CC BY
153102
Из истории развития железнодорожной автоматики
Из истории развития железнодорожной автоматики
УДК 656.257
Централизация стрелок и сигналов
Н. В. Лупал (из наследия автора)
Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах»
Аннотация. Приводятся фрагменты рукописи Николая Васильевича Лупала 50-х годов XX века «Развитие устройств сигнализации, централизации и блокировки на железных дорогах России». Опубликована восьмая глава монографии «Централизация стрелок и сигналов».
Ключевые слова: централизация стрелок и сигналов; семафор; стрелка; замыкающий аппарат; трубчатые тяги; стрелочные и сигнальные рычаги.
В 1870 г. на Петербурго-Московской железной дороге, принадлежавшей в это время «Главному обществу» и называвшейся «Николаевской», вводятся первые централизаци-онные установки. Такие установки производились по инициативе И. Ф. Кенига. И. Ф. Кениг окончил в 1843 г. Институт инженеров путей сообщения. Работал на Петербурго-Московской железной дороге до 1863 г., затем до 1868 г. на Московско-Нижегородской, после чего вновь на Петербурго-Московской, где приложил много труда к техническому оснащению дороги.
В связи с введением централизации стрелок и сигналов на станциях дороги появляются «дальние» двухсторонние двукрылые и четырехкрылые семафоры. На станциях семафоры давали два показания: «стой» - крыло горизонтально, ночью - красный огонь и «тихо» - крыло опущено вдоль мачты, ночью -зеленый огонь. «Дальние» семафоры устанавливались на расстоянии 250 сажень (530 м) от пассажирской платформы и имели двойное управление - как с пассажирской платформы, так и из «сигнальных домиков» (постов). Управление осуществлялось одиночным проводом, проходящем по роли-
кам на опорах, установленных через 30' (10 метров)1.
На поворотах проволока заменялась цепями, подтянутые переходы осуществлялись в деревянных трубах. Станционные семафоры управлялись из замыкающих аппаратов, установленных в сигнальных домиках. На так называемых полустанциях устанавливался один двукрылый двухсторонний семафор, управляемый из помещения телеграфа. Стрелки переводились из замыкающих аппаратов жесткими трубчатыми тягами, причем никаких замыкателей на стрелках не имелось. Стрелочные и сигнальные рычаги связывались между собою в замыкающих аппаратах. Число управляемых объектов колебалось в зависимости от типа станции. Так, на станции Санкт-Петербург имелось 10 централизованных стрелок. На станциях II класса из замыкающего аппарата производилось управление четырьмя стрелками и тремя семафорами: дальним входным «А» и двухсторонними двукрылыми «В».
Введение централизации стрелок и сигналов на Николаевской дороге не только повысило безопасность движения, но и дало экономию в штате.
Однако устройства централизации первое десятилетие развивались медленно. К 1880 г., кроме оборудованных станций Николаевской дороги, централизованные установки имелись на сортировочной станции Москва Московско-Рязанской дороги и соединительной ветви с Николаевской дорогой, на станциях Ряжск, Санкт-Петербург Балтийский, Брест.
1 1' = 1 фут = 304,8 мм.
Из истории развития железнодорожной автоматики
103
Везде была применена механическая централизация с жесткой передачей. В 70-х годах XIX в. русские изобретатели вносят ряд предложений, направленных на повышение безопасности движения поездов, ведется борьба за внедрение отечественных систем и приборов. Значительный рост железнодорожной сети в 1865-1875 гг. не сопровождался введением достаточно высокой техники устройств СЦБ.
Как видно из вышеизложенного, сигнализация не является унифицированной. Что же касается устройств централизации и блокировки, то они имелись в весьма ограниченном количестве. Частные акционерные общества стремились строить новые железные дороги, подешевле и поскорее, необходимость иметь специальные устройства для обеспечения безопасности движения еще не была осознана. В результате на железных дорогах происходили аварии и крушения, иногда весьма значительные. Аварии происходили как вследствие неудовлетворительного состояния всего сигнального дела в целом, так и из-за несоответствия скоростей движения состоянию пути.
В докладе на I совещательном съезде инженеров службы пути М. В. Рутковский проанализировал причины аварий на русских железных дорогах за 1877-1878 гг.; из-за недостатков сигнализации произошло 12,5 % случаев аварий; из-за отсутствия централизации стрелок и сигналов - 16 %; из-за отсутствия блокировки и недостатков способов регулирования движения - 2,5 %. Таким образом, несовершенство устройств сигнализации, централизации и блокировки стало в эти годы причиной до 31 % аварий поездов.
Рутковский указывал на необходимость широкого применения централизации и блокировки на русских железных дорогах. Он говорил: «Я думаю, что с введения в более обширных размерах электромагнитных двигателей большой силы возможно будет сосредоточить все маневры в одном центре, может быть, удастся устройство прибора, посредством которого проходящие к станции по известным путям поезда автоматически (замыканием гальванических токов) будут открывать соответственные сигналы, если состояние других сигналов и путей дозволя-
ет это сделать в данную минуту. Роль этих людей, которым в настоящее время поручаются маневры, ограничится лишь разумным надзором над действием этих машин, так как действие и самых совершенных машин невозможно без подобного контроля».
Однако по вопросу введения централизации стрелок и сигналов упомянутый съезд вынес весьма осторожное решение. Съезд отметил, что при введении централизации: «а) теоретически безопасность движения весьма сильно гарантируется; б) с технической стороны удобоисполнима, но ввиду новизны и недостаточности опыта трудно решить вопрос о желательности широкого применения...».
Несколько иным было отношение технической общественности к ведению устройств для обеспечения безопасности следования поездов. Так, на съезде членов Русского технического общества, состоявшемся в 1882 г. в Москве, было принято следующее постановление: «Ввиду новости дела блокирования пути и устройства замыкающих аппаратов на русских железных дорогах, а также ввиду доказанной пользы от этих устройств, включить этот вопрос в число вопросов, разработкой которых отделения общества должны преимущественно заниматься».
Первые централизационные установки были импортные и весьма несовершенные, в основном, они являлись устройствами лишь центрального управления, не обеспечивающими полностью безопасности движения поездов.
Царское правительство не доверяло отечественной технике и вместо покровительства русским изобретателям предпочитало пользоваться иностранными устройствами. Среди многих русских железнодорожных деятелей преобладало недоверчивое отношение к устройствам централизации стрелок и сигналов, как видно из цитированного выше решения Первого совещательного съезда инженеров службы пути по докладу Рутков-ского. Несмотря на указанные обстоятельства, русские техники весьма много внесли в развитие централизации стрелок и сигналов.
В ввозимых из-за границы устройствах механической централизации с жесткой передачей или совсем не применялись замыка-
104
Из истории развития железнодорожной автоматики
тели для стрелок, или их употребляли лишь для стрелок противошерстных.
При наличии стрелочных замыкателей последние управлялись отдельными рычагами, и таким образом для стрелки требовалось в аппарате устанавливать два рычага - один для перевода стрелки и второй для ее замыкания. Это влекло необходимость нескольких манипуляций рычагами при переводе стрелки. Замыкатели устанавливались неврезные, ломавшиеся при врезе стрелки.
Централизационные аппараты были весьма громоздки. Замыкание враждебных рычагов в аппаратах происходило не с момента начала перевода рычага, а лишь после его полного перевода. Маршрутные рычаги или рукоятки отсутствовали, поэтому при постановке сигнального рычага в положение, отвечающее закрытому семафору, освобождались стрелочные рычаги, что позволило производить преждевременную разделку маршрута и перевод стрелок под движущимся составом. Централизация подобного типа (Saxby & Farmer) с поощрения министерства путей сообщения довольно широко внедрялась на наших дорогах в 80-е и 90-е годы.
В начале 80-х годов XIX в. появляется ряд предложений русских техников и изобретателей Л. Д. Вурцеля и Я. Н. Гордеенко, разработавших конструкции приборов механической централизации стрелок и сигналов, которые были значительно лучше заграничных.
Лев Давыдович Вурцель родился в 1847 г., по национальности русский. В мае 1874 г. окончил Институт инженеров путей сообщения. В этом же году был назначен помощником инспектора Рязано-Вяземской железной дороги, а с 1879 г. - участковым инспектором железных дорог Привислин-ского края. В 1893 г. переходит на работу в заводскую инспекцию министерства.
В системе Л. Д. Вурцеля применялись неврезные замыкатели оригинальной конструкции. К сплошной полосе, соединявшей оба рамных рельса, прикреплялись две горизонтальные оси с насаженными на них роликами. Вторая полоса связывала между собой остряки стрелки. На этой полосе имелась ось, на которой мог поворачиваться рычаг, соединенный с переводной тягой. В начале
движения последней цилиндрическая часть рычага перемещалась по правому ролику, размыкая стрелку. Затем рычаг ложился поверхностью на оба ролика. Ось, несколько поднимаясь вверх, переводила остряки. К концу перемещения остряков поверхность рычага сходила с левого ролика, а цилиндрическая часть начинала заходить за ролик, замыкая стрелку.
Такая конструкция имела целью парализовать влияние колебаний температуры на длину жесткой передачи, а также исключить возможность неточной работы шарниров на плотность прилегания к рамным рельсам.
Весьма много в развитии устройства механической централизации стрелок и сигналов сделал проф. Я. Н. Гордеенко.
Профессор Яков Николаевич Гордеенко родился 26 октября 1851 г., окончил Институт путей сообщения в 1874 г. По окончании института оставлен при нем репетитором. В 1882 г. был избран преподавателем по курсу железных дорог, а в 1885 г. - экстраординарным профессором. Им был написан ряд трудов, как например, «Курс железных дорог» и др. Некоторые его работы посвящены теоретическим вопросам централизации стрелок и сигналов. Сделал много изобретений в области блокировки и централизации, рассмотренных в настоящей главе. Вел большую общественную работу. После революции работал в научно-техническом комитете НКПС. Умер 29 марта 1922 г.
В 80-х годах XIX в. Гордеенко разработал первую отечественную систему механической централизации с жесткой трубчатой передачей. Большая заслуга проф. Гордеенко в том, что он добился постановки производства аппаратуры для разработанной им системы. Производство было осуществлено им сначала на заводе Генишева в Петербурге, а затем на заводе «Электромеханика» Глебова. Первые установки системы Гордеенко были произведены в 1885 г. на станции Саблино Санкт-Петербургской-Московской (Николаевской) железной дороги и на станции Ко-шедары Петербурго-Варшавской дороги. Система централизации проф. Гордеенко получила премию на Всероссийской нижегородской выставке в 1896 г. и на Всемирной парижской выставке в 1900 г. На всероссий-
Из истории развития железнодорожной автоматики
105
ской выставке в 1896 г. в Нижнем Новгороде в железнодорожном павильоне демонстрировались приборы для обеспечения безопасности движения поездов на железных дорогах, например, приборы К. А. Кайля, Л. Д. Вурце-ля, Я. Н. Гордеенко и др. Системе механической централизации проф. Гордеенко приходилось выдерживать конкуренцию с системами заграничных фирм, получившими ранее распространение на русских железных дорогах и поддерживаемыми официальными органами министерства путей сообщения.
Проф. Я. Н. Гордеенко первый в России теоретически рассмотрел условия работы централизационных установок. Основными требованиями к централизации стрелок и сигналов Я. Н. Гордеенко считал:
а) возможность устраивать любые замыкания рычагов;
б) чувствительность рычагов при неполном переводе стрелок и сигналов. В своем труде «Заметки о замыкающих аппаратах» Я. Н. Гордеенко рассматривает вопросы обеспечения стрелочными замыкателями полного перевода и закрепления остряков, возможность допущения двойной проволочной передачи, последствия взреза стрелки. Он указывал, что необходимо устанавливать замыкатели, при которых рычаг более чувствителен к недоходу стрелки. На основании подробного расчета жесткой передачи (жесткой) и при теоретически мертвом ходе замыкателя в 2 дюйма (50 мм) чувствительность стрелочных рычагов можно считать обеспеченной, если длина передачи не превосходит 150 сажен (320 м). Однако при отсутствии поворотов в вертикальной плоскости длина передачи, по мнению Я. Н. Гордеенко, может быть увеличена до 225 сажен (180 м).
Для управления семафорами Я. Н. Гор-деенко считал обязательным применение проволочной передачи. Анализируя и рассчитывая двойную проволочную передачу для стрелок, он пришел к выводу, что она «позволяет устраивать передачи длиною до 800 м, что для жестких тяг немыслимо». Вместе с тем Я. Н. Гордеенко полагал, что со стороны прочности жесткая передача предпочтительнее. Централизационные аппараты системы жестких тяг Гордеенко применялись двух типов, так называемые будочные
для малых станций с двумя стрелочными и двумя сигнальными рычагами и башенные, устанавливаемые на постах. Башенные аппараты имели вертикальный ящик замыканий. При разработке своей системы проф. Горде-енко исходил из условий работы приборов в суровом климате, в связи с чем им были приняты большие хода передачи. Особое внимание было обращено на прочность конструкций. Это ему удалось, доказательством чего служит многолетняя работа установок его системы, некоторые из них дожили до наших дней.
Замыкатель Гордеенко состоял из железной линейки с замыкающим роликом и фа-совного рычага, укрепленного на оси. Рычаг посредством тяги соединялся с остряками стрелки. Остряки запирались вследствие упора правого плеча рычага на протяжении 2" (50 мм)1. Затем ролик давил на край выреза и поворачивал рычаг, что вызывало перемещение тяги. При полном переводе остряков рычаг оказывался повернутым так, что прямой срез левого его плеча становился параллелен линейке на 2" (50 мм) при общем ходе тяги 8,25" (212 мм). При недоходе пера стрелки на V" (6 мм) тяга не доходила на 2" (50 мм), а рычаг аппарата - на четверть своего хода. В замыкателе применена «разрезная штанга». Две полосы штанги наложены друг на друга и соединены болтиками. К верхней штанге прикреплена коробка, а в нижней штанге закреплен штифт. При врезе стрелки срезался болтик и штанга провисала; попытке перевода стрелки препятствовал упор штифта. Ящик замыканий позволял осуществлять замыкание одним сигнальным рычагом стрелки в различных положениях (например, при приеме на несколько путей). Для этой цели вводился специальный рычаг, соответствующий позже появившейся маршрутной рукоятке. Устройство это называлось автором «переменным замыканием». В других системах для подобных случаев требовалось устанавливать несколько сигнальных рычагов.
Принцип замыкания сигнальным рычагом стрелочных в системе Гордеенко следующий. При переменном замыкании линейка
1 1" = 1 дюйм = 25,4 мм.
106
Из истории развития железнодорожной автоматики
«V» заменялась валиком «W», который мог при вращении занимать четыре положения. Валик «W» мог как перемещаться влево и вправо при передвижении сигнального рычага, так и вращаться при нормальном положении сигнального рычага. Вращение валика «W» производилось рычагом «М», связанным посредством зубчатого сектора «N» с шестеренкой «Р». Рычаг устанавливался в одно из своих положений. На валике «W» располагались замычки, образующие в зависимости от положения вала «W» четыре комбинации замыкания нескольких стрелочных рычагов.
В те времена для увязки действий дежурного по станции и исполнительных цен-трализационных постов применялись либо простейшие известительные приборы, либо телефонная связь, либо так называемая механическая блокировка. В 1899 г. VI совещательный съезд представителей службы телеграфа по докладу В. Х. Протасевича и Ф. Ф. Семирадзкого вынес решение о необходимости дополнения централизационных устройств электрической станционной блокировкой.
В системе Гордеенко практиковалось механическое блокирование сигнальных рычагов; на начальной станции помещался рычаг, соединенный двойной гибкой передачей с замком, запирающим сигнальную полосу «V» или валик «W» аналогично запиранию стрелочных рычагов сигнальным. Я. Н. Гор-деенко были разработаны также стрелочные, приводные замки для замыкания ручных стрелок. Замки включались в семафорные провода и замыкали стрелку при открытии семафора.
Устройствами для замыкания стрелочных остряков занимались и многие другие русские изобретатели. Так, например, на Уральских горнозаводских железных дорогах применялись замыкатели системы Завадского. Инж. Бачмановым был предложен затвор для ручных стрелок. На Риго-Туккумской железной дороге применялись замыкатели Бера. На двухпутных разъездах этой дороги управление входным красным диском и входной стрелкой производилось одним общим рычагом. Диск можно было
открыть лишь одновременной установкой стрелки, причем входные стрелки вели на различные пути. Необходимо упомянуть об изобретении, сделанном в 1886 г. инженером Ивангород-Дамбровской железной дороги Э. Э. Круликевичем. 28 ноября (10 декабря) 1886 г. он прочитал доклад в техническом отделении собрания инженеров путей сообщения об изобретении сигнального аппарата. По словам докладчика, он задался целью разработать «такой аппарат, при помощи которого одним движением приводились бы все стрелки группы и оптические сигналы в правильное положение». Для осуществления своего предложения изобретатель применил металлический барабан, «на котором в виде рубцов показаны условно поезда и группы стрелок, а при помощи зубчатых секторов приводятся в надлежащее положение стрелки и сигналы».
Таким образом, Э. Э. Круликевич впервые предложил маршрутную централизацию стрелок и сигналов и разработал первый аппарат для нее. Доклад Э. Э. Круликевича вызвал оживленное обсуждение и одобрение. К сожалению, изобретатель вскоре умер, не успев довести свое изобретение до реализации. Осуществление его предложения в условиях механической централизации представляло большие трудности, электрической же централизации в то время еще не существовало.
Большим поборником введения централизации на русских железных дорогах был профессор С. Д. Карейша, положивший много труда в исследование вопроса об эффективности введения централизации. Профессор С. Д. Карейша родился в 1854 г. По окончании в 1877 г. Института путей сообщения работал на ряде железных дорог, а с 1911 г. - в Министерстве путей сообщения. Учебно-педагогическая деятельность его протекала с 1895 г. Основной специальностью С. Д. Карейши были железнодорожные станции, в проектировании многих из них он принимал непосредственное участие. Ряд его работ был посвящен устройствам сигнализации, централизации стрелок и сигналов, блокировке. Написал свыше 50 научных статей и заметок. После революции работал в Ко-
Из истории развития железнодорожной автоматики
107
митете государственных сооружений и научно-техническом комитете НКПС. Скончался в 1934 г.
Вопросам централизации были посвящены его обстоятельные доклады на IX и X совещательных съездах инженеров службы пути. С. Д. Карейша в 1895 г. защитил в Институте путей сообщения диссертацию на тему «О центральных устройствах по управлению стрелками и сигналами на русских железных дорогах». Эта была первая в России диссертация на тему, связанную с устройствами обеспечения безопасности движения поездов. По исследованиям проф. С. Д. Карейши, введение централизации стрелок и сигналов сказалось на уменьшении эксплуатационных расходов и уменьшении числа аварий на станциях. На обследованных им Владикавказской, Московско-Курской, Рязано-
Козловской и Юго-Западной железных дорогах эксплуатационные расходы сократились с 4 до 10 % на затраченный капитал. Число аварий на станциях по Юго-Западной железной дороге уменьшилось на 13 %.
Впоследствии на ряде станций, оборудованных централизациями без стрелочных замыкателей, были установлены замыкатели системы Гордеенко. В 1892 г. на станции Чернорудка Юго-Западных железных дорог впервые в России была установлена гидравлическая система централизации.
Несмотря на ряд преимуществ русских систем централизации стрелок и сигналов перед иностранными, последние внедрялись в большей степени, чем отечественные. Как уже отмечено выше, царские чиновники из Министерства путей сообщения не доверяли русским изобретениям и поддерживали ино-
С. Д. Карейша указывал на ряд недостатков централизации системы Saxby & Farmer, отмечая, что и по стоимости она примерно в
1,5 раза дороже системы Гордеенко.
С. Д. Карейша пришел к следующим выводам, приведенным в его докладе на IX съезде инженеров службы пути (1891 г.) и одобренным этим съездом:
а) централизация управления стрелками и сигналами служит в значительной степени для обеспечения безопасности движения;
б) централизация, ускоряя управление стрелками и сигналами, тем самым способствует уменьшению непроизводительных задержек подвижного состава;
в) централизация вообще упорядочивает движение и маневры на станциях;
г) централизация способствует упорядочению расположения стрелок и сигналов.
Как видно, за 10 лет, прошедших с I съезда, взгляды на централизацию резко изменились. Состояние русских железных дорог на 1890 г. показано в таблице.
странные фирмы. Борьба за внедрение отечественной техники осложнялась из-за трудностей при создании надлежащей производственной базы. На всякого рода технических совещаниях, в комиссиях и в различных докладах русские техники доказывали необходимость применения отечественных более совершенных систем и устройств
В 1894 г. произошло крушение курьерского поезда вследствие перевода централизованной стрелки под составом на станции, оборудованной гидравлической централизацией системы Бианки-Серветасс. Эта централизация обладала недостатком, который
ТАБЛИЦА. Устройства централизации на русских железных дорогах к 1890 г.
№ Вид систем Число дорог, применяющих централизации Число постов Число централи- зованных стрелок Наиболее удален- ные стрелки, в саж. Стои- мость стрелки, руб.
1 Несовершенные системы 8 128 1036 176 700-1300
2 Совершенные системы а)русские 9 49 255 225 900
б) заграничные 4 29 254 233 1300
Примечание. Из 1036 стрелок несовершенных систем лишь 311 были снабжены замыкателями.
108
Из истории развития железнодорожной автоматики
был свойственен и многим другим заграничным системам, - в ней отсутствовали маршрутные элементы и стрелки освобождались немедленно по закрытии семафора. На этот недостаток в иностранных системах гидравлической централизации и централизации с жесткой передачей указывал Л. Д. Вурцель. Созданная при Министерстве путей сообщения в 1894 г. под председательством В. Э. Кетрица комиссия, включавшая видных в области СЦБ деятелей того времени (Я. Н. Гордеенко, Л. Д. Вурцеля, С. Д. Карейшу и др.), обсуждала вопрос о централизации стрелок и сигналов на станциях русских железных дорог. Было принято решение о преимущественном применении систем централизации русских изобретателей. В комиссии ранее уже рассматривался вопрос о применении механической централизации с гибкой передачей, и оба вида передачи были одобрены. Большинство станций не имело централизации, и стрелки на них запирались накладными и висячими замками.
На некоторых станциях со значительной поездной работой применялись повторители
наложения стрелок в виде табло. Такое табло еще в 70-х годах XIX в. имелось на ст. Гатчина Товарная Балтийской железной дороги. На этой станции было применено для контроля стрелок табло, установленное в помещении телеграфа. Пути изображались белыми линиями на черном фоне лицевой доски табло и имели переводящиеся стрелочки. Внизу табло помещались 4 клавиши для подачи звонков в путевые стрелочные будки.
Подобные устройства применялись и на других станциях. Так, например, в 90-х годах начальником станции Нижнеднепровск П. Я. Сабиениковым были разработаны и установлены на этой станции приборы, контролирующие положение стрелок и сигналов на путевой схеме станции. Помещение начальника станции было связано со стрелочными постами телефоном. Фактическое положение стрелок и сигналов и установленный маршрут контролировались на путевой схеме станции и номератором вроде звонкового.
