Автоматическая локомотивная сигнализация

Автоматическая локомотивная сигнализация (АЛС) — это совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сигнальных показаний с путевых устройств на локомотив (или другое подвижное средство) и их отображение в кабине управления. АЛС является частью систем интервального регулирования движения поездов и предназначена для повышения безопасности движения, особенно в условиях плохой видимости или на участках с интенсивным движением. В отличие от светофоров, информация от которых воспринимается машинистом визуально, АЛС передаёт сигнал непосредственно в кабину, дублируя или заменяя напольные сигналы.

История

Первые разработки систем передачи сигналов на подвижной состав начались в конце XIX века. В 1872 году американский изобретатель Уильям Робинсон предложил систему рельсовых цепей, которая стала основой для будущих разработок. Однако практическое применение АЛС началось в XX веке.

В СССР работы по созданию АЛС велись с 1930-х годов. Первая система, получившая название АЛСН (автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия), была внедрена в 1950-х годах. Она использовала частотный код для передачи сигналов через рельсовые цепи. В 1960-х годах была разработана система АЛС-АРС (автоматическая локомотивная сигнализация с автоматическим регулированием скорости), которая не только информировала машиниста, но и могла принудительно снижать скорость при нарушении режима. В 1970-х годах появилась система АЛС-ЕН (единая непрерывная), унифицированная для всех типов железных дорог СССР.

В Европе и США параллельно развивались собственные системы, такие как PZB (Punktförmige Zugbeeinflussung) в Германии и ATC (Automatic Train Control) в США. Современные системы, такие как ETCS (European Train Control System), интегрируют функции АЛС с управлением движением поездов.

Принцип действия

Основой АЛС является передача сигналов от путевых устройств (рельсовых цепей, шлейфов, точечных датчиков) на приёмные катушки, установленные под локомотивом. Сигнал может быть аналоговым (частотный код) или цифровым (пакет данных). В зависимости от типа системы, передача может быть:

• Непрерывной — сигнал передаётся постоянно через рельсовые цепи на всём протяжении пути.
• Точечной — сигнал передаётся только в определённых точках (например, перед светофорами или станциями) через индуктивные датчики или радиоканалы.
• Комбинированной — сочетает оба способа.

Принятый сигнал декодируется бортовым устройством и отображается на локомотивном светофоре (ЛС) или дисплее. Машинист видит, какой сигнал горит на напольном светофоре (или его аналог), а также получает информацию о допустимой скорости. В случае превышения скорости или проезда запрещающего сигнала система может автоматически задействовать тормоза.

Классификация

АЛС классифицируется по нескольким признакам.

По способу передачи сигнала

• Непрерывная (АЛСН) — сигнал передаётся постоянно через рельсовые цепи. Используется на большинстве магистральных железных дорог России и стран СНГ.
• Точечная (АЛСТ) — сигнал передаётся только в определённых местах (например, перед переездами или станциями). Применяется на линиях с низкой интенсивностью движения или в качестве резервной системы.
• Радиоканальная (АЛСР) — сигнал передаётся по радиоканалу, что позволяет отказаться от рельсовых цепей. Используется на малодеятельных участках или в системах управления беспилотными поездами.

По функциональности

• Индикационная — только отображает сигналы, не вмешиваясь в управление.
• Контролирующая — контролирует бдительность машиниста и может подавать сигнал тревоги при отсутствии реакции.
• Регулирующая — автоматически регулирует скорость, принудительно снижая её при нарушении режима (например, АЛС-АРС).

По типу кодирования

• Частотная — сигнал кодируется частотой тока (например, 50 Гц, 75 Гц, 125 Гц). Используется в АЛСН.
• Цифровая — сигнал передаётся в виде цифровых пакетов (например, в ETCS).

Устройство и компоненты

Типовая система АЛС включает следующие основные компоненты:

• Путевые устройства — рельсовые цепи, шлейфы, точечные датчики, кодирующие устройства. Они формируют и передают сигнал в зависимости от состояния напольных светофоров и занятости пути.
• Приёмные катушки — установлены под локомотивом и воспринимают электромагнитное поле от рельсовых цепей или сигналы от точечных датчиков.
• Бортовой декодер — обрабатывает принятый сигнал, выделяет из него полезную информацию и преобразует её в форму, понятную машинисту.
• Локомотивный светофор (ЛС) — отображает сигнальные показания (например, «зелёный», «жёлтый», «красный»). В современных системах может быть заменён дисплеем.
• Устройства контроля бдительности — кнопка бдительности (РБ), педаль, датчик движения. Если машинист не реагирует на смену сигнала, система подаёт звуковой сигнал, а затем может задействовать тормоза.
• Исполнительные устройства — электропневматические клапаны, тормозные системы, которые могут принудительно снижать скорость.

Применение

АЛС является обязательным элементом систем управления движением на железных дорогах России, стран СНГ, Европы, США, Китая и других стран. Она применяется:

• На магистральных линиях — для повышения пропускной способности и безопасности при высоких скоростях (до 200–300 км/ч).
• На метрополитенах — для автоматического управления поездами (например, система АЛС-АРС на Московском метрополитене).
• На промышленных железных дорогах — для управления движением на предприятиях.
• В системах беспилотного управления — например, в поездах без машиниста (GoA4).

В России АЛС используется на всех железных дорогах общего пользования, а также на линиях метро. Системы АЛСН и АЛС-АРС являются основными, но постепенно заменяются на более современные цифровые системы, такие как АЛС-М (модернизированная) и АЛС-Р (радиоканальная).

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Повышение безопасности — снижение риска проезда запрещающих сигналов и столкновений.
• Улучшение условий труда — машинист получает информацию в кабине, не отвлекаясь на наблюдение за напольными светофорами.
• Возможность автоматизации — АЛС является основой для систем автоматического управления движением.
• Работа в условиях плохой видимости — туман, снегопад, дождь не влияют на передачу сигнала.

Недостатки

• Зависимость от состояния рельсовых цепей — загрязнение, обледенение или повреждение рельсов могут нарушить передачу сигнала.
• Ограниченная пропускная способность — частотные системы могут работать только на определённых частотах, что ограничивает количество одновременно передаваемых сигналов.
• Сложность модернизации — замена аналоговых систем на цифровые требует значительных затрат.
• Чувствительность к помехам — электромагнитные помехи от тяговых двигателей или другого оборудования могут искажать сигнал.

Интересные факты

• В СССР в 1950-х годах была разработана система АЛС, которая могла передавать до 8 различных сигналов, что было рекордом для того времени.
• В метрополитенах АЛС часто используется в сочетании с системой автоматического ведения поезда (АВП), что позволяет полностью автоматизировать движение.
• В Европе система ETCS позволяет передавать не только сигналы, но и информацию о профиле пути, ограничениях скорости и времени до следующей станции.
• В России на некоторых участках железных дорог используется система АЛС-Р, которая передаёт сигнал по радиоканалу, что позволяет отказаться от рельсовых цепей на малодеятельных линиях.

Источники

• Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (ПТЭ).
• Инструкция по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации (ИСИ).
• «Автоматическая локомотивная сигнализация» / под ред. В. И. Зорина. — М.: Транспорт, 1985.
• «Системы управления движением поездов» / А. В. Горелик, А. С. Козлов. — М.: УМЦ ЖДТ, 2010.
• «European Train Control System (ETCS)» — официальная документация Европейского железнодорожного агентства (ERA).
• «Железнодорожная автоматика и телемеханика» / под ред. В. М. Лисенкова. — М.: Маршрут, 2006.