Järnvägs semaforsignal
.jpg)
Järnvägs semaforsignal är en av de tidigaste formerna av fasta järnvägssignaler . Detta semaforsystem involverar signaler som visar sina olika indikationer för lokförare genom att ändra lutningsvinkeln på en svängbar "arm". Semaforsignaler patenterades i början av 1840-talet av Joseph James Stevens och blev snart den mest använda formen av mekanisk signal. Designen har förändrats under de mellanliggande åren, och färgljussignaler har ersatt semaforsignaler i de flesta länder, men i några få används de fortfarande.
Ursprung
Den första järnvägssemaforsignalen restes av Charles Hutton Gregory på London och Croydon Railway (senare London Brighton och South Coast Railway ) vid New Cross , sydöstra London, omkring 1842 på den nyligen förstorade layouten som också inhyste South Eastern Railway. John Urpeth Rastrick påstod sig ha föreslagit idén för Hutton Gregory.
Semaforen antogs efteråt snabbt som fasta manuella signaler i hela Storbritannien och USA och ersatte alla andra typer i de flesta användningsområden 1870. Sådana signaler som elektriskt manövrerade automatiska och förreglade signaler antogs allmänt i USA efter 1908 med tillkomsten av Union Switch & Signaler "Stye's "B" & "S" och General Railway Signal Companys universella Model 2A-mekanismer, manuella semaforer och tidigare elektriska skivsignaler började snabbt försvinna.
Form
Komponenter
Den brittiska semaforsignalarmen består av två delar: en trä- eller metallarm ( eller "blad" ) som svänger i olika vinklar, och ett glasögon som håller färgade linser som rör sig framför en lampa för att ge indikationer på natten. Vanligtvis kombinerades dessa till en enda ram, men i vissa typer (t.ex. "somersault"-signaler där armen svängdes i mitten), var armen skild från spektaklet. Armen skjuter ut horisontellt i sin mest restriktiva aspekt; andra vinklar indikerar mindre restriktiva aspekter. På dubbla linjer i Storbritannien är signalstolpar vanligtvis placerade till vänster om banan och alltid med semaforarmen(-arna) vända åt vänster med glasögonet och lampan till höger om stolpen eller dockan (men till vänster om stolpen eller docka för signaler i övre kvadranten). Synproblem kan innebära att stolpen placeras till höger om den andra linjen på dubbelspårsgrenar och på enkellinor, kan placeras på vardera sidan av banan. Notera att amerikanska semaforekvivalenter är vända åt höger och som generellt på den europeiska kontinenten, på dubbelspårsgrenar, är upp- och nedlinjerna motsatta de i Storbritannien.
Beroende på armens position belyses den lämpligt färgade linsen bakifrån av antingen en oljelampa, en gaslampa eller en glödlampa som körs med låg spänning (vita LED-kluster har också testats för detta ändamål). Där grönt ljus krävdes användes vanligtvis en blå lins. I kombination med den huvudsakligen gul-emitterande lågan från en oljelampa gav detta en grön färg; det var viktigt att den resulterande färgen inte ens var gulgrön till utseendet, eftersom detta kunde ha förväxlats för en avlägsen signal vid "försiktighet". Senare signaler med hjälp av elektriska lampor använde gröna linser. Vissa signaler omvandlade till elektriska lampor från olja, använde en gultonad glödlampa med den ursprungliga blå linsen för att behålla rätt färg eller från 1996 på Western Region of British Railways, monterades en 12 volt 5 watts glödlampa men matades med 10,7 volt för att producera en briljans som närmar sig färgtemperaturen för en oljevekeslåga, vilket ger en korrekt röd eller grön aspekt under mörker. De flesta järnvägar i Storbritannien använde semaforer i lägre kvadrant, det vill säga armen föll från horisontalplanet, "fara"-aspekten till "klar" upp till 60° under horisontalplanet och variationer i utseende mellan huvud- och underledningar eller sidospår fanns . På vissa företags linjer rådde en 3-aspekters semafor och dessa visade en mellanliggande 'Caution'-aspekt och bar därmed ett trelinsigt spektakel. År 1911 var Metropolitan Line först att använda en övre kvadrant semafor, idén togs över från USA. Efter nationaliseringen 1948 standardiserade British Railways på semaforer i den övre kvadranten och alla regioner antog gradvis det läget och ersatte gradvis signaler i den nedre kvadranten förutom att den västra regionen stannade kvar med sina välbeprövade och snyggt proportionerade semaforer i den nedre kvadranten med så småningom ett tungt gjutjärnsglasögon med cirkulära färgade glasögon, ersätter den tidigare gjutna glasögonbågen med tunt kantlinje med formade färgade glas, vars huvudarmar är 4 fot (1,2 m) långa och dotterbolag 3 fot (0,91 m) med andra dotterbolag 2 fot (0,61 m) långa. Tidigare GWR 5-fots (1,5 m) armar placerade om de är högre än 26 fot (7,9 m) över rälsnivån ändrades till 4 fot (1,2 m). Alla ersättningar var av emaljerat stål och bar de lämpliga armfärgerna, rött med vitt band för 'Stopp'-arm och kantad gul arm med svart chevron för 'Distant' (Caution) armar. Båda typerna är vita på baksidan med svart band eller chevron efter behov. De sista 'Call-on', Shunt- eller 'Warning'-armarna på den västra regionen var 2 fot (0,61 m) med röd-vit-röda horisontella ränder och visade ett reducerat ljus under mörker med lämplig svart bokstav, C, S eller W, bakgrundsbelyst i "fortsätt"-läget med en grön lampa som visas i det läget. Stoppaspekten var i allmänhet månvit under mörker. Alla är nu borttagna men exempel kan ses på brittiska arvslinjer. År 2020 finns det bara ett fåtal kvarvarande semaforsignaler på den västra regionen av Network Rail, LED-signaler har ersatt majoriteten av semaforerna.
Material som vanligtvis användes för att göra signalstolpar för semaforsignaler var timmer, gallerstål, stålrör och betong. Southern Railway i Storbritannien använde ofta gamla järnvägar för signalposter.
Tyska semafor-hemsignaler, som är helt annorlunda i utseende från den brittiska semaforsignalen, inkluderar en eller två vita armar med en röd kontur och en liten cirkulär skiva i slutet av den, och färgade linser som visar aspektens/aspekternas position. ) av signalen under nattdrift och dessa armar är vända till höger om stolpen. Fjärrsignaler från tyska semaforer består av en gul skiva med en svartvit kontur och en (valfritt) tunn gul pilformad skiva med en svartvit kontur. Både skivan och pilen har färgade linser för att hjälpa förare under natten. Dessa typer var att se i några andra länder som använde tyska signaleringsprinciper.
Nedre kvadrant och övre kvadrant
Brittiska semaforer finns i nedre kvadrant och övre kvadrantformer . I en lägre kvadrantsignal svänger armen nedåt för den mindre restriktiva (känd som "av") indikation. Övre kvadrantsignaler, som namnet antyder, svänger armen uppåt för "av".
Under 1870-talet standardiserade alla brittiska järnvägsbolag på användningen av semaforsignaler, som då undantagslöst alla var av den lägre kvadranttypen. Från 1920-talet och framåt ersatte semaforer i den övre kvadranten nästan helt de nedre kvadrantsignalerna i Storbritannien, förutom på tidigare GWR- linjer. Fördelen med den övre kvadrantsignalen är att om signaltråden skulle gå sönder, eller om signalarmen tyngs ner av snö (till exempel), kommer gravitationen att tendera att få signalen att sjunka till det säkra "fara"-läget. I en lägre kvadrantsignal kan det motsatta hända, och skicka signalen till "av" när den i själva verket borde illustrera "fara". Deras glasögonfodral, som sitter på motsatt sida av spindeln som signalarmen är svängd på, måste därför vara tillräckligt tunga för att förhindra att detta händer.
Nuvarande brittisk praxis kräver att semaforsignaler, både övre och nedre kvadranttyper, lutar i en vinkel på 45 grader från horisontalplanet för att visa en "av"-indikation.
Tvåpositions- och trepositionssignaler
De första brittiska järnvägssemaforsignalerna hade armar som kunde arbetas till tre positioner, i den nedre kvadranten. Används i kombination med tidsintervallsystemet betydde armens horisontella "fara", lutad nedåt i 45 grader betydde "försiktighet" och armen vertikal (armen gömd i stolpen) betydde "klar". Den vertikala indikeringen kom gradvis att upphöra eftersom det absoluta blocksystemet ersatte tidsintervallarbetet. The Great Northern Railway var det första företaget som introducerade "kultorbult"-signaler, monterade bort från stolpen, efter en olycka i januari 1876 när ett tåg passerade en signal som gav en falsk "tydlig" aspekt eftersom signalarmen hade frusit fast i sin springa under en snöstorm.
En senare utveckling var den övre kvadranten tre-positions semaforsignal. Dessa arbetade i den övre kvadranten för att särskilja dem från de då standard två-positions nedre kvadrant semaforerna. När armen lutar uppåt i 45 grader är betydelsen "försiktighet" och armen i vertikalt läge betyder "klar". Således kan tre indikationer förmedlas med bara en arm och utan behov av en avlägsen arm på samma stolpe. Det tidiga övergivandet av tre-positions semaforsignalen i Storbritannien möjliggjorde en utbredd ersättning av tvåpositions nedre kvadrantsignaler med tvåpositions övre kvadrantsignaler.
Färg och form på arm
Rött valdes snabbt ut som den bästa färgen för semaforarmar då det syntes tydligt mot de flesta bakgrunder. För att öka armens synlighet används vanligtvis en markering av kontrasterande färg, såsom en rand eller fläck. Den bakre delen av armen är vanligtvis färgad vit med en svart markering.
Där särskilt dålig bakgrundskontrast inte kan undvikas kan en siktbräda (vanligtvis målad vit) placeras bakom armen för att ge tillräcklig kontrast som förbättrar sikten. Alternativt kan en del av en brodistans som är bekvämt placerad bakom en signal målas vit.
Från 1872 kännetecknades avlägsna signalarmar (se nedan) genom att ha en "fisksvans" skåra i änden. Alla signalarmar var fortfarande rödmålade vid denna tidpunkt. På 1920-talet började de brittiska järnvägsbolagen färga sina avlägsna signalarmar gula för att bättre skilja dem från de röda stoppsignalerna. De röda linserna i avlägsna signaler ändrades samtidigt till gula. Bruket att använda röda avlägsna vapen har dock överlevt i vissa länder.
En tredje typ av arm med en spetsig ände som sträcker sig utåt används ofta (men inte i Storbritannien) för att indikera att signalen fungerar automatiskt (som i automatiska blocksignalsystem) och indikerar i många fall att signalen är "tillåtande", och kan passeras när den visar sin mest restriktiva aspekt, med låg hastighet.
För de flesta typer av semaforarm motsvarar färgen på ljuset som visas när armen är i "på" (mest restriktivt) läge i allmänhet färgen på själva armen (dvs. röd för en stoppsignal, gul för en avlägsen signal). När armen är i läge "av" visas ett grönt ljus.
Andra former och färger på semaforarmar användes för specifika ändamål i olika länder runt om i världen.
Drift
Över hela världen styrdes de första semaforsignalerna av spakar placerade vid signalerna. Några tidiga signaler stack ut från taket på den styrande signallådan . Senare utfördes fjärrmanövrering av spakar kopplade till signalen med enstaka trådar (UK), par av trådar (Kontinentaleuropa) eller rör som stöddes på rullar (USA). Spakarna var grupperade i en byggnad känd som en "signalbox" (Storbritannien och Australien) eller "interlocking tower" (USA). I Storbritannien grupperades flera signalledningar tillsammans, och på stationsområden drogs de vanligtvis under plattformsytan strax ovanför järnvägsnivån. Driften av en enda signaltråd skulle få några av de intilliggande ledningarna att "ktra", och detta brus var ett av de många karakteristiska ljuden av järnvägsresor fram till det gradvisa införandet av färg-ljussignaler från mitten av 1900-talet.
Semaforsignaler kan också drivas av elektriska motorer, hydrauliskt eller pneumatiskt, vilket gör att de kan placeras längre från den styrande signallådan. I vissa fall kan de fås att fungera automatiskt. Signalerna är designade för att vara felsäkra så att om strömförsörjningen bryts eller en länk bryts, kommer armen att röra sig med gravitationen till horisontellt läge. För semaforer i lägre kvadranter kräver detta att glasögonfodralet är tillräckligt tungt för att säkerställa att armen reser sig snarare än faller; detta är en av anledningarna till den utbredda övergången till signaler i övre kvadranten. (Syftet med balansvikten som ofta finns på en spak lägre ner i stolpen av en semaforsignal är faktiskt att säkerställa att signaltråden återgår till sitt normala läge när den styrande spaken sätts tillbaka. Annars kan signalen återigen misslyckas med att återvända Dessa motvikter används lika vanligt på signaler i övre som på nedre kvadrant.)
Användande
Stoppsignaler
En stoppsignal är varje signal vars mest restriktiva indikering är "fara" (som tvingar fram ett stopp). Stoppsignaler används för att skydda korsningar , punkter (US-'växlar'), plankorsningar , rörliga broar , plattformar eller blocksektioner.
En speciell signallåda kan styra en eller flera stoppsignaler på varje löplinje. I ett traditionellt mekaniskt signalerat område i Storbritannien är det vanligast att en signallåda har två stoppsignaler som styr varje linje. Den första som nås av ett tåg är känd som hemsignalen . Den sista stoppsignalen, känd som start- eller sektionssignalen , är vanligtvis placerad förbi punkterna etc. och styr inträdet till blocksektionen framför. Avståndet mellan hem- och startsignalerna är vanligtvis ganska kort (vanligtvis några hundra meter), och låter ett tåg vänta på att sektionen framför sig ska klara utan att blockera linjen hela vägen tillbaka till föregående sektion.
Tyska hemsemaphorsignaler ( Hauptformsignale ) kan visa en faraaspekt om överarmen är i en 90 graders position (horisontell), och kan visa en fortsättningsaspekt om överarmen är i en 45 graders position (diagonal). Hemsignaler kan ha en extra underarm som kan visa en fortsättning vid reducerad hastighet (40 km/h); dessa är dock inte obligatoriska.
Yttre hem
På vissa platser kan mer än en hemmasignal tillhandahållas på samma linje. Dessa kommer att identifieras med namn som yttre hem och inre hem , eller första hem , andra hem etc.
Ett yttre hem skyddar en neutral längd på 1 ⁄ 4 mil (440 yd; 400 m) fri från spetsar eller sidospår. Detta gör att tåg kan närma sig när stationen eller korsningen är blockerad. Det noteras att korsningen i Sunshine järnvägsolyckan inte hade yttre hemsignaler.
Avancerad start
En avancerad startsignal kan användas på en plats där det kan vara önskvärt att framföra ett tåg från en stationsperrong innan sträckan framför blir tillgänglig. I det här scenariot startsignalen tåget att dra framåt från stationsområdet mot den avancerade startsignalen, som styr infarten till sträckan framför.
Om någon av signalerna bortom den första stoppsignalen är vid "fara", kommer de föregående signalerna också att hållas vid "fara" tills tåget nästan står stilla, för att indikera för föraren att nästa signal är vid "fara" . Detta kan upprätthållas genom instruktion eller genom elektrisk förregling , vilket kräver tillhandahållande av en spårkrets vid närmandet till signalen.
I Nordamerika användes inte den föregående terminologin, eftersom utvecklingen av amerikansk signaleringspraxis avvek från den i Storbritannien under slutet av artonhundratalet. I Amerika, där termen hemmasignal är i vanlig användning, hänvisar det i allmänhet till den "generiska" brittiska definitionen av "stoppsignal", nämligen varje signal vars mest restriktiva indikation är "fara".
Avlägsna signaler
En signal som varnar i förväg om en stoppsignal framåt (och som inte tvingar fram ett stopp i sitt mest restriktiva läge) kallas avlägsen signal . Termen har sitt ursprung i Storbritannien och används i hela den engelsktalande världen. I vissa regioner, särskilt Nordamerika, är termerna distanssignal och inflygningssignal i vanligt bruk.
På grund av den långa sträckan som krävs för att få ett tåg i rörelse att stå, måste fjärrsignaler placeras vid inflygningen till motsvarande stoppsignal med minst bromssträckan för det värst bromsade tåget för att kunna använda sträckan. Detta är särskilt viktigt på höghastighetsrutter. En gång var det praxis att ta hänsyn till siktavstånd vid positionering av fjärrsignaler; den avlägsna signalen skulle därför kunna placeras på mindre än bromsavståndet till motsvarande stoppsignal.
Föraren av ett tåg som möter en fjärrsignal vid "varning" måste förvänta sig att stoppsignalen är i "fara" och måste anpassa tågets hastighet så att tåget stannar innan det når det. Föraren av ett tåg som stöter på en avlägsen signal i "klart"-läget vet att alla tillämpliga stoppsignaler som styrs av samma signallåda är i "clear"-läget.
Detta upprätthålls genom förregling; den avlägsna signalen förhindras från att inta "clear"-läget om inte alla relevanta stoppsignaler som styrs av signallådan visar "clear".
Till skillnad från brittiska signaler har alla tyska hemsignaler en respektive fjärrsignal och båda manövreras från samma spak.
Förändringar i färg och betydelse
I Storbritannien, fram till 1920-talet, färgades fjärrsignaler röda, med ett rött ljus på natten. Med tanke på att deras betydelser var olika, var det uppenbarligen otillfredsställande att ha både hem- och fjärrsignaler som visade samma färg, men ett av problemen som fördröjde en förändring av färgen på avlägsna signaler till gult var bristen på ett lämpligt gult glas för glasögonbåge. Vissa brittiska järnvägsbolag använde signallampan Coligny-Welch för att klargöra nattaspekter; denna var anpassad till avlägsna signaler och visade ett vitt vee förutom det huvudsakliga röda eller gröna ljuset. Transportministeriet rekommenderade att färgen på avlägsna signalarmar och glasögon skulle ändras från rött till gult i början av 1920-talet, även om detta inte antogs allmänt i Storbritannien förrän i slutet av 1920-talet. Sedan denna tid har den gula försiktighetsaspekten förblivit en brittisk järnvägsstandard.
De viktorianska järnvägarna i Australien ändrade endast isolerade fjärrsignaler, vilket lämnade kombinerade hem- och fjärrsignaler som visade grönt över rött vid varningspositionen. New South Wales Government Railways behöll den röda fjärrsignalen överallt och lade till ett fast övre grönt ljus så att en isolerad fjärrsignal visade grönt över rött, som en kombinerad hem- och fjärrsignal vid försiktighet.
På 1800-talet krävde en avlägsen signal på de viktorianska järnvägarna att tåget stannade när signalen var på rött, inte bara för att fortsätta med försiktighet som nu är fallet. Men efter att ha stannat vid en avlägsen signal vid rött, kunde tåget sedan fortsätta försiktigt till hemsignalen, förberedd på att stanna utan hinder mellan de två signalerna. Således var den avlägsna signalen på den tiden lite som en senare "ytterhem"-signal. Denna praxis vid en avlägsen signal vid den tiden kan ha varit en faktor i Sunshines järnvägsolycka 1908.
Kombinerade stopp- och fjärrsignaler
Där signaler är tätt placerade kan en stoppsignal och en fjärrsignal monteras på samma stolpe. Den avlägsna signalen är alltid den lägsta av de två. De två signalerna är "slitsade" så att den avlägsna signalen endast kan rensas om stoppsignalen är tydlig. Båda signalerna visar ett ljus på natten, vilket betyder att "fara"-indikeringen visas som röd över gul.
Undantagsvis skulle hemma- och fjärrsignaler som styrs från samma signallåda installeras i New South Wales, särskilt på signaler för yttre hem.
Rangering och underordnade signaler
Växlingssignaler och underordnade signaler finns också i semaforform, med mindre armar och ljus än vad som tillhandahålls för huvudsignaler. Dessa signaler kan också ha formen av en skiva med en horisontell remsa som roteras 45 grader till det fria läget.
Tågordersignaler
I Nordamerika användes de tidigaste semaforerna som tågordersignaler , med syftet att indikera för ingenjörer om de skulle sluta för att ta emot antingen en "19 order" eller en "31 order" telegraferad .
Tågordersignaler var typiskt placerade vid stationsbyggnaden eller signaltornet, med en hög vanlig stolpemonterad signalarm vänd i motsatta riktningar. Dessa kompletterades med Automatic Block Signal semaforer (en amerikansk uppfinning), först pneumatiskt drivna på 1880-talet och sedan på 1890-talet, automatiska elmotordrivna semaforer sågs korrekt som framtiden och fortsatte i tillverkning långt in i andra världskriget. Även om USA uppfann och tillverkade elektriska semaforer med 2 arm nedre kvadrant och 3 positioner i övre kvadrant experimenterades med i Storbritannien (som ECML, i London Victoria respektive i isolerade områden på andra ställen) blev de aldrig allmänt antagna på något sätt.
Icke-järnvägsbruk
Järnvägsliknande semaforsignaler har använts för att kontrollera rörelser av båtar eller fartyg (t.ex. vid svängbroar ) och även för att kontrollera vägtrafiken (t.ex. vid plankorsningar ).
Nedgång i användning
Mekaniska signaler världen över fasas ut till förmån för färgljussignaler eller, i vissa fall, signalsystem som inte kräver linjesignaler (t.ex. ERTMS ).
I USA är mekaniska signaler nästan borta från huvudledningarna. Från och med 2021 inkluderade betydande återstående installationer:
- BNSF Railway 's Glorieta & Raton Subdivisions i New Mexico (används av Southwest Chief )
I Storbritannien finns semaforsignaler från och med 2020 fortfarande på det nationella nätverkets sekundära rutter, även om ökade utgifter för förnyelser har lett till en snabbare nedgångstakt de senaste åren. [ citat behövs ]