Σιδηροδρομική σηματοδότηση αυτόματου μπλόκ

Αυτόματο σήμα μπλοκ τύπου προβολέα στο MΡ 122.2 στο Σιδηρόδρομο του Βόρειου Ρίντιγκ και του Μπλού Μάουνταιν (πρώην Σιδηρόδρομος Λέχιγκ Βάλεϊ) στο Τζίμ Θρόουπ της Πενσυλβανίας.

Η αυτόματη σήμανση μπλοκ (ABS) είναι ένα σύστημα επικοινωνιών σιδηροδρόμου που αποτελείται από μια σειρά σημάτων που χωρίζουν μια σιδηροδρομική γραμμή σε μια σειρά τμημάτων ή «μπλοκ». Το σύστημα ελέγχει την κίνηση των αμαξοστοιχιών μεταξύ των μπλοκ χρησιμοποιώντας αυτόματα σήματα. Η λειτουργία ABS έχει σχεδιαστεί για να επιτρέπει στα τρένα που λειτουργούν στην ίδια κατεύθυνση να ακολουθούν το ένα το άλλο με ασφαλή τρόπο χωρίς κίνδυνο σύγκρουσης στο πίσω μέρος. Η εισαγωγή του ABS μείωσε το κόστος των σιδηροδρόμων και αύξησε τη χωρητικότητά τους. Παλαιότερο χειροκίνητο μπλοκαπαιτούμενα συστήματα ανθρώπινου χειριστή. Η αυτόματη λειτουργία προέρχεται από την ικανότητα του συστήματος να ανιχνεύει εάν τα μπλοκ καταλαμβάνονται ή εμποδίζονται με άλλο τρόπο, και να μεταφέρει αυτές τις πληροφορίες στα πλησιέστερα τρένα. Το σύστημα λειτουργεί χωρίς εξωτερική παρέμβαση, σε αντίθεση με τα πιο σύγχρονα συστήματα ελέγχου της κυκλοφορίας που απαιτούν εξωτερικό έλεγχο για τη δημιουργία ροής κυκλοφορίας.

Ιστορικό

Ο πρώτος τρόπος διαχείρισης πολλαπλών αμαξοστοιχιών σε μία πίστα ήταν με τη χρήση χρονοδιαγράμματος και διέλευσης . Ένα τρένο περίμενε ένα άλλο, σύμφωνα με τις οδηγίες του χρονοδιαγράμματος, αλλά αν μια αμαξοστοιχία καθυστέρησε για οποιονδήποτε λόγο, όλα τα άλλα τρένα ενδέχεται να καθυστερούν, περιμένοντας να εμφανιστεί στο σωστό μέρος όπου θα μπορούσαν να περάσουν με ασφάλεια. Η λειτουργία των τρένων μόνο με χρονοδιάγραμμα συμπληρώθηκε με τηλεγραφικές παραγγελίες τρένων που ξεκίνησαν το 1854 στο Σιδηρόδρομο Έρι. Ένας αποστολέας σιδηροδρομικής εταιρείας θα έστελνε παραγγελίες τρένων σε σταθμούς επανδρωμένους από τηλεγράφους, οι οποίοι τις έγραψαν σε τυποποιημένες φόρμες και τις παρέδωσαν σε πληρώματα αμαξοστοιχίας καθώς περνούσαν από το σταθμό.

Ένα χειροκίνητο σύστημα μπλοκ στις Ηνωμένες Πολιτείες εφαρμόστηκε από το Pennsylvania Railroad περίπου το 1863, μερικές δεκαετίες πριν από άλλους αμερικανικούς σιδηροδρόμους άρχισαν να το χρησιμοποιούν. Αυτό το σύστημα απαιτούσε έναν υπάλληλο σιδηροδρόμου τοποθετημένο σε κάθε σήμα για να ρυθμίσει τα σήματα σύμφωνα με τις οδηγίες που έλαβε ο τηλεγράφος από τους αποστολείς. Οι αγγλικοί σιδηρόδρομοι χρησιμοποίησαν επίσης ένα σύστημα ελεγχόμενου χειροκίνητου μπλοκ, το οποίο προσαρμόστηκε για χρήση στις ΗΠΑ από τον Σιδηρόδρομο της Νέας Υόρκης και το Σιδηρόδρομο Ρίβερ Χάντσον το 1882.

Η αυτόματη μπλοκ σηματοδότηση εφευρέθηκε στην Αμερική και χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Ανατολικό Σιδηρόδρομο της Μασαχουσέτης το 1871 και σύντομα υιοθετήθηκε από άλλους σιδηροδρόμους της Νέας Αγγλίας. Ωστόσο, το κόστος των σημάτων, του εξοπλισμού και της εγκατάστασης ήταν πολύ υψηλό τον 19ο αιώνα, γεγονός που απέτρεψε πολλούς σιδηροδρόμους να το εγκαταστήσουν, εκτός από γραμμές υψηλής εμπορίας που χρησιμοποιούνται από επιβατικά τρένα. Μέχρι το 1906, η Διακρατική Επιτροπή Εμπορίου ανέφερε ότι από τα 194.726,6 μίλια σιδηροδρόμου στις Ηνωμένες Πολιτείες,υπήρχαν 41.916,3 μίλια προστατευμένα από το χειροκίνητο σύστημα μπλοκ και μόνο 6.826,9 μίλια αυτόματου μπλοκ, είτε σε μονή είτε σε διπλή πίστα. Το υπόλοιπο κομμάτι του έθνους λειτουργούσε με χρονοδιάγραμμα και εντολή τρένου.

Ωστόσο, με την πάροδο του χρόνου, πολλοί σιδηρόδρομοι έβλεπαν την αυτόματη σηματοδότηση μπλοκ ως οικονομικά αποδοτική, καθώς μείωσε την ανάγκη για τους υπαλλήλους να χειρίζονται κάθε σήμα χειροκίνητα, μείωσε το κόστος επισκευής και αξιώσεις ζημιών που προκύπτουν από συγκρούσεις, κατέστησε δυνατή μια πιο αποτελεσματική ροή αμαξοστοιχίες, μείωσε τον αριθμό ωρών αμαξοστοιχίας αμαξοστοιχιών και πληρωμάτων και μείωσε τους συνολικούς χρόνους διέλευσης από σημείο σε σημείο.

Βασική λειτουργία

Τα περισσότερα συστήματα ABS χρησιμοποιούν ρυθμίσεις τριών ή τεσσάρων μπλοκ, όπου μια απόφραξη στο πρώτο μπλοκ θα ζητήσει προειδοποίηση κατά την είσοδο στο δεύτερο μπλοκ και θα επιτρέψει πλήρη ταχύτητα για τα τρένα που εισέρχονται στο τρίτο. Όπου τα μπλοκ είναι μικρά ή απαιτείται μεγαλύτερη χωρητικότητα, χρησιμοποιούνται τέσσερα ή περισσότερα μπλοκ. Στη συνέχεια, στα τρένα δίνονται πολλές προειδοποιήσεις για επικείμενη απόφραξη. Για τη βασική κατάσταση μπλοκ, το κόκκινο / κίτρινο / πράσινο σύστημα σηματοδότησης είναι σχεδόν καθολικό, με κόκκινο που δείχνει ένα μπλοκαρισμένο μπλοκ, κίτρινο που δείχνει ότι ένα μπλοκαρισμένο μπλοκ είναι μπροστά, και πράσινο που δείχνει ότι δεν αναμένεται καμία απόφραξη.

Ο πιο συνηθισμένος τρόπος με τον οποίο τα συστήματα ABS ανιχνεύουν την πληρότητα της γραμμής (μέσω αμαξοστοιχίας ή απόφραξης) είναι μέσω της χρήσης ηλεκτρικών κυκλωμάτων τροχιάς . Ένα ρεύμα χαμηλής τάσης αποστέλλεται μέσω του ίχνους μεταξύ των σημάτων και ανιχνεύεται για να προσδιορίσει εάν το κύκλωμα είναι κλειστό, ανοιχτό ή βραχυκύκλωμα. Μέταλλο τροχοί ενός τρένου και αξόνων θα περάσει ρεύμα από μία σιδηροτροχιά στην άλλη, βραχυκυκλώνοντας επομένως ( ελιγμών ) το κύκλωμα. Εάν το σύστημα ABS ανιχνεύσει ότι το κύκλωμα είναι βραχυκυκλωμένο μεταξύ δύο σημάτων, κατανοεί ότι μια αμαξοστοιχία ή απόφραξη καταλαμβάνει αυτό το μπλοκ και θα "ρίξει" τα σήματα (εμφανίζει ένδειξη περιορισμού ή διακοπής) και στις δύο πλευρές αυτού του μπλοκ για να αποφευχθεί ένα τρένο από την είσοδο (εάν το μπλοκ διέπεται από θετική στάση). Στο Ηνωμένο Βασίλειο το σύστημα αναφέρεται ωςμπλοκ κυκλώματος παρακολούθησης (TCB) για να αποφευχθεί η σύγχυση με τη χρήση, στη χώρα αυτή, του αρκτικόλεξου AB για απόλυτο μπλοκ .

Τα ηλεκτρονικά συστήματα ABS μπορούν επίσης να ανιχνεύουν διαλείμματα στη ράγα ή διακόπτες τροχιάς με ακατάλληλη επένδυση (εάν ο διακόπτης είναι εγκατεστημένος στο κύκλωμα), με αποτέλεσμα ένα ανοιχτό κύκλωμα. Αυτά θα αλλάξουν επίσης την ένδειξη σήματος, εμποδίζοντας την είσοδο αμαξοστοιχιών στο μπλοκ (εάν το σύστημα σήματος το εμποδίζει), και κινδυνεύει να περάσει από διακόπτη ή εκτροχιασμό.

ABS μονής κατεύθυνσης

Οι πιο συνηθισμένες μορφές ABS εφαρμόστηκαν σε γραμμές σιδηροτροχιάς διπλής γραμμής σε περιοχές υψηλής πυκνότητας που έχουν υπερβεί τη χωρητικότητα που παρέχεται είτε με χρονοδιάγραμμα είτε με παραγγελία αμαξοστοιχίας ή με άλλες χειροκίνητες μορφές σηματοδότησης. Το ABS θα δημιουργηθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να καλύπτει τις κινήσεις των αμαξοστοιχιών μόνο σε μία κατεύθυνση για κάθε πίστα. Η κίνηση των αμαξοστοιχιών που κινούνται προς αυτή την κατεύθυνση θα διέπεται από τα αυτόματα σήματα μπλοκ που θα αντικαταστήσουν την κανονική ανωτερότητα των αμαξοστοιχιών, όπου εφαρμόστηκαν τέτοια συστήματα. Η κίνηση των αμαξοστοιχιών που λειτουργούν ενάντια στην καθιερωμένη ροή κυκλοφορίας θα απαιτούσε παραγγελίες αμαξοστοιχίας ή άλλες ειδικές χειροκίνητες ασφάλειες για την αποφυγή σύγκρουσης. Επομένως, σε λειτουργία ABS, τα τρένα που κινούνται σε λάθος κατεύθυνση είναι ένα ασυνήθιστο περιστατικό και ενδέχεται να μην υποστηρίζονται καλά από την υποδομή της γραμμής.

Εκτός από την αυξημένη χωρητικότητα και ασφάλεια σε σύγκριση με ένα χειροκίνητο σύστημα μπλοκ, ένα άλλο πλεονέκτημα του συστήματος ABS μονής κατεύθυνσης είναι ότι είναι σχετικά φθηνό να εγκατασταθεί και να λειτουργεί, κάθε σημείο σηματοδότησης απαιτεί μόνο ένα ρελέ για το δικό του κύκλωμα τροχιάς και ένα επιπλέον ρελέ για κάθε ένα μπλοκ στο μήκος ελέγχου του. Όπου εγκαθίστανται αλληλοσυνδέσεις , η είσοδος από την αντίστροφη κατεύθυνση μπορεί να είναι εφοδιασμένη με λιγότερο ακριβά σήματα νάνου ή διακλάδωσης και τυχόν μη αλληλοσυνδεόμενα σημεία μπορούν να τοποθετηθούν σε διάταξη που ακολουθεί , η οποία απαιτεί λιγότερο εξοπλισμό ασφαλείας. Το παραδοσιακό ABS δεν έχει κανένα σημείο αποτυχίαςκαι καμία απαίτηση για τη μετάδοση πληροφοριών κατάστασης σε μια κεντρική τοποθεσία και εφόσον το δικό του κύκλωμα διαδρομής δεν είναι κατοχυρωμένο και οι εισόδους από το μπλοκ ή δύο κάτω από τη γραμμή αναφέρουν το ίδιο, ένα σήμα ABS θα εμφανίσει μια σαφή ένδειξη.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό των γραμμών ABS μονής κατεύθυνσης είναι η χρήση μη αλληλοσυνδεόμενων crossover για τη διευκόλυνση της λανθασμένης κατεύθυνσης ή της αμαξοστοιχίας που αντιστρέφει την κατεύθυνση μακριά από έναν παραδοσιακό τερματικό. Λειτουργώντας με το χέρι ή από ένα πλαίσιο γείωσης , αυτές οι εγκαταστάσεις χρησιμοποίησαν διακλάδωση κυκλώματος τροχιάς και χρονικά κλειδωμένα σημεία για να εξασφαλίσουν ότι κάθε τραίνο που πλησιάζει θα ακινητοποιηθεί πριν συναντήσει την απόφραξη. Ενώ η αναστροφή της κατεύθυνσης προς την άλλη πίστα δεν απαιτείται εξωτερική παρέμβαση, το τρέξιμο ενάντια στο καθορισμένο ρεύμα της κυκλοφορίας θα απαιτούσε παραγγελίες τρένου ή τις υπηρεσίες ενός πιλότου και τέτοιες διασταυρώσεις ABS θα διαθέτουν είτε τηλεφωνικές επικοινωνίες με τον αποστολέα αμαξοστοιχίας ή μια δομή που θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως προσωρινός σταθμός μπλοκ.

Περαιτέρω ανάγνωση

• Bryan, Frank (2006-05-01). «Railroad's Traffic Control Systems». Trains. ABC's of Railroading (Kalmbach Publishing Co). http://trn.trains.com/sitecore/content/Home/Railroad%20Reference/ABCs%20of%20Railroading/2006/05/Railroads%20traffic%20control%20systems.aspx?sc_lang=en. Ανακτήθηκε στις 2010-04-08. 
• Solomon, Brian (2010). Railroad Signaling (2nd έκδοση). Voyageur Press. ISBN 978-0-7603-3881-0.