إشارة سكة حديدية

يمكن وضع الإشارات:

• في بداية جزء من المسار
• عند الاقتراب من عنصر متحرك من عناصر البنية التحتية، مثل نقاط التحويل أو المحولات أو الجسر المتحرك
• قبل الإشارات الأخرى
• عند الاقتراب من معبر السكة الحديد
• عند مفتاح التحويل أو نقطة التحويل
• قبل الأرصفة أو الأماكن الأخرى التي من المحتمل أن تتوقف فيها القطارات
• في محطات طلب القطارات

عادةً ما تُزوّد ​​خطوط السكك الحديدية ذات المسارين بإشارات مستمرة. ويُزوّد ​​كل خط من خطوط السكك الحديدية ذات المسارين بإشارات في اتجاه واحد فقط، حيث تكون جميع الإشارات موجهة في نفس الاتجاه على كلا الخطين. أما في حالة تركيب نظام إشارات ثنائي الاتجاه ، فتكون الإشارات موجهة في كلا الاتجاهين على كلا المسارين (ويُعرف هذا أحيانًا باسم "التشغيل العكسي" حيث لا تُستخدم الخطوط عادةً للتشغيل ثنائي الاتجاه). ولا تُستخدم الإشارات عمومًا للتحكم في حركة القطارات داخل المسارات الجانبية أو ساحات التخزين.

كانت أقدم أشكال الإشارات تعرض دلالاتها المختلفة عن طريق تحريك جزء منها فعلياً. وتضمنت الأنواع الأولى لوحة إما أن تكون مواجهة للسائق ومرئية له بالكامل، أو تدور بعيداً بحيث تصبح غير مرئية تقريباً. وكانت لهذه الإشارات وضعان أو ثلاثة على الأكثر.

طُوِّرت إشارات السِمافور في فرنسا أواخر القرن الثامن عشر، ^{[ 6 ]} قبل أن تعتمدها السكك الحديدية لاحقًا. أُقيم أول نظام سيمافور للسكك الحديدية على يد تشارلز هاتون غريغوري على خط سكة حديد لندن وكرويدون (الذي أصبح لاحقًا خط برايتون) في نيو كروس غيت ، جنوب شرق لندن، عام 1841. ^{[ 7 ] [ 8 ]} كان نظام السيمافور مشابهًا في شكله لأجهزة التلغراف الضوئية التي كانت تُستبدل آنذاك بالتلغراف الكهربائي على اليابسة. قام اللواء تشارلز باسلي بفحص نظام غريغوري واعتماده من قبل مجلس التجارة . كان باسلي قد اخترع نظامًا للتلغراف الضوئي عبر السيمافور عام 1822 للجيش البريطاني، ويبدو أنه اقترح على غريغوري تطبيق السيمافور على إشارات السكك الحديدية. ^{[ 9 ]} بعد ذلك، سرعان ما اعتُمد السيمافور كإشارة ثابتة على نطاق واسع. استُخدمت أحيانًا إشارات الأقراص، مثل تلك التي صنعتها شركة هول سيجنال ، ^{[ 10 ]} ولكن كان بالإمكان قراءة إشارات السيمفور من مسافات أطول بكثير. أدى اختراع الضوء الكهربائي ، الذي كان أكثر سطوعًا من مصابيح الزيت وبالتالي مرئيًا ليلًا ونهارًا، إلى تطوير إشارات ضوئية لتحديد المواقع وإشارات ضوئية ملونة في بداية القرن العشرين، ^{[ 11 ]} والتي حلت تدريجيًا محل إشارات السيمفور. ^{[ 12 ]} ولا يزال عدد قليل منها قيد التشغيل في المملكة المتحدة. ^{[ 13 ]}

يمكن تشغيل الإشارات الميكانيكية يدويًا، أو عن طريق توصيلها بذراع في صندوق الإشارات، أو بواسطة محركات كهربائية، أو هيدروليكيًا. صُممت هذه الإشارات لتكون آمنة في حال انقطاع التيار الكهربائي أو تعطل أحد الوصلات، حيث يتحرك الذراع بفعل الجاذبية إلى الوضع الأفقي.

في الولايات المتحدة، تم استخدام إشارات السيمفور كإشارات أوامر القطارات، ^{[ 14 ]} بهدف الإشارة إلى المهندسين ما إذا كان ينبغي عليهم التوقف لتلقي أمر تم إرساله عبر التلغراف ، وأيضًا كشكل من أشكال إشارات الكتل.

أدى إدخال المصابيح الكهربائية إلى إمكانية إنتاج إشارات ضوئية ملونة كانت ساطعة بما يكفي لرؤيتها خلال النهار، وذلك ابتداءً من عام 1904.

رأس الإشارة هو جزء من إشارة ضوئية ملونة يعرض الجوانب المختلفة. لعرض عدد أكبر من المؤشرات، قد تحتوي الإشارة الواحدة على عدة رؤوس إشارة. تستخدم بعض الأنظمة رأس إشارة واحد مقترنًا بأضواء مساعدة لتعديل الجانب الأساسي.

تأتي إشارات الضوء الملونة بنوعين. النوع الأكثر شيوعًا هو النوع متعدد الوحدات ، حيث توجد أضواء وعدسات منفصلة لكل لون، على غرار إشارات المرور . وعادةً ما تُزوَّد هذه الإشارات بأغطية ودروع لحجب أشعة الشمس التي قد تُسبب إشارات خاطئة.

كانت إشارات الكشافات الضوئية أكثر أنواع الإشارات استخدامًا في الولايات المتحدة حتى وقت قريب. في هذه الإشارات، يُستخدم مصباح متوهج واحد في كل رأس، وتُستخدم آلية ترحيل تيار متردد أو تيار مستمر لتحريك مؤشر ضوئي ملون (أو "دائرة") أمام المصباح. وبهذه الطريقة، تعيد الجاذبية (كآلية أمان) الدائرة الحمراء إلى مسار الضوء في المصباح. في الواقع، تشبه هذه الآلية إلى حد كبير إشارة الضوء الملون الموجودة في إشارة السيمفور الكهربائية، باستثناء أن الاستغناء عن ذراع السيمفور يسمح بتصغير حجم الدوائر ووضعها في غلاف مقاوم للعوامل الجوية. ^{[ 15 ]} على الرغم من شيوع استخدام إشارات الكشافات الضوئية في الولايات المتحدة منذ الحرب العالمية الثانية ، إلا أنها تعاني من عيب وجود أجزاء متحركة قابلة للتلاعب المتعمد. وقد أدى ذلك إلى انخفاض استخدامها خلال الخمسة عشر إلى العشرين عامًا الماضية، حيث بدأت أعمال التخريب تجعلها عرضة للإشارات الخاطئة.

ومع ذلك، في بعض البلدان الأخرى، مثل السكك الحديدية الإيطالية ( FS ) وفقًا للوائح Regolamento Segnali ، لا تزال إشارات الضوء الملونة هي المعيار القياسي على الرغم من أن التركيبات الجديدة تكون كما هو موضح أدناه.

في الآونة الأخيرة، بدأ استخدام مجموعات من مصابيح LED بدلاً من المصابيح المتوهجة والعاكسات والعدسات. تستهلك هذه المصابيح طاقة أقل، ويُزعم أن عمرها الافتراضي يصل إلى عشر سنوات، ولكن قد لا يكون هذا صحيحاً في الواقع. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

تنص قواعد التشغيل عمومًا على أن إشارة الظلام تُفسَّر على أنها تُعطي أقصى إشارة تقييدية يُمكن عرضها (عادةً "توقف" أو "توقف واستمر"). تحتوي العديد من أنظمة الإضاءة الملونة على دوائر كهربائية للكشف عن مثل هذه الأعطال في المصابيح أو الآلية.

إشارة تحديد الموقع الضوئي هي إشارة يُحدد معناها موقع الأضواء، وليس لونها. تتكون هذه الإشارة من نمط من الأضواء المضيئة، جميعها من نفس اللون. في العديد من البلدان، تُستخدم إشارات تحديد الموقع الضوئي الصغيرة كإشارات تحويل، بينما تكون الإشارات الرئيسية ضوئية ملونة. كما تستخدم العديد من أنظمة الترام (مثل مترو ولفرهامبتون) إشارات تحديد الموقع الضوئي.

طُوّر نظام يجمع بين خصائص نظامي اللون والموقع على خط سكة حديد بالتيمور وأوهايو (B&O) عام ١٩٢٠، وحصل على براءة اختراع باسم إل إف لوري وإف بي باتينال. وهو مشابه لنظام ضوء الموقع، مع إزالة الضوء المركزي، وتلوين أزواج الأضواء الناتجة وفقًا للزاوية التي تشكلها: الأخضر للزوج الرأسي، والأصفر للزوج القطري الأيمن، والأحمر للزوج الأفقي. ويمكن إضافة زوج إضافي بلون "أبيض قمري" على القطر الآخر لتحديد الإشارات. لا تُشار إلى السرعة برؤوس إشارات إضافية، بل بنظام من الأضواء "المدارية" البيضاء أو الصفراء الموضوعة في أحد ستة مواضع أعلى وأسفل الرأس الرئيسي. يشير الموضع العلوي أو السفلي إلى السرعة الحالية، بينما يشير الموضع من اليسار إلى اليمين إلى السرعة عند الإشارة التالية (كاملة، متوسطة، أو بطيئة في كلتا الحالتين). تتمتع الإشارات المصغرة بنفس خصائص الإشارات كاملة الحجم. إحدى المزايا المزعومة للنظام هي أن المصابيح المحترقة تنتج جوانب يمكن تفسيرها بشكل لا لبس فيه إما على أنها الإشارة المقصودة (للرأس الرئيسي) أو على أنها إشارة أكثر تقييدًا (للمحاور - إذا كان الرأس المركزي فقط مضاءً، فإن الإشارة إما بطيئة أو مقيدة).

تم تركيب إشارات تحديد المواقع الملونة (CPLs) لأول مرة كمشروع تجريبي على خط سكة حديد جزيرة ستاتن في مدينة نيويورك، الذي كان آنذاك تابعًا لشركة بالتيمور وأوهايو (B&O). كما تم تطبيقها على خط سكة حديد شيكاغو وألتون عندما كان الأخير تحت سيطرة B&O، بالإضافة إلى خط B&O نفسه. ومع اندماج B&O مع شركة CSX، تم استبدالها تدريجيًا بإشارات ضوئية ملونة من شركة NORAC.

عند استخدام مسار واحد، تُثبّت الإشارة عادةً على عمود أو سارية تُظهر ذراع الإشارة أو رأسها على ارتفاع معين فوق المسار، لكي تُرى من مسافة بعيدة. وتُوضع الإشارة عادةً على جانب المسار المقابل لسائق القطار .

عند وجود مسارات متعددة، أو عندما لا تسمح المساحة بالتركيب على أعمدة، تُستخدم أشكال أخرى. في المناطق ذات المسارين، قد نجد إشارتين مثبتتين جنبًا إلى جنب على دعامة مثبتة بدورها على عمود. تتحكم الإشارة اليسرى في المسار الأيسر، واليمنى في المسار الأيمن. كما يمكن استخدام جسر إشارات أو منصة متحركة . يتكون هذا الجسر من منصة تمتد فوق المسارات، وتُثبّت الإشارات على هذه المنصة فوق المسارات التي تتحكم بها.

في بعض الحالات أو الأماكن، كالأنفاق مثلاً، حيث لا تتسع المساحة لعمود أو جسر، تُركّب الإشارات على مستوى الأرض. وقد تكون هذه الإشارات أصغر حجماً (وتُسمى إشارات قزمة ). تستخدم أنظمة النقل السريع عادةً الإشارات القزمة فقط نظراً لضيق المساحة. في العديد من الأنظمة، تُستخدم الإشارات القزمة فقط لعرض حالات "تقييدية" كالسرعات المنخفضة أو التحويلات، ولا تُشير عادةً إلى حالات "التشغيل".

في بعض الأحيان، قد يتم تركيب إشارة على هيكل مثل جدار استنادي أو دعامة جسر أو دعامة كهربائية علوية .

تُزود مصابيح إشارات السكك الحديدية عادةً بفتيلين ، بحيث إذا احترق أحدهما، يُبقي الآخر الإشارة مضاءة. وفي نسخة أكثر تعقيدًا، كما في مصباح SL35، يُركب مرحل تبديل الفتيل على التوالي مع الفتيل الأول، فإذا احترق الأول، يُفصل المرحل ويُضيء الفتيل الثاني. كما يُفعّل هذا المرحل إنذارًا في غرفة الإشارات.

عند تعطل المصابيح، قد ينتج عن ذلك جوانب أقل تقييدًا (سرعة عالية) مقارنةً بحالة إضاءة المصابيح بشكل صحيح. وهذا قد يكون خطيرًا.

على سبيل المثال، في المملكة المتحدة، إذا تعطل مؤشر "الريشة" الأبيض، فإن مؤشر السرعة المنخفضة المصاحب للضوء الأخضر، والذي يمثل السرعة المنخفضة، يتحول إلى ضوء أخضر منفرد يمثل السرعة العالية. ويقوم مرحل التحقق من المصابيح برصد انخفاض التيار عند تعطل أكثر من مصباحين في مؤشر الريشة المعطل، ويمنع ظهور الضوء الأخضر. كما يمكنه عرض مؤشر على لوحة التحكم الخاصة بالمشغل.

وبسبب هذه الإمكانية، يتم تكوين معظم الإشارات لتكون آمنة ضد الأعطال .

على سبيل المثال، يمكن استخدام وميض ضوئي لعرض إشارة أقل تقييدًا. في هذه الحالة، إذا تعطل المرحل الذي يتحكم في الوميض، تصبح الإشارة أكثر تقييدًا. يُعدّ الوميض الأصفر، في كندا والولايات المتحدة، جزءًا من إشارة " الطريق سالك للتوقف" ، مما يعني أن الإشارة الثانية أمامك هي إشارة توقف . أما الوميض الأصفر الثابت فيعني "الطريق سالك للتوقف" ، أي أن الإشارة التالية أمامك هي إشارة توقف . ^{[ 19 ] [ 20 ]}