إشارات الكابينة

نظام إشارات الكابينة هو نظام أمان للسكك الحديدية ينقل معلومات حالة المسار إلى كابينة القيادة أو مقصورة الطاقم أو مقصورة السائق في القاطرة أو عربة القطار أو الوحدة المتعددة . يتم تحديث المعلومات باستمرار، مما يوفر شاشة عرض سهلة القراءة لسائق القطار أو سائق القاطرة .

تعرض أبسط الأنظمة إشارة جانب السكة، بينما تعرض الأنظمة الأكثر تطوراً السرعة المسموح بها، وموقع القطارات القريبة، ومعلومات ديناميكية عن المسار أمام القطار. كما يمكن أن تكون إشارات الكابينة جزءاً من نظام حماية شامل للقطارات ، قادر على تفعيل المكابح تلقائياً لإيقاف القطار إذا لم يستجب السائق بشكل مناسب لحالة خطرة. ^{[ 1 ]}

يتمثل الغرض الرئيسي من نظام الإشارات في ضمان الفصل الآمن بين القطارات وإيقافها أو تخفيف سرعتها قبل حدوث أي عائق. ويُعد نظام الإشارات في كابينة القيادة تطويرًا لنظام الإشارات على جانب السكة ، حيث تتحكم الإشارات المرئية بجانب أو فوق مسار السكة في حركة القطارات، إذ يوفر هذا النظام لسائق القطار تذكيرًا مستمرًا بآخر إشارة على جانب السكة أو مؤشرًا مستمرًا لحالة المسار أمامه.

تم تركيب أولى هذه الأنظمة تجريبياً في المملكة المتحدة خلال العقد الثاني من القرن العشرين، وفي الولايات المتحدة خلال العقد الثالث، وفي هولندا خلال العقد الرابع. صُممت أنظمة السكك الحديدية الحديثة فائقة السرعة، كتلك الموجودة في اليابان وفرنسا وألمانيا، منذ البداية لاستخدام إشارات داخل كابينة القيادة، نظراً لصعوبة رؤية الإشارات الجانبية عند السرعات العالية الجديدة للقطارات. وعلى الصعيد العالمي، لا تزال خطوط السكك الحديدية القديمة تشهد استخداماً محدوداً لإشارات داخل كابينة القيادة خارج المناطق ذات الكثافة السكانية العالية أو الضواحي، وفي كثير من الحالات يُمنع ذلك بسبب استخدام تقنية التوقف التلقائي المتقطع القديمة .

في أمريكا الشمالية، أصبح نظام الدوائر الكهربائية المشفرة للسكك الحديدية، الذي طورته شركة بنسلفانيا للسكك الحديدية (PRR) وشركة يونيون سويتش آند سيجنال (US&S)، المعيار الوطني الفعلي. كما تُستخدم نسخ مختلفة من هذا النظام في العديد من أنظمة النقل السريع، وتشكل أساسًا لعدة أنظمة إشارات دولية في كابينة القيادة، مثل CAWS في أيرلندا، و BACC في إيطاليا، و ALSN في روسيا، ونظام إشارات شينكانسن من الجيل الأول الذي طورته شركة السكك الحديدية الوطنية اليابانية ( JNR ).

في أوروبا ومناطق أخرى من العالم، طُوّرت معايير إشارات كابينة القيادة على أساس كل دولة على حدة، مع محدودية التوافق بينها. إلا أن التقنيات الحديثة، مثل نظام إدارة حركة القطارات الأوروبي ( ERTMS )، تهدف إلى تحسين هذا التوافق. ويُعدّ نظام التحكم بالقطارات الأوروبي ( ETCS )، وهو مكوّن التحكم بالقطارات في نظام ERTMS، مواصفة وظيفية تتضمن بعض المعايير الوطنية السابقة، وتتيح لها التوافق التام مع بعض التعديلات.

يجب أن تحتوي جميع أنظمة إشارات الكابينة على مؤشر مستمر داخل الكابينة لإعلام السائق بحالة السكة الحديدية أمامه؛ ومع ذلك، تنقسم هذه الأنظمة إلى فئتين رئيسيتين. يتم تحديث إشارات الكابينة المتقطعة عند نقاط محددة على طول خط السكة الحديدية، وبين هذه النقاط، تعكس الشاشة معلومات من آخر تحديث. أما إشارات الكابينة المستمرة، فتتلقى تدفقًا مستمرًا من المعلومات حول حالة السكة الحديدية أمامها، ويمكن أن يتغير مؤشر الكابينة في أي وقت ليعكس أي تحديثات. غالبية أنظمة إشارات الكابينة، بما في ذلك تلك التي تستخدم دوائر السكة المشفرة، هي أنظمة مستمرة.

تتطلب إشارات الكابينة وسيلة لنقل المعلومات من جانب السكة إلى القطار. وهناك عدة طرق رئيسية لإنجاز عملية نقل المعلومات هذه.

وحدة عرض الكابينة (CDU)، (وتُسمى أيضًا واجهة السائق والآلة (DMI) في معيار ERTMS )، هي الواجهة بين سائق القطار ونظام إشارات الكابينة. في البداية، كانت وحدات عرض الكابينة تعرض إشارات تحذيرية بسيطة أو تمثيلات لإشارات السكك الحديدية الجانبية. لاحقًا، استغنت العديد من خطوط السكك الحديدية وأنظمة النقل السريع عن الإشارات المصغرة داخل الكابينة لصالح مؤشر للسرعة المسموح بها للسائق. عادةً ما كان هذا مرتبطًا بنظام آلي للتحكم في سرعة القطارات، حيث أصبح من الأهمية بمكان أن يقود السائقون قطاراتهم بسرعات محددة بدلًا من الاعتماد على تقديرهم بناءً على إشارات المرور. من الابتكارات الشائعة دمج عداد السرعة وشاشة عرض إشارات الكابينة، بحيث يتم عرض السرعة المسموح بها جنبًا إلى جنب مع السرعة الحالية. يمكن لأنظمة إشارات الكابينة الرقمية التي تستخدم مخططات البيانات التي تحتوي على معلومات "المسافة إلى الهدف" استخدام شاشات عرض بسيطة تُعلم السائق عند اقترابه من تجاوز حد السرعة أو عند تجاوزه حد السرعة، أو شاشات عرض أكثر تعقيدًا تُظهر رسمًا بيانيًا متحركًا لأقل منحنيات الكبح المسموح بها للوصول إلى السرعة المستهدفة.

تُعلم وحدات التحكم في العرض (CDU) المشغل أيضًا بالوضع الذي قد يكون عليه النظام، إن وجد، أو ما إذا كان نشطًا أم لا. كما يمكن دمج وحدات التحكم في العرض في نظام التنبيه ، لتوفير عد تنازلي لعقوبة التنبيه أو وسيلة لإلغاء الإنذار.

كان نظام إشارات الكابينة في الولايات المتحدة مدفوعًا بقرار صدر عام 1922 عن لجنة التجارة بين الولايات (ICC) والذي ألزم 49 خط سكة حديد بتركيب شكل من أشكال التحكم الآلي في القطارات في قسم ركاب كامل بحلول عام 1925. ^{[ 4 ]} في حين أن العديد من خطوط السكك الحديدية الكبيرة، بما في ذلك سانتا في ونيويورك سنترال ، قد أوفت بالمتطلبات من خلال تركيب أجهزة إيقاف القطارات الاستقرائية المتقطعة، رأت شركة PRR فرصة لتحسين الكفاءة التشغيلية وقامت بتركيب أول أنظمة إشارات الكابينة المستمرة، واستقرت في النهاية على تقنية إشارات الكابينة ذات رمز النبض التي توفرها شركة Union Switch and Signal .

استجابةً لمبادرة شركة بنسلفانيا للسكك الحديدية (PRR)، ألزمت لجنة التجارة بين الولايات (ICC) بعض خطوط السكك الحديدية الكبرى الأخرى في البلاد بتجهيز قسم واحد على الأقل بتقنية إشارات الكابينة المستمرة، وذلك كاختبار لمقارنة التقنيات وممارسات التشغيل. لم تُبدِ خطوط السكك الحديدية المعنية حماسًا كبيرًا، واختار العديد منها تجهيز أحد خطوطها الأقل ازدحامًا أو الأكثر عزلة لتقليل عدد القاطرات التي سيتم تجهيزها بهذه التقنية.

اختارت عدة خطوط سكك حديدية نظام الحلقة الاستقرائية الذي رفضته شركة بنسلفانيا للسكك الحديدية (PRR). وشملت هذه الخطوط سكة حديد نيوجيرسي المركزية (التي تم تركيبها على قسمها الجنوبي)، وسكة حديد ريدينغ (التي تم تركيبها على خطها الرئيسي لسكك حديد أتلانتيك سيتي )، وسكة حديد نيويورك المركزية، وسكة حديد ساحل فلوريدا الشرقي . ^{[ 5 ]} استخدمت كل من سكة حديد شيكاغو الشمالية الغربية وسكة حديد إلينوي المركزية نظامًا ثنائي الجوانب على خطوط ضواحي مختارة بالقرب من شيكاغو. وكانت إشارات الكابينة تعرض حالتي "الطريق سالك" أو "الطريق مقيد". وذهبت سكة حديد شيكاغو الشمالية الغربية إلى أبعد من ذلك، حيث ألغت الإشارات الوسيطة على جانب الطريق في امتداد السكة الحديدية بين إلمهرست وغرب شيكاغو، مما استلزم من القطارات السير بناءً على إشارات الكابينة ثنائية الجوانب فقط. وكان لدى سكة حديد شيكاغو، ميلووكي، سانت بول والمحيط الهادئ نظام ثلاثي الجوانب يعمل بحلول عام 1935 بين بورتاج، ويسكونسن ، ومينيابوليس ، مينيسوتا . ^{[ 6 ]}

بما أن نظام سكة حديد بنسلفانيا كان النظام الوحيد الذي تم اعتماده على نطاق واسع، فقد أصبح معيارًا وطنيًا بحكم الأمر الواقع، ومعظم تركيبات إشارات الكابينة في العصر الحالي كانت من هذا النوع. وقد ظهرت مؤخرًا عدة أنواع جديدة من إشارات الكابينة تستخدم تقنية الاتصالات لتقليل تكلفة المعدات الجانبية أو لتكملة تقنيات الإشارات الحالية لفرض قيود السرعة والتوقف التام، وللاستجابة لأعطال أو تجاوزات معابر السكك الحديدية.

كان أول هذه الأنظمة نظام إنفاذ السرعة (SES) الذي استخدمته هيئة النقل في نيوجيرسي على خط وادي باسكاتش ذي الكثافة المنخفضة كبرنامج تجريبي باستخدام أسطول مخصص مكون من 13 قاطرة من طراز GP40PH-2 . اعتمد نظام SES على نظام منارات إلكترونية مثبتة على إشارات جانبية لفرض السرعة المحددة. لم يلقَ نظام SES استحسان طواقم القطارات بسبب ميله إلى فرض استخدام مكابح الجزاء فورًا دون إطلاق إنذار السرعة الزائدة أولًا، مما يحول دون إتاحة الفرصة للسائق لإبطاء السرعة. ويجري حاليًا إزالة نظام SES من هذا الخط، واستبداله بنظام CSS.

تستخدم شركة أمتراك نظام إنفاذ السرعة المدنية المتقدم (ACSES) لخدمة قطارات أسيلا إكسبريس فائقة السرعة على خط السكك الحديدية الشمالي الشرقي (NEC). ^{[ 7 ]} كان نظام ACSES بمثابة إضافة لنظام CSS الحالي من نوع PRR، ويستخدم نفس تقنية جهاز الإرسال والاستقبال SES لفرض قيود السرعة الدائمة والمؤقتة عند المنحنيات وغيرها من المعالم الجغرافية. تعالج وحدة الإشارات الموجودة في كابينة القيادة كلاً من رمز النبض "سرعة الإشارة" و"السرعة المدنية" لنظام ACSES، ثم تُطبق السرعة الأقل بينهما. كما يوفر نظام ACSES إمكانية التوقف عند الإشارات المطلقة، والتي يمكن تحريرها بواسطة رمز يُرسله موظف التحكم من القاطرة المتوقفة عبر جهاز راديو البيانات. لاحقًا، تم تعديل ذلك إلى زر "تحرير التوقف" أبسط على شاشة عرض الإشارات في كابينة القيادة.

• إشارات السكك الحديدية في أمريكا الشمالية
• إشارات السكك الحديدية

• الوسائط المتعلقة بإشارات سيارات الأجرة على ويكيميديا ​​كومنز