1.1 Сигналізація і сигнальні пристрої. Будова світлофора

Сигналізація і сигнальні пристрої

Для орагнізації руху поїздів, маневрової роботи і забезпечення безпеки руху поїздів на залізничному транспорті використовується певна система передачі інформації з використанням сигналів. В якості основного сигнального пристрою використовується світлофор. Показання світлофора є наказом і підлягають беззаперечному виконанню працівниками залізничного транспорту. Система видимих і звукових сигналів встановлюється Інструкцією з сигналізації на залізницях України. Видимі сигнали виражаються кольором, режимом горіння ламп, формою, положенням і числом вогнів. Звукові сигнали виражаються числом і поєднанням звуків різної тривалості.

Сигнали повинні забезпечувати простоту сприйняття, швидкість розпізнавання і не викликати сумнівів у виконанні наказу. В якості основних сигнальних вогнів прийняті зелений, жовтий і червоний. Обрані кольори максимально відрізняються один від одного, правильно сприймаються вдень і вночі при будь-яких несприятливих погодних умовах. Експерименти довели, що в процесі розпізнавання кольора сигналу тільки червоний вогонь сприймається одразу як червоний, тому його використовують для передавання більш відповідального сигналу зупинки. Зелений колір, який найбільш відрізняється від червоного,  дозволяє рух зі встановленою швидкістю. Жовтий вогонь дозволяє рух і вимагає зменшення швидкості. Для проведення маневрів використовують місячно-білий вогонь, який дозволяє виконувати маневри, і синій вогонь, який забороняє виконувати маневри. Для збільшення об'єму інформації, що передається, використовують два режими горіння вогнів: безперервний і миготливий з числом вогнів, що одночасно горять, як правило, не більше двох. Однак використовуються сигнали, які містять три вогні, а також додаткові сигнали у вигляді однієї або двох зелених смуг, що світяться.

Світлофорна сигналізація будується за швидкісним принципом. Швидкісний принцип сигналізації характеризується тим, що кожен дозволяючий сигнал виражає два накази - основний і попереджувальний. Основний наказ вказує машиністу допустиму швидкість прослідування даного світлофору, а попереджувальний - швидкість руху біля наступного світлофору. Швидкості руху поїздів по ділянах встановлюються графіком руху поїздів. Світлофорна сигналізація передбачає два крайніх і три проміжних значення швидкості, які відповідають швидкостям руху поїздів по стрілочним переводам на бокові колії станції. До крайніх значень швидкості відносяться максимально допустима швидкість руху пасажирських і вантажних поїздів і нульова швидкість, що вимає зупинки перед забороняючим показанням світлофору. При автоблокуванні (АБ) з тризначною сигналізацією максимальна швидкість прослідування світлофору з одним зеленим вогнем  залежить від конструкції колії, типів рухомого складу і відповідає наступним нормам:

• для пасажирських поїздів -140 км/год;

• для рефрижераторних поїздів  - 120 км/год;

• для вантажних поїздів поїздів  - 90 км/год.

До проміжних швидкостей відносяться зменшені швидкості руху на бокові колії станції в залежності від марки хрестовини стрілочних переводів. Швидкість руху поїздів по стрілочним переводам повинна бути:

• марки 1/11 і крутіше - не більше 40 км/год;

• марки 1/9 для пасажирських поїздів - не більше 25 км/год;

• марки 1/11 при Р-65 - не більше 50 км/год;

• по симетричним стрілочним переводам 1/11 - не більше 70 км/год;

• марки 1/18 - не більше 80 км/год;

• марки 1/22 - не більше 120 км/год.

Швидкість прослідування світлофора з одним жовтим вогнем не повинна перевищувати 60 км/год для пасажирських і вантажних поїздів. Горіння жовтого вогню дозволяє рух, але попереджає про зупинку біля наступного світлофора.

Взаємозалежність сигнальних показань передвхідного при тризначній сигналізації, вхідного і вихідних світлофорів при русі по стрілочним переводам з хрестовиною марки 1/11 показана на рисунку нижче.

За відсутності встановленого маршруту вхідний світлофор Н горить червоним, передвхідний світлофор 1 - жовтим. Проїзд червоного вогню вхідного світлофора забороняється і можливий лише при появі на ньому дозволяючого показання. При неможливості відкриття вхідного світлофора на дозволяючий вогонь черговий по станції включає місячно-білий миготливий запрошувальний вогонь, який довзоляє поїзду прослідувати світлофор з червоним (або погаслим) вогнем і рухатися до наступного світлофору або граничного стовпчика (при прийомі на колію без вихідного світлофора) зі швидкістю не більше 20 км/год з особливою пильністю і готовністю негайно зупинитися (позиція а). 

Якщо на вхідному світлофорі горить один зелений, жовтий або жовтий миготливий вогонь (позиція б), то на передвхідному світлофорі 1 горить зелений, що означає прийом поїзда на головну колію станції по основному маршруту. При зеленому вогні вхідного світлофора вихідний світлофор Н1 включається на зелений або жовтий вогонь, що означає прийом поїзда на станцію без зупинки (наскрізний пропуск).

Якщо на вхідному світлофорі горить жовтий вогонь, то поїзд приймається на станцію зі зменшеною швидкістю, із зупинкою на головній колії станції, вихідний світлофор закритий. Якщо на вхідному світлофорі горить жовтий миготливий вогонь, то поїзд приймається на станцію по головній колії зі зменшеною швидкістю, але без зупинки. Відправлення виконується по варіантному маршруту, тобто з відхиленням по стрілочному переводу (показано пунктирною лінією).

Якщо поїзд приймається (позиція в) на головну колію станції по варіантному маршруту або на бокову колію станції (позиція г), то вхідному світлофорі вмикається два жовтих або два жовтих, з них верхній - миготливий. На передвхідному світлофорі в цих випадках буде горіти жовтий миготливий вогонь. Горіння на вхідному світлофорі двох жовтих вогнів означає, що поїзд приймається на колію станції зі зменшеною швидкістю, з відхиленням по стрілочним переводам за вхідним світлофором і з зупинкою на колії станції; вихідний світлофор закритий. Горіння на вхідному світлофорі двох жовтих вогнів, з яких верхній - миготливий, означає, що поїзд приймається на колію станції зі зменшеною швидкістю - вихідний світлофор відкритий.

Улаштування світлофора

На перегонах і станціях використовуються лінзові світлофори - щоглові, карликові, на містках і консолях. Світлофори встановлюються з правого боку за напрямком руху або над віссю колії. 

Загороджувальні світлофори і попереджувальні до них встановлюються перед переїздами; для поїздів, що слідують по неправильній колії, вони можуть розташовуватися з лівого боку. Щоглові світлофори встановлюються на перегонах, а також на головних коліях і коліях беззупинного пропуску на станціях. На містках (рідше на консолях) світлофори встановлюються в тих випадках, коли за умовами габариту наближення споруд не можна встановити щогловий світлофор. Світлофори встановлюються з дотриманням габариту наближення споруд на відстані 3100 мм від осі колії. В особливо важких умовах ця відстань може бути зменшена до 2750 мм на перегоні і 2450 мм на станції. Місця встановлення світлофорів повинні обиратися таким чином, що вогні цих світлофорів не можливо було сприйняти за вогні з суміжних колій. Для світлофорів використовують залізобетонні або металеві щогли. Світлофорні голівки підвішують за допомогою типових кронштейнів і гарнітур. На мережі залізниць використовують приблизно 150 типів лінзових світлофорів, які відрізняються оснащенням і висотою щогли, і 6 типів карликових світлофорів. 

Світлофор кожного типу має певний номер креслення і номенклатурний код. Номер креслення визначає конструкцію, а код - оптичну систему, спосіб встановлення, значність, забарвлення і додаткове оснащення.

Номенклатурний код складається з двох частин. Ліва частина може містити наступні літери:

• ЛЦ - лінзовий світлофор на залізобетонній щоглі;

• Л - лінзовий світлофор на металевій щоглі;

• ЛМ - лінзовий світлофор на містку або консолі;

• КЛ - карликовий лінзовий світлофор.

Перша частина шифру означає значність, забарвлення і додаткове оснащення світлофору. Перша цифра визначає значність, наступні цифри - забарвлення для даної значності та конструкції. Літери означають:

• С - покажчик швидкості;

• П - запрошувальний сигнал;

• М - маневровий сигнал, що встановлюється на зворотному боці світлофора;

• УБ - маршрутний покажчик з білими лінзами;

• УЗ - те саме із зеленими лінзами;

• УП - маршрутний покажчик положення;

• Т - умовно-дозвільний сигнал з відбивачем білого кольору;

• А - для світлофорів з чотиризначною сигналізацією, додається після забарвлення.

Позначення Л-44АСПМУБ означає: лінзовий світлофор на металевій щоглі 44-ого забарвлення, чотиризначний, з покажчиком швидкості, запрошувальним і маневровим сигналами і маршрутним покажчиком з білими лінзами.

Основними частинами щоглового лінзового світлофора (дивись рис. нижче) на залізобетонній щоглі є: залізобетонна щогла 1, світлофорна головка з фоновим щитом 2, лінзовий комплект 3, номерний щиток 4, світлові покажчики 5, релейна шафа світлофора (в даному випадку) 6.

Світлофорні голівки до теперішнього часу виготовляли з чавуну, зараз - з силуміну. З чавуну виготовляли одно-, дво- і тризначні головки, з силуміну - тільки однозначні.

Лінзові комплекти (див. рис. вище) слугують для утворення світлового променю. Оснащені металевими козирками, які перешкоджають потраплянню на лінзовий комплект стороннього підсвічування, і розрізняються вертикальним або горизонтальним встановленням лампи. Лінзовий комплект є оптичним елементом лінзового світлофору. З горизонтальним встановленням двониткової лампи зовнішню прозору лінзу і внутрішню кольорову лінзу встановлюють в одному металевому корпусі так, щоб їх фокуси суміщувалися на загальній оптичній вісі з основною ниткою розжарювання. Резервна нитка лампи розміщується вище оптичної вісі, тому видимість світлофорного вогню знижується з 1000 м при горінні основної нитки до 400-500 м при горінні резервної нитки. Горіння резервної нитки при справній основній не можливе. Кожен лінзовий комплект на заводі підлягає фокусуванню. В зібраному комплекті ставляться мітки на кольоровій лінзі та корпусі зверху по осі. Мітки ставлять на випадок його розбирання і слугують покажчиком для правильної збірки. 

В світлофорах використовують спеціальні однониткові електричні лампи типу ЖС12-15, ЖС12-25, розраховані на напругу 12 В і потужність 15В і 25В відповідно, а також двониткові лампи типу ЖЛС12-15+15 та ЖЛС12-25+25 (див. фото вище). Тривалість горіння однониткових ламп становить 1000 год, двониткових: основної нитки - 2000 год, резервної - 300 год. При денному режимі горіння ламп напруга на затискачах лампотримачів лінзових світлофорів, зелених смуг, світлових покажчиків повинна бути 11,5 В (+0,5 В або - 1 В), а в режимі подвійного зниження напруги 4,5 В (0,5 В або -1 В). 

В теперішній час впроваджують світлофори зі світлодіодними оптичними системами. Світлодіодна конструкція має ряд переваг порівняно з лампою розжарювання: збільшення строку служби в 25 раз; виключення появи помилкових сигналів через відбиття сонячних променів або світла прожекторів; виключення відмов за рахунок використання 84 незалежно працюючих матриць замість однієї лампи; ударостійке скло розсіювача. Але є і свої недоліки: низький струм світіння світлодіоду і, як наслідок, слабкий захист від електричних та електромагнітних завад, нелінійна залежність світіння від напруги живлення – складності регулювання режиму ДСН.