовались как ночные сигналы.

Первое время на железной дороге не использовалось вообще никакой сигнализации. Поезда были разделены временем, а не расстоянием. Однако уже на одной из первых линий, Манчестер – Ливерпуль, Стефенсон (изобретатель первой железной дороги) задумался о сигнализации. Скорости тогда были еще маленькими, поэтому кое-как обходились без аварий и столкновений. С ростом интенсивности движения и скоростей проблема разделения поездов одним только расписанием становилась все яснее и яснее.

Первая дневная сигнализация на железной дороге была сделана на поворотных столбах. Сигналы форм. Прообраз семафоров. Это где-то 1830-е годы. Кто это придумал, я не знаю, но уже в 1841 году Грегори изобрел семафор – устройство на поворотных крыльях, которые крепятся к неподвижной мачте. Семафоры заменили поворотные столбы и используются по сей день. Настолько удачное оказалось решение. С введением сигнализации, поезда уже разделялись не только временем, но и географически, расстоянием.

Первоначально, сигналов было не так много. Чаще всего они устанавливались в качестве входного на станцию. Выходного для отправления поезда со станции на перегон не было. Предполагалось, что поезд в любом случае остановится на станции. Ну а команда на отправление давалась диспетчером устно или жестом. Позже с ростом числа поездов, в том числе и поездов, которым не требовалось останавливаться на каждой станции, появились и выходные сигналы, и сигналы на самих перегонах.

Первые сигналы не были еще автоматическими (сложно поверить, да? 🙂 ) и все еще управлялись людьми. В том числе и сигналы на перегонах. Об их открытии или закрытии договаривались по телеграфу и позже по телефону. Важной вехой в развитии безопасности движения была договоренность о блокировке сигнала пока поезд не уедет за другой сигнал. Но много сигналов с ручной блокировкой не поставишь ведь и начали появляться разные полуавтоматические и автоматические системы блокировки.

Одной из важнейших фигур в истории развития систем блокировки был Вильям Робинзон. В 1867-м году он предложил использовать рельсы как электрическую цепь, которую бы замыкали колеса поезда. В 1869-м он сделал первый макет такой системы. Она получила название нормально разомкнутой. То есть в норме, если поезда нет, такая цепь разомкнута, едет поезд и замыкает ее. Но у этой системы обнаружились недостатки. Так ее было сложно контролировать на предмет поломок. Вдруг она разомкнется еще где-нибудь и даже поезд ее уже не замкнет. После работы над ошибками, Робинзон в 1872-м году представил другую схему, нормально замкнутую. Ее приняли на ура.

Эволюция СЦБ – это тоже обширная тема для отдельной статьи. Однако вернемся к сигналам и поездам. В начале, когда скорости все еще были невелики, машинисты успевали увидеть сигнал и остановиться перед ним если он закрыт. С ростом скоростей это было сделать все сложнее и сложнее. Благо сигналов тогда было еще не так много и машинисты примерно знали, где они находятся. Снижали скорость заранее, если вдруг сигнал закрыт. Но с ростом скоростей и числа поездов росло и количество сигналов на линиях. Разве упомнишь теперь где там эти сигналы стоят? Вот чтобы предупредить машиниста о приближении к сигналу, ввели таблички, несколько косых черт на белом фоне. Знак, хорошо знакомый современным автомобилистам, такие же стоят при приближении к переезду. При приближении к таким табличкам, снижали скорость, готовились к закрытому сигналу.

Однако это все требовало времени. Как на снижение скорости, так и на набор ее потом. И, фактически, это время тратилось бесполезно если сигнал был открыт. Тратилось впустую и топливо. И вода (в то время ходили паровозы). Так, вполне логичным следующим шагом стало введение предупреждающих сигналов. Они ставились за несколько сотен метров до основного сигнала и дублировали его показания, чтобы поезд успел остановиться перед основным сигналом. Или же проследовал без снижения скорости, если оба и предупредительный, и основной сигналы открыты. Если же предупредительный был закрыт и пока поезд тормозил к основному, этот основной вдруг открылся – что ж, это удача. Ну а если предупредительный был открыт, а основной оказался закрытым – такой ситуации не должно быть, это ошибка и, вероятно, какая-то нештатная ситуация.

В целом, предупредительные сигналы ставят так, чтобы поезд, с максимальной для этого пути скорости, мог остановиться перед основным сигналом. Но на кривых, когда основной сигнал будет долго не виден или в туман или в прочих условиях плохой видимости тоже договорились ставить предупредительные сигналы. То есть дистанция от такого предупредительного до основного может быть меньше, чем нужно. Для отличия таких уменьшенных дистанций, на предупредительном сигнале горит белый огонь (в немецком варианте), в дополнение к показаниям. Но, как правило, если вы видите такой укороченный предупредительный, с белым огнем, то вы уже проехали нормальный предупредительный, с нормальной дистанцией. Таблички с косыми чертами теперь ставятся перед первым предупредительным.

Вот, в общем. Эта была более менее основная семафорная сигнализация. Принятая с теми или иными наслоениями всеми странами, не только Германией. Примерно такая система была и у нас в России до Великой Отечественной Войны. С дальнейшим ростом скоростей и развитием светофоров вместо семафоров, светофорную сигнализацию каждая страна уже делала по-своему.

С развитием ламп и линз, стало возможным применение световых сигналов не только ночью, но и днем. Керосиновые лампы требовали большей заботы о них человека. Поэтому понятно, что они использовались лишь ночью. Только с приходом электричества стали развиваться светофоры.

В 1928-м году в Германии стали применяться первые светофоры. Немцы не стали мудрствовать лукаво, а использовали всю ту же семафорную модель сигнализации, только со светофорами. Тоже были основные и предупредительные светофоры. Понятно, что как и в случае с семафорами, предупредительный сигнал должен отличаться от основного. К тому же, в современной реализации, предупредительный для следующего основного крепится на одну мачту с текущим основным. Поэтому еще важнее их различать. В общем-то система используется до сих пор на железных дорогах западной Германии.

По самим сигналам нет ничего сложного. Зеленый на основном – разрешено движение с максимально возможной скоростью для этого пути. Да, кстати, ограничения скорости бывают путевыми, это те скорости, которые нельзя превышать при любых показаниях светофоров. Они устанавливаются табличками. Две таблички будет, только две, не больше! Одна предупредительная, вторая основная. И есть еще ограничения, вводимые светофорами. О них мы позднее поговорим еще. Вот желтый сигнал на основном светофоре – как раз вводит такое ограничение. Если не сказано иное, то разрешено двигаться со скоростью 40 км/ч. Вот об ином мы позже еще поговорим. Красный на основном – стой. Проезда нет. Желтый сигнал на основном означает еще и что следующий основной будет красный.

Теперь по предупредительным. Предупредительный сигнал, если он выполнен в виде светофора (а может еще исполняться как семафор), выглядит как два огня, расположенные на косой линии. Этакий наклонный светофор. Если оба огня зеленые – значит основной сигнал дальше тоже зеленый. Если один огонь зеленый, другой желтый – значит основной желтый. Если оба огня на предупредительном желтые, то основной сигнал будет красным. Ну и если на предупредительном ко всему прочему горит белый огонь, то это укороченная дистанция. Сам по себе предупредительный не накладывает никаких скоростных ограничений, но надо успеть снизить скорость или вообще остановиться к соответствующему основному сигналу.

Теперь вернемся к обещанному ограничению скорости. Про ограничения самого пути уже сказали. Обычно машинисты знают, где у них какая скорость разрешена на маршруте. И будут таблички если что. Кроме этого есть еще скорость задаваемая вагонами. Некоторые вагоны не могут двигаться быстрее какого-то порога. Наверное это все будет в сопроводительных документах. Это нам не так интересно. Самое интересное – скорость задаваемая сигналами. Тут опять не обойтись без короткого экскурса в историю.

В начале развития сигнализации, было только 2 сигнала, все можно, или все нельзя. То есть либо сигнал открыт, либо он закрыт. Позже с ростом скоростей добавили еще один – промежуточный, желтый, медленно. Который предписывал снизить скорость. Вот в немецкой “Hp” (это так она называется), про которую мы рассказывали выше, этот норматив 40 км/ч. Дальше, с появлением стрелок стало понятно, что если поезд пойдет по отклонению по стрелке, то ему нужно двигаться медленнее. Соответственно тоже нужно ограничивать как-то скорость. Вот тут разные системы сигналов пошли разными путями. Если  попытаться их обобщить, то получим примерно 2 вида систем сигнализации. В одних скорость устанавливается напрямую, то есть не важно идет ли поезд по отклонению или нет, скорость задается самой скоростью. А есть системы с маршрутным заданием скорости. В них, сигнал показывает, что поезд пойдет с отклонением по стрелке и соответственно нужно снизить скорость. Вот рассматриваемая выше западно-германская “Hp” принадлежит к первому типу. А наша Российская – ко второму (на самом деле современная российская система имеет смешанный тип, есть элементы и от первого типа и от второго, но не будем загромождать рассказ).

В немецкой “Нр” ниже под основным сигналом есть табло, на котором горят цифры, при этом предупреждающий сигнал будет либо желтым-зеленым, либо желтым. – это ограничение вступающее в силу со следующего основного сигнала. Если табло отсутствует или оно пустое, то следующее ограничение 40. Если основной сигнал желтый, то сверху над ним тоже есть табло, на нем написано ограничение, действующее сразу после этого сигнала. Если такого табло нет или оно пустое, ограничение 40.

В заключение, наверное нужно написать немного про дальнейшее развитие систем. Описанная “Hp” используется в западной Германии с 1928-го года. И как мы уже заметили, недалеко ушла от старой семафорной. Хотя да, дорабатывается в ногу со временем. И исправно работает. Но у нее есть один недостаток. Захламленность светофорами. На предупредительный нужна отдельная голова и, иногда, даже отдельная мачта. Захламленность информацией. На высоких скоростях нужно вчитываться в разные головы светофоров, табло, таблички, при этом куча лишних голов и мачт. Уже давно даже в самой Германии появились более поздние системы сигнализации, объединившие основной и предупредительный сигналы в одну голову. В принципе, это логичный, читаемый шаг.

Честно говоря, не знаю, кто кого создал, но в 1959-м году в восточной Германии была применена новая система  “Hl”, которая поразительно напоминают нашу советскую и теперь уже российскую систему сигнализации. Самое главное, в ней объединены предупредительный и основной сигналы в одну голову.

Еще есть система “Ks” – “Kombinationssignal”. сочетает в себе лучшее от “Hp” и “Hl”. Объединенные предварительный и основной сигналы, как в “Hl” и задание скорости скоростью как в “Hp”, а не маршрутом (с отклонением по стрелкам). Попытка унифицировать, объединить восточную и западную железные дороги Германии.

Есть и другие системы сигнализации. Но все они строятся на базовых принципах, которые мы здесь написали. Итак уже длинный получился пост. Спасибо, кто дочитал до конца! 🙂


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *