Трансмиссия Voie-Machine - Transmission Voie-Machine

Маркер блока TVM. Этот знак отмечает конец каждого участка блока на высокоскоростных линиях, о которых сигнализирует кабина TVM.

Передача Voie-Machine ( TVM , англ .: track-to-train transfer) - это форма внутрикабинной сигнализации, первоначально применяемая во Франции и в основном используемая на высокоскоростных железнодорожных линиях. TVM-300 была первой версией, за ней последовала TVM-430 .

ТВМ-300 был разработан в 1970-х годах в рамках проекта TGV . Со скоростью более 220 километров в час поезда TGV курсируют только по выделенным путям, обозначенным как lignes à grande vitesse (LGV). При движении на высокой скорости водитель не может точно видеть цветные световые сигналы железной дороги на обочине пути. Вместо этого сигнальная информация передается в поезд и отображается на приборной панели машиниста поезда. Водителю отображается безопасная рабочая скорость, измеряемая в километрах в час .

Система TVM-430, разработанная в 1980-х годах, предоставляет больше информации, чем позволяли бы традиционные системы сигнализации, включая профили градиента отслеживания и информацию о состоянии сигнальных блоков в будущем. Такая высокая степень автоматизации не выводит поезд из-под контроля машиниста, хотя существуют специальные механизмы безопасности, которые могут безопасно остановить поезд в случае ошибки машиниста.

Фон

История

Система TVM была разработана французской группой Compagnie de Signaux et d'Entreprises Electriques (CSEE), которая теперь является частью Hitachi Rail STS .

На LGV используются две версии сигнализации TVM: TVM-430 и TVM-300. TVM-430, более новая система, была впервые установлена ​​на LGV Nord, ведущем к туннелю под Ла-Маншем и Бельгии, и поставляет поездам больше информации, чем TVM-300. Помимо других преимуществ, TVM-430 позволяет бортовой компьютерной системе поезда генерировать непрерывную кривую управления скоростью в случае активации экстренного тормоза, эффективно вынуждая водителя безопасно снизить скорость, не отпуская тормоз.

TVM-430 был представлен из предполагаемого «модульного и гибкого» диапазона уровней системы сигнализации от TVM-400 до TVM-440 (дополнительное автоматическое управление поездом) и TVM-450 (полное управление без водителя).

Реализация

Линия разделена на участки сигнальных блоков длиной около 1500 метров (~ 1 миль), границы которых обозначены синими квадратными знаками, напечатанными желто-белым треугольником. Цифровой дисплей на приборной панели машиниста поезда показывает максимально допустимую скорость для текущего участка поезда, а также целевую скорость в зависимости от состояния линии впереди. Максимально допустимая скорость зависит от таких факторов, как близость идущих впереди поездов (с постепенным уменьшением максимально допустимой скорости в блоках ближе к задней части следующего поезда), размещение перекрестков , ограничения скорости, максимальная скорость поезда и расстояние от конец маршрута LGV. Поезда на высокой скорости останавливаются за несколько километров. Поскольку поездам для замедления потребуется более одного сигнального блока, водителей предупреждают о постепенном снижении скорости за несколько блоков до любой необходимой остановки.

Система сигнализации разрешающая; машинисту поезда разрешается пройти в занятую секцию блока без предварительного разрешения. Скорость в этой ситуации ограничена 30 км / ч (19 миль / ч), и если скорость превышает 35 км / ч (22 миль / ч), включается аварийный тормоз и поезд останавливается. Если доска, обозначающая вход в секцию блока, сопровождается знаком с надписью Nf, секция блока не является разрешительной, и водитель должен получить разрешение от Центра сигнализации и управления ( Poste d'Aiguillage et de Régulation ) перед входом в блок. . После того, как маршрут установлен или центр сигнализации предоставил разрешение, под маркерной доской загорается белая лампа, информирующая водителя. Затем машинист подтверждает разрешение, используя кнопку на панели управления поездом. Это временно отменяет систему экстренного торможения, которая в противном случае остановила бы поезд при прохождении мимо контура заземления запрещающего маркера.

Когда поезда входят или покидают LGV с классических линий , они проходят через контур заземления, который автоматически переключает индикаторы приборной панели водителя на соответствующую систему сигнализации. Например, в поезде, выезжающем из LGV на классическую французскую линию, будет деактивирована его сигнальная система TVM и включена традиционная система KVB ( Contrôle Vitesse par Balise , англ.: Beacon Speed ​​Control).

Электроника

Это одна из наиболее совершенных систем железнодорожной сигнализации в мире, хотя сама реализация по-прежнему основана на реле, а не на твердотельной электронике.

Система TVM-430 состоит из двух компонентов: наземного и бортового. Оба запуска с помощью Motorola 68020 класса процессоров , которые программируются в Ada , язык компьютера часто используется в безопасности критически важных систем . В системе широко используется резервирование ; среднее время между опасными отказами оценивается более чем в 1 миллион лет.

Наземный сегмент TVM-430 расположен в гусеничных коробках, которые контролируют участки пути длиной около 15 км (9,3 мили). Каждый из них связан с централизованным центром управления движением линии и напрямую контролирует около десяти участков пути, каждый со своей собственной рельсовой цепью . Сигнальная информация кодируется в сигналах переменного тока, которые подаются на шины каждого блока. В TVM-430 доступны четыре разные несущие частоты, и они используются попарно поочередно на обоих путях линии TGV. На одной дорожке блоки используют поочередно 1700  Гц и 2300 Гц, а на другой дорожке блоки используют попеременно 2000 Гц и 2600 Гц. На этих несущих частотах могут быть модулированы 27 отдельных звуковых частот, любая комбинация которых может присутствовать одновременно; более ранний TVM-300 использовал восемнадцать отдельных частот, только одна из которых могла присутствовать в любое время. Каждый блок имеет приемник на конце, противоположном передатчику, и потеря сигнала рельсовой цепи (из-за короткого замыкания колесами поезда или из-за отказа) интерпретируется как указание на то, что блок занят. Границы сигнальных блоков оснащены электрическими разделительными стыками, которые предотвращают взаимодействие соседних блоков друг с другом, при этом позволяя тяговому обратному току (при 50 Гц) проходить. Эти рельсовые цепи называются рельсовой цепью UM71 C.

Сигналы, которые присутствуют в рельсах, обнаруживаются антеннами, установленными под передней аэродинамической плотиной поездов TGV, примерно в 1 метре (3 футах) перед передней осью . Эти антенны работают за счет индуктивной связи с сигналом переменного тока, шунтируемым между рельсами первой осью. На каждую цепочку приходится четыре дублирующих антенны, по две на каждом конце. Используются только две «впереди» поезда (по ходу движения). Сигнал от рельсовой цепи фильтруется, кондиционируется и декодируется на борту поезда двумя дублированными цифровыми процессорами сигналов.

Радио интерфейс

Непрерывный сигнал

Для непрерывного сигнала применяется аналоговый полосовой фильтр, чтобы изолировать диапазон частот TVM от 1600 до 2640 Гц. При этом каждая из четырех несущих частот 1,700 / 2,000 / 2300/2600 Гц проверяется на наличие частотно-модулированного сигнала 25,68 Гц. Сигнал 25,68 Гц необходим для работы рельсовой цепи и для активации реле в оборудовании поезда TVM430. Сами биты данных модулируются по частоте с интервалом 0,64 Гц между 0,88 Гц и 17,52 Гц.

Прерывистый сигнал

В фиксированных местах между дорожками используются кабельные петли. Опорный сигнал 62,5 кГц передается вместе с двумя несущими частотами 125 кГц, не совпадающими по фазе друг с другом. Сообщение со скоростью 4800 бод передается с использованием скачков фазы.

Сетевой код

Код сети хранится в битах 25–27, что дает значение от 1 до 7.

LGV Nord

Девять битов содержат идентификационный код сети и контрольную сумму. Точное значение остальных 18 битов зависит от конкретного сетевого кода и называется «параметризацией». Для первого развертывания на LGV Nord 8 бит назначаются для информации о скорости, 6 бит для текущей длины блока и 4 бита для градиента текущего блока:

Кодирование

Декодированный сигнал принимает форму 27-битного цифрового слова, каждый бит которого соответствует одной из 27 частот, модулированных на несущую частоту в рельсовых цепях. Наличие определенной частоты указывает на бит «1», а отсутствие соответствует «0». Полученное слово содержит несколько полей в следующем порядке:

• Коды скорости содержат три части информации: текущая максимальная безопасная скорость в блоке, целевая скорость в конце блока и целевая скорость в конце следующего блока. Каждый из них может принимать шесть различных значений; в случае высокоскоростной линии это (в км / ч) 320, 300, 270, 230, 170, 80 и 0, что примерно соответствует типичному профилю торможения и замедления.
• Информация о градиенте , усредненная по длине блока. Это позволяет компьютерам сигнализации поезда учитывать это при расчетах скорости.
• Длина блока , которая может немного отличаться, также важна при расчетах скорости. Например, на ровном участке высокоскоростной дороги блок может иметь длину полных 1500 метров, в то время как в конечных зонах туннеля под Ла-Маншем блоки составляют одну десятую длины.
• Сетевой код - число, определяющее интерпретацию кодов скорости, которые должен принимать компьютер поезда. Например, на высокоскоростных линиях, где максимально допустимая скорость составляет 300 км / ч (186 миль / ч), используется другой сетевой код, отличный от кода в туннеле под Ла-Маншем, где ограничение скорости составляет 160 км / ч (100 миль / ч). Поезда Eurostar нуждаются в этой информации, поскольку они курсируют как по высокоскоростным путям, так и по туннелю.
• Код проверки на ошибки , позволяющий проверить целостность всего 27-битного слова, если информация была неправильно прочитана. Это позволяет исправлять ошибки, а также обнаруживать ошибки в большинстве случаев. Код принимает форму 6-битного циклического избыточного кода (CRC).

Эти 27 бит информации используются в качестве входных данных для компьютера сигнализации поезда, бортовой части системы TVM-430. В более старых версиях TVM целевая скорость обновлялась только на каждой границе блока, что приводило к «ступенчатому» профилю скорости, который не отражает непрерывные изменения скорости, производимые водителем. Тем не менее, с дополнительной информацией о длине блока и профиле, TVM-430 может генерировать непрерывно изменяющуюся целевую скорость посредством вычислений, выполняемых в бортовом сигнальном компьютере, тем самым обеспечивая гораздо более реалистичный профиль скорости непрерывного ускорения или замедления для водителя. следить.

В дополнение к непрерывному контролю скорости, обеспечиваемому TVM-430, отдельные инструкции могут передаваться поезду с помощью индуктивных контуров, расположенных между рельсами, которые соединяются с соответствующим датчиком под поездом. Используя тот же принцип частотного кодирования, с маяка можно восстановить 28 бит информации на скорости до 400 километров в час (250 миль в час). Они бывают двух длин в зависимости от скорости линии: 7 метров и 4,5 метра. Они называются BSP ( bucle à saut de phase ) контурами прерывистой передачи (ITL). Они состоят из двух полупетлей, которые вместе передают сообщение на частоте 125 кГц, сдвинутой по фазе с несущей частотой 62,5 кГц. Передаваемая информация касается различных событий или необходимых действий:

• Въезд или выезд с высокоскоростной линии
• Постановка или снятие с охраны системы TVM-430
• Закрытие вентиляционных отверстий кондиционера перед входом в туннель
• Подъем или опускание пантографов
• Переключение на другое напряжение питания

Надзор

«Черный ящик», подобный регистратору полетных данных самолета , пассивно наблюдает за всем процессом, отслеживая различные параметры и записывая события. В поездах, оборудованных TVM-430, старое записывающее оборудование с бумажной ленты было заменено цифровой записывающей системой ATESS. Каждое действие, предпринимаемое водителем (дроссельная заслонка, тормоза, пантографы), а также аспекты сигнализации (для TVM-430, KVB и обычных сигналов) записываются на магнитную ленту для последующего анализа с помощью настольного компьютера.

Другая система, известная как VACMA , контролирует бдительность водителя. Он состоит из ножной педали, которую водитель должен удерживать, чтобы TGV начал движение. Эту педаль необходимо отпускать, а затем повторно нажимать каждые 60 секунд, если не происходит никаких других действий. Один период времени до того, как прозвучит зуммер, и другой период времени, прежде чем сработают автоматические экстренные тормоза. Орган управления может быть отпущен на очень короткий период времени до того, как раздастся зуммер, и еще на очень короткий период времени до включения автоматических аварийных тормозов.

Превышение скорости

Перед включением экстренного торможения поезда делается небольшая поправка на превышение скорости. На скорости ниже 80 км / ч запас составляет пять километров в час. При номинальной скорости 80–160 км / ч допуск составляет десять километров в час, а при скорости более 160 км / ч - пятнадцать километров в час.

Дисплей кабины

В центре рабочего места водителя в кабине TGV, прямо под лобовым стеклом, находится двойной или тройной ряд квадратных индикаторов. Здесь водителю отображаются целевые скорости для текущего и последующих блоков в виде чисел (в километрах в час) на цветном фоне. Полная линейная скорость указывается черными цифрами на зеленом фоне, в то время как более медленные аспекты указываются белыми цифрами на черном фоне, а точка указывается как «000» на красном фоне. Под этим дисплеем находится спидометр , на котором отображается постоянно меняющаяся целевая скорость, а также текущая скорость. Скорость измеряется резервными тахометрами поезда с точностью ± 2%. Допустимое отклонение между целевой скоростью и фактической скоростью зависит от скорости.

Все сигнальные дисплеи в кабине должны быть очень надежными, поскольку они критически важны для безопасности. У них есть датчики положения на основе реле, которые передают в компьютер сигнализации информацию о текущем аспекте, отображаемом водителю. При выходе из строя блока индикации принимаются соответствующие меры по остановке поезда.

Чтобы снизить нагрузку на машиниста, скорость отображается на несколько кварталов впереди поезда. Когда за блоком следует более ограничительный (более медленный) блок, дисплей этого блока мигает, чтобы водитель мог лучше предвидеть изменение скорости, не отпуская тормоз. Ограничительные указания могут обновляться только на границах блоков, за исключением экстренных случаев. Они сопровождаются звуковым сигналом в кабине. Однако ограничения могут быть сняты в любое время в пределах блока.

TVM-430 имеет встроенное избыточное резервирование, и можно задаться вопросом, почему он не используется для непосредственного управления поездом. Однако, ввиду отсутствия адаптируемости системы к неожиданным ситуациям, считается желательным оставить человека в курсе. Таким образом, управление TGV осуществляется полностью вручную, но сигнальная система очень внимательно следит за тем, чтобы обеспечить максимальную безопасность.

Сигналы кабины
Имя	Сигнал	Ограничение скорости
		Текущий	Штрафной тормоз от	Ожидать
Руж (Стоп, участок пути занят или конец строки)		Маркер NF : 0 км / ч		0 км / ч или 30 км / ч ( маркер Nf или F )
		Маркер F : 30 км / ч	35 км / ч
Нуль (Предупреждение 0; остановка при следующем сигнале)		Предыдущий сигнал = 160А : 160 км / ч	170 км / ч
		Предыдущий сигнал = 80А : 80 км / ч	90 км / ч
080E (Exécution 80; не превышайте 80 км / ч)		80 км / ч		80 км / ч
080A (Отклонение 80, изменение скорости на 80 км / ч впереди)		160 км / ч	170 км / ч
160E (Exécution 160, не превышайте 160 км / ч)				160 км / ч
160A (Отклонение 160; впереди изменение скорости на 160 км / ч)		220 км / ч	235 км / ч
220E (Exécution 220; не превышайте 220 км / ч)				220 км / ч
220А (Обход 220; впереди изменение скорости на 220 км / ч)		270 км / ч	285 км / ч
270 В				270 км / ч
270VL (Voie Libre 270 км / ч; двигаться со скоростью 270 км / ч)
270A (Обход 270; впереди изменение скорости на 270 км / ч)		300 км / ч	315 км / ч
300 В				300 км / ч
300VL (Voie Libre 300 км / ч; двигаться со скоростью 300 км / ч)

Другие системы сигнализации

Система TVM используется только на высокоскоростных линиях и в тоннеле под Ла-Маншем . Вне высокоскоростных линий используются другие системы сигнализации. Каждый поезд TGV оборудован системой KVB ( Contrôle Vitesse par Balise , «Beacon Speed ​​Control»), которая используется во всей французской сети ligne classique . Помимо TVM, в различных комбинациях используются следующие системы:

• KVB , французская система сигнализации (электромеханическая с радиомаяками)
• ATB , голландская система сигнализации (на основе индукции)
• ATB-NG более новая версия ATB (на основе маяка)
• АТС японская система сигнализации (индукции на основе)
• Blocco Automatico a Correnti Codificate , итальянская индукционная система защиты, используемая на некоторых линиях с ограничением скорости выше 200 км / ч.
• MEMOR , бельгийская сигнальная система (электромеханическая)
• TBL , более новая версия MEMOR (электромеханическая с радиомаяками)
• InduSi / PZB Немецкая система сигнализации (индукции на основе)
• LZB , немецкая система для высокоскоростных линий (также на основе индукции)
• AWS , британская сигнальная система (на основе индукции)
• TPWS , система предупреждения, дополняющая AWS
• ETCS , Европейская система управления поездом, представляет собой систему сигнализации и управления, разработанную для замены 14 несовместимых систем безопасности, которые в настоящее время используются европейскими железными дорогами, особенно на высокоскоростных линиях.
• Integra-Signum - швейцарская индукционная сигнальная система.
• CAWS , аналогичная форма внутрикабинной системы сигнализации, используемая в Ирландии.

Смотрите также

• Автоматическая защита поездов

Примечания и ссылки

внешние ссылки

• Сигнализация LGV