Сигнали та сигналізація

Для чіткої організації руху поїздів, проведення маневрової роботи, а також для забезпечення безпеки руху поїздів застосовуються сигнали. Сигнал – це умовний видимий чи звуковий знак, який призначений для передавання наказів і потребує негайного його виконання. На залізницях застосовуються єдині сигнали, які оговорені Інструкцією із сигналізації на залізницях України.

За засобом сприйняття сигнали підрозділяються на видимі та звукові.

Видимі сигнали виражаються кольором, формою, положенням і кількістю сигнальних показань.

Для подавання видимих сигналів застосовуються світлофори, диски, щити, ліхтарі, прапорці, сигнальні покажчики та сигнальні знаки. Видимі сигнали за часом застосування розділяються на денні, нічні та цілодобові.

Звукові сигнали передаються числом і сполученням звуків різної тривалості. Для подачі звукових сигналів служать свистки локомотивів, моторвагонних поїздів і дрезин, ручні свистки, духові ріжки, сирени, гудки і петарди.

Деякі з видимих та звукових сигналів наведені на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Деякі з видимих та звукових сигналів
(ріжок, прапорці, петарда, свисток, факел-свіча)

На залізничних станціях і перегонах в якості основних видимих сигналів використовуються світлофори.

Сигнальні кольори світлофорів у залізничній сигналізації – зелений, жовтий та червоний. Вони забезпечують чітке сприйняття сигналів, добре розрізняються та легко запам’ятовуються.

З найбільшої відстані видно жовтий колір сигналу, але враховуючи те, що червоний колір більше подразнює сітчатку ока людини та менше спотворюється, його вибрано у якості забороняючого сигналу.

Кожен сигнальний колір у світлофорній сигналізації застосовується як один, так і у сполученні. Наприклад два жовтих, жовтий і зелений тощо. Це збільшує кількість сигнальних показань світлофорів, дозволяє регулювати швидкість руху поїздів та найбільш повно реалізувати пропускну спроможність дільниць. Поєднання дозволяючих кольорів (жовтого і зеленого) з червоним не дозволяється. В доповнення до основних сигнальних кольорів у маневровій роботі використовуються синій та білий кольори (його інколи ще називають місячно-білим).

Форма, значність, кольори і розташування вогнів світлофорів, повинні відповідати Інструкції з сигналізації на залізницях України ЦШ/0001 і “Указаниям по применению светлофорной сигнализации на железных дорогах РУ-30-80”, згідно яких застосовуються наступні сигнальні показання, складені з основних сигнальних кольорів: один зелений мигаючий вогонь; один жовтий мигаючий вогонь; два зелених вогні; два жовтих вогні; два жовтих вогні з них верхній мигаючий вогонь; один зелений мигаючий і один жовтий вогні; один жовтий і один зелений вогні; три жовтих вогні; один зелений і один місячно-білий вогні; один жовтий і один місячно-білий вогні; один жовтий мигаючий і один місячно-білий вогні; два жовтих з них верхній мигаючий і один місячно-білий вогні; два жовтих і один місячно-білий вогні; один місячно-білий мигаючий вогонь; один місячно-білий мигаючий і червоний вогні; два місячно-білих вогні.

Мигаючі вогні поїзних світлофорів повинні мати тривалість горіння 1с, перерви – 0,5с ±20%.

Основні сигнальні показання світлофорів можуть доповнюватися маршрутними покажчиками, зеленою смугою, яка світиться та світловими вкаівниками.

Сигнальне значення світлофору з незрозумілим показанням, або зі загаслими вогнями вважаеться забороняючим.

Прослідування світлофору з забороняючим сигнальним значенням дозволяеться тільки у порядку, який встановлений Інструкцією з руху поїздів і маневрової роботи на залізницях України.

За конструкцією світлофори бувають щоглові, карликові, та такі, що встановлюються на містках і консолях (Рис. 2.2).

б)
а)	в)
Рис. 2.2 Загальний вигляд світлофорів а) щогловий; б) карликовий; в) консольний

В засобах автоматики і телемеханіки на залізницях України застосовуються два типи світлофорів – лінзові та прожекторні.

У прожекторних світлофорах (рис. 2.3) оптична система виконана у виді встановленого в чавунному корпусі 1 сигнального механізму 2. До складу оптичної системи входить лампа розжарювання 3, світловий потік якої збільшується відбивачем 4. Лампа розміщена в одному фокусі відбивача, а в другому розміщена рухома рамка 6 з кольоровими світлофільтрами червоного, жовтого та зеленого кольорів. Управління положенням рамки проводиться за допомогою електромагнітного механізму 7. Промені проходять через світлофільтр, далі через збираючі лінзи 8 та 12 і напрямляются вздовж осі колії. Для покращення видимості показів такого світлофора з близької віддалі та в кривих частина променів відхиляється вставкою 9.

У якості сигнального механізму застосовують поляризоване електромагнітне реле постійного струму, яке управляє рухомою рамкою зі світлофільтрами. При відсутності струму в обмотках сигнального механізму в фокусі оптичної системи знаходиться світлофільтр червоного кольору. При протіканні струму визначеної полярності рамка зі світлофільтрами повертається, в результаті чого у фокус переміщується світлофільтр іншого кольору, чим і зумовлюється зміна сигнальних показів, що подаються таким світлофором.

Для налаштування видимості на корпусі прожекторного світлофора закріплене візирний пристрій 5, покращення видимості сигналу досягається шляхом застосування фонового щита 10 и козирка 11.

Незважаючи на певні переваги (однією оптичною системою подаються різні сигнали) застосування прожекторних світлофорів обмежується їх суттєвим конструктивним недоліком: можливість заклинювання рамки зі світлофільтрами, що спричиняє подання сигналів, що дозволяють рух, а це може призвести до аварії поїзда. На даний час прожекторні світлофори застосовуються (до модернізації пристроїв), в основному, при напівавтоматичному блокуванні як економніші за споживанням електроенергії на ділянках, які не мають надійних джерел електроживлення.

Найбільше поширення на мережі залізниць знайшли лінзові світлофори. Для кожного сигнального вогню світлофора застосовується окремий лінзовий комплект (рис. 2.4), який складається з корпусу 1, із закріпленим на ньому лампотримачі 2, куди встановлюється лампа розжарювання 3. Світловий потік лампи проходить через оптичну систему, яка складається з двох лінз, що жорстко зв’язані з корпусом гвинтами 4 та утримуючими лапками 5, а також кільцем 6. Менша (диаметром 139 мм) лінза 7 виготовлюється з кольорового скла і виконує роль світлофільтру червоного, жовтого, зеленого, місячно–білого чи синього кольору. Більша (диаметром 212 мм, в карликових світлофорах — 160 мм) лінза 8 виготовляється з безколірного скла і виконує роль розсіювача світла. При виготовленні на заводі кожен лінзовий комплект фокусується.

У лінзових комплектах світлофорів застосовуються однониткові та двохниткові лампи розжарювання. Ресурс горіння однониткової лампи складає 1500 год, двухниткової — 2000 год (основна нитка) та 300 год (резервна нитка). Основне призначення резервних ниток ламп розжарювання – на протязі певного часу, який потрібен для полагодження несправності, подавати сигнальні покази. Тривала експлуатація світлофорів з увімкненими резервними нитками не допускається.

Рис. 2.3 Конструкція прожекторного світлофора

Рис. 2.4 Лінзовий комплект світлофора (виправити)

Лінзові комплекти монтуються в одно-, двох- чи трьохзначних світлофорних головках (див. рис. 2.2), які кріпляться до щогли (щоглові світлофори) чи до фундаменту (карликові світлофори) спеціальними кронштейнами, які дають змогу проводити регулювання видимості сигналу в контрольній точці шляхом зміни кута нахилу головки у вертикальній та горизонтальній площинах.

В останні роки зусилля вчених спрямовані на створення світлодіодних оптичних систем, які володіють деякими перевагами у порівнянні з лінзовими: покращеними характеристиками видимості, низьким споживанням електроенергії, тривалішим на порядок ресурсом роботи. Оптичні системи таких світлофорів (рис. 2.5) складаються з світлодіодної збірки 1, яка закріплена до стійки 4 за допомогою шпильок 3 з різьбовим з’єднанням. Живлення на світлодіоди подається через клему 2. Конструкція світлофорної головки також містить фоновий щит 5 та козирок 6.

Рис 2.5 Світлодіодна світлофорна головка

Ряд проблем, що пов’язані із застосуванням світлодіодних світлофорів та не вирішених на даний момент (низький струм світіння світлодіода і, як наслідок, слабкий захист від електричних та електромагнітних завад, нелінійна залежність світіння від напруги живлення – складності регулювання режиму ДСН), дещо обмежує їх застосування.

Крім цього, на деяких залізницях ще збереглися семафори (від грецьк. σήμα – знак, сигнал і φορός – «несу»), які складаються (Рис.2.6) із щогли 1, закріплених на ній рухомо одного чи кількох крил (або дисків) 2 та сигального приводу (лебідки з гнучкою тягою, що може бути включена до механічної централізації) 3. На щоглі встановлюються ліхтарі 4, а з крилами зв'язані світлофільтри. Сигналами є певне положення крил (удень) та відповідний колір світіння ліхтарів (уночі). Для контролю положення семафора з боку станції (поста управління) можуть використовуватись додаткові контрольні ліхтарі.

Рис. 2.6 Двокрилий семафор

Семафор з одним крилом подає такі сигнали:

Крило опущене горизонтально; Червоне світло – Стій!

Крило підняте під кутом 135°; Залене світло – Шлях вільний.

Семафор з двома крилами (див. рис. 2.6) застосовують на станціях, де поїзди можуть прийматися на бокову колію чи прямувати на відгалуження.

Верхнє крило опущене горизонтально; Нижнє піднято вертикально (сховане за щоглу); Червоне світло – Стій!

Верхнє крило підняте під кутом 135°; Нижнє піднято вертикально (сховане за щоглу); Зелене світло – Шлях вільний. Поїзд прямує головною колією.

Обидва крила встановлено під кутом 135°; Світло зелене вгорі, жовте нижче – Шлях вільний. Поїзд слідує на бокову колію (або з бокової, чи на відгалуження) з відхиленням на стрілочних переводах, швидкість обмежено.

Третє крило і третій жовтий ліхтар можуть вказувати на додаткові обмеження (наприклад, неготовність маршруту для проїзду в інший район станції).

Існують також попереджувальні семафори. Вони не мають заборонюючих сигналів, а тільки попереджують про обмеження (сигнал наступного головного семафора). Наприклад, піднятим догори жовтим диском – про наближення до закритої ділянки, опущеним під кутом 45° крилом — про зменшення швидкості, тощо.

На залізницях України застосовуються лише семафори з одним чи з двома крилами (вхідні, вихідні, прохідні, семафори прикриття на малодіяльних станціях, не обладнаних електричною централізацією стрілок, та на ділянках, не обладнаних автоматичним блокуванням).

В разі використання в якості сигнальних пристроїв семафорів для кожної окремої дільниці вхідні сигнали на станціях повинні бути однотипними: світлофори або семафори.

Семафори уже рідко використовуться на залізницях, їх витіснили світлофори. Будь-який свфітлофор, який застосовується на залізницях України, в основному, повинен подавати сигнал хоча б одним із сигнальних кольорів.

У залежності від призначення та місця встановлення світлофори поділяються на (рис. 2.7):

вхідні – дозволяють чи забороняють рухатися поїздові з перегону на станцію;

вихідні – дозволяють чи забороняють відправитися поїздові зі станції на перегон;

маршрутні – дозволяють чи забороняють поїздові прослідувати з одного району станції в інщий;

прохідні – дозволяють чи забороняють поїздові прослідувати з однієї блок-дільниці на іншу;

прикриття – для огородження місць перетину на одному рівні залізниці з іншими залізницями, трамвайними коліями, тролейбусними лініями;

загороджувальні – передають наказ "стій" при небезпеці, яка ввиникла на переїздах, великих штучних спорудах, а також при огородженні поїздів для огляду та ремонту вагонів на станціях;

попереджувальні – завчасно попереджують про покази основного світлофора (вхідного, загороджувального, прикриття);

повторювальні – для інформації про показання вихідного, маршрутного та гіркового світлофорів, коли за місцевими умовами видимість основного світлофора не забезпечується;

локомотивні – дозволяють чи забороняють поїздові слідувати перегоном з однієї блок-ділянки на іншу, а також попереджують про покази колійного світлофора, до якогог наближається поїзд (рис. 2.8);

маневрові – дозволяють чи забороняють проведення маневрів;

гіркові – дозволяють чи забороняють розпуск вагонів з гірки.

Рис. 2.7. Світлофори різноманітного призначения

Рис. 2.8. Покази локомотивного світлофора.

На дільницях з тепловозною тягою застосовується автоблокування постійного струму із змішаною системою електроживлення (основне – від лінії живлення автоблокування, резервне – від акумуляторів). З метою економії електроенергії, головним чином у режимі резервного живлення, у цій системі прохідні світлофори нормально не світяться, а засвічуються тільки при в’їзді поїзда на блок – дільницю, яка розташована перед світлофором. Із 1973 року проектуються та приймаються в експлуатацію системи автоблокування тільки з сигнальними вогнями світлофорів, які нормально світяться.

Виняток становлять сигнальні вогні наступних світлофорів, які нормально не світяться:

– повторювальні;

– загороджувальні;

– попереджувальні перед загороджувальними світлофорами;

– прохідні на одноколійному і двоколійному автоблокуванні з постійно діючим двостороннім рухом за показаннями прохідних світлофорів у невстановленому напрямку;

– переїзні.

Переїздні світлофори з місячно-білим вогнем при вільній дільниці наближення (відсутності поїзда) нормально світяться білим.

Станційні вхідні, вихідні, маршрутні, маневрові та гіркові світлофори у нормальному стані закриті і на них горять забороняючі вогні. На прохідних світлофорах автоблокування нормальне показання є дозволяючим, тобто при відсутності поїздів на них горять зелені вогні.

На станціях, розташованих на двоколійних лініях з автоблокуванням, на пульті чергового по станції може передбачатися кнопка “Автодія” для переведення станційних сигналів у режим автоматичної дії. Черговий по станції, при необхідності, може встановити маршрут наскрізного пропуску поїздів головною колією та перевести станційні світлофори на автоматичну дію. Після цього вхідний і вихідний світлофори працюють як прохідні світлофори автоблокування, автоматично змінюючи сигнальні показання після проходження поїзда, а їх дозволяюче показання є нормальним.

Сигнали прикриття застосовуються для огородження місць, небезпечних для руху поїздів, наприклад, при пересіченні на одному рівні залізничних колій з іншими залізничними коліями, трамвайними коліями тощо.

У якості сигналів прикриття застосовуються двозначні світлофори, якими подаються сигнали: один зелений або один червоний вогонь. Нормальне показання світлофорів встановлюється наказом начальника залізниці.

Позначення світлофорів:

Світлофори повинні позначатися буквами та цифрами. На кожному перегоні прохідні світлофори автоблокування нумеруються, починаючи від вхідного світлофора назустріч рухові поїздів, при цьому світлофорам непарного напрямку присвоюються непарні (1, 3, 5...), а світлофорам парного напрямку - парні (2, 4, 6...) номери.

При обладнанні двоколійних дільниць двостороннім постійнодіючим автоблокуванням з прохідними світлофорами до номера прохідного світлофора, встановленого для неправильного напрямку руху, додається літера “Н”, або римська цифра, яка означає номер колії.

Станційним світлофорам присвоюються літери “Н” або “Ч” в залежності від напрямку руху, причому на вихідних світлофорах додатково цифрою вказується номер колії, до якої відноситься світлофор, а на додаткових вхідних до основної літери додається літера “Д”.

У позначеннях маршрутних світлофорів до літери “Н” (“Ч”) додається літера “М”, до яких можуть додаватися цифри для позначення номеру колії.

Вихідні світлофори, що є одночасно і маршрутними, позначаються як вихідні чи маршрутні.

Маневровим світлофорам присвоюється літера “М” з парним порядковим номером у парній горловині станції та з непарним – у непарній горловині. Переважно номери зростають від горловини до осі станції, але це не є жорсткою вимогою. За вісь, що розділяє парну і непарну горловини станції переважно приймають вісь пасажирської будівлі, а при її відсутності – вісь поста ЕЦ.

Світлофорам прикриття присвоюються літери “НП” або “ЧП”.

Загороджувальні світлофори позначаються літерою „З” та цифрою від 1 до 4, а попереджувальні до них літерою „П”. Загороджувальні світлофори, які використовуються для огородження рухомого складу на станційних коліях, позначаються літерами „НЗ” або „ЧЗ” та цифрами, які вказують номер колії.

Попереджувальні та повторювальні світлофори позначаються літерою „П” та літером основного світлофора.

Гірковим світлофорам присвоюється літера “Г” з номером колії, якою склад подається на гірку, якщо така не одна.