Лекция 05 · 4 ч · 6 разделов

Устройства автоматики и телемеханики

Назначение средств СЦБ, сигналы и их классификация, светофоры и их типы, сигнальные цвета и значения сигналов, видимость светофоров, рельсовые цепи как датчик свободности пути

Лекция вводит в круг устройств автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте — средств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ). Разбирается классификация сигналов, назначение и типы светофоров, основные значения сигнальных показаний, нормативные расстояния видимости, а также физический принцип работы рельсовой цепи — главного датчика свободности пути. После лекции студент должен уметь различать сигналы по способу восприятия и назначению, читать сигнальные показания светофоров и объяснять, почему рельсы используются в качестве проводников электрической цепи.

План

Назначение устройств автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте
Классификация устройств СЦБ: перегонные и станционные
Классификация сигналов, их назначение и места установки
Светофоры: типы по назначению, сигнальные цвета, основные значения сигналов
Нормы видимости светофоров и расстановка светофоров на перегоне
Рельсовые цепи: принцип действия, режимы работы, классификация

Термины Ключевые термины

Ниже перечислены основные понятия лекции. Полные определения доступны в разделе «Термины».

Автоматика и телемеханика (СЦБ) — средства автоматизации управления движением поездов, обеспечения безопасности и пропускной способности.
Автоматика — управление, регулирование и контроль объектов на небольшом расстоянии.
Телемеханика — системы автоматики, управляющие процессами и механизмами на значительном расстоянии.
Сигнализация — совокупность сигналов и технических средств для передачи приказов работникам, связанным с движением поездов.
Сигнал — условный видимый или звуковой знак, которым подаётся приказ, подлежащий безусловному выполнению.
Сигнальный прибор — прибор для подачи сигналов (светофор, семафор, диск, щит, фонарь, флаг, свисток, петарда).
Видимые сигналы — оптические сигналы, выражаемые цветом, формой, положением и числом сигнальных показаний.
Звуковые сигналы — акустические сигналы, выражаемые числом и сочетанием звуков различной продолжительности.
Светофор — постоянный сигнальный прибор с электрическими огнями, показания которого видимы круглосуточно.
Входной светофор — светофор, разрешающий или запрещающий поезду следовать с перегона на станцию.
Выходной светофор — светофор, разрешающий или запрещающий поезду отправиться со станции на перегон.
Проходной светофор — светофор, ограждающий блок-участок на перегоне.
Предупредительный светофор — светофор, извещающий о показании основного светофора (входного, проходного, заградительного, прикрытия).
Заградительный светофор — светофор, требующий остановки при опасности для движения на переездах, крупных искусственных сооружениях и в обвальных местах.
Маневровый светофор — светофор, разрешающий или запрещающий производство маневров; синий огонь запрещает, лунно-белый разрешает.
Рельсовая цепь — электрическая цепь, проводниками сигнального тока в которой служат рельсовые нити; служит датчиком свободности и целостности пути.
Изолирующий стык — стык, электрически разделяющий смежные рельсовые цепи.
Путевое реле — приёмник рельсовой цепи; при занятости участка обесточивается.
Шунтовой режим — режим работы рельсовой цепи при наложении на рельсы шунта (колёсной пары).
Отказобезопасность — свойство системы при любом отказе занимать защитное (запрещающее) положение.

1. Назначение устройств автоматики и телемеханики. Классификация устройств СЦБ

Устройства автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте называют также средствами сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ). Они предназначены для автоматизации процессов, связанных с управлением движением поездов, для обеспечения безопасности движения и пропускной способности железных дорог, для повышения производительности труда и улучшения показателей работы отрасли.

Средства СЦБ решают четыре практические задачи: исключить приём поезда на занятый путь и отправление на занятый перегон; выдержать безопасные интервалы между поездами; дать машинисту достоверную информацию о состоянии впереди лежащего пути; сократить численность работников, занятых приготовлением маршрутов и передачей приказов.

Различают два понятия. Автоматика — это регулирование, контроль и управление объектами на небольшом расстоянии, когда управляющий орган и объект находятся рядом. Телемеханика — системы автоматики, управляющие производственными процессами и механизмами на значительном расстоянии; именно к телемеханике относятся диспетчерская централизация и диспетчерский контроль, где команда передаётся на десятки километров.

По месту действия устройства СЦБ делятся на две группы. К перегонным относятся автоблокировка, автоматическая локомотивная сигнализация, путевая полуавтоматическая блокировка, диспетчерский контроль движения поездов, автоматическая переездная сигнализация и автошлагбаумы. К станционным относятся электрическая централизация стрелок и сигналов, диспетчерская централизация и комплекс устройств горочной автоматики.

Система СЦБ, кроме того, связана с устройствами связи, которые обслуживают дистанции сигнализации, централизации и блокировки. Общее требование к любой системе СЦБ — отказобезопасность: при повреждении любого элемента система обязана занять защитное положение, то есть запретить движение, а не разрешить его.

2. Классификация сигналов

Сигнал — условный видимый или звуковой знак, с помощью которого подаётся определённый приказ, подлежащий безусловному выполнению. На железнодорожном транспорте словом «сигнал» называют и сам сигнальный прибор, и его сигнальное показание, поэтому в нормативных документах всегда уточняют, о чём идёт речь.

Сигналы классифицируют по нескольким признакам.

По способу восприятия — видимые (оптические) и звуковые (акустические).
По способу подачи — сигнальными приборами (видимые) и звуковыми приборами (звуковые).
По способу передачи информации — цветом огней, числом и взаимным положением сигнальных показаний, режимом горения огней (непрерывный или мигающий), формой переносных сигнальных щитов.
По времени применения видимых сигналов — дневные, ночные и круглосуточные.
По виду сигнального прибора — постоянные (светофоры, локомотивные светофоры), переносные (щиты, флаги, фонари на шестах), ручные (флаги, диски, фонари), поездные (диски, флаги).
По назначению — основные и предупредительные; предупредительные извещают о показании основного сигнала.

Для подачи видимых сигналов служат светофоры, семафоры, диски, щиты, фонари, флаги, сигнальные указатели и сигнальные знаки. Видимые сигналы выражаются цветом, формой, положением и числом сигнальных показаний, причём их значение днём и ночью одинаково.

Для подачи звуковых сигналов служат свистки и тифоны локомотивов, мотор-вагонных поездов и специального самоходного подвижного состава, ручные свистки, духовые рожки, сирены, гудки, звонки и петарды. Звуковые сигналы выражаются числом и сочетанием звуков различной продолжительности. Взрыв петарды требует немедленной остановки поезда.

Дневные сигналы подаются дисками, щитами, флагами, крыльями семафоров и сигнальными указателями (стрелочными, путевого заграждения, устройств сбрасывания, гидравлических колонок). Ночные сигналы — это огни установленных цветов в ручных и поездных фонарях, фонарях на шестах, крыльях семафоров и сигнальных указателях. Ночные сигналы должны применяться и в дневное время при тумане, метели и других неблагоприятных условиях, когда видимость дневных сигналов остановки меньше норм, установленных для светофоров.

Круглосуточные сигналы подаются одинаково в светлое и тёмное время: это огни светофоров установленных цветов, маршрутные и другие световые указатели, постоянные диски уменьшения скорости, квадратные щиты, красные диски со светоотращателем для обозначения хвоста грузового поезда, сигнальные указатели и знаки.

3. Сигнальные цвета и основные значения сигналов светофоров

Основные сигнальные цвета на железнодорожном транспорте России — красный, жёлтый и зелёный, дополнительные — синий, лунно-белый, прозрачно-белый и молочно-белый.

Красный огонь принят в качестве сигнала остановки: «Стой! Запрещается проезжать сигнал».
Жёлтый огонь разрешает движение, но требует снижения скорости или готовности остановиться.
Зелёный огонь разрешает движение с установленной скоростью.
Синий огонь запрещает маневровому составу проследовать маневровый светофор.
Лунно-белый огонь разрешает маневровому составу проследовать маневровый светофор и далее руководствоваться показаниями попутных светофоров или указаниями руководителя маневров; он же применяется как пригласительный сигнал.
Прозрачно-белый огонь используется в ручных фонарях, поездных сигналах, указателях гидравлических колонок; молочно-белый — в стрелочных указателях и указателях путевого заграждения.

Основные значения сигналов, подаваемых светофорами (независимо от места установки и назначения), следующие.

Один зелёный огонь — разрешается движение с установленной скоростью; следующий светофор открыт.
Один жёлтый мигающий огонь — разрешается движение с установленной скоростью; следующий светофор открыт и требует проследования его с уменьшенной скоростью.
Один жёлтый огонь — разрешается движение с готовностью остановиться; следующий светофор закрыт.
Два жёлтых огня, из них верхний мигающий — разрешается проследование светофора с уменьшенной скоростью; поезд следует с отклонением по стрелочному переводу; следующий светофор открыт.
Два жёлтых огня — разрешается проследование светофора с уменьшенной скоростью и готовностью остановиться у следующего светофора; поезд следует с отклонением по стрелочному переводу.
Один красный огонь — стой! Запрещается проезжать сигнал.
Один лунно-белый огонь — разрешается маневровому составу проследовать маневровый светофор.
Один синий огонь — запрещается маневровому составу проследовать маневровый светофор.

Основной принцип сигнализации: остановка подвижного состава перед светофором с красным сигнальным показанием и разрешение проследовать светофор с жёлтым и зелёным показаниями. Обратите внимание на пару «один жёлтый мигающий» и «один жёлтый»: мигающий огонь всегда означает, что следующий светофор открыт, а ровно горящий жёлтый — что следующий светофор закрыт.

4. Светофоры: типы по назначению и нормы видимости

Светофоры по назначению подразделяются на следующие типы.

Входные — разрешающие или запрещающие поезду следовать с перегона на железнодорожную станцию.
Выходные — разрешающие или запрещающие поезду отправиться со станции на перегон.
Маршрутные — разрешающие или запрещающие поезду проследовать из одного района станции в другой.
Проходные — разрешающие или запрещающие поезду проследовать с одного блок-участка (межпостового перегона) на другой.
Прикрытия — для ограждения мест пересечения железнодорожных путей в одном уровне другими железнодорожными, трамвайными путями и троллейбусными линиями, разводных мостов и участков, проходимых с проводником.
Заградительные — требующие остановки при опасности для движения, возникшей на переездах, крупных искусственных сооружениях и обвальных местах, а также при ограждении составов для осмотра и ремонта вагонов на станционных путях.
Предупредительные — предупреждающие о показании основного светофора (входного, проходного, заградительного и прикрытия).
Повторительные — для оповещения о разрешающем показании выходного, маршрутного, въездного (выездного), технологического и о показании горочного и маневрового светофоров, когда по местным условиям видимость основного светофора не обеспечивается.
Локомотивные — для разрешения или запрещения поезду следовать по перегону с одного блок-участка на другой, а также для предупреждения о показании путевого светофора, к которому приближается поезд.
Маневровые — разрешающие или запрещающие производство маневров.
Горочные — разрешающие или запрещающие роспуск вагонов с горки.
Въездные (выездные) — разрешающие или запрещающие въезд подвижного состава в производственное помещение и выезд из него на путях необщего пользования.
Технологические — разрешающие или запрещающие подачу или уборку подвижного состава при обслуживании объектов на путях необщего пользования (вагоноопрокидывателей, вагонных весов, устройств для восстановления сыпучести грузов, сливо-наливных устройств).

Нормы видимости. Красные, жёлтые и зелёные огни светофоров входных, предупредительных, проходных, заградительных и прикрытия на прямых участках пути общего пользования должны быть днём и ночью отчётливо различимы из кабины управления на расстоянии не менее 1000 м. На кривых участках показания этих светофоров и сигнальные полосы должны быть различимы на расстоянии не менее 400 м. В сильно пересечённой местности (горы, глубокие выемки) допускается сокращение расстояния видимости, но не менее 200 м.

Показания выходных и маршрутных светофоров главных путей должны быть различимы на расстоянии не менее 400 м; выходных и маршрутных светофоров боковых путей, пригласительных сигналов и маневровых светофоров — не менее 200 м; маршрутных указателей — не менее 100 м. На путях необщего пользования огни входных, предупредительных, проходных, заградительных светофоров должны быть различимы на расстоянии не менее тормозного пути, определённого для данного места при полном служебном торможении и установленной скорости, а въездной и технологической сигнализации — не менее 50 м.

Перед всеми входными и проходными светофорами и светофорами прикрытия должны устанавливаться предупредительные светофоры. На участках, оборудованных автоблокировкой, каждый проходной светофор является предупредительным по отношению к следующему светофору. На линиях, оборудованных автоблокировкой с трёхзначной сигнализацией, расстояние между смежными светофорами должно быть не менее тормозного пути, определённого для данного места при полном служебном торможении на максимальной реализуемой скорости (но не более 120 км/ч для пассажирских поездов и 80 км/ч для грузовых), и, кроме того, не менее тормозного пути при экстренном торможении с учётом пути, проходимого поездом за время воздействия устройств автоматической локомотивной сигнализации на тормозную систему. На участках, где видимость сигналов менее 400 м, а также на вновь оборудуемых автоблокировкой линиях указанное расстояние должно быть не менее 1000 м.

5. Видимые сигналы: сигнальные приборы, история и развитие сигнализации

Видимые сигналы — исторически первый вид сигнализации. Когда железные дороги только строились, поезда двигались с небольшой скоростью, только днём и пускались в одиночку, поэтому точного соблюдения расписания было достаточно для безопасности. Уже на открытии линии Ливерпуль — Манчестер в 1830 г. произошёл несчастный случай, заставивший Джорджа Стефенсона задуматься о сигналах: локомотив в то время сигналов не подавал. По указанию Стефенсона были введены сигналы, которые подавали сторожи — днём флажками, ночью ручными фонарями.

Первой системой сигнализации стал оптический телеграф: на расстоянии около 2 км друг от друга у будок сторожей устанавливались столбы, и посредством проволочной передачи при занятом участке пути днём на столбе поднимался чёрный шар, а ночью — красный фонарь. В 1873 г. вышло первое «Положение о сигналах», определившее требования, многие из которых справедливы до настоящего времени: сигналы должны отличаться простотой действия, ясностью передаваемых сообщений и надёжностью передачи, а при неисправности сигнального устройства оно не должно давать ложных показаний — сигнал должен либо остановить поезд, либо дать возможность заметить неисправность.

К сигнальным приборам для подачи видимых сигналов относятся светофоры, семафоры, фонари, диски, щиты, флаги, сигнальные указатели и сигнальные знаки; к приборам и устройствам для подачи звуковых сигналов — свистки локомотивов и других составов, ручные свистки, духовые рожки, сирены, гудки, петарды и колокола. Светофоры как более совершенные приборы с электрическими огнями и возможностью автоматического управления практически вытеснили семафоры на магистральных линиях.

Постоянные сигнальные приборы устанавливаются на пути и действуют круглосуточно. Переносные (щиты, флаги, фонари на шестах) и ручные (флаги, диски, фонари) сигналы применяются при производстве работ, при ограждении мест препятствий и при манёврах. Поездные сигналы (диски, флаги, фонари) служат для обозначения поезда и его хвоста.

Информация в видимых сигналах передаётся четырьмя способами: цветом огней светофоров, щитов, флагов и дисков; числом и взаимным положением сигнальных показаний; режимом горения огней (непрерывный или мигающий); формой переносных сигнальных щитов. Именно сочетание этих признаков позволяет при трёх основных цветах получить достаточное для управления движением число различных приказов.

Вглубь Вглубь: почему светофорная сигнализация построена на трёх цветах и мигании

Требований к сигналу всего три: он должен быть однозначно понят, различим на большом расстоянии и не допускать ложного толкования. Из этих требований вытекает вся система сигнальных цветов и показаний.

Почему именно красный, жёлтый, зелёный. Красный свет имеет наибольшую длину волны из видимого диапазона и меньше всех рассеивается в атмосфере, тумане и снегопаде, поэтому он лучше других различим на расстоянии и однозначно читается как запрет. Красный цвет запрета — самое ответственное показание, и система построена так, чтобы именно оно было наиболее заметным. Зелёный цвет максимально контрастен красному и субъективно воспринимается как «разрешено». Жёлтый занимает промежуточное положение и по спектру, и по смыслу: он означал «внимание, готовься остановиться».

Зачем нужны два жёлтых огня. Одного жёлтого огня достаточно, чтобы предупредить о закрытом светофоре, но он ничего не говорит о том, что поезд идёт с отклонением по стрелочному переводу, то есть по пути, где скорость ограничена. Второй жёлтый огонь передаёт дополнительную информацию: маршрут установлен на боковой путь, скорость должна быть уменьшена. Сочетание «два жёлтых, из них верхний мигающий» добавляет второй смысл — следующий светофор уже открыт, и после проследования стрелочного перевода можно будет снова увеличить скорость.

Почему применяют мигание. Три цвета дают всего три различимых состояния, а машинисту нужно передать больше сведений: открыт или закрыт следующий светофор, есть ли отклонение по стрелочному переводу, свободен ли путь за один или за два блок-участка. Режим горения удваивает число различимых показаний, не добавляя новых приборов и цветов. Поэтому мигающий жёлтый и ровно горящий жёлтый означают принципиально разные вещи: мигающий — «следующий светофор открыт», ровно горящий — «следующий светофор закрыт».

Почему жёлтый требует готовности остановиться, а не остановки. Показание «один жёлтый огонь» означает, что следующий светофор закрыт. Если бы жёлтый требовал немедленной остановки, поезд останавливался бы посреди блок-участка, нарушая работу и создавая помехи. Поэтому жёлтый разрешает движение, но обязывает машиниста вести поезд так, чтобы суметь остановиться у закрытого светофора. Именно из этого требования вырастает расчёт минимального расстояния между светофорами, о котором говорилось выше.

Типовая ошибка. В тестовых заданиях часто предлагают выбрать между «один жёлтый мигающий» и «один жёлтый». Запомните опорную фразу: мигающий жёлтый — впереди открыт светофор, ровно горящий жёлтый — впереди светофор закрыт.

Вглубь Вглубь: почему рельсы служат проводниками, или как работает рельсовая цепь

Рельсовая цепь — это электрическая цепь, в которой проводниками сигнального тока служат сами рельсовые нити пути. Именно она позволяет автоматике «видеть» поезд, не прибегая к помощи человека: любое устройство интервального регулирования, будь то автоблокировка или электрическая централизация, работает на рельсовых цепях.

Устройство простейшей рельсовой цепи. На одном конце контролируемого участка размещают источник питания постоянного или переменного тока (ИП) с ограничителем сигнального тока (R₀), который защищает цепь от чрезмерного тока. На другом конце ставят путевое реле (П). В рельсовой линии протекает сигнальный ток I_с. Рельсовые нити на концах участка соединяют с источником и реле токопроводящими стыковыми соединителями, а сам участок отделяют от смежных изолирующими стыками — иначе сигнальный ток уходил бы в соседние рельсовые цепи.

Как это определяет занятость. Пока участок свободен, сигнальный ток проходит по одной рельсовой нити до реле, через обмотку реле и возвращается по другой нити к источнику. Реле находится под током, его контакт замкнут, и система знает: участок свободен. Как только на участок вступает поезд, его колёсные пары электрически замыкают обе рельсовые нити. Ток источника идёт по «короткому пути» — через шунт, образованный колёсной парой. Такой режим называют шунтовым. Обмотка путевого реле оказывается зашунтированной, ток реле I_рш резко падает, реле отпускает якорь и своим контактом размыкает цепь — система получает признак «участок занят». Одновременно с этим автоматически закрывается ограждающий этот участок светофор.

Три режима работы. Рельсовая цепь рассчитывается на три режима. Нормальный — цепь исправна, участок свободен; путевое реле должно надёжно удерживать якорь при самых неблагоприятных условиях свободного состояния (максимальное сопротивление рельсовой линии, максимальное сопротивление балласта, минимальное напряжение источника питания). Шунтовой — на рельсовой линии лежит шунт (колёсная пара); путевое реле должно обесточиться при самых неблагоприятных условиях для шунтирования, то есть при условиях, которые препятствуют обесточиванию реле (минимальное сопротивление рельсовой линии, минимальное сопротивление балласта, максимальное напряжение источника питания). Контрольный — проверка целостности рельсовых нитей: если рельс разорван, ток через реле прекращается, реле обесточивается, и участок показывается занятым.

Почему расчёт ведут по наихудшим условиям. Обратите внимание на логику: для нормального режима наихудшими являются условия, затрудняющие удержание реле под током (когда сигнальный ток мал), а для шунтового — условия, затрудняющие обесточивание реле (когда сигнальный ток велик). Требования противоположны, и цепь приходится проектировать так, чтобы выполнялись оба. Зато именно из этого противоречия рождается главное достоинство рельсовой цепи: она контролирует не только занятость, но и целостность рельсовых нитей. Разрыв рельса воспринимается так же, как занятость, то есть система уходит в защитное состояние.

Как классифицируют рельсовые цепи. По роду сигнального тока различают рельсовые цепи постоянного тока (источник — аккумулятор, работающий параллельно с выпрямителем), переменного тока частотой 50 Гц и 25 (75) Гц, а также тональные рельсовые цепи. По типу питания — с непрерывным питанием, с импульсным питанием и с кодовым питанием, когда сигнальный ток подаётся кодовыми посылками, несущими информацию. По состоянию путевого реле в нормальном режиме — нормально замкнутые и нормально разомкнутые. По типу путевого приёмника — одноэлементные и двухэлементные. Выбор той или иной рельсовой цепи определяется родом тяги: на участках с автономной тягой применяют рельсовые цепи постоянного тока, на электрифицированных участках — кодовые рельсовые цепи, где сигнальный ток подаётся импульсами, различимыми на фоне тягового тока.

Особенность электрифицированных линий. Тяговый ток, возвращающийся от электровоза к тяговой подстанции, идёт как раз по рельсам — они являются вторым проводом тяговой сети. Поэтому рельсовые цепи на таких линиях должны работать в условиях сильного мешающего тягового тока: применяют дроссель-трансформаторы и частотные фильтры, пропускающие тяговый ток в обход изолирующих стыков.

Вглубь Вглубь: отказобезопасность и защитный отказ — главный принцип устройств СЦБ

Любая техническая система отказывает. Вопрос в том, как она отказывает. Для устройств СЦБ природа отказа имеет решающее значение, и вся их конструкция подчинена одному правилу: отказ системы не должен приводить к опасным последствиям.

Различают два вида отказов. Опасный отказ — такой, при котором система разрешает движение там, где оно должно быть запрещено: например, светофор показывает зелёный огонь, когда путь впереди фактически занят. Последствия такого отказа — столкновение или сход. Защитный отказ — такой, при котором система запрещает движение там, где оно могло бы быть разрешено: светофор закрывается при свободном пути, рельсовая цепь показывает ложную занятость. Последствия — задержка поезда, снижение участковой скорости, нарушение графика, но не крушение.

Защитный отказ неприятен экономически, но безопасен. Поэтому все схемы СЦБ строятся так, чтобы при повреждении любого элемента — обрыва провода, перегорания лампы, потери контакта реле, исчезновения питания — система приходила именно к защитному отказу. Показательно, как устроена рельсовая цепь: занятость пути определяется обесточенным состоянием путевого реле. Достаточно, чтобы реле потеряло ток по любой причине — наезд поезда, разрыв рельса, обрыв кабеля, отказ источника питания, — и система покажет занятость, то есть закроет светофор. Инвертировать эту логику, то есть считать участок свободным при обесточенном реле, означало бы допустить опасный отказ при каждом обрыве.

Из того же принципа вытекает требование к монтажу и логике: разрешающее показание (зелёный, жёлтый огонь) должно формироваться только при активном выполнении всех условий безопасности — свободности участков, правильной установке и замыкании стрелок, отсутствии враждебных маршрутов. Пока хотя бы одно условие не выполнено или не проверено, схема обязана удерживать запрещающее показание. Отсюда и формулировка в правилах: при неисправности сигнального устройства оно не должно давать ложных показаний — сигнал либо останавливает поезд, либо даёт возможность заметить неисправность.

Типовая ошибка. В тестовых вопросах понятия «опасный» и «защитный» отказ иногда меняют местами. Опорная формулировка: защитный отказ — это отказ, при котором система занимает защитное, то есть запрещающее, более осторожное положение; он приводит к задержкам, но обеспечивает безопасность. Опасный отказ — тот, при котором система занимает разрешающее положение без основания.

Вглубь Вглубь: разбор типовых ошибок по теме сигналов и рельсовых цепей

Ниже собраны ошибки, которые чаще всего допускают при ответах и в тестах по теме «Устройства автоматики и телемеханики».

Подмена понятий «сигнал» и «сигнальное показание». На железнодорожном транспорте сигналом называют и прибор, и его показание. Когда в вопросе спрашивают «какие показания возможны на светофоре», речь идёт о сигнальных показаниях — конкретных сочетаниях огней, а не о типе прибора.
Смешение видимых и звуковых сигналов. Взрыв петарды — звуковой сигнал, требующий немедленной остановки поезда. Он не относится к видимым и не подаётся сигнальным прибором.
Неверное чтение «двух жёлтых». Два жёлтых огня — это не «разрешено с установленной скоростью». Это разрешение проследовать светофор с уменьшенной скоростью: маршрут установлен с отклонением по стрелочному переводу.
Нормы видимости. Частая ошибка — назвать 400 м как общую норму. Для входных, предупредительных, проходных, заградительных светофоров и светофоров прикрытия на прямых участках норма — 1000 м; 400 м — это норма на кривых, а также норма для выходных и маршрутных светофоров главных путей. Для маневровых и пригласительных сигналов норма — 200 м, для маршрутных указателей — 100 м.
Роль стрелочного перевода в сигнализации. Отклонение по стрелочному переводу само по себе требует снижения скорости, поэтому оно обязательно отражается в показаниях: добавочный жёлтый огонь или мигание. Светофор не может показать «разрешено с установленной скоростью», если маршрут идёт на боковой путь.
Ложная занятость. Если рельсовая цепь показывает занятость при фактически свободном пути, это защитный отказ: движение задерживается, но безопасность не нарушена. Такой отказ недопустимо устранять отключением контроля — он устраняется ремонтом.
Роль предупредительного светофора. Предупредительный светофор не разрешает и не запрещает движение сам по себе — он извещает о показании основного светофора. На участках с автоблокировкой каждый проходной светофор является предупредительным по отношению к следующему, отдельного предупредительного светофора перед ним не ставят.

Общий приём самопроверки: при ответе на любой вопрос по СЦБ сначала определите, о каком элементе системы идёт речь — о сигнале, о светофоре, о рельсовой цепи или о системе интервального регулирования в целом, — а затем проверьте ответ на соответствие принципу отказобезопасности.

Пример Пример: расчёт числа блок-участков и проверка нормы видимости

Условие. Межстанционный перегон длиной L = 14 000 м. Требуется разместить проходные светофоры трёхзначной автоблокировки. Тормозной путь грузового поезда при полном служебном торможении на максимальной реализуемой скорости 80 км/ч составляет b_т = 1200 м. Дополнительное требование — путь, проходимый поездом за время воздействия устройств АЛС на тормозную систему, принят равным 300 м. Местность — прямая, видимость сигналов обеспечена.

Шаг 1. Минимальное расстояние между светофорами. По норме оно должно быть не менее тормозного пути и не менее тормозного пути при экстренном торможении с учётом времени срабатывания АЛС: b_мин = 1200 + 300 = 1500 м.

Шаг 2. Проверка по видимости. Поскольку видимость сигналов более 400 м, дополнительное требование минимума 1000 м не применяется: принятое значение 1500 м его перекрывает. Таким образом, расчётное минимальное расстояние между светофорами b_мин = 1500 м.

Шаг 3. Число блок-участков. n = L / b_мин = 14 000 / 1500 = 9,33. Округляем в сторону увеличения длины блок-участка и принимаем n = 9 блок-участков. Фактическая длина блок-участка b = 14 000 / 9 = 1556 м.

Шаг 4. Проверка допустимого диапазона. Длина блок-участка должна находиться в пределах от 1000 до 2600 м. Полученные 1556 м в этот диапазон укладываются.

Шаг 5. Проверка разграничения. При трёхзначной автоблокировке поезда разграничиваются тремя блок-участками. Проверяем, что сумма трёх блок-участков не меньше тормозного пути: 3 × 1556 = 4668 м, что существенно больше b_т = 1200 м, — условие выполнено с запасом.

Вывод. На перегоне 14 000 м размещается 9 проходных светофоров с блок-участками по 1556 м. При уменьшении тормозного пути (например, при понижении расчётной скорости) число блок-участков можно увеличить, но каждый из них не должен быть короче 1000 м и длиннее 2600 м — иначе либо не обеспечится торможение, либо возрастёт число светофоров и стоимость устройств.

Пример Порядок действий: чтение показаний светофора

Ниже приведён практический порядок разбора любого сигнального показания светофора — он одинаков и для учебной задачи, и для экзаменационного вопроса.

1. Определите тип светофора по его назначению. Входной, выходной, маршрутный, проходной, заградительный, маневровый, горочный — от этого зависит, какие показания для него вообще предусмотрены.
2. Перечислите горящие огни и их взаимное положение. Например: «два жёлтых, верхний мигающий» — это четыре признака: число огней (два), цвет (жёлтый), расположение (верхний и нижний) и режим горения (мигающий).
3. Прочтите значение по нормативному перечню. Для приведённого примера: разрешается проследование светофора с уменьшенной скоростью; поезд следует с отклонением по стрелочному переводу; следующий светофор открыт.
4. Сделайте вывод о маршруте. Есть ли отклонение по стрелочному переводу, на какой путь принимается или отправляется поезд, какова допустимая скорость.
5. Оцените состояние впереди лежащего участка. Открыт или закрыт следующий светофор, сколько блок-участков свободно впереди.
6. Проверьте требования к действиям машиниста. Разрешено ли движение с установленной скоростью или требуется уменьшение скорости с готовностью остановиться.

Пример применения. На выходном светофоре станции горит один жёлтый огонь. Разбор: светофор выходной, значит, он разрешает отправление со станции на перегон; горит один жёлтый — разрешается движение с готовностью остановиться; следующий светофор (первый проходной) закрыт. Вывод: отправление разрешено, но поезд должен быть готов остановиться у следующего светофора, отклонения по стрелочному переводу нет и уменьшение скорости по этой причине не требуется.

Контрольная точка. Если в разборе появилось утверждение «разрешается движение с установленной скоростью», убедитесь, что основанием служит именно зелёный или жёлтый мигающий огонь, а не ровно горящий жёлтый.

Нормативы Нормативная база темы

Основные документы:

Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (ПТЭ), утверждённые приказом Минтранса России от 23.06.2022 № 250; Приложение № 3 «Техническая эксплуатация устройств сигнализации, централизации и блокировки железнодорожного транспорта».
Инструкция по сигнализации на железнодорожных путях Российской Федерации (ИСИ) — устанавливает систему сигналов, сигнальных цветов и их значения (в редакции приказа Минтранса России от 04.06.2012 № 162 с последующими изменениями). Раздел «Основные значения сигналов, подаваемых светофорами» — базовый для настоящей лекции.
Инструкция по движению поездов и маневровой работе на железнодорожном транспорте Российской Федерации (ИДП) — приложение № 2 к ПТЭ.
Федеральный закон от 10.01.2003 № 17-ФЗ «О железнодорожном транспорте в Российской Федерации».

Ключевые нормы, приведённые в лекции:

Основные сигнальные цвета — красный, жёлтый, зелёный; дополнительные — синий, лунно-белый, прозрачно-белый, молочно-белый.
Видимость входных, предупредительных, проходных, заградительных светофоров и светофоров прикрытия: не менее 1000 м на прямых, не менее 400 м на кривых, не менее 200 м в сильно пересечённой местности.
Видимость выходных и маршрутных светофоров главных путей — не менее 400 м; боковых путей, маневровых и пригласительных сигналов — не менее 200 м; маршрутных указателей — не менее 100 м.
Расчётная скорость при определении расстояния между светофорами трёхзначной автоблокировки — не более 120 км/ч для пассажирских и не более 80 км/ч для грузовых поездов; при видимости менее 400 м и на вновь оборудуемых линиях расстояние — не менее 1000 м.
Въездная и технологическая сигнализация на путях необщего пользования — видимость не менее 50 м.

Задание Домашнее задание

Вопросы для самопроверки.

Какие три цвета приняты основными сигнальными, какие — дополнительными и что означает каждый из них?
Чем отличается показание «один жёлтый мигающий огонь» от «один жёлтый огонь» и почему мигание всегда означает, что следующий светофор открыт?
Каковы нормы видимости входных, проходных и заградительных светофоров на прямых, на кривых и в сильно пересечённой местности?
Почему занятость участка определяется обесточенным состоянием путевого реле, а не наоборот, и как это связано с принципом отказобезопасности?

Задача. Межстанционный перегон длиной L = 16 800 м оборудуется трёхзначной автоблокировкой. Тормозной путь грузового поезда при полном служебном торможении b_т = 1050 м, путь, проходимый поездом за время воздействия устройств АЛС на тормозную систему, — 250 м. Определите минимальное расстояние между проходными светофорами, число блок-участков и фактическую длину блок-участка; проверьте результат по допустимому диапазону 1000–2600 м и по условию разграничения поездов тремя блок-участками.

Ответ: b_мин = 1050 + 250 = 1300 м; n = 16 800 / 1300 = 12,9, принимаем 12 блок-участков, b = 16 800 / 12 = 1400 м (в диапазоне 1000–2600 м); 3 × 1400 = 4200 м больше b_т = 1050 м.

Письменное задание.

Составьте сравнительную характеристику трёх режимов работы рельсовой цепи — нормального, шунтового и контрольного — в виде маркированного списка. Для каждого режима укажите: что проверяется, состояние путевого реле, какие условия считаются наихудшими при расчёте и какой вывод делает система. Отдельным пунктом объясните, почему требования нормального и шунтового режимов противоположны.

Литература к теме.

Инструкция по сигнализации на железнодорожных путях Российской Федерации (ИСИ), утверждённая приказом Минтранса России от 04.06.2012 № 162 — раздел «Основные значения сигналов, подаваемых светофорами».
ПТЭ, Приложение № 3 «Техническая эксплуатация устройств сигнализации, централизации и блокировки железнодорожного транспорта».
Ефименко Ю.И. Железные дороги. Общий курс: учебник. — СПб., 2013. — 503 с.
Ефименко Ю.И., Уздин М.М., Ковалев В.И., Логинов С.И. Железные дороги. Общий курс. — СПб.: Выбор, 2002. — 367 с.
Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации, утверждённые приказом Минтранса России от 23.06.2022 № 250

Термины Термины лекции

Устройства автоматики и телемеханики (СЦБ): Средства сигнализации, централизации и блокировки, автоматизирующие управление движением поездов и обеспечивающие безопасность движения, пропускную способность и производительность труда на железнодорожном транспорте.
Автоматика: Совокупность технических средств для регулирования, контроля и управления объектами на небольшом расстоянии, когда управляющий орган расположен рядом с объектом.
Телемеханика: Системы автоматики, управляющие производственными процессами и механизмами на значительном расстоянии; к телемеханике относятся диспетчерская централизация и диспетчерский контроль.
Сигнализация: Совокупность сигналов и технических средств для быстрой передачи приказов и извещений локомотивным бригадам и другим работникам, связанным с движением поездов, в условиях непрерывно изменяющейся обстановки.
Сигнал: Условный видимый или звуковой знак, с помощью которого подаётся определённый приказ, подлежащий безусловному выполнению. На железнодорожном транспорте так называют и сигнальный прибор, и его сигнальное показание.
Видимые (оптические) сигналы: Сигналы, выражаемые цветом, формой, положением и числом сигнальных показаний; подаются сигнальными приборами (светофоры, семафоры, диски, щиты, фонари, флаги, сигнальные указатели и знаки); их значение днём и ночью одинаково.
Звуковые (акустические) сигналы: Сигналы, выражаемые числом и сочетанием звуков различной продолжительности; взрыв петарды требует немедленной остановки поезда.
Дневные и ночные сигналы: Дневные подаются в светлое время суток (диски, щиты, флаги, крылья семафоров, сигнальные указатели), ночные — огнями установленных цветов. Ночные сигналы применяются и днём при недостаточной видимости.
Круглосуточные сигналы: Сигналы, подаваемые одинаково в светлое и тёмное время: огни светофоров установленных цветов, маршрутные указатели, постоянные диски уменьшения скорости, квадратные щиты, красные диски со светоотражателем для обозначения хвоста грузового поезда.
Светофор: Постоянный сигнальный прибор с электрическими огнями, показания которого отчётливо различимы днём и ночью; основной вид сигнального прибора на магистральных линиях.
Входной светофор: Светофор, разрешающий или запрещающий поезду следовать с перегона на железнодорожную станцию.
Выходной светофор: Светофор, разрешающий или запрещающий поезду отправиться с железнодорожной станции на перегон.
Маршрутный светофор: Светофор, разрешающий или запрещающий поезду проследовать из одного района железнодорожной станции в другой.
Проходной светофор: Светофор, разрешающий или запрещающий поезду проследовать с одного блок-участка (межпостового перегона) на другой; ограждает блок-участок.
Предупредительный светофор: Светофор, предупреждающий о показании основного светофора (входного, проходного, заградительного, прикрытия); устанавливается перед всеми входными и проходными светофорами.
Заградительный светофор: Светофор, требующий остановки при опасности для движения, возникшей на железнодорожных переездах, крупных искусственных сооружениях и обвальных местах, а также при ограждении составов для осмотра и ремонта вагонов.
Маневровый светофор: Светофор, разрешающий или запрещающий производство маневров; один синий огонь запрещает, один лунно-белый разрешает маневровому составу проследовать светофор.
Рельсовая цепь: Электрическая цепь, в которой проводниками сигнального тока служат рельсовые нити пути. Контролирует свободность участка и целостность рельсов; основной датчик систем интервального регулирования.
Шунтовой режим: Режим работы рельсовой цепи при наложении на рельсовые нити шунта (колёсной пары); путевое реле должно обесточиться при самых неблагоприятных для шунтирования условиях.
Отказобезопасность: Свойство устройств СЦБ при любом повреждении занимать защитное (запрещающее) положение, при котором движение запрещено, а не разрешено.

Нормативы Нормативные документы

Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации, утверждённые приказом Минтранса России от 23.06.2022 № 250
ПТЭ, Приложение № 3 «Техническая эксплуатация устройств сигнализации, централизации и блокировки железнодорожного транспорта»
Инструкция по сигнализации на железнодорожных путях Российской Федерации (ИСИ), утверждённая приказом Минтранса России от 04.06.2012 № 162
ИСИ, раздел «Основные значения сигналов, подаваемых светофорами»
Инструкция по движению поездов и маневровой работе на железнодорожном транспорте Российской Федерации (ИДП) — приложение № 2 к ПТЭ
Федеральный закон от 10.01.2003 № 17-ФЗ «О железнодорожном транспорте в Российской Федерации»

Источники лекции (12)

лекции/ОКЖД л 4 Автоматика и Телемезаника.ppt
лекции/сигналы.pptx
лекции/рц.pptx
черновики/Лекция 09 (23.10.2020).pdf (Устройства автоматики, телемеханики и связи, проф. П.К. Рыбин)
черновики/Лекция 4 Развитие устройств сигнализации.docx
материалы/Развитие устройств СЦБ 1906 - 1917.pdf
черновики/вопросы ГЭК АиТ.pdf
лекции/Вопросы к зачёту ОКЖДТ.docx (вопросы 34–38)
РП ОКЖД ПТМ 25.pdf (рабочая программа, раздел «Устройства автоматики, телемеханики. Связь»)
Ефименко Ю.И. Железные дороги. Общий курс: учебник. — СПб., 2013. — 503 с.
Ефименко Ю.И., Уздин М.М., Ковалев В.И., Логинов С.И. Железные дороги. Общий курс. — СПб.: Выбор, 2002. — 367 с.
Нормы видимости светофоров и значения сигналов приведены по извлечённому тексту лекции «ОКЖД л 4 Автоматика и Телемезаника.ppt» (ссылки на ИСИ, гл. 3). Попытка независимой сверки с официальным текстом ИСИ в интернете выполнена не была: веб-поиск в сессии недоступен (ошибка авторизации поискового шлюза), а прямой запрос к справочным системам не дал текста документа.