Hytt signalering - Cab signalling

Hytt signal displayenhet på ett Chicago Transit Authority 'L' tåg . Den vertikala ljusstången i mitten av signalen anger den maximalt tillåtna hastigheten för den del av spåret där ledbilen för närvarande finns.

Hytt signalering är ett järnvägssäkerhetssystem som kommunicerar spårstatus och tillståndsinformation till hytten, besättningsutrymmet eller förarutrymmet i ett lok , järnvägsvagn eller flera enheter . Informationen uppdateras kontinuerligt vilket ger en lättläst display för tågföraren eller motorföraren .

De enklaste systemen visar banans signal, medan mer sofistikerade system också visar tillåten hastighet, lokalisering av närliggande tåg och dynamisk information om spåret framåt. Hyttens signaler kan också vara en del av ett mer omfattande tågskyddssystem som automatiskt kan aktivera bromsarna som stannar tåget om operatören inte reagerar lämpligt på ett farligt tillstånd.

Översikt

Huvudsyftet med ett signalsystem är att upprätthålla en säker åtskillnad mellan tåg och att stoppa eller sakta tåg före en restriktiv situation. Hyttens signalsystem är en förbättring jämfört med vägsidesignalen , där visuella signaler bredvid eller ovanför högerväg styr tågets rörelse, eftersom det ger tågföraren en kontinuerlig påminnelse om den sista vägsignalen eller en kontinuerlig indikering av läget för spåret framåt.

De första sådana systemen installerades experimentellt på 1910-talet i Storbritannien, 1920-talet i USA och i Nederländerna på 1940-talet. Moderna höghastighetstågsystem som de i Japan, Frankrike och Tyskland var alla från början utformade för att använda signaler i hytten på grund av det opraktiska med att se vägsignaler vid de nya högre tåghastigheterna. Över hela världen fortsätter äldre järnvägslinjer att begränsa antagandet av hyttens signalering utanför järnvägsområden med hög densitet eller förorter och i många fall utesluts genom användning av äldre intermittent automatisk tågstoppteknik .

I Nordamerika blev det kodade spårkretssystemet som utvecklats av Pennsylvania Railroad (PRR) och Union Switch & Signal (US&S) den faktiska nationella standarden. Variationer av detta system används också på många system för snabb transitering och utgör grunden för flera internationella hytt-signalsystem som CAWS i Irland, BACC i Italien, ALSN i Ryssland och den första generationen Shinkansen- signalering som utvecklats av Japan National Railways ( JNR ). .

I Europa och på andra håll i världen utvecklades standarder för cab-signalering land för land med begränsad interoperabilitet, men ny teknik som European Rail Traffic Management System ( ERTMS ) syftar till att förbättra interoperabilitet. Tågkontrollkomponenten i ERTMS, benämnd European Train Control System ( ETCS ), är en funktionsspecifikation som innehåller några av de tidigare nationella standarderna och gör att de kan vara fullt kompatibla med några modifieringar.

Hyttens signaltyper

Alla signaleringssystem i förarhytten måste ha en kontinuerlig indikation i förarhytten för att informera föraren om spårförhållandena framåt. dessa faller dock i två huvudkategorier. Intermittenta hyttsignaler uppdateras vid diskreta punkter längs järnvägslinjen och mellan dessa punkter kommer displayen att återspegla information från den senaste uppdateringen. Kontinuerliga hyttsignaler får ett kontinuerligt flöde av information om spårets tillstånd framåt och kan ändra hyttindikationen när som helst för att spegla eventuella uppdateringar. Majoriteten av hyttens signalsystem, inklusive de som använder kodade spårkretsar, är kontinuerliga.

Intermittent

Tyska Indusi och nederländska ATB-NG faller inom denna kategori. Dessa och andra sådana system ger ständiga påminnelser till förare om spårförhållandena framöver, men uppdateras bara på diskreta punkter. Detta kan leda till situationer där informationen som visas för föraren har blivit inaktuell. Intermittenta hyttsignalsystem har funktionell överlappning med många andra tågskyddssystem, såsom turstopp, men skillnaden är att en förare eller ett automatiskt operativsystem kontinuerligt hänvisar till den senast mottagna uppdateringen.

Kontinuerlig

Kontinuerliga system har den extra fördelen med felsäkert beteende i händelse av att ett tåg slutar ta emot den kontinuerliga händelsen som förlängts av hyttens signalsystem. Tidiga system använder skenorna eller slingledarna längs spåret för att ge kontinuerlig kommunikation mellan vägsignalsystem och tåget. Dessa system tillhandahöll sändning av mer information än vad som vanligtvis var möjligt med samtida intermittenta system och som möjliggjorde möjligheten att visa en miniatyrsignal till föraren; därav termen "cab signaling". Kontinuerliga system är också lättare att para ihop med Automatic Train Control- teknik, som kan genomdriva hastighetsbegränsningar baserat på information som mottas genom signalsystemet, eftersom kontinuerliga hyttsignaler kan ändras när som helst för att vara mer eller mindre restriktiva, vilket ger mer effektiv drift än intermittent ATC-system.

Informationsöverföring

Hyttens signaler kräver ett sätt att överföra information från väg till tåg. Det finns några huvudmetoder för att genomföra denna informationsöverföring.

Elektrisk eller magnetisk

Detta är populärt för tidigt intermittenta system som använde närvaron av ett magnetfält eller elektrisk ström för att beteckna ett farligt tillstånd. British Rail Automatic Warning System (AWS) är ett exempel på ett hyllsignalsystem med två indikationer som överför information med hjälp av ett magnetfält.

Induktiv

Induktiva system är beröringsfria system som är beroende av mer än den enkla närvaron eller frånvaron av ett magnetfält för att överföra ett meddelande. Induktiva system kräver vanligtvis att en fyr eller en induktionsslinga installeras vid varje signal och andra mellanliggande platser. Den induktiva spolen använder ett föränderligt magnetfält för att överföra meddelanden till tåget. Normalt tilldelas frekvensen av pulser i den induktiva spolen olika betydelser. Kontinuerliga induktiva system kan tillverkas genom att använda löpskenorna som en lång avstämd induktiv slinga.

Exempel på intermittenta induktiva system inkluderar det tyska Indusi- systemet. Kontinuerliga induktiva system inkluderar två-aspekt General Railway Signal Company "Automatic Train Control" installerat på bland annat Chicago och North Western Railroad .

Kodade spårkretsar

Ett kodat spårkretsbaserat system är i huvudsak ett induktivt system som använder de löpande skenorna som informationssändare. De kodade spårkretsarna tjänar ett dubbelt syfte: att utföra tågdetekterings- och järnvägskontinuitetsdetekteringsfunktioner i en standard spårkrets och att kontinuerligt sända signalindikationer till tåget. De kodade spårkretssystemen eliminerar behovet av specialiserade fyrar.

Exempel på kodade spårkretssystem inkluderar Pennsylvania Railroad-standardsystemet , vars variation användes på London Underground Victoria-linjen , senare kom spårkretssystem för ljudfrekvens (AF) så småningom att ersätta "kraft" -frekvenssystem i applikationer för snabb transitering som högre frekvenssignaler kunde egen ATTENUATE minska behovet av isolerade skenskarvar. Några av de första användarna av AF-hyttens signalsystem inkluderar Washington Metro och Bay Area Rapid Transit . På senare tid har digitala system blivit föredragna och överför hastighetsinformation till tåg med hjälp av datagram istället för enkla koder. Den franska TVM använder de löpande skenorna för att överföra den digitala signalinformationen, medan det tyska LZB- systemet använder hjälpkablar som sträcker sig nerför spårets centrum för att kontinuerligt överföra signalinformationen.

Transponder

Transponderbaserade system använder fasta antennslingor eller fyrar (kallas baliser ) som överför datagram eller annan information till ett tåg när det passerar över huvudet. Även om det liknar intermittenta induktiva system, skickar transponderbaserad hyttsignalering mer information och kan också ta emot information från tåget för att underlätta trafikhantering. Den låga kostnaden för slingor och fyrar möjliggör ett större antal informationspunkter som kan ha varit möjliga med äldre system samt finare kornad signalinformation. Det brittiska automatiska tågskyddet var ett exempel på denna teknik tillsammans med den nyare holländska ATB-NG.

Trådlös

Trådlösa kabinsignalsystem avstår från all spårbaserad kommunikationsinfrastruktur och förlitar sig istället på fasta trådlösa sändare för att skicka tågsignaleringsinformation. Denna metod är närmast associerad med kommunikationsbaserad tågkontroll . ETCS nivå 2 och 3 använder sig av detta system, liksom ett antal andra hytt signaleringssystem under utveckling.

Hyttdisplayenhet

CDU som används på Metro-North är integrerad med hastighetsmätaren som anger tåghastigheten och signalerna indikerar hastighetsgränsen.
Den ETCS -maskin-gränssnitt

Hyttdisplayenheten (CDU), (även kallad ett förarmaskingränssnitt (DMI) i ERTMS- standarden) är gränssnittet mellan tågföraren och hyttens signalsystem. Tidiga CDU: s visade enkla varningsindikationer eller representationer av järnvägssignaler. Senare skulle många järnvägar och system för snabb transitering avstå från miniatyrsignaler i hytten till förmån för en indikation på vilken hastighet operatören fick resa. Vanligtvis var detta i samband med något slags automatiskt tågstyrningssystem för hastighetshantering där det blir viktigare för operatörer att köra sina tåg i specifika hastigheter istället för att använda deras bedömning baserat på signalindikationer. En vanlig innovation var att integrera hastighetsmätaren och hyttens signalvisning, överlagra eller placera den tillåtna hastigheten mot den aktuella hastigheten. Digitala hyttsignalsystem som använder datagram med "avstånd till mål" -information kan använda enkla skärmar som helt enkelt informerar föraren när de närmar sig en hastighetsstraff eller har utlöst en hastighetsstraff eller mer komplexa som visar en rörlig graf av lägsta bromskurvor tillåtna att nå hastighetsmålet.

CDU: er informerar också operatören om vilket, om något, läge systemet kan vara i eller om det alls är aktivt. CDU: er kan också integreras i alertness-systemet , vilket ger nedräkningar till alertness penalty eller ett sätt att avbryta alarmet.

Hytt signalsystem i USA

Hyttens signalering i USA drevs av ett beslut från 1922 av Interstate Commerce Commission (ICC) som krävde att 49 järnvägar skulle installera någon form av automatisk tågkontroll i en hel passagerardivision 1925. Medan flera stora järnvägar, inklusive Santa Fe och New York Central , uppfyllde kravet genom att installera intermittenta induktiva tågstoppanordningar, PRR såg en möjlighet att förbättra driftseffektiviteten och installerade de första kontinuerliga hyttens signalsystem, så småningom bestämde sig för pulskods signaleringsteknik från Union Switch and Signal .

Som svar på PRR-ledningen gav ICC mandat att några av landets andra stora järnvägar måste utrusta minst en avdelning med kontinuerlig hytt-signalteknik som ett test för att jämföra teknik och driftsmetoder. De drabbade järnvägarna var mindre än entusiastiska, och många valde att utrusta en av sina mer isolerade eller mindre trafikerade rutter för att minimera antalet lok som skulle utrustas med apparaten.

Amtrak ACSES-kompatibel hyttdisplayenhet som visar både en miniatyrsignal och tillhörande hastighetsgräns.

Flera järnvägar valde det induktiva slingan som avvisades av PRR. Dessa järnvägar omfattade Central Railroad of New Jersey (installerad på dess södra division), Reading Railroad (installerad på Atlantic City Railroad- huvudlinjen), New York Central och Florida East Coast . Både Chicago och North Western och Illinois Central använde ett system med två aspekter på utvalda förortslinjer nära Chicago. Hyttens signaler visar "Rensa" eller "Begränsande" aspekter. CNW gick längre och eliminerade mellanliggande signaler i sträckan mellan Elmhurst och West Chicago, vilket krävde att tåg skulle fortsätta enbart baserat på hyttens 2-sidiga signaler. Den Chicago, Milwaukee, St Paul och Pacific Railroad hade en 3-aspekt systemet som arbetar med 1935 mellan Portage, Wisconsin och Minneapolis, Minnesota .

Eftersom Pennsylvania Railroad-systemet var det enda som antogs i stor skala, blev det en de facto nationell standard, och de flesta installationer av hyttsignaler under den aktuella eran har varit denna typ. Nyligen har det funnits flera nya typer av hyttsignaler som använder kommunikationsbaserad teknik för att minska kostnaderna för vägutrustning eller komplettera befintlig signalteknik för att genomdriva hastighetsbegränsningar och absoluta stopp och för att reagera på funktionsfel eller inkureringar.

Den första av dessa var Speed ​​Enforcement System (SES) som användes av New Jersey Transit på deras Pascack Valley Line med låg densitet som ett pilotprogram med en dedikerad flotta med 13 GP40PH-2- lok. SES använde ett system med transponderfyrar kopplade till vägsidesignaler för att upprätthålla signalhastighet. SES gillades inte av motorbesättningar på grund av sin vana att orsaka omedelbara straffbromsanvändningar utan att först utlösa ett övervarvslarm och ge ingenjören en chans att bromsa. SES håller på att tas bort från den här raden och ersätts med CSS.

Amtrak använder Advanced Civil Speed ​​Enforcement System (ACSES) för sin Acela Express höghastighetstågtjänst i NEC. ACSES var ett överlägg till befintligt PRS-typ CSS och använder samma SES-transponderteknik för att genomdriva både permanenta och tillfälliga hastighetsbegränsningar vid kurvor och andra geografiska funktioner. Den inbyggda hyttens signalenhet behandlar både pulskoden "signalhastighet" och ACSES "civila hastighet" och tvingar sedan den lägre av de två. ACSES tillhandahåller också ett positivt stopp vid absoluta signaler som kan släppas av en kod tillhandahållen av sändaren som sänds från det stoppade loket via en dataradio. Senare ändrades detta till en enklare "stop release" -knapp på hyttens signaldisplay.

Referenser

externa länkar