На сети железных дорог РФ для обеспечения безопасности и четкой организации движения поездов и маневровой работы применяются сигналы – условные видимые или звуковые знаки, при помощи которых подаются определенные приказы [В]. Различаются видимые (светофоры, диски, щиты, фонари, флаги, сигнальные указатели и сигнальные знаки) и звуковые (свистки локомотивов, ручные свистки, духовые рожки, сирены, петарды) сигналы [А].

Регулирование процесса движения поездов на станциях производится светофорами, которые различаются по устройству оптической системы (прожекторные, линзовые, светодиодные), назначению (входные, выходные, маршрутные, маневровые и т. д.), конструктивному исполнению (мачтовые, карликовые, консольные) и способу подачи сигнальных показаний (нормально горящие — постоянно горящие независимо от поездной ситуации; нормально негорящие — включающиеся при вступлении подвижного состава на участок перед светофором и гаснущие после выхода подвижного состава с этого участка, немигающие и мигающие). Классификация светофоров приведена на рис. 1.39.

Станционные светофоры должны подавать сигналы, которые должны быть днем и ночью отчетливо различимы из кабины управления локомотива приближающегося поезда на расстоянии: для входных, предупредительных, проходных, заградительных и светофоров прикрытия на прямых участках пути — не менее 1000 м; для выходных и маршрутных светофоров главных путей — не менее 400 м, боковых путей — не менее 200 м; пригласительных сигналов и маневровых светофоров — не менее 200 м.

Для этого применяются оптические системы специальной конструкции. В прожекторных светофорах (рис. 1.40) оптическая система выполнена в виде установленного в чугунном корпусе 1 съемного сигнального механизма 2. Она состоит из лампы накаливания 3, световой поток которой увеличивается эллипсоидным отражателем 4. Нить лампы размещена в одном фокусе отражателя, в другом расположена подвижная рамка 6 с цветными светофильтрами красного, желтого и зеленого цвета, управляемая электромагнитным механизмом 7. Лучи лампы проходят через светофильтр, далее через собирательные линзы 8 и 12 и направляются вдоль оси пути. Для улучшения видимости показаний светофора на близком расстоянии часть лучей отклоняется вниз вставкой 9.

Сигнальный механизм представляет собой поляризованное электромагнитное реле постоянного тока, управляющее подвижной рамкой со светофильтрами. При отсутствии тока в обмотках сигнального механизма в фокусе оптической системы находится светофильтр красного цвета. При протекании тока определенной полярности рамка со светофильтрами поворачивается, в результате чего в фокусе оказывается светофильтр другого цвета, чем и обуславливается изменение сигнальных показаний, подаваемых светофором.

Для настройки видимости прожекторного светофора на корпусе закреплено визирное приспособление 5, улучшение видимости сигнала достигается применением фонового щита 10 и козырька 11.

При кажущихся преимуществах (одной оптической системой подаются разные сигналы) применение прожекторных светофоров ограничивается их существенным конструктивным недостатком: возможностью заклинивания рамки со светофильтрами, что приводит к ложной подаче разрешающих движение сигналов и может привести к крушению поездов. В настоящее время прожекторные светофоры сохраняются (до модернизации устройств) в основном при полуавтоматической блокировке как более экономичные по потреблению электроэнергии на участках, не имеющих надежных источников электропитания.

Наибольшее распространение на сети железных дорог России нашли линзовые светофоры. Для каждого сигнального огня светофора применяется отдельный линзовый комплект (рис. 1.41), состоящий из корпуса 1, с укрепленным на нем ламподержателем 2, куда устанавливается лампа накаливания 3. Световой поток лампы проходит через оптическую систему, состоящую из двух линз, жестко связанных с корпусом крепежными винтами 4 и удерживающими лапками 5, а также прижимным кольцом 6. Меньшая (диаметром 139 мм) линза 7 изготавливается из цветного стекла и является светофильтром красного, желтого, зеленого, лунно-белого или синего цвета. Большая (диаметром 212 мм, в карликовых светофорах — 160 мм) линза 8 из бесцветного стекла служит рассеивателем света. При изготовлении на заводе каждый линзовый комплект фокусируется.

В линзовых комплектах светофоров применяются однонитевые лампы накаливания типа ЖС12-15 и ЖС12-25, а также двухнитевые ЖС12-15+15 и ЖС12-25+25 (железнодорожная сигнальная, рассчитанная на напряжение питания 12 В; мощность основной и резервной нитей накаливания – 15 или 25 Вт). Ресурс горения однонитевой лампы составляет 1500 ч, двухнитевой — 2000 ч (основная нить) и 300 ч (резервная нить). Основное назначение резервных нитей – в течение некоторого времени, необходимого для устранения неисправности, сохранять возможность подачи сигнальных показаний. Длительная эксплуатация светофоров с перегоревшими основными и включенными резервными нитями не допускается.

Выбор питающего напряжения 12 В обусловлен требованиями техники безопасности. Поэтому же мачтовые светофоры, установленные на электрифицированных участках железных дорог заземляют.

Линзовые комплекты монтируются в одно-, дву- или трехзначных светофорных головках, которые крепятся к мачте (мачтовые светофоры) или к фундаменту (карликовые светофоры) специальными кронштейнами, позволяющими производить регулировку видимости сигнала в контрольной точке изменением угла наклона головки в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

В последние годы усилия ученых направлены на создание светодиодных оптических систем, обладающих рядом преимуществ по сравнению с линзовыми: улучшенными характеристиками видимости, низким потреблением электроэнергии, увеличенным на порядок ресурсом работы. Оптические системы таких светофоров (рис. 1.42) состоят из светодиодной сборки 1, прикрепляемой к стойке 4 посредством шпилек 3 с резьбовым соединением. Питание к светодиодам подводится через клемму 2. Конструкция светофорной головки также содержит фоновый щит 5 и козырек 6.

Ряд проблем, связанных с применением светодиодных светофоров и не решенных на настоящий момент (низкий ток свечение светодиода и, как следствие, слабая защищенность от электрических и электромагнитных влияний, нелинейная зависимость свечения от напряжения питания – сложности регулировки режима ДСН), ограничивает их применение.

С лицевой стороны все детали светофоров для исключения бликов окрашиваются в черный цвет. Кроме того, для исключения возможности подачи ложных сигналов отраженным солнечным светом применяются защитные козырьки. Защита от ложной сигнализации отраженным светом локомотивных прожекторов достигается особенностями конструкции: в линзовых светофорах – отсутствием рефлектора (рис. 1.41), в прожекторных – устройством оптической системы (рис. 1.40); в светодиодном – устройством матрицы.

Тыльная сторона светофоров окрашивается специальной алюминиевой краской, чем обеспечивается их видимость в отраженном свете локомотивных прожекторов (например, при движении поездов по неправильному перегонному пути по показаниям локомотивной сигнализации тыл проходного светофора является знаком границы блок-участков; тыл входного светофора может служить обозначением границы станции).

В сигнализации, связанной с движением поездов и маневровой работой, применяются следующие основные сигнальные цвета: зеленый, желтый, красный, лунно-белый, синий.

Главная идея железнодорожной светофорной сигнализации заключается в том, что каждый светофор сообщает машинисту информацию не только о том с какой скоростью можно проследовать данный светофор, но и о скорости проследования следующего светофора. Эта информация передается свето-цветовым кодом. На входных, выходных, маршрутных и проходных светофорах один ровно горящий или мигающий желтый или зеленый сигнал разрешает проследовать светофор с установленной скоростью. Цвет и режим горения при этом предупреждают о состоянии следующего светофора: зеленый – следующий светофор открыт и разрешается его проследование с установленной скоростью; желтый - следующий светофор закрыт; желтый мигающий – следующий светофор открыт, но требует проследования с уменьшенной скоростью. Два одновременно горящих желтых сигнала требуют проследования светофора с уменьшенной скоростью с отклонением по стрелкам. Верхний их них при этом ровным горением указывает на закрытое состояние следующего светофора, миганием – на открытое.

Пример взаимной увязки сигнальных показаний станционных светофоров приведен на рис. 1.43. Входные светофоры (Н, рис. 1.43) могут подавать следующие сигналы:

- один красный огонь – «Стой! Запрещается проезжать сигнал»;

- один желтый огонь – «Разрешается поезду следовать на станцию по главному пути с готовностью остановиться; следующий светофор (маршрутный или выходной) закрыт»;

- один желтый мигающий огонь – «Разрешается поезду следовать на станцию по главному пути с установленной скоростью; следующий светофор (маршрутный или выходной) открыт и требует проследования его с уменьшенной скоростью»;

- два желтых огня – «Разрешается поезду следовать на станцию с уменьшенной скоростью на боковой путь и готовностью остановиться; следующий светофор закрыт»;

- два желтых огня, из них верхний мигающий – «Разрешается поезду следовать на станцию с уменьшенной скоростью на боковой путь; следующий светофор (маршрутный или выходной) открыт»;

- один зеленый огонь – «Разрешается поезду следовать на станцию по главному пути с установленной скоростью; следующий светофор (маршрутный или выходной) открыт»;

- один лунно-белый мигающий огонь (пригласительный сигнал) – разрешает поезду проследовать светофор с красным огнем (или погасшим) и продолжать движение до следующего светофора со скоростью не более 20 км/ч с особой бдительностью и готовностью немедленно остановиться, если встретится препятствие для дальнейшего движения.

Конструктивно входные светофоры выполняются мачтовыми (рис. 1.44). Допускается устанавливать входной светофор карликового типа с неправильного пути при временных устройствах, включаемых на период производства ремонтных и восстановительных работ. Как исключение, по разрешению начальника железной дороги, входной светофор карликового типа с неправильного пути может сохраняться в действующих устройствах до реконструкции автоблокировки.

Входные светофоры устанавливают: при автономной тяге на расстоянии не ближе 50 м от остряка противошерстного или предельного столбика пошерстного стрелочного перевода; на электрифицированных участках не ближе 10 м от анкерной опоры в сторону перегона перед воздушными промежутками (нейтральными вставками) контактной сети или не менее 300 м от первого стрелочного перевода.

Все светофоры на железных дорогах России устанавливаются справа по ходу движения на расстоянии от оси пути обеспечивающем требования габарита приближения строений «С». В особых случаях при отсутствии необходимой ширины междупутья дополнительный входной светофор допускается устанавливать слева от ограждаемого пути.

Маршрутные светофоры (НМ1А, НМ3, рис. 1.43) могут подавать следующие сигналы:

- один красный огонь – «Стой! Запрещается проезжать сигнал»;

- один желтый огонь – «Разрешается движение с готовностью остановиться; следующий светофор (маршрутный или выходной) закрыт»;

- один желтый мигающий огонь – «Разрешается проследование светофора с установленной скоростью; следующий светофор (маршрутный или выходной) открыт и требует проследования его с уменьшенной скоростью»;

- два желтых огня – «Разрешается проследование светофора с уменьшенной скоростью и готовностью остановиться на станции; поезд следует на боковой путь; следующий светофор закрыт»»;

- два желтых огня, из них верхний мигающий – «Разрешается проследование светофора с уменьшенной скоростью; поезд следует на боковой путь; следующий светофор (маршрутный или выходной) открыт;

- один зеленый огонь – «Разрешается движение с установленной скоростью; следующий светофор (маршрутный или выходной) открыт».

Выходные светофоры (Н1, рис. 1.43) могут подавать следующие сигналы:

- один красный огонь – «Стой! Запрещается проезжать сигнал»;

- один желтый огонь – «Разрешается поезду отправиться со станции и следовать с готовностью остановиться; следующий светофор закрыт»;

- два желтых огня – «Разрешается поезду отправиться со станции с уменьшенной скоростью; поезд следует с отклонением по стрелочному переводу; следующий светофор закрыт»;

- два желтых огня, из них верхний мигающий – «Разрешается поезду отправиться со станции с уменьшенной скоростью; поезд следует с отклонением по стрелочному переводу; следующий светофор открыт»;

- один зеленый огонь – «Разрешается поезду отправиться со станции и следовать с установленной скоростью; впереди свободны два или более блок-участка».

На двухпутных участках, где движение по правильному пути осуществляется по сигналам автоблокировки, а по неправильному пути по показаниям локомотивного светофора при отправлении со станции на неправильный путь подается сигнал:

- один желтый мигающий и один лунно-белый огни – «Разрешается поезду отправиться со станции с уменьшенной скоростью не более 40 км/ч и далее следовать по неправильному пути по показаниям локомотивного светофора».

Выходные и маршрутные светофоры с главных путей для движения в правильном направлении, а также с боковых путей с высокими пассажирскими платформами, и с путей, по которым осуществляется безостановочный пропуск поездов, устанавливаются мачтовыми (см. рис. 1.44). В других случаях применяются карликовые светофоры (рис. 1.45). Если достаточная видимость выходного (маршрутного) светофора с пути отправления пассажирского поезда не обеспечивается, устанавливаются повторительные светофоры. Все станционные светофоры устанавливаются таким образом, чтобы сигналы, относящиеся к смежным путям, не воспринимались с локомотива как сигналы со своего пути.

В особых случаях допускается установка выходных и маршрутных светофоров на группу путей. Такие светофоры называются групповыми и дополняются маршрутными указателями, показывающими номер пути, с которого разрешается отправление поезда.

На выходных и маршрутных светофорах один и тот же белый огонь может использоваться для подачи пригласительного и маневрового сигналов. Пригласительные сигналы применяются на маршрутных светофорах, а также выходных светофорах станций двухпутных линий, оборудованных АБ. На групповых светофорах пригласительные сигналы не устанавливаются.

Проходные светофоры (1, 5, рис. 1.43) могут подавать следующие сигналы:

- один красный огонь – «Стой! Запрещается проезжать сигнал»;

- один желтый огонь – «Разрешается движение с готовностью остановиться; следующий светофор закрыт»;

- один зеленый огонь – «Разрешается движение с установленной скоростью; впереди свободны два или более блок-участка».

Предвходные светофоры (1, рис. 1.43) кроме того, могут подавать следующие сигналы:

- один желтый мигающий огонь – «Разрешается движение с установленной скоростью; входной светофор открыт и требует проследования его с уменьшенной скоростью; поезд принимается на боковой путь станции».

Конструктивно проходные светофоры выполняются мачтовыми.

Развитие высокоскоростного движения на железных дорогах России и применение на станциях стрелок с пологими марками крестовин (1/18, 1/22) привело к необходимости указания дополнительных градаций скорости. С этой целью применяются сигнальные указатели в виде светящейся полосы зеленого цвета (см. рис. 1.44, б). При увязке сигнальных показаний станционных (входных, маршрутных) и предвходных перегонных светофоров в этом случае применяются специальные сигнальные показания [А].

На всех линиях железных дорог, оборудованных АБ, а также на ряде линий с ПАБ, сигнальные показания светофоров дополняются автоматической локомотивной сигнализацией (АЛС), при которой в РЦ, ограждаемую светофором посылаются специальные коды, зависящие от сигнального показания. На рис. 1.43 показана увязка кодов АЛС с сигнальными показаниями станционных светофоров.

Для регулирования маневровых передвижений применяются маневровые светофоры, которые могут быть как карликовыми (рис. 1.45), так и мачтовыми в зависимости от места установки и условий видимости. При этом применяется сигнализация:

- один синий огонь – «Запрещается производить маневры»;

- один лунно-белый огонь – «Разрешается производить маневры».

В качестве запрещающего сигнала на маневровых светофорах может применяться и красный огонь в местах, где нет маршрутов приема и отправления поездов.