Скоростные поезда

Поездом управляет автомат

Трудно найти людей, которые бы так любили свою профессию, как старые паровозные машинисты. Вот как рассуждает один из них в рассказе прекрасного писателя Андрея Платонова «Происхождение мастера»: «…Где вы, старинные механики, помощники, — кочегары, обтирщики? Бывало, близ паровоза люди трепетали…».

Писатель сам одно время работал на железной дороге, и во многих его произведениях сквозит это нежно-восторженное отношение человека к машине. Причин такого отношения много. Искусство паровозного машиниста очень сложно, на овладение им уходили годы. А самое главное — это то, что, отбывая в рейс, человек как бы уходил от обычного, наскучившего житейского распорядка. Был только он, машина и дорога. И это чувство освобожденности и одновременно власти над пространством, свойственное, быть может, еще только капитанам судов дальнего плавания, и заставляло машинистов обожать свою профессию.

Не то сейчас. Любовь к делу осталась; оторванность в рейсе от событий на том же участке пути — нет. Да и невозможно машинисту в условиях нынешнего интенсивнейшего, а особенно скоростного движения вести состав, не зная, что делается сзади и что спереди. На поезд и с поезда все время должна передаваться информация. Не обязательно, чтобы ее принимал именно машинист. Могут и приборы, но обойтись без нее нельзя. Поэтому даже когда еще речи не было о скоростном движении, начали применять радиосвязь с поездами. В то время (конец 40-х — середина 50-х годов) задачи радиосигнализации на железной дороге были ограниченными. В основном это была радиотелефонная связь, служившая для вызова ремонтно-восстановительных бригад. При авариях или стихийных бедствиях, когда нарушался график, можно было с ее помощью управлять движением поездов.

Радиотелефонная связь осталась и даже значительно расширила свои функции. На линии Новая Токайдо, например, поездной диспетчер может информировать машиниста о том, соблюдается ли график, и, если нарушен, то, как это нарушение ликвидировать. Но вообще-то этот вид связи не является специфической принадлежностью именно скоростного движения. Есть, однако, вещи, которые присущи только ему.

Электроника пришла на железную дорогу гораздо позже, чем в авиацию. Грохочущий, грязный паровоз — мало подходящее место для работы хрупкой электронной аппаратуры. Да и нужды в ней при низких скоростях не было. Другое дело теперь. Аппаратура стала надежнее; плавность движения — выше, а необходимость в электронной технике — безусловная. В самом деле, скорость можно повышать только при том условии, что безопасность движения никоим образом не снижается. Для этой цели разработаны новые конструкции тормозов. Но наступает момент, когда и этого мало. Тормозной путь современных скоростных и сверхскоростных поездов все равно очень велик.

Безопасность сверхскоростного движения обеспечивает система локомотивной сигнализации с непрерывной поездной авторегулировкой, примененная, например, на линии Новая Токайдо. Устройства, входящие в нее, дают знать машинисту с том, что путь занят и необходимо тормозить гораздо раньше, чем он увидел это, вглядываясь в сигналы. Электронные устройства все время повторяют в кабине машиниста показания путевых сигналов. Они же проверяют, не превосходит ли скорость допустимой. Машинист видит величину той соответствующей сигналам скорости, с которой он может двигаться. Кроме того, ему показывается расстояние, остающееся до контрольной точки, где поезд должен остановиться или двигаться со сниженной скоростью. Вся линия разбита — на блок-участки, каждый примерно по 3000 м. Сигнал о скорости, с какой надо пройти впереди лежащий участок, появляется в виде световой надписи в кабине. Всего существует шесть градаций скорости: 210; 160; 110; 70; 30 и 0 км/ч. Если же машинист не реагирует на сигнал, автоматически или включаются тормоза или изменяется скорость.

Для передачи информации, обеспечивающей непрерывный контроль за движением поездов на Новой Токайдо, используются рельсы. В ФРГ для этой цели применяются линейные проводники — однополярные кабели с медной жилой, которые укладывают на полку рельса с внутренней стороны. В проводники подается переменный ток высокой частоты, создающий между рельсами электромагнитное поле. Через, каждые 100 м проводники обоих рельс одной колеи соединяются. Из-за изменения фазы точки скрещивания становятся нулевыми точками, уровень приема падает, и положение локомотива всегда можно определить, подсчитав количество нулевых точек.

Импульсы, идущие по проводнику, передаются на приемную катушку локомотива, а оттуда — на индикаторный прибор. За 5 км до сигнала машинист, ведущий поезд на линии Мюнхен — Аугсбург со скоростью 200 км/ч, знает, что он должен начать торможение.

Код передачи представляет собой комбинации из двух частот; импульсы непрерывно передаются со скоростью 1 м/сек.

Такого рода система обладает неограниченной емкостью информации на локомотив можно передавать любые сведения: о скорости, уклонах пути и т. д. В свою очередь, и от локомотива может поступать полная информация, определяющая его местоположение.

А что же дальше? В каком направлении работают инженеры, занимающиеся автоматикой на железных дорогах? Таких направлений несколько.

Автоматическую систему для отечественного скоростного поезда ЭР-200 разработал Ленинградский проектный институт «Гипротрансигналсвязь». Она обеспечит выполнение графика с точностью до 30 сек, а скорость будет поддерживаться с точностью до ±5 км/ч.

Японские специалисты хотят использовать на сверхскоростных магистралях радиолокатор. Вдоль обоих рельсов укладывают волноводы: один, соединенный с передатчиком, другой — с приемником. По первому волноводу передаются высокочастотные импульсы, которые направляются в сторону второго. Если пространство между ними свободно, сигнал поступает в приемник нормально. Если между ними преграда, волны задерживаются и к приемнику не попадают. Эксперименты показали хорошие результаты.

Интересно также подумать о том, какова будет роль машиниста и как повлияет на развитие этой профессии увеличение сети скоростных дорог. С одной стороны доверять такое сверхсерьезное дело, как вождение скоростных поездов, можно только сверхквалифицированному, очень хорошо подготовленному человеку. С другой стороны, дело все-таки настолько сложное, что никакой квалификации может не хватить. Это противоречие одно из многих, которые встают при обдумывании перспектив скоростного движения. Вероятно, в конце концов, от машиниста придется отказаться. Но пока он есть, конструкторы устанавливают на локомотивах разные приборы, с помощью которых машинист постоянно подтверждает, что он находится в бодром состоянии.

Один такой прибор имеет педаль, на которую машинист нажимает ногой. Педаль может занимать три положения — верхнее, нижнее и среднее. Именно это последнее и свидетельствует о том, что все в порядке. Через каждые 60 сек педаль поднимается вверх, и если машинист не опустит ее в среднее положение, через 5–6 сек автоматически включаются тормоза. Если с машинистом что-то произошло, скажем, он упал, и под тяжестью его тела педаль опустилась в нижнее положение, происходит то же самое — раздается громкий звук, и через те же 5–6 сек включаются тормоза. Эта конструкция испытывалась на европейских дорогах.

Американцы для решения подобной задачи вмонтировали в виденье машиниста антенну, представляющая собой медную рамку. Перевод рукояток и нажатие сигналов меняют выходную мощность системы. Если машинист вдруг становится неподвижным, через 20 сек включаются звуковой и световой сигналы. Если машинист не реагирует и на это, еще через 10 сек приводятся в действие экстренные тормоза. Эти приборы не специфичны исключительно для скоростных поездов, но именно здесь они как нельзя более кстати.

А как обстоят дела с другим направлением, представители которого работают над движением без машиниста?

Подобные работы были начаты в нашей стране во второй половине 50-х годов. В 1956 г. была разработана первая в мире модель автомашиниста для электропоезда железных дорог. Затем создается система автоматического управления для поездов московского метрополитена, состоящая из трех основных элементов: малогабаритной электронно-вычислительной машины с комплексом датчиков, специальной автоблокировки и локомотивной сигнализации. В настоящее время на московском метро эксплуатируется шесть поездов с автомашинистами.

В 1967 г. на опытном участке вблизи Сан-Франциска испытывалась автоматическая система управления поездами, движущимися со скоростью до 128 км/ч. Стодвадцатикилометровая сеть с автоматическим управлением поездами рассчитывается на перевозку 60 тыс. пассажиров в час. Систему автоматического управления движением разрабатывало несколько конкурирующих фирм. «Дженерал электрик» предложила непрерывно действующее радиолокационное устройство. Передатчик с поезда посылает сигнал в линию, состоящую из двух алюминиевых полос. Если впереди есть поезд, сигнал отражается от него и возвращается назад. Возвратившийся сигнал пропорционален расстоянию между поездами. Он подается в регулятор скорости и интервала, и поезд может замедлить ход до полной остановки.

По системе фирмы «Вестингауз» на моторном вагоне стоят датчики, устанавливающие режим движения поезда. Связь между ними и вычислительными машинами осуществляется с помощью проволочного контура, уложенного между рельсами. Генераторы на головном и хвостовом вагонах питают индуктивные катушки, и в контуре наводятся сигналы. Они поступают в управляющее устройство, которое рассчитывает скорость поезда, сравнивает ее с допустимой, определяет расстояние до впереди идущего поезда или до остановки и передает в систему управления поезда команды увеличить или уменьшить скорость.

Как видим, работы ведутся в самых разных направлениях. Общий их смысл в том, что кибернетика становится неотделимой спутницей железных дорог. Это не удивительно. Ведь если самолет может передвигаться в трех измерениях, автомобиль в двух, то поезд — только в одном. А это значительно упрощает все работы, связанные с программированием движения.