Железнодорожный светофор

Железнодорожный светофор, изостык и дроссель-трансформатор

По эксплуатационным свойствам основное отличие типичного железнодорожного светофора от большинства светофоров на автомобильных дорогах (уличных) — гораздо более узкая направленность основного луча (в постсоветском пространстве — обычно угол расхождения около 3°), поскольку в большинстве случаев показание светофора предназначено только для машиниста подвижного состава, находящегося на каком-то одном участке пути. Также отличие заключается в том, что однозначное восприятие показания светофора на железной дороге должно происходить на больших расстояниях — порядка 0,8-1,5 км, что практически исключает использование каких-либо фигур или силуэтов в пределах одного огня.

Как правило, в любой железнодорожной светофорной сигнализации в целом требуется достаточно много различных показаний, а количество возможных для применения цветов очень ограничено — как правило, от трёх до шести (причём шесть — уже на пределе возможностей человека по восприятию цветов в достаточно сложных условиях видимости), поэтому, как правило, использование только одного огня какого-либо цвета в масштабе всей системы сигнализации оказывается невозможным. На железных дорогах мира применяются светофоры, выражающие сигнал либо только взаимным расположением огней, либо только их цветом (и часто также миганием), либо как цветами, так и расположением, причём системы сигнализации могут быть как простыми, так и очень сложными для изучения и восприятия.

Например, на постсоветском пространстве, основное значение имеет цвет огней и мигание, а также определено их относительное взаимное положение; при этом все огни светофора, горящие одновременно, располагаются всегда на одной вертикальной линии. Цвета, применяемые в светофорной сигнализации постсоветском пространстве, называются так: красный, жёлтый, зелёный, лунно-белый, синий. В системах, образовавшихся на базе французской, выделяют фиолетовый цвет; также в некоторых системах фактически жёлтый огонь называют оранжевым.

• 
  Маневровый светофор с включённым разрешающим маневровое движение лунно-белым сигналом
• 
  Маневровый светофор с включённым запрещающим маневровое движение синим сигналом
• 
  Маневровый светофор с включённым запрещающим маневровое движение красным сигналом
• 
  Выходной светофор нечётного направления с 6-го пути с включённым красным сигналом
• 
  Выходной светофор нечётного направления с 6-го пути с включённым зелёным сигналом
• 
  Выходной светофор чётного направления с 1-го пути с включённым жёлтым сигналом
• 
  Повторительный предвыходной светофор нечётного направления с 5-го пути с включённым зелёным сигналом. На дальнем плане с этого же пути жёлтый сигнал на выходном светофоре

Традиционно в светофорах в качестве источника света применялась лампа накаливания, причём из-за требования узкой фокусировки луча нить лампы должна быть короткой, а поэтому обычно применяют низковольтные лампы — 12-вольтовые, весьма похожие на старые лампы фар автомобилей или лампы диапроекторов. Также такие лампы более устойчивы к многократным включениям и выключениям, что важно при мигании, к вибрациям. В России используются двухнитевые лампы: одна нить основная со сроком службы 2000 часов, другая резервная со сроком службы 300 часов, включается управляющей схемой при перегорании основной. Также в последнее время стали применяться светодиодные светофоры, в первую очередь они устанавливаются на проходных светофорах (на перегонах), где доступ к светофорам осложнён и высокая надёжность светодиодных матриц значительно облегчает эксплуатацию светофоров.

Ламповые светофоры, способные передавать показания разных цветов, конструктивно выполняли чаще всего двух типов: так называемые линзовые и прожекторные.

Красный светофильтр в виде линзы Френеля маршрутного светофора

Красный сигнал проходного светодиодного светофора блок-участка перегона

В России, как и в мире в целом, наиболее распространены линзовые светофоры (англ. colorlight signal). Они имеют для каждого отдельного сигнального огня отдельный так называемый комплект, состоящий из патрона с лампой (и часто — системы для настройки фокусировки при установке), и линзового комплекта, состоящего из нескольких линз (обычно ступенчатых (линза Френеля) и выпуклых для возможно лучшего использования светового потока) и светофильтров соответствующего цвета. В России линзовый комплект состоит из внутренней ступенчатой цветной линзы-светофильтра и наружной бесцветной ступенчатой линзы. Основные недостатки такого устройства — относительно низкая экономичность (мощность лампы накаливания там обычно составляет 25 Вт, также встречаются лампы мощностью 15 и 35 Вт) из-за плохого использования светового потока (всего 25-30 %), и также возможность смешения показаний при попадании солнечных лучей в линзовые комплекты (из-за этого невозможно применять зеркала, которые сильно улучшили бы использование светового потока).

Преимущества светодиодов вообще по сравнению с лампами накаливания — экономичность (кроме «белых» светодиодов, как правило), долговечность, надёжность (в том числе за счёт множественности светодиодов в одном сигнальном комплекте), ненужность достаточно дорогих цветных линз или светофильтров, для некоторых цветов (зелёный (изумрудный), отчасти синий) — более яркий, насыщенный цвет, что облегчает восприятие в сложных условиях, особенно в яркий солнечный день, также ночью в ярко освещённом городе и т. п. Недостатки же — опять же, для некоторых цветов — либо наоборот слишком блёклый, но несколько резкий, раздражающий цвет (это характерно для жёлтого), либо — из-за недоступности определённых цветов светодиодов — просто нестандартный, нетрадиционный цвет (это часто для жёлтого и белого цветов — например, есть пример откровенно синего «лунно-белого» света в московском метро). Красный на имеющихся в настоящее время светодиодных светофорах, видимо, по зрительному восприятию существенно не лучше и не хуже традиционного, по красному свету даже довольно трудно отличить светодиодный светофор от лампового.
Также можно считать недостатком то, что светодиоды резко зажигаются и гаснут соответственно тому, как на них подаётся и снимается напряжение: при мигании огня это довольно сильно раздражает членов локомотивной бригады, кроме того, сам вид мигания непривычен, не воспринимается как железнодорожный светофор, в отличие от плавного разгорания и погасания низковольтных ламп. Но при желании этот недостаток легко устраним простейшими электронными схемами.
Существенным недостатком светодиодных светофоров является сложность построения и нетривиальность (по сравнению с ламповыми светофорами) схем контроля горения огней.

В настоящий момент, вследствие того, что замена систем контроля сигнализации, адаптированных под лампы накаливания, не планируется, преимуществ у светодиодных светофоров — нет. Согласно техническим требованиям российских железных дорог уровень потребления светодиодных головок светофора различными методами доводится до уровня ламп накаливания. Высокие требования к безопасности приводят к появлению схем безопасных и, как следствие, ненадёжных, выходящих из строя при малых изменениях параметров компонентов, входящих в схему светофора. Таким образом, на сегодняшний день светодиодные железнодорожные светофоры преимуществ перед ламповыми не имеют, в то же время сохраняя все присущие им недостатки.

Выходной светофор на участке с АЛСО, показывающий зелёный и лунно-белый огни

Выходной светофор с маршрутным указателем направления. Включены жёлтый сигнал светофора и направление на маршрутном указателе

• Зелёный — разрешается движение с установленной скоростью, следующий светофор открыт. При трёхзначной автоблокировке означает свободность двух и более блок-участков, при четырёхзначной — трёх и более).
• Жёлтый — разрешается движение с готовностью остановиться (впереди свободен один БУ), следующий светофор закрыт (локомотивные устройства при использовании АЛСН допускают движение после проследования жёлтого огня со скоростью не более 50–60 км/ч — в зависимости от местных инструкций).
• Красный — Стой! Проезд запрещён.
• Лунно-белый мигающий — пригласительный сигнал, позволяет поезду проследовать светофор с красным запрещающим сигналом (или с погашенными вследствие неисправности огнями) и следовать со скоростью не более 20 км/ч до выходного светофора (а при его отсутствии — до предельного столбика) с особой бдительностью и готовностью остановиться в случае возникновения препятствия для дальнейшего движения. Применяется в основном на входных светофорах, но может использоваться также на маршрутных и выходных. Отправление поезда по выходному пригласительному сигналу при автоблокировке производится по правильному пути двухпутного перегона.
• Жёлтый с зелёным — применяется при четырёхзначной АБ, промежуточное показание между зелёным и жёлтым, означает свободность впереди двух блок-участков.
• Два жёлтых (ЖЖ) — разрешается движение с уменьшенной скоростью с отклонением по стрелочному переводу, следующий светофор закрыт (красный).
• Три жёлтых — используется в особых случаях, предназначен для моторвагонных поездов, одиночных локомотивов и специального подвижного состава (мотовозов, автодрезин). Разрешается следовать на боковой путь станции со скоростью не более 20 км/ч до маршрутного светофора с красным огнём.
• Два жёлтых, из них верхний мигающий (ЖмЖ) — разрешается движение с уменьшенной скоростью с отклонением по стрелочному переводу, следующий светофор открыт.
• Жёлтый мигающий — разрешается движение с установленной скоростью, следующий светофор открыт и сигнализирует об отклонении по стрелочному переводу (но требует проследования с уменьшенной скоростью).
• Зелёный мигающий — разрешается движение с установленной скоростью, следующий светофор открыт и сигнализирует об отклонении по стрелочному переводу, при этом поезд должен проследовать его со скоростью не более 80 км/ч.
• Зелёный мигающий, жёлтый и зелёная светящаяся полоса (ЗСП) («ёлочка»)-разрешается следование со скоростью до 80 км/ч с отклонением по стрелочному переводу с пологой крестовиной марки 1/18, следующий светофор открыт.
• ЖмЖ и ЗСП — разрешается следование со скоростью до 80 км/ч, следующий светофор требует проследования его с уменьшенной скоростью (ЖЖ или ЖмЖ).
• ЖЖ и ЗСП — разрешается следование со скоростью до 60 км/ч и готовностью остановиться, следующий светофор закрыт.

Встречаются участки, где на перегонах отсутствуют проходные светофоры и как средство сигнализации используется Автоматическая локомотивная сигнализация (в этом случае она называется АЛСО). Выходными светофорами на таких участках подаются сигналы:

• Зелёный и лунно-белый — впереди свободны два или более БУ.
• Жёлтый и лунно-белый — впереди свободен один БУ.
• Жёлтый мигающий и лунно-белый — применяется на двухпутных участках, где один из путей не оборудован автоблокировкой. Позволяет поезду отправиться со станции со скоростью до 40 км/ч и далее следовать по неправильному пути по показаниям локомотивного светофора.

Маневровая работа регулируется одноимённым видом светофоров:

• Лунно-белый — разрешается производить манёвры.
• Синий — запрещается производить манёвры (данный сигнал может заменяться красным огнём).

На сортировочных горках используются горочные светофоры, регулирующие роспуск вагонов с горки. Они подают следующие сигналы:

• Зелёный — разрешён роспуск с установленной скоростью.
• Жёлтый — с уменьшенной скоростью.
• Жёлтый с зелёным — с промежуточной скоростью.
• Лунно-белый — локомотив, осуществляющий роспуск, после его завершения может проследовать через горб горки в подгорочный парк для проведения манёвров на его путях.
• Красный — стой! Роспуск вагонов запрещён. Данный сигнал иногда дополняется белой буквой «Н» на световом указателе (которая может гореть и при погашенных огнях), означающей, что машинист должен осадить вагоны с горки назад.

• Один зелёный огонь — «Разрешается движение с установленной скоростью; следующий светофор (маршрутный или выходной) открыт».
• Один жёлтый огонь — «Разрешается движение с готовностью остановиться; следующий светофор (маршрутный или выходной) закрыт».
• Один красный огонь — «Стой! Запрещается проезжать сигнал».
• Один жёлтый мигающий огонь — «Разрешается проследование светофора с установленной скоростью; следующий светофор (маршрутный или выходной) открыт и требует проследования его с уменьшенной скоростью».
• Два жёлтых огня, из них верхний — мигающий — «Разрешается проследование светофора с уменьшенной скоростью; поезд следует на боковой путь; следующий светофор (маршрутный или выходной) открыт».
• Два жёлтых огня — «Разрешается проследование светофора с уменьшенной скоростью и готовностью остановиться на станции; поезд следует на боковой путь; следующий светофор закрыт».

• Железнодорожная светофорная сигнализация
• Семафор (железная дорога)

• Козлов А. М., Гусев К. Г. Проектирование железнодорожных станций и узлов / Справочное и методическое пособие // М.: Транспорт, 1981. - 477 с.
• Указания по применению светофорной сигнализации на железных дорогах Союза ССР. РУ-30-80.

• Сигнализация, централизация, блокировка на Метрополитене