Железнодорожный светофор
Железнодорожный светофор — устройство для видимой сигнализации на железных дорогах, подающее сигналы в любое время суток только светом огней (а именно, цветом, миганием, числом, расположением огней). Как правило, показание светофора предназначено для членов локомотивной бригады или водителя подвижного состава, а сам светофор, за исключением локомотивного светофора, является напольным устройством. Железнодорожные светофоры предназначены для регулирования движения поездов, маневровых составов, а также регулирования скорости роспуска с сортировочной горки. Также светофоры или дополнительные световые указатели могут информировать машиниста о маршруте или как-либо ещё конкретизировать показание. В связи с общим сходством как по назначению, так и по конструкции, к железнодорожным можно относить и светофоры метрополитенов и легкорельсового транспорта. В этой статье рассматриваются общие характеристики и конструкция светофоров. Об использовании светофоров в железнодорожной сигнализации на различных системах железных дорог, метро и др. внеуличного рельсового транспорта, системах сигнализации.
Особенности
По эксплуатационным свойствам основное отличие типичного железнодорожного светофора от большинства светофоров на автомобильных дорогах (уличных) — гораздо более узкая направленность основного луча (в России и 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 3 до 6 (причём 6 — уже на пределе возможностей человека по восприятию цветов в достаточно сложных условиях видимости), поэтому, как правило, использование только 1 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, причем системы сигнализации могут быть как простыми, так и очень сложными для изучения и восприятия.
Например, в России, 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 России, 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.
Технические характеристики
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, другая запасная, включается управляющей схемой при перегорании основной. Также в последнее время стали применяться светодиодные светофоры. Но на сети железных дорог они не получили большого распространения. Ламповые светофоры, способные передавать показания разных цветов, конструктивно выполняли чаще всего 2 типов: т. н. линзовые и прожекторные.
В России, как и в мире в целом, наиболее распространены линзовые светофоры (англ. colorlight signal). Они имеют для каждого отдельного сигнального огня отдельный т. н. комплект, состоящий из патрона с лампой (и часто — системы для настройки фокусировки при установке), и линзового комплекта, состоящего из нескольких линз (обычно ступенчатых 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).
В последние годы стали широко распространяться светодиодные светофоры, но правда только в метрополитене, то есть такие, в которых источником света служат светодиоды различных цветов. Преимущества светодиодов вообще по сравнению с лампами накаливания — экономичность (кроме «белых» светодиодов, как правило), долговечность, надежность (в том числе за счет 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 освещенном городе и т. п. Недостатки же — опять же для некоторых цветов — либо наоборот слишком блеклый, но несколько резкий, раздражающий цвет (это характерно для жёлтого), либо — из-за недоступности определенных 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 подается 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.
