펄스 코드 캡 시그널링

Pulse code cab signaling
포지션 라이트 측면을 이용한 4 아스펙트 PRR 시스템의 SEPTA 캡 신호 표시

펄스 코드 캡 시그널링은 1920년대 Union Switch and Signal Corporation이 펜실베니아 철도를 위해 개발한 일종의 캡 시그널링 기술입니다.PRR과 그 후속 철도에 의해 널리 채택된 4인승 시스템은 유럽과 고속철도 시스템에도 채택된 기술 버전과 함께 북미에서 지배적인 철도 택시 신호 시스템이 되었다.이전 PRR 후계자인 Conrail이 소유한 노선과 NORAC 규정집에 따라 운영되는 철도에서는 단순히 Cab Signaling System 또는 CSS로 알려져 있습니다.

역사

SRNJ 디젤 기관차의 파일럿 아래에 장착된 펄스 코드 CSS 안테나

1922년 Interstate Commerce Commission은 열차가 80mph 이상으로 운행될 경우 자동 열차 정지 기술을 장착해야 한다는 판결을 내렸습니다.펜실베니아 철도는 이를 기관차에 신호를 지속적으로 표시함으로써 안전성과 운영 효율성을 향상시킬 수 있는 신호 기술을 구현하는 기회로 활용하기로 결정했습니다.이 작업은 PRR의 우선 신호 공급자인 Union Switch and Signal Corporation에 할당되었습니다.

1923년 선버리와 루이스타운 사이의 첫 번째 시험[1] 시설인 PA는 선로를 기관차의 수신기에 결합된 유도 루프로 사용했습니다.시스템에는 60Hz 신호가 2개 있었다.고장 감지 "선로" 신호는 마주 오는 열차를 향해 한 레일을 통해 전달되고 다른 레일로 되돌아왔다.휠 바로 앞의 픽업은 한 쪽에서 접근하는 전류와 다른 쪽에서 돌아오는 전류를 합합니다.외부에서 반환된 "루프" 신호는 트랙 회로의 양 끝에 걸쳐 저항기의 미드탭으로 송출되었습니다.픽업은 트랙의 먼 끝까지 전달될 때 양쪽에서 다가오는 전류를 합산합니다.이 신호는 다른 신호와 90도 어긋났습니다.신호는 접근 또는 클리어 측면을 제공하기 위해 하나 또는 둘 다 연속적으로 적용되었지만 신호는 제한 측면이 없었습니다.시험 설비는 도로 옆 블록 신호를 제거하였고, 열차는 운전실 신호에만 의존하였습니다.

1926년(1927?)에 볼티모어, MD와 펜실베이니아 해리스버그 사이의 노던 센트럴 [1]라인에서 PRR은 루프 신호를 떨어뜨리고 트랙 신호를 100Hz로 전환하는 또 다른 종류의 캡 신호를 테스트했습니다.가장 중요한 변화는 이제 "Restricting(제한)" 위에 나타나게 되며 1.25 ~ 3Hz의 온오프 펄스가 각 측면을 전달하는 코드로 사용된다는 것입니다.캐리어가 존재한다고 해서 의미가 있는 것은 아니며, 펄스가 발생하지 않는 것은 여전히 제한적인 측면을 의미합니다.이 새로운 시스템에서는 다음 4가지 신호 측면이 허용되었습니다.제한, 접근, 접근(다음 신호 at) 중간(속도) 및 클리어.초기에 운전실 신호 시스템은 기관사가 브레이크가 자동으로 작동하는 것을 방지하기 위해 보다 제한적인 측면으로의 운전실 신호 강하를 인식해야 하는 자동 열차 정지 형태로서만 작동하였습니다.이후 승객용 엔진은 각 운전실 신호와 관련된 규칙 준수 속도를 적용하는 스피드 컨트롤로 업그레이드되었습니다(클리어 = 제한 없음, 접근 중간 = 45mph, 접근 = 30mph, 제한 = 20mph).

시간이 지남에 따라 PRR은 피츠버그에서 필라델피아, 뉴욕, 워싱턴에 이르는 대부분의 동부 시스템에 택시 신호를 설치했습니다.그 후 이 시스템은 콘레일과 암트랙, 그리고 SEPTA와 뉴저지 트랜싯과 같은 이전 PRR 영토에서 운영되는 다양한 통근 기관들에 의해 계승되었다.택시 신호 구역에서 운행하는 모든 열차는 택시 신호를 장착해야 했기 때문에, 앞서 언급한 도로의 대부분의 기관차에는 택시 신호 장비가 장착되었습니다.상호 운용성 록인의 영향으로 4인스펙트 PRR 캡 신호 시스템은 사실상의 표준이 되어 새로운 캡 신호 설치는 거의 모두 이 타입 또는 호환 타입으로 되어 있습니다.

기술 개요

캡 신호 시스템용 180ppm을 생성하는 US&S 전기 기계식 펄스 코드 발생 장치

기본 조작

펄스 코드 캡 신호는 선택된 반송파 주파수로 작동하는 기존 AC 트랙 회로를 따라 미터링된 펄스를 전송함으로써 작동합니다.이 펄스는 리드 휠 세트보다 몇 인치 위에 매달린 센서에 의해 유도를 통해 감지됩니다.코드는 분당 펄스 단위로 측정되며 4 아스펙트 PRR 시스템의 경우 클리어 180ppm, 접근 매체 120ppm, 접근 75ppm, 제한 0으로 설정됩니다.펄스 속도는 한 속도가 다른 속도의 배수가 되어 반사 고조파가 잘못된 [2]표시를 유발하는 것을 방지하기 위해 선택됩니다.

코드가 없으면 Restricting(제한) 신호가 표시되므로 시스템은 안전합니다.그 암호는 앞 블록 제한에서 열차로 전송됩니다.이와 같이 레일이 파손되거나 다른 열차가 블록에 진입하는 경우, 어떤 코드도 다가오는 열차에 도달하지 못하고, 택시 신호는 다시 Restricting(제한)으로 표시됩니다.차축 수가 부족한 열차는 후속 열차가 잘못된 측면을 수신할 수 있도록 모든 캡 신호 전류를 단락시키지 않습니다.이러한 유형의 열차는 후방에 절대 블록 보호 기능을 제공해야 합니다.

DC 및 25Hz AC 전기가 공존할 경우 표준 100Hz 주파수는 91µHz(다음으로 사용 가능한 M-G 설정 주파수)로 변경됩니다.이렇게 하면 리턴 레일의 DC 트랙션 전류가 동일한 [3]레일에서 AC 리턴 사인파를 상쇄하여 생성되는 고조파도 방지할 수 있습니다.

고속화를 위한 확장 기능

펄스 코드 캡 신호가 도입된 지 70년 후, 4단 설계는 시스템 설계 시 예상하지 못한 속도에 불충분한 것으로 밝혀졌다.가장 시급한 두 가지 문제는 고속 선회로를 사용하는 것이었는데, 이는 열차가 기존의 택시 신호로 덮인 일반적인 30 또는 45mph보다 더 빠르게 분기 경로를 취할 수 있게 해주었습니다.최대 시속 135~150mph의 Amtrak의 아셀라 익스프레스 서비스를 도입하면 기존 신호 시스템의 성능과 125mph 설계 속도를 능가할 것입니다.

이 문제를 해결하고 신호 시스템의 완전한 재구축, 저속 서비스 손상, 기존 운전실 신호와의 역호환성 파괴 또는 인간 조작자에 대한 과도한 의존을 방지하기 위해 암트랙의 북동부 회랑에서 사용하기 위해 오버레이 펄스 코드 시스템이 고안되었습니다.250Hz의 다른 반송파 주파수로 작동함으로써, 기존의 100Hz 코드를 방해하지 않고 열차에 추가 펄스 코드를 전송할 수 있었습니다.오버레이 코드를 신중하게 설계함으로써, 역호환성이 유지되어 새로운 코드를 검출할 수 없는 열차가 검출했을 때보다 더 유리한 신호를 수신하지 못하게 되었습니다.250Hz 코드 사용 외에도, 고속 교통과 롱 아일랜드 철도 도로 사용에서 5번째 270ppm 코드가 통합되었습니다.

코드의 속도와 매핑은 다음과 같습니다.

100Hz 코드 250Hz 코드 캡 신호 측면 캡 신호 속도 메모들
180 180 분명한 150mph 레거시 유닛 클리어(125mph)
180 — 분명한 125mph 원래 PRR 시스템 코드
270 270 분명한 100mph 고밀도 시그널링에 사용됩니다.
270 — 운전 속도 60mph 고밀도 시그널링에 사용됩니다.LIRR ASC 시스템과 호환
120 120 운전 속도 80mph 대부분의 고속 출력에 사용됩니다.레거시 유닛은 중간 접근 방식을 사용합니다.
120 — 접근 매체 시속 45마일로 원래 PRR 시스템 코드
75 75 접근 매체 시속 30마일 고밀도 시그널링에 사용됩니다.레거시 유닛의 접근
75 — 접근 시속 30마일 원래 PRR 시스템 코드
0 — 제한하다 시속 20마일 원래의 PRR 시스템 코드.페일 세이프 상태

250Hz 코드를 취득할 수 있는 열차는 125mph 이상의 속도를 내는 선로 구간과 80mph의 고속 회전 속도에서 업그레이드된 속도를 얻을 수 있습니다.기차가 없는 것은 단순히 더 느린 속도로 이동한다.270ppm 코드는 4코드 시스템과의 하위 호환성을 깨뜨리지만 고밀도 시그널링 업그레이드의 일환으로 뉴욕 펜 스테이션 주변에서만 사용됩니다.270ppm 코드와 60mph 속도는 펜 역을 사용하는 롱 아일랜드 철도 도로 열차에 설치된 택시 신호와 호환되도록 선택되었습니다.

캡 디스플레이 유닛

캡신호는 캡신호표시장치에 의해 기관차에 제시된다.최초의 CDU는 전구에 의해 역광되는 트랙을 따라 볼 수 있는 유형의 미니어처 신호로 구성되었습니다.이것들은 철도의 고유 신호 시스템에 따라 컬러 라이트 및 포지션 라이트 모두에서 찾을 수 있습니다.승객 열차의 최신 CDU는 이제 캡 신호가 속도 제어 기능을 수행하므로 속도계와 통합되어 있는 경우가 많습니다.자동 열차 제어 기능이 장착된 열차에서는 제한적인 운전실 신호를 제대로 인식하지 못하면 '페널티 브레이크 적용'이 발생하며, 운전실 신호 속도 제한을 준수하지 못합니다.

사용.

100Hz 4 아스펙트 PRR 캡 신호 시스템을 사용하는 전류 라인

ACSES 디스플레이와 함께 Siemens 9-Aspect Cab Signal ADU.이 유닛은 현재 RESTRICTING 양상을 나타내고 있습니다.

관련 북미 펄스 코드 시스템

  • 롱 아일랜드 철도 도로 자동 속도 제어:LIRR은 PRR 자회사였고 유사한 시스템을 채택했다.LIRR은 1968년 메트로폴리탄 교통국에 의해 구입될 때까지 표준 PRR 캡 신호를 사용하였고, 그 후 오늘날까지 사용되는 ASC 시스템으로 약간 수정되었다.ASC는 270ppm과 420ppm의 2개의 코드를 추가해, 운전실 신호 디스플레이를 운전실 속도 디스플레이로 대체합니다.추가 코드는 곡선, 고속 턴아웃 및 짧은 신호 블록의 열차 속도를 늦추는 데 사용되는 50/60 및 60/70mph의 속도를 표시하는 데 사용됩니다.
  • 시카고, 벌링턴 및 퀸시 자동 택시 신호:일리노이주 오로라로 가는 CB&Q 통근 노선은 펜실베니아와 동일한 기술을 사용했으며, 일부 노선 기반 신호 시스템을 준수하기 위한 다른 규칙과 길가 표시만 있었다.그것은 오늘날까지 사용되고 있다.
  • Union Pacific 자동 캡 신호:Union Pacific은 최근 몇 년 동안 시카고와 와이오밍을 연결하는 주요 노선뿐만 아니라 시스템 상의 여러 노선에 PRR 유형의 기술을 구현했습니다.CB&Q 캡 신호와 마찬가지로 시스템은 PRR 시스템과 동일한 원리로 동작하지만 부분적으로 루트 기반 웨이사이드 신호와 60Hz 반송파를 사용하는 다른 규칙을 사용합니다.이 때문에 100Hz 시스템과 다소 호환되지 않습니다.
  • Metra Rock Island 자동 열차 제어:록 아일랜드에서 온 또 다른 PRR 기반 택시 신호 시스템 잔해입니다.이 시스템은 블루 아일랜드와 졸리에트 사이의 메트라 록 아일랜드 구역에서 서비스되고 있습니다.
  • 고속 철도 노선: 1990년대 이전에 건설되거나 재계약된 다양한 고속 철도 노선들은 수동 또는 자동 열차 운행 체계에 펄스 코드 캡 신호 기술을 사용합니다.고속 교통 시스템은 일반적으로 완전 정지를 요구하는 0 코드와 함께 페일 세이프입니다.또, 속도 제어의 최대 입도를 제공하기 위해서, 펄스 코드의 전범위를 이용한다.예를 들어 필라델피아 PATCO Speedline, SEPTA Route 100, Baltimore Metro 및 Miami-Dade Metrorail 등이 있습니다.고속철도 노선의 펄스 코드 기술은 일반적으로 오디오 주파수 캡 신호로 대체되었습니다.
  • MTA Staten Island 철도 자동 속도 제어:PRR/LIRR 시스템과 Rapid Transit 전원 주파수 캡 코드의 하이브리드.ATC는 과속 조건에 대응하여 서비스 브레이크를 적용합니다. 75-120-180-270은 속도 명령으로 사용됩니다.제한(50PPM)이 아닌 정지에는 제로 코드가 사용됩니다.420은 래치 아웃으로 사용됩니다.배차원은 50ppm의 근접 코드를 수동으로 활성화함으로써 제로 코드로 정지한 열차가 특정 인터록 신호에 근접하도록 승인할 수 있습니다.

유럽 펄스 코드 시스템

  • RS4 Codici는 이탈리아에서 사용되는 레거시 택시 신호 시스템입니다.시스템은 50Hz 전류를 사용하여 0, 75, 120, 180 및 270ppm 코드를 사용합니다.
  • ALSN(Continuous Automatic Train Signaling)은 구소련 국가(러시아 연방, 우크라이나, 벨라루스, 라트비아, 리투아니아, 에스토니아)에서 사용된 레거시 시스템이다.시스템은 0, 25, 50 및 75ppm의 펄스를 사용합니다.ALS-ARS 자동 열차 운영 시스템의 내선번호는 75, 125, 175, 225, 275ppm으로 인코딩됩니다.일부 코드 레이트는 불균일한 펄스 지속 시간을 사용합니다.
  • 연속 자동 경고 시스템은 아일랜드의 택시 신호 시스템입니다.시스템은 50Hz 반송파 전류를 사용하여 0, 50, 120 및 180ppm 코드를 사용합니다.일부 고속 철도 노선에서는 추가 코드가 사용됩니다.
  • automatische treinbe-nvloading은 네덜란드의 택시시그널링 시스템입니다75Hz 반송파를 사용하여 0, 75, 96, 120, 180 및 220ppm 코드를 사용하며, 25mph 미만의 속도에서 유도성 열차 정지 시스템을 보완합니다.
  • 런던 지하철 빅토리아 라인은 2012년까지 자동 열차 운행 시스템을 구현하기 위해 US&S가 제공한 펄스 코드 캡 신호를 사용했습니다.사용된 코드는 420,[4] 270, 180 및 120ppm이었습니다.

레퍼런스

  1. ^ a b Allison, L.R. (July 1951). "A Modern Cab Signaling and Train Control System for Railroads". US&S. Transactions of the AIEE. 70 (1): 232–239.
  2. ^ Pierro, Jr., Joseph J. (March 13, 1984). "Patent US4437056 - Cab signal test set for automatically testing the pickup coils and checking an amplifier of cab signal equipment".
  3. ^ Aspray, William (July 1991). "Edwin L. Harder, an oral history conducted in 1991 by William Aspray, IEEE History Center, Hoboken, NJ, USA". Engineering & Technology History Wiki (ethw.org). Retrieved August 25, 2015.
  4. ^ "Automatic Train Operation on the Victoria Line". Tubeprune.