Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ


Версия для печати
Обсудить в форуме

Современные средства обеспечения комплексной безопасности движения поездов с применением спутниковых технологий

Российские железные дороги сегодня находятся на новой стадии технико-экономического развития и в своей деятельности используют результаты научного прогресса в экономике, технике и технологиях.

В последние годы подавляющая часть прироста объемов перевозок на железнодорожном транспорте получена за счет применения современных и перспективных научных разработок, воплощенных в оборудовании, автоматизированных системах управления и совершенствовании технологической организации перевозочного процесса.

Сегодня для обеспечения устойчивой работы отрасли в условиях рынка требуются прорывные технологии, создание которых без участия ученых практически невозможно. Эволюционный путь развития уже исчерпал себя, требуется переход к техническим средствам и системам нового поколения, поэтому идет поиск конкретных перспективных решений. О современных средствах обеспечения комплексной безопасности движения поездов с применением спутниковых технологий пойдет речь в материалах статьи старшего вице-президента ОАО РЖД В.А. Гапановича и первого заместителя Генерального директора ОАО «НИИАС», д.т.н. Е.Н. Розенберга.

Современные средства обеспечения комплексной безопасности движения поездов с применением спутниковых технологий
Современные средства обеспечения комплексной безопасности движения поездов с применением спутниковых технологий
Современные средства обеспечения комплексной безопасности движения поездов с применением спутниковых технологий
Современные средства обеспечения комплексной безопасности движения поездов с применением спутниковых технологий
Современные средства обеспечения комплексной безопасности движения поездов с применением спутниковых технологий
Современные средства обеспечения комплексной безопасности движения поездов с применением спутниковых технологий
Основные направления развития железнодорожного транспорта на современном этапе научно-технического прогресса ориентированы на повышение безопасности движения поездов, повышение объемов перевозок, особенно доли транзитных перевозок, повышение средней маршрутной скорости, увеличение провозной способности ж.д. линий.

В целом такое направление научного развития требует перехода к интеллектуальному ж.д. транспорту (ИЖТ), что согласуется с программой Международного союза железных дорог (МСЖД), предусматривающей комплекс мер по развитию интеллектуального железнодорожного транспорта. В его состав входит разработка и поставка на производство интеллектуальных систем управления объектами инфраструктуры и интеллектуального поезда, не только пассажирского, но и грузового в том числе, и переход на координатные методы позиционирования подвижного состава при управлении движением поездов.

Интеллектуальные системы управления объектами инфраструктуры, в первую очередь, ориентированы на получение независимой от персонала объективной исходной информации. Обработка этой информации осуществляется с помощью автоматизированных систем, имеющих в своем составе аналитические и экспертные модели, которые не только облегчают работу персонала, отвечающего за безопасность движения, но и позволяют решать задачи моделирования оптимизации эксплуатационной работы, энергосбережения и решения конфликтных ситуаций с учетом допустимых рисков.

Понятие интеллектуальный поезд включает в себя интеллектуальный локомотив и интеллектуальные вагоны. Локальная вычислительная сеть интеллектуального поезда объединяет все устройства и системы на поезде с помощью общей информационной шины и обеспечивает управление локомотивным и вагонным оборудованием. В состав локомотивного оборудования входят системы управления тяговым приводом и вспомогательными электрическими цепями; системы обеспечения безопасности движения и автоматического управления выполнением графика (автомашинист) с выполнением функций оптимального расхода электроэнергии; системы диагностики и регистрации данных, системы цифровой радиосвязи; системы определения продольных динамических усилий; системы распределенного управления тормозным оборудованием; устройства определения полносоставности поезда и др. В перспективе интеллектуальные локомотивы будут объединены с интеллектуальными вагонами, которые должны включать в себя локальные средства управления всеми узлами вагона: тормозным оборудованием, электрооборудованием, сервисным оборудованием и т.д.

Утвержденная ОАО «РЖД» функциональная стратегия обеспечения гарантированной безопасности и надежности перевозочного процесса определила задачи по переходу к новой системе обеспечения безопасности движения, основанной на анализе показателей рисков, формируемых по оперативным данным о состоянии технических средств и технологической дисциплины персонала. Основным элементом управления в новой системе обеспечения безопасности, на котором сконцентрировано решение задач по получению, последующей обработке данных мониторинга объектов ж.д. транспорта и выработке управленческих решений, должен являться ситуационный центр ЦРБ ОАО «РЖД», неотъемлемая часть ИЖТ.

Важнейшими информационными потоками ситуационного центра являются:

– данные АСУ хозяйств, являющиеся первичными для проведения ситуационного анализа и формирования управленческих решений;

– информация от центров управления перевозками о текущем поездном положении и работе технических средств;

– дистанционная диагностика и видеоинформация для отображения текущей ситуации (в том числе с места производства восстановительных работ).

Анализ действующих автоматизированных систем управления показал, что заложенные в них возможности не позволяют в полной мере решать задачи обеспечения гарантированной безопасности движения поездов. Основными недостатками этих систем являются отсутствие требуемого уровня контроля качества технологических процессов, низкая степень достоверности информации, вызванная ее формированием путем ручного ввода операторами. Здесь одним из наиболее перспективных направлений по автоматизации сбора информации является применение спутниковых технологий.

Созданный учеными ОАО «НИИАС» и МИИТа научно-технический задел позволяет приступить к реализации нового этапа инновационного развития. Его суть заключается в переходе от применения отдельных спутниковых навигационных систем в интересах конкретных хозяйств и служб ОАО «РЖД» к созданию комплексной системы обеспечения безопасности на этой основе.

Выполнение современных требований по обеспечению безопасности движения поездов возможно лишь при интеграции систем связи и глобальных навигационных спутниковых систем и дает возможность решить ряд принципиально новых задач. В частности, вести мониторинг инфраструктуры, технических и автотранспортных средств, тягового и самоходного подвижного состава, реализовывать контроль координат и состояния пассажирских поездов на любом маршруте. На их основе могут реализовываться системы оповещения и предупреждения работников железнодорожного транспорта и пассажиров.

Для обеспечения комплексной безопасности необходим единый подход к математическому описанию объектов железнодорожной инфраструктуры. Внедряется цифровая координатная модель (ЦКМО), представляющая собой описание местоположения и конфигурации объекта в заданной координатной системе. ЦКМО представляет собой сочетание текущей цифровой координатной модели, полученной тем или иным способом измерения на данный момент времени, и эталонной проектной координатной модели, являющейся, как правило, совокупностью проектных параметров объекта и ряда предыдущих результатов измерений объекта.

Для решения задач оперативного мониторинга объектов инфраструктуры разработаны мобильные измерительные комплексы в виде служебных вагонов и поездов. При этом за счет интеллектуальной обработки среднеквадратическая погрешность определения с помощью измерительного комплекса текущей дискретной координатно-цифровой модели объекта для объектов верхнего строения пути не превышает 1 см, для земляного полотна – 3 см. Эти технологии обеспечивают минимальное влияние ошибок операторов на безопасность движения поездов.

Важным элементом обеспечения гарантированной безопасности движения является создание систем, обеспечивающих контроль за наиболее ответственными узлами подвижного состава. Устройства, установленные на подвижном составе, были предназначены прежде всего для выдачи информации о ненормальных ситуациях и сигналов тревоги и срабатывают только после выхода параметров за критические пороги. Такие устройства не являются оптимальными для долговременного наблюдения, вследствие чего они не подходят для современного управления парком подвижного состава и дополнительного контроля рисков. Без этого не могут работать аналитические системы в структуре интеллектуального транспорта.

Сейчас мы вплотную подходим к созданию комплексной автоматизированной системы диагностики на железнодорожном транспорте, которая объединила бы комплексы технических средств выявления и прогнозирования неисправностей в единую автоматизированную систему. На железных дорогах эксплуатируются системы диагностики подвижного состава типа КТСМ, КОМПЛЕКС, АСК ПВ и др. Они позволяют совместно с вновь разработанными напольными устройствами контроля вертикальных динамических нагрузок и акустической системой выявления дефектов подшипников ПАК осуществлять выявление тенденций изменения параметров подвижного состава на ранней стадии зарождения дефекта, а также выдавать информацию о причинах, а не о следствиях или признаках дефектов. Например, использование системы акустического контроля ПАК позволяет выявлять на 100% дефекты буксовых узлов на ранней стадии их развития путем измерения и анализа акустических шумов, излучаемых подшипниками буксовых узлов поездов. Это позволяет обнаруживать дефекты задолго до возникновения риска отказа и начала перегрева подшипника.

Чрезвычайно важное место в структуре ИЖТ занимает системный анализ. Для сбора информации по отказам технических средств на основе данных графика исполненного движения, задействованных в перевозочном процессе, разработана автоматизированная система КАСАНТ, с которой начинается развитие ситуационного центра. В рамках системы КАСАНТ реализована вся технологическая цепочка, начинающаяся от фиксации факта отказа до устранения, установления причины и отнесения ответственности, формирования материалов расследования отказа.

Сочетание различных способов контроля и идентификации позволяет обеспечить необходимую достоверность и полноту исходной информации о подвижном составе, что качественно повышает эффективность информационно-управляющих систем за счет уменьшения негативного влияния «человеческого фактора» и позволяет перейти к «прогнозным» системам управления в структуре ИЖТ.

Увеличение интенсивности движения поездов, особенно электропоездов в пригородной зоне крупных городов, вызывает необходимость сокращения межпоездных интервалов при сохранении требований по безопасности, что возможно реализовать только за счет применения координатного регулирования движения поездов, в том числе, на базе радиоканала. Российские железные дороги имеют ряд технических средств, которые уже сегодня позволяют начать работы по применению систем координатного регулирования движения поездов. Из разработанных в настоящее время технических средств наиболее полно современным требованиям отвечают новая микропроцессорная автоблокировка типа АБТЦ-М и ее модификации с применением цифрового радиоканала.

Объединенная локомотивная система безопасности БЛОК с расширенными показателями разработана ОАО «НИИАС», НПО «САУТ», ОАО «Нейроком». Внедрение системы БЛОК позволяет повысить надежность локомотивной сигнализации и безопасность движения поездов; исключить несанкционированное движение локомотивов; обеспечить электронную регистрацию информации о параметрах движения поезда и исправности технических средств и производить ее последующую автоматическую дешифрацию. Обязательным для комплексной системы является наличие интеллектуального дисплея, который сообщает машинисту большой объем оперативной информации.

Статистика аварийных ситуаций показывает, что в последнее время они происходят в основном на станциях. Это говорит о том, что уровень безопасности движения поездов на станциях, обеспечиваемый типовыми техническими средствами, пока явно недостаточен, особенно при маневровой работе.

Для повышения уровня безопасности на станциях внедряются спутниковые средства навигации GPS/ГЛОНАСС, предназначенные для обеспечения координатно-временной информацией маневровой автоматической локомотивной сигнализации МАЛС и автоматического контроля местоположения маневрового локомотива. Эти технологии основаны на реальных моделях путевого развития, что необходимо для эффективного управления процессами при проведении работ в автоматическом режиме. Применение спутниковых технологий позволяет формировать повагонную динамическую модель размещения вагонов на путях станции, перейти в системах планирования и управления от упрощенных к реальным моделям работы станции, а в перспективе – к автоматизированному планированию работы станции.

Устройства спутниковой навигации в составе постовых и бортовых устройств маневровой АЛС (МАЛС) обеспечивают автоматическое позиционирование каждого маневрового локомотива не только на границе станции и маршруте, но и в районах, не оборудованных системами централизованного управления стрелками и сигналами, а также мониторинг перестановок вагонов и заполнения путей в парках приема и отправления; обеспечивают автоматическое определение в режиме реального времени скорости и местоположения на путевом развитии (номер пути, пикет) технологических объектов вне зависимости от времени суток, погодных явлений.

В составе комплекса ИЖТ предусматривается анализ и управление объектами при ремонтных и восстановительных операциях. Сегодня серийно выпускаемые устройства спутниковой навигации обеспечивают эффективное управление при проведении ремонтных работ в «окнах» и при устранении чрезвычайных ситуаций во время работ восстановительных и ремонтных поездов.

Чрезвычайно важное место в структуре ИЖТ занимает системный анализ. Для сбора информации по отказам технических средств на основе данных графика исполненного движения, задействованных в перевозочном процессе, разработана автоматизированная система КАСАНТ, с которой начинается развитие ситуационного центра. В рамках системы КАСАНТ реализована вся технологическая цепочка, начинающаяся от фиксации факта отказа до устранения, установления причины и отнесения ответственности, формирования материалов расследования отказа.

Комплексный подход к использованию спутниковых технологий позволяет формировать единую геоинформационную систему ГИС РЖД, централизованно ведущуюся на сети железных дорог. Для ГИС РЖД следует использовать не только данные, полученные на дорожном уровне, но данные спутникового позиционирования, аэрокосмического, бортового и наземного зондирования с применением съемочных систем, регистрирующих сигналы в разных спектрах электромагнитного излучения, включая лазерное и радиолокационное сканирование. Комплексное использование результатов дистанционного зондирования позволяет получать снимки высокого пространственного и спектрального разрешения и на этой базе оценивать состояние и прогнозировать динамику обнаруженных дефектов пути, оползневых, карстовых и других явлений и в целом совершенно по-другому выполнять работы по текущему содержанию пути.

Использование цифровой трехмерной модели пути принципиально меняет технологию проектирования железных дорог и по отечественным и зарубежным источникам почти на 30% сокращает затраты на проектирование. Лазерное сканирование как элемент комплексной системы мониторинга резко повышает точность создания цифровой модели рельефа местности и уже сейчас применяется для разработки проектов строительства новых путей. Одним из таких проектов железнодорожной линии является строительство объектов в районе Сочи.

На всех станциях участков установлена микропроцессорная электрическая централизация и интегрированная с ней автоблокировка с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением аппаратуры. Управление движением поездов будет осуществляться с помощью системы диспетчерской централизации с дополнением ее системой «Автодиспетчер» и «Автомашинист».

В настоящее время ОАО «НИИАС» совместно с итальянской фирмой ANSALDO разрабатывают систему управления движением поездов ITARUS – АТС, функционально идентичную европейской системе ERTMS второго уровня. Техническая реализация этой системы превосходит ERTMS за счет применения спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS для определения местоположения поезда вместо используемых в Европе точечных путевых приемопередатчиков типа Eurobalisе. Этой системой будет оборудован верхний уровень транспортной сети Олимпиады-2014. Такое построение системы управления движением и обеспечения безопасности позволяет организовать скоростное движение поездов, оптимально решать задачи диагностики подвижного состава, мониторинга состояния инфраструктуры, маневровых локомотивов, планирования движения поездов с учетом «окон» и в режиме восстановления графика.

Обеспечение безопасности движения поездов требует создания альтернативных каналов поездной радиосвязи для организации высоконадежной структуры управления на железнодорожном транспорте. Наличие канала спутниковой связи с подвижными единицами (локомотивами) и работниками железнодорожного транспорта обеспечивает широкие возможности в разработке систем управления ИЖТ. Средства подвижной спутниковой связи обеспечивают: голосовую связь, передачу текстовых сообщений и аудио/видеоинформации, определение местоположения движущихся объектов. Организация системы поездной радиосвязи с использованием системы подвижной спутниковой связи Inmarsat и оперативно-технологической связи с использованием средств фиксированной спутниковой связи для технологических задач ОАО «РЖД» отрабатывалась на участке Верхне-Кандинская – Агириш Свердловской ж.д.

Для построения структуры ИЖТ требуется развитие и использование в технологиях железнодорожного транспорта специализированных радиосетей цифровой радиосвязи стандартов GSM-R и TETRA, систем широкополосного радиодоступа, комплексное использование цифровых и аналоговых систем связи и радиосвязи, а также построение систем, основанных на организации радиоканалов передачи данных, необходимых для обеспечения управления тяжеловесными поездами.

Особенностью как российских, так и зарубежных систем обеспечения безопасности и регулирования движения поездов является использование широкозонных дифференциальных дополнений ГНСС ГЛОНАСС, GPS и GALILEO. Концепция такой системы разработана ОАО «НИИАС» совместно с итальянской фирмой «Финмекканика» и утверждена президентами ОАО «РЖД» и фирмы «Финмекканика». Как в отечественной системе, так и в ERTMS (Европейской системе управления железнодорожным движением) предусматривается использование цифровой связи стандарта GSM-R как базовой системы передачи данных.

Концептуально институтом совместно с ЦСС ОАО «РЖД» определено, что система GSM-R предназначена для использования преимущественно на участках скоростного и высокоскоростного движения поездов, а система TETRA – преимущественно для крупных станций сети дорог. Эти системы традиционно используются для организации радиотелефонной связи диспетчерского аппарата (ДНЦ, ДСП), но в современных условиях делается акцент на их использовании в системах автоматического управления движением поездов, контроля местоположения подвижных объектов железнодорожного транспорта с использованием радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS, решения технологических задач оптимизации управления работой станций.

Значительный опыт в решении задач прикладного использования цифровых систем радиосвязи накоплен при эксплуатации электропоездов «Сапсан» на направлении Санкт-Петербург – Москва, где на основе радиоканала системы ТЕТРА и средств спутниковой радионавигации ГЛОНАСС/GPS реализована подсистема контроля местоположения и скорости движения поездов, формирующая информацию для системы «Автодиспетчер».

К числу важнейших отраслевых задач, требующих оперативного решения с участием специалистов института, следует отнести также проблемы по поэтапному переходу при организации поездной радиосвязи из диапазона 2 МГц в диапазоны 160 и 900 МГц (GSM-R), что необходимо в связи с расширением использования локомотивов и электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями.

На ряде станций ведутся наработки по применению имеющихся каналов связи, в том числе модернизированных аналоговых сетей связи 160 МГц, путем использования радиомодемов для передачи информации по экстренной остановке поезда, разрешения движения поезда на запрещающий сигнал, что позволит резко сократить количество аварийных ситуаций. Такие наработки проходят опытную эксплуатацию и будут завершены в ближайшее время. Все это позволяет переходить к расширению сети дорог, участвующих в реализации комплексных научно-технических проектов. При этом не следует забывать, что требуется одновременно разрабатывать нормативы и гармонизировать их с европейскими стандартами.

Абсолютно понятно, что невозможно, например, в одночасье оборудовать весь подвижной состав и всю инфраструктуру современными цифровыми устройствами радиосвязи, которые позволят подняться на новую ступень развития не только в обеспечении качественной речевой связи, но и в применении современных систем диагностики и телеметрии.

Поэтому в ходе продолжающегося реформирования железнодорожного транспорта необходимо четко расставить все задачи и проблемы, решение которых, с одной стороны, требует определенных затрат, а с другой стороны, даст необходимую отдачу в достаточно короткие сроки, в чем заинтересовано ОАО «РЖД».

В разработанной ОАО «РЖД» Стратегии развития ж.д. транспорта определены задачи научного комплекса в создании и применении инновационных технологий, автоматизированных систем управления, информационных систем и информационных продуктов, позволяющих получить наибольший совокупный положительный эффект от их внедрения и использования как в сфере железнодорожного транспорта, так и в смежных областях. Это в полной степени соответствует и задачам, которые стоят и перед ОАО «РЖД» по дальнейшему развитию перевозок и их интероперабельности.

Только применение инновационных технологий новых методов управления движением поездов с переходом к структуре ИЖТ может обеспечить высокую безопасность движения поездов, сделать железнодорожный транспорт привлекательным для пользователей, повысить эффективность грузовых и пассажирских перевозок без вложения больших средств на модернизацию инфраструктуры.

© Евразия Вести I 2011







I 2011

Евразия Вести I 2011

Надежность и гарантии в обеспечении безопасности движения поездов

Новые принципы управления безопасностью движения

Безопасность движения - важнейшая задача ОАО «РЖД»

Законодательное обеспечение безопасной эксплуатации железнодорожного транспорта

Умелое управление персоналом - инструмент обеспечения безопасности движения

Использовать потенциальные возможности современных технологий

Управление безопасностью в новой структуре эксплуатационного комплекса

Ключевое звено эффективной работы отрасли

Безопасность движения поездов в хозяйстве электрификации и электроснабжения

Безопасность движения поездов в путевом хозяйстве

Система менеджмента безопасности через оценку работы персонала

Отраслевые вузы в кадровом и научном обеспечении безопасности перевозочного процесса

Концепция развития и преобразования системы менеджмента безопасности движения

Обеспечить безопасность, сохранить профессиональное долголетие

Влияние инженерных сооружений на безопасность движения

Проблемы обеспечения безопасности движения на пространстве 1520

Безопасность движения поездов: измерить, исправить, выдать прогноз

Безопасность движения поездов

Мощная и надежная техника - по заказу железнодорожников

Знания - как ключевой ресурс развития и поддержания экономической безопасности

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести