Миру известно много авиакатастроф, когда исправный самолёт разбивался из-за потери работоспособности экипажем. Мало ли причин? Разгерметизация, отравление, засыпание из-за усталости, попадание птицы в кабину — бывало и такое, сумасшествие одного из членов экипажа — лет десять назад один такой загнал авиалайнер в Альпы... Но самолёт нужно посадить, что до сих пор большинство самолётов делать без экипажа не умеет, а с поездом всё проще — достаточно его остановить.
Автостопы изобретаются давно, на железных дорогах СССР они появились около века назад. Серьёзные прорывы советская промышленность начала делать в 1930-е гг. — был открыт Московский метрополитен, резко пошли вверх авиастроение и танкостроение, что крепко помогло десятилетием позже, а на ЖД начала внедряться система безопасности отечественной разработки — АЛСН, автоматическая локомотивная сигнализация непрерывного действия.
Это комплекс, который принимает показания путевых светофоров (уже из-за угла знаешь, красный увидишь или нет), контролирует скорость и в случае угрозы безопасности выполняет экстренное торможение. Как я рассказал в статье о тормозах (нажмите на синее — откроется), остановить поезд несложно — открыть «дыру» в тормозной магистрали. Это делает ЭПК-150 — электропневматический клапан.
Устроен он простейше, как бассейн из школьной задачи, в который по одной трубе вода втекает, по другой вода вытекает. «Бассейн» — камера выдержки времени КВВ, в неё через дроссель (узкий канал) поступает воздух. А вытекает воздух через свисток, но свисток в норме перекрыт клапаном. Поэтому в КВВ накапливается воздух.
Он давит на срывной клапан, которым закрыта «дыра» в тормозной магистрали. Если обесточить электромагнит, то воздух из КВВ выходит через свисток — ЭПК свистит и через 8 секунд открывается срывной клапан. Катушка ЭПК получает питание от АЛСН. Можно также принудительно прижать клапан свистка, повернув ключ, но тогда контакты ключа разорвут цепь управления тягой — локомотив не будет тянуть. Это называется «выключить ЭПК».
Как сказано в статье «ТЭД-12», светофоры работают за счёт протекания по рельсам сигнального тока. Этот же ток может использоваться для передачи на локомотив показаний светофоров, так как он образует слабое магнитное поле. Оно улавливается катушками, висящими перед первой колёсной парой:
Передаваться могут три кода — зелёный, жёлтый, красный. Для этого в путь (в рельсовую цепь — РЦ) подаются «очереди» из импульсов переменного тока. Если передаются одиночные импульсы примерно по 0,2 с с перерывом в 0,6 с — это красный. Если пары импульсов по 0,4 с с рызрывчиком в 0,2 с, а между парами те же 0,6 с — жёлтый.
Если «очереди» из трёх импульсов — это зелёный. Результат приёма кодов показывается на локомотивном светофоре — ЛС. Мою старую иллюстрацию для Википедии (ей уже более 13 лет, вот её страница) даже используют на курсах машинистов, так что просто оставлю её здесь:
На этом же токе может работать и сама автоматика светофоров. Если коды доходят от впередистоящего светофора до позадистоящего — значит, блок-участок свободен. Если не доходят — то либо рельс лопнул, либо ток замкнулся через колёсные пары, в любом случае на светофоре загорится красный. Плюс показание зависит от кода — если светофор «ловит» код КЖ, то зажжёт у себя жёлтый — следующий светофор закрыт!
Работа автоблокировки показана тут:
Если же ловит Ж либо З — то зажжёт зелёный. Вокруг крупных городов устроена 4-значная автоблокировка — там при «поимке» кода Ж светофор зажжёт показание «жёлтый и зелёный». Такие рельсовые цепи называются кодовыми. Ещё РЦ бывают постоянного тока, некодовыми переменного тока, тональными, но о них подробно — в другой раз.
Здесь — подробнее о работе АЛСН:
На неэлектрифицированных линиях и при тяге постоянного тока РЦ работают на сетевой частоте 50 Гц, а на линиях, электрифицированных переменным током, АЛСН работает на частоте 25 Гц — чтобы не было ложных срабатываний от тягового тока частотой 50 Гц. Кое-где ещё есть участки тяги переменного тока, где частота АЛСН — 75 Гц.
На границах участков стоят знаки «АЛС 25» и «АЛС 50», и если локомотив может работать на обоих участках (электровоз двойного питания, тепловоз или паровоз) — то на нём есть переключение частоты приёма тумблером. А на КЛУБ-У для переключения частоты есть специальная кнопка f.
В старой, классической системе АЛСН бдительность проверяется просто: снимается питание с катушки ЭПК, он свистит, машинист обязан нажать рукоятку бдительности (РБ), если за 6 — 8 секунд не нажмёт — весь воздух из КВВ уйдёт и пойдёт экстренное торможение.
При езде на зелёный огонь бдительность проверяется каждые 60 — 90 секунд, на жёлтый — каждые 30 — 40 с, на КЖ и красный — ещё чаще. Плюс она проверяется при смене огня на более запрещающий, плюс на огонь КЖ нельзя ехать быстрее 60 км/ч, а на К нельзя быстрее 20 — тогда ЭПК сорвёт без оглядки на РБ. Скорость в систему выдают контакты скоростемера:
Это я на ВЛ82М в депо Ку́пянск Южной дороги, Харьковская область, 2008 год. Ещё раз: в названии Купянск ударение на «у». Попутно привет читающим меня авиаторам, летавшим в Купянске и Чугуеве — Алексею Джалалову, Анатолию Федоренко и другим!
Скоростемер называется 3СЛ-2М-150П: тройка означает, что он и показывает, и работает с АЛСН, и записывает, 150 — предельная скорость. А скорость на КЖ у этого скоростемера, как видим по наклейке, настроена местным приказом на 50 км/ч.
Как видите, за верхним стеклом скоростемера прячутся самописцы, туда ставится бумажная лента, и пишет этот паразит помимо скорости ещё и время, давление в тормозах (на локомотивах — в ТМ, на электро- и дизель-поездах — в ТЦ), показание локомотивного светофора, движение задним ходом и работу ЭПК. Что такое ТМ и ТЦ — сказано в статье о тормозах, ссылка на неё есть в третьем абзаце и в оглавлении «Рельсовых зарисовок».
Писцы сигналов и ЭПК приводятся электромагнитами:
Пока катушка (электромагнит) запитана — СЛ пишет ровную линию, потеряла катушка питание (выключение ЭПК или проверка бдительности) — линия поднимается. Проверки бдительности видны на ней как короткие пики.
Лента протягивается на 5 мм за 1 км пути, писец времени плавно поднимается в течение получаса, потом падает обратно — то есть время пишется довольно грубо. Бумажная лента покрыта бариевой смесью, на ней латунные писцы выводят линии за счёт химической реакции.
Но у машиниста вырабатывается рефлекс на свисток, позволяющий жать на РБ даже во сне. Из-за этого в 1986 году произошла тяжёлая катастрофа на ст. Користовка Одесской дороги — столкнулись лоб в лоб два электровоза ЧС4 с пассажирскими поездами:
Железнодорожное начальство срочно стало искать выход — и нашло на тепловозе, что был закреплён за машинистом Лобовкиным, созданный этим самым машинистом-радиолюбителем прибор. На его основе было создано устройство контроля бдительности машиниста — УКБМ, что шутя расшифровывают как «ускорение конца бедного машиниста». Хотя это не так.
На машине с УКБМ перед машинистом стоит пара ламп предварительной световой сигнализации — ПСС, которые загораются для проверки бдительности, и это не пишется на ленте. Если машинист не погасит их нажатием РБ — то уже засвистит ЭПК, и осадить его нажатием РБ невозможно, нужно встать и нажать верхнюю рукоятку бдительности (она же РБС — РБ специальная), которую сидя не нажмёшь:
Тогда уже ЭПК замолчит. Если же по свистку нажать нижнюю РБ — то на ленту запишется пропуск ПСС (обычный пик) и загорится лампа «Пропуск». Три пропуска за месяц — и на разбор. Так что лучше лампы ПСС не прозёвывать. А в некоторых комплектах УКБМ помимо рукоятки установлена ещё педаль бдительности — ПБ:
Срочное оборудование подвижного состава УКБМ началось в конце 80-х, в частности, из-за него вставали под забор приходящие в Киев-Пасс. новые ЧС8 — они были на заводской гарантии, вмешиваться в конструкцию было нельзя. Хотя один фотограф-трепач, в бардаке 90-х получивший значок «Почётный железнодорожник» за активность в сообществе любителей железных дорог, в своей статье сочинял, что новые ЧС8 то горели, то у них пробивало двигатели.
А на рубеже веков была создана ТСКБМ или просто «тоска» — телемеханическая система контроля бдительности машиниста. Её главный элемент — наручные часы ТСКБМ-Н (носимая часть), помимо индикации времени замеряющие сопротивление кожи:
Сигнал от часов принимает приёмник ТСКБМ-П, на котором горит шкала бдительности. Если сопротивление кожи соответствует бодрствованию — то проверки бдительности не идут вообще. Если ТСКБМ выкидывает фокусы (у некоторых людей это вообще особенность организма), то её можно выключить, проверки пойдут как обычно.
При выходе из кабины её тоже надо выключать — связь теряется. Сейчас время выключения строго ограничили — даётся 10 — 20 минут на осмотр локомотива и всё.
А что такое КЛУБ-У и САУТ с первого снимка? Это развитие систем безопасности. Параллельно с совершенствованием контроля бдительности совершенствовались и средства регистрации, и средства передачи информации на локомотив. САУТ — система автоуправления тормозами, ведущая свою историю параллельно с УКБМ с конца 80-х. Две её наиболее заметных части — пульт машиниста (ПМ) и приставка электропневматическая крана машиниста (ПЭКМ):
ПЭКМ, установленная между редуктором и краном, умеет «подруливать» зарядным давлением в тормозной магистрали, то есть тормозить. Для правильной работы САУТ нужны путевые генераторы. Они передают через рельсы на высокой частоте (около 27 кГц) длину блок-участка и расположение особых мест — мостов, путепроводов, платформ...
Для передачи сигналов САУТ использует не всю рельсовую цепь, а только участок одного рельса длиной 10 — 30 метров — так называемый шлейф. РЦ работать на частоте в десятки килогерц не может — будут страшные потери. Вот одна из двух муфт, через которые генератор подключён к рельсу:
По переданной длине БУ и пройденному пути САУТ вычисляет предельную скорость, при подходе к ней сначала отключает тягу, потом выполняет две ступени торможения, если не помогло и скорость превысила предельную на 4 км/ч — выполняет экстренное. А расположение особых мест САУТ объявляет голосом.
На смену 3СЛ-2М сперва пришёл КПД-3 — комплекс контроля параметров движения, на жаргоне бригад — «Электроника»:
Если скоростемер напрямую приводится от колёсной пары, то КПД-3 получает информацию от двух датчиков угла поворота (ДУП), более поздний комплекс КЛУБ-У (о нём ниже) — от датчиков пути и скорости (ДПС), что по сути одно и то же. Машину со скоростемером сразу видно по валу:
Пишет КПД-3 на пластиковую металлизированную ленту — выжигает двумя писцами за счёт маленьких электрических дуг. В отличие от скоростемера, у которого лишь одна скорость записи, у блока регистрации БР-2 две скорости — поездная, как у скоростемера, и вдвое бо́льшая маневровая.
При поездной писцы пробегают по ленте (с довольно громким рычанием механизма) каждые 100 м пути, а при маневровой лента протягивается со скоростью 10 мм/км и писцы прожигают показания каждые 50 м. Так легче разобрать маневровые передвижения. Вот БР-2:
Известен случай гибели помощника машиниста — он выбросил в окно ленту КПД, не выпустив её из рук, а её затянуло скоростным напором на контактный провод...
Впоследствии появился более сложный КПД-3В, в 2004 году — КПД-3П с записью на электронную кассету, а потом и КПД-3ПВ, пишущий координаты по спутнику и уровень топлива — для борьбы с хищениями. Вот КПД-3П:
Параллельно с КПД-3 Ижевский радиозавод в 1994 году начал выпускать изделие посерьёзнее — комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ). Оно уже объединило в себе все функции — индикацию, регистрацию, контроль бдительности.
Также КЛУБ умеет принимать сигналы расширенной версии АЛСН — АЛС-ЕН, которая передаёт информацию о свободности не двух, а пяти блок-участков. Конечно, тут тоже более сложные коды, чем у простой АЛСН. Обратите внимание на поле «Блок-участки 1 ... 5» слева от индикаторов текущей и допустимой скорости:
Мозг КЛУБ, как и других электронных приборов безопасности, стоит в машинном отделении. Блок электроники локомотивный:
Если простой КЛУБ пишет информацию так же, как КПД-3 — на металлизированную ленту, то созданный позже КЛУБ-У по функционалу на порядок шире — пишет на карту памяти море параметров, даже подачу звуковых сигналов, ведёт спутниковую навигацию и работает по электронной карте участка.
САУТ, как я уже сказал, работает по сигналам путевых генераторов, то есть внутренней базы у него нет. И без путевых генераторов он правильно не работает. КЛУБ-У работает иначе — в опытной поездке составляется электронная карта маршрута (ЭК), в неё закладываются все станции, светофоры и другие объекты, километровая разметка...
Карта загружается в КЛУБ-У и далее устройство ведёт ориентировку по спутниковым координатам, вот блок индикации локомотивный внешний (ставящийся вне пульта — на старое место скоростемера) БИЛ-В, показывающий данные с ЭК:
Данные с кассеты добываются устройством считывания карт и расшифровываются в специальной программе:
Электронная карта участков регулярно обновляется при помощи блока ввода данных — БВД-У, точно как заливаются обновлённые базы в бортовые навигационные комплексы авиатехники:
Создано множество версий КЛУБ-У — например, КЛУБ-УП для путевых машин, на напряжение 24 вольта (на большой технике напряжения цепей управления повыше — 50, 75, 110 В):
Для встраивания в пульты сделан блок индикации БИЛ-У:
САУТ совершенствовался параллельно:
Блоки КЛУБ-У и САУТ-ЦМ, как правило, занимают на локомотиве целый шкаф:
В итоге КЛУБ-У — с использованием для навигации уже имеющихся спутников — победил путевые генераторы САУТ, было принято решение вновь генераторами участки не оборудовать. Вдобавок САУТ никогда не ставился на тепловозы и неэлектрифицированные участки генераторами не оборудовались, а на многих, где работают электровозы и электропоезда с САУТ, генераторов нет.
Впоследствии КЛУБ-У и САУТ были объединены в БЛОК — безопасный локомотивный объединённый комплекс. Он использует средства обоих систем. Вот он на электровозе 2ЭС10 «Гранит»:
Другие страны тоже разрабатывали замену скоростемеру. Например, Украина создала АЛС-МУ — АЛС с микропроцессорным управлением. Если у КПД-3П и КЛУБ-У кассеты с электрическим соединением, то у кассеты АЛС-МУ связь с блоком магнитная, надёжностью не отличается.
У неё тоже есть разные варианты блоков индикации. Вот один из них на электропоезде луганском ЭПЛ2Т:
Вот ещё один вариант на ВЛ40У — «распиле» ВЛ80Т:
Блок регистрации на электровозе 2ЭЛ5 — отвёрточно собранном в Луганске 2ЭС5К «Ермак»:
Дополнительные функции АЛС-МУ весьма скромны — выполняет счисление допустимой скорости при приближении к запрещающему сигналу, но правильно работает это лишь на блок-участке стандартной длины, а длина БУ зависит от уклона, от установленной скорости на участке... Поэтому и рассказывать о ней много смысла нет.
А метро? Ускорения большие, движение плотное — никак не обойтись без более быстродействующего средства, чем АЛСН с её посылками длиной в секунду и реакцией локомотивных устройств до 8 секунд. Поэтому для метрополитена разработана АЛС-АРС — АЛС с авторегулированием скорости.
Она передаёт информацию о допустимой скорости непрерывной средней частотой (примерно от 300 до 800 Гц), бортовое устройство при необходимости подтормаживает. Вот панель индикации, «ОЧ» — отсутствие частоты:
Есть и модификация — ДАУ-АРС, в которой сигналы посылаются и навстречу поезду, и вслед — для надёжности. Светофоры на перегонах при ней вообще не горят, лишь станционные сигнализируют двумя показаниями — привычным красным (запрещающий) и синим (разрешено движение по сигналам ДАУ-АРС):
На этом краткий рассказ окончу. Что-нибудь нужно добавить? Вот немного практики работы САУТ: