У аппарата

В 1837 году изобретатели Уильям Кук и Чарльз Уитстон получили патент на электрический телеграф. Возможности перспективного средства связи они впервые продемонстрировали на железной дороге. Обмен сообщениями прошел между станцией Юстон в Лондоне и локомотивным депо Камден-Таун. Расстояние между точками было лишь около полутора километров. Но первая телеграфная линия протяженностью 20 км была запущена в эксплуатацию уже в 1839 году на Великой Западной железной дороге Великобритании.

Телеграммы об отправлении поездов, занятости перегонов являлись официальными документальными сообщениями. Дежурные по станции и телеграфисты (нередко эти должности совмещал один человек) заносили в станционные журналы строгой отчетности всю полученную информацию, время получения.

Несколько лет спустя, в 1842 году, Уиль­ям Кук предложил и прообраз системы сигнализации и блокировки. Ее концепция впоследствии успешно работала на железных дорогах по всему миру более столетия. Установленные на каждой станции телеграфные аппараты передавали лишь два сообщения: «Перегон свободен» или «Перегон занят». Станционный работник в пункте А устанавливал на своем аппарате переключатель в одно из этих двух положений; его коллега в пункте Б видел, что путь свободен, и мог дать сигнал к отправлению поезда.

С распространением телеграфной системы связи в мире началась конкурентная борьба между различными типами устройств. Самое известное из них — аппарат Морзе, прошедший испытания в 1837 году. Он имел ряд преимуществ над конкурентами. Например, альтернативная модель устройства от инженера Вернера фон Сименса была сложнее в обслуживании и обеспечивала скорость передачи не более 25 слов в час – в десять раз меньше, чем аппараты Морзе, которые при этом выдавали еще и контрольную телеграфную ленту с содержанием послания.

Кроме того, аппарат Морзе давал возможность по гальваноскопу контролировать состояние цепей связи, то есть выявлять обрыв или короткое замыкание на линии.

Основным способом соединения аппаратов в «телекоммуникационную сеть» стало строи­тельство воздушных линий связи (ВЛС), но и это решение прижилось не сразу. Так, первую в России телеграфную магистраль протяженностью около 650 км построили в конце 1852 года на Петербурго-Московской железной дороге. В Главном управлении путей сообщения России поначалу предпочли вариант подземной прокладки сети. Кабельная линия оказалась крайне ненадежной и сложной в обслуживании, поэтому через два года ей на смену пришли воздушные линии связи – на столбах на крюках крепились до четырех медных и стальных проводов, в которые включались телеграфные аппараты.

Несколько десятилетий телеграфная связь оставалась единственной коммуникационной и информационной системой — до появления телефонии. 7 марта 1876 года американский ученый и бизнесмен Александр Белл получил патент на устройство «для передачи речи по проводам — говорящий телеграф».

В отличие от телеграфа, изобретение поначалу совсем не использовалось для нужд железнодорожников. Как гласило заключение экспертной комиссии Мюнхенской электротехнической выставки от 1883 года, «используемые системы пригодны для передачи звуков только на расстоянии до 10 км».

Союз телефонии и железной дороги стал возможен благодаря российскому изобретателю Павлу Голубицкому. Он усовершенствовал технологию. В том же 1883 году на линии Париж — Нанси телефоны Голубицкого обеспечили качественные переговоры на расстоянии свыше 350 км.

В том же году инженер адаптировал свое изобретение специально для нужд железных дорог, первая телефонная линия связала правление общества Курско-Харьково-Азовской железной дороги с несколькими станциями магистрали.

В 1888 году Голубицкий завершил испытания поездного телефона. До этого момента у находящегося на перегоне поезда не было никакой возможности для оперативного обмена информацией со станцией. Благодаря новинке машинист смог сообщать о поломках локомотива, неисправностях на путях и т.д.

Правда, инициатором коммуникации мог выступить только машинист. Для сеанса связи поезд нужно было остановить, подключить телефонный аппарат к ВЛС с помощью специального шеста со стальным зажимом на конце и заземлить. Вся процедура занимала пару минут.

Телефония стремительно развивалась: к началу XX века с ее помощью передавали больший объем информации, чем по телеграфу. Но разговор долгое время не имел статуса нормативного документа. Для важной информации предпочитали использовать телеграф.

Поэтому еще долгие годы эти два вида связи развивались параллельно. Ведущие инженеры железных дорог разных стран проводили исследования по созданию систем одновременного телеграфирования и телефонирования по телеграфным проводам, внедряли коммутационную аппаратуру и на ее основе строили сети станционной и междугородной связи. При реконструкции или строительстве новых воздушных линий связи стали подвешивать на одной ВЛС провод для телеграфной и телефонной связи.

К концу 50-х годов XX века началась замена воздушных линий связи на кабельные. Набирала обороты электрификация тяги, по проводам нужно было передавать напряжение, во много раз превышающее допустимые в те годы значения. Как следствие, их использование для телефонной и телеграфной передачи стало невозможным. Нельзя было для нужд связи использовать и обычные кабели, не имеющие специальной защиты от влияния электрической тяги.

В итоге на смену ВЛС пришли симметричные кабельные линии связи с медными жилами, уплотняемые аналоговыми системами передачи с частотным разделением каналов.

В России первый такой кабель пришел на замену ВЛС на опытном однопутном участке Ожерелье — Павелец Московской железной дороги, который электрифицировали в 1956 году.

Параллельно развивалась и аппаратура по приемке-передаче сигналов. На смену амплитудному телеграфированию стало приходить тональное. Новая технология позволяла организовать в одном телефонном канале более 40 телеграфных каналов и передавать сигналы практически на любое расстояние.

Кроме того, появились абонентские телеграфы. Устройства использовали принципы организации телефонной связи: у каждого абонента появлялся свой уникальный номер, и можно было напрямую обмениваться сообщениями, которые имели статус официального документа.

К началу 80-х годов XX века с развитием ЭВМ начали появляться и полноценные автоматические системы управления железнодорожным транспортом (АСУ). Они начали аккумулировать массивы дополнительной информации: о составе поездов, погрузке и вагонных парках, местонахождении рефрижераторов и крупнотоннажных контейнеров и др.

Использование массива собираемой информации искусственным интеллектом позволило вывести железнодорожные перевозки и логистику на новый качественный уровень. Но уже к середине 90-х годов XX века существующие кабельные линии связи перестали справляться с передачей потока поступающих данных. Им на смену начали приходить оптоволоконные линии. В результате пропускная способность сетей выросла на несколько порядков. Оптоволоконные линии имеют и другие преимущества над кабельными: в частности, обладают большей помехоустойчивостью, на них не влияют электромагнитные излучения. Уровень затухания сигнала в них намного меньше, чем у медного кабеля, а это позволило прокладывать линии напрямую без ретрансляторов на значительно большие расстояния.

Однако для умной железной дороги одних лишь оптоволоконных сетей уже недостаточно. Чтобы разгрузить имеющиеся мощности, на железных дорогах стали также активно использовать беспроводные сети LTE. Внедрение самых быстрых сетей данного типа на настоящий момент — 5G — позволит гарантировать передачу обрабатываемых искусственным интеллектом данных на долгие годы вперед.