• Главная
  • НТК систем управления и обеспечения безопасности движения поездов

Системы управления и обеспечения безопасности движения поездов

Научно-технический комплекс систем управления и обеспечения безопасности движения поездов разрабатывает новейшие инновационные технологии управления движением поездов, современные бортовые приборы безопасности КЛУБ, БЛОК, в том числе используемые при организации высокоскоростного движения. Среди них уникальная разработка – система «Анаконда».
  • КЛУБ

    Одной из важнейших вех во внедрении передовых микропроцессорных технологий в аппаратуре бортовой железнодорожной автоматики явилась разработка комплексных локомотивных  устройств безопасности КЛУБ различных модификаций, ныне широко эксплуатирующихся на локомотивах, мотор-вагонном и самоходном подвижном составе.

    К середине 80-х годов прошлого века сложилась непростая ситуация с бортовыми приборами безопасности. Она характеризовалась большой номенклатурой различных приборов, созданных на устаревшей элементной базе, плохо сопрягающихся между собой и зачастую дублирующих функции друг друга, что вызывало дополнительные трудности для машинистов.

    Основным бортовым прибором безопасности была аппаратура автоматической локомотивной сигнализации АЛСН, выполненная на релейной элементной базе. В дополнение к ней применялись приборы УКБМ (устройство контроля бдительности машиниста), различные варианты устройств против  самопроизвольного ухода поезда, прибор «Дозор» для контроля движения к светофору с  запрещающим сигналом.

    Ситуация усугублялась ещё и тем, что нарастающие центробежные тенденции на территории Советского Союза привели к сокращению поставок в Россию аппаратуры АЛСН, т.к. производство было сосредоточено на Украине.

    К тому же, в связи с необходимостью развития высокоскоростного движения стало ясно, что возможности канала АЛСН и соответствующих бортовых устройств не позволяют решить данную задачу.

    Все эти факторы и привели к тому, что в КБ ЦШ МПС, предтече нынешнего НИИАС,  под руководством Е.Н. Розенберга и В.И. Зорина в 1988 году началась разработка устройства нового поколения на современной  микропроцессорной элементной базе. Он был призван объединить в себе функции основного и ряда дополнительных приборов безопасности, а также расширить функциональные возможности.

    Важным функциональным новшеством новой системы стала возможность обработки данных из непрерывного рельсового канала связи, использующего фазоразностную модуляцию АЛСЕН. Применение канала АЛСЕН обеспечило возможность организовать высокоскоростное движение на трассе Санкт-Петербург - Москва с соблюдением всех требований безопасности.

     Было заключено  партнерство с Ижевским радиозаводом, который с 1993 года выпускает аппаратуру КЛУБ и другие устройства железнодорожной автоматики с неизменно высоким качеством, на уровне мировых стандартов.

    Главную роль в создании и запуске в серийное производство системы КЛУБ сыграли специалисты КБ ЦШ, а впоследствии  отделения А и АЛС ВНИИАС – Е.Н.Розенберг, В.И.Зорин, С.В. Маршов, И.М. Кравец, Е.Е.Шухина, Г.К. Кисельгоф, К.Э.Блачев, В.П. Батраев и многие другие.

    Начиная с 1994 года, аппаратура КЛУБ серийно выпускается Ижевским радиозаводом и эксплуатируется на сети железных дорог России от Владивостока до Калининграда.

    Система КЛУБ стала первым шагом к созданию универсальной бортовой системы безопасности. В то же время эксплуатация КЛУБ  совместно с другими бортовыми устройствами, такими как САУТ, ТСКБМ, КПД, выявила необходимость дальнейшей интеграции технических решений по объединению функций различных бортовых устройств железнодорожной автоматики. В 1997 году началась разработка системы КЛУБ-У, которая стала гигантским шагом вперед в указанном направлении.

    Важнейшей отличительной особенностью КЛУБ-У стало применение спутниковой навигации для позиционирования локомотива по железнодорожной координате. В отличие от методов, применявшихся ранее,  местоположение определяется ежесекундно, что исключает накопление какой-либо погрешности. Наличие в памяти устройства электронной карты с заложенными в нее координатами светофоров и других мест ограничения скорости позволяет осуществлять прицельное торможение с заданной точностью.

    В КЛУБ-У была реализована функция регистрации параметров движения на съемный электронный носитель с последующей автоматизированной расшифровкой результатов поездки. Это позволило отказаться от отдельного регистратора параметров движения, тем самым экономя финансовые ресурсы и место в кабине, а также устранить многие недоразумения, которые возникали ранее при регистрации параметров, влияющих на безопасность движения, автономным устройством.

    Ещё одним принципиальным новшеством, реализованном в КЛУБ-У, стала функция приема и передачи данных по радиоканалу, что отвечает требованиям времени и является стратегически наиболее перспективным с точки зрения развития и совершенствования систем интервального регулирования. Применение радиоканала в перспективе позволит в ряде случаев отказаться от дорогостоящих систем автоблокировки, а в других случаях реализовать дублирующие функции по безопасности, исключая несанкционированный дежурным по станции проезд запрещающего сигнала светофора независимо от действий машиниста.

    Уже сегодня успешно реализуются проекты по повышению скорости движения ЭП «Сапсан» и ЭП20 на участке Москва – Нижний Новгород за счет дополнительного радиоканала передачи данных на борт.

    Еще один проект, реализуемый на станции Подлипки Дачное Московской ж.д. позволяет передать по радиоканалу на локомотивы, оборудованные КЛУБ-У, информацию  о поездной ситуации на некодируемых путях станции от стационарных устройств САУТ НСП, что позволит в ряде случаев повысить скорость движения по станционным путям.

    Но подлинным прорывом в эксплуатации бортовых устройств безопасности с использованием цифрового радиоканала стала возможность применения бессветофорных технологий с реализацией идеологии «подвижных блок-участков». Это позволяет существенно сократить интервал попутного следования. Первый пилотный проект, осуществленный в интеграции с автоблокировкой АБТЦ-М, запущен в 2009 году на перегоне Электросталь – Ногинск. Схожие технологии реализуются в настоящее время во взаимодействии бортовых устройств безопасности с АБТЦ-МШ и Ebilock при модернизации Московского центрального кольца.  

    В рамках реализации проекта по созданию комплекса БЛОК была успешно решена задача по  интеллектуальному взаимодействию функциональных узлов КЛУБ-У  с подсистемами  САУТ  и системой контроля уровня бодрствования машиниста ТСКБМ.

    Большим шагом вперед при эксплуатации КЛУБ-У стало применение этой аппаратуры на электропоездах «Сапсан». При этом,  в тесном сотрудничестве с компанией «Siemens», были разработаны дополнительные программные и аппаратные средства для взаимодействия КЛУБ-У с системой управления и автоведения поезда.

    Распространение системы КЛУБ-У не замыкается в границах Российской Федерации. В настоящее время локомотивы, оборудованные КЛУБ-У, эксплуатируются на железных дорогах Белоруссии, Казахстана, Узбекистана, Литвы.

    На базе локомотивных систем КЛУБ и КЛУБ-У разработаны их модификации КЛУБ-П и КЛУБ-УП, которыми в кратчайшие сроки в 1999-2001 годах оснащен практически весь парк самоходного подвижного состава железных дорог России.

    Аппаратура  КЛУБ-У активно применяется при организации высокоскоростного движения в России и по международным транспортным коридорам, в частности, на участке Санкт-Петербург – Хельсинки аппаратура КЛУБ-У установлена на электропоездах «Аллегро».

    В рамках совместного  с итальянской компанией «Ansaldo STS» проекта  ITARUS  на перегоне Хоста – Мацеста Северо-Кавказской ж.д. реализовано взаимодействие КЛУБ-У с радиоблокцентром RBC, что является прототипом для дальнейшего развития с учетом российской специфики современных европейских технологий интервального регулирования стандарта ERTMS 2-го, а в перспективе и 3-го уровня.

    На сегодняшний день аппаратурой КЛУБ оборудовано около 1500 локомотивов и МВПС, аппаратурой КЛУБ-У – около 3000 локомотивов и МВПС,  аппаратурой КЛУБ-П около 5000 единиц ССПС и аппаратурой КЛУБ-УП более 3000 единиц ССПС.

  • БЛОК

    Для обеспечения гарантированного уровня безопасности движения поездов АО «НИИАС» и ООО «НПО САУТ» при активном участии ЗАО «НЕЙРОКОМ» создали новую бортовую систему, которая функционально обеспечивает решение всех тех задач, которые ранее решались устройствами КЛУБ, САУТ, ТСКБМ. Новейшая локомотивная система безопасности получила наименование Безопасный локомотивный объединенный комплекс – «БЛОК».

    Испытание системы БЛОК в реальных условиях эксплуатации позволило локомотивным бригадам оценить его работу, удобство и преимущества по сравнению с устаревшими приборами безопасности.

    Ответственная информация в этой системе (показание локомотивного светофора и наличие свободных блок-участков) дублируется для отображения помощнику машиниста. Информация о поездке регистрируется на общую для системы кассету регистрации в блоке регистрации. Комплекс БЛОК имеет открытый интерфейс для подключения системы автоведения и приборов диагностики и является полностью российской разработкой.

    В комплексе БЛОК впервые конструктивно реализован принцип объединения функциональных элементов в общую систему с компактным размещением интеллектуальных микропроцессорных компонентов в общем корпусе.

    Значительное внимание при создании комплекса БЛОК было уделено интеллектуализации алгоритмов решения отдельных задач. Специалисты Института продолжают работать в этом направлении, закладывая более сложные математические алгоритмы, которые существенно повышают качество и количество функций, выполняемых на основе интеллектуальных методов.

    В рамках повышения уровня обеспечения безопасности Институтом разрабатывается приемник сигналов автоматической локомотивной сигнализации нового поколения, реализованный на перспективной элементной базе с использованием усовершенствованных алгоритмов приема и обработки сигналов.

    В последнее время особую актуальность приобрело создание систем интервального регулирования нового поколения с использованием цифрового радиоканала и новых технологий. Центральное место в таких системах занимают бортовые приборы безопасности. Использование централизованных хранилищ информации с общей системой дешифрации дает возможность управлять поездной ситуацией даже при разделенности инфраструктурных объектов. Обновление электронных баз данных позволяет при задании маршрута машинисту закладывать временные ограничения скорости. А увязка электронной карты участка с высокоточной координатной сетью позволит перейти на безлюдные технологии.

    Институтом разработан и совершенствуется программно-аппаратный комплекс дешифрации поездок СУД как неотъемлемая часть интеллектуальных комплексов безопасности КЛУБ и БЛОК. На сегодняшний день с помощью СУД можно расшифровать не только данные о поездках КЛУБ и БЛОК, но и данные о поездках, которые были записаны с помощью устройств САУТ.

    В программно-аппаратном комплексе СУД реализованы следующие функции:

    реализована возможность просмотра данных всех подсистем БЛОК;
    расширено число ситуаций, подлежащих автоматическому анализу, связанных с нарушением технологии ведения поезда и неисправностями локомотивного оборудования;
    реализован алгоритм контроля правильности опробования тормозов в процессе движения поезда;
    произведено разделение СУД на клиентскую и серверную части, что позволило разделить места считывания кассет регистрации, места дешифрации данных и хранения результатов расшифровки на разные рабочие станции;
    при разработке новой версии СУД был использован модульный принцип, что позволило достаточно просто вносить изменения в программную часть, расширять функциональные возможности СУД и подключать обработку данных от новых систем;

    - реализовано централизованное хранение объектов электронной карты.
    Важным шагом в совершенствовании технологии работы бортовых систем безопасности и управления является реализация проекта по созданию единого съемного носителя информации для всех бортовых систем.

  • «Анаконда»

    Система интервального регулирования движения по сигналам АЛС с передачей данных по цифровому радиоканалу без применения рельсовых цепей («Анаконда») является инновационной разработкой, находящейся на уровне лучших мировых образцов. «Анаконда» использует элементы искусственного интеллекта при классификации сигналов виброакустических датчиков. Это позволило отказаться от строительства непрерывных рельсовых цепей на участках со средней и малой интенсивностью движения.

  • Интервальное регулирование

    Система интервального регулирования движения поездов на базе автоматической локомотивной сигнализацией АЛСН и АЛС-ЕН, применяемой как самостоятельное средство сигнализации и связи, с подвижными блок-участками и рельсовыми цепями тональной частоты. Она позволила исключить проходные светофоры автоблокировки и знаки «Граница блок-участка», движение поездов осуществляется по кодам автоматической локомотивной сигнализации по показаниям локомотивного светофора или блока индикации. Это обеспечило сокращение межпоездных интервалов до 5 минут, с перспективой достижения 3,5 минутного интервала. Система успешно работает на Московском центральном кольце. На участках действующие временные ограничения и оперативный график движения в электронном виде  передаются на подвижной состав постоянно во время движения поезда по цифровому радиоканалу с сервера ИСУЖТ, непосредственно связанного с АСУ управления движением. Позиционирование подвижного состава осуществляется в высокоточной системе координат (ВКС), а вся собранная бортовыми системами информация передается на центральный сервер неструктурированных данных (состояние, диагностика) для последующей обработки по технологии BigData.

  • МЦК

    Опыт коммерческой эксплуатации Московского центрального кольца (МЦК) позволил не только зафиксировать превышение ожидаемого уровня пассажиропотока, но и подтвердил правильность выбора технологии управления движением поездов. При прогнозах, что в первый год новая транспортная система перевезет 75 миллионов человек, фактический показатель равняется 93 миллионам пассажиров. И этот показатель существенно возрастает. На ближайшую перспективу он вырастет вдвое – до 170 миллионов пассажиров к 2020 году! В настоящее время ставится задача еще больше сократить интервалы движения поездов, доведя их до графика метрополитена. Система управления движением поездов на МЦК стала еще одним элементом железной дороги будущего, так называемой «цифровой» магистрали.

    Новые технологии прошли апробирование в достаточно сложных и жестких условиях соблюдения напряженного графика движения. Способствовало этому, прежде всего, то, что на МЦК дальнейшее развитие получили системы управления движением поездов, успешно зарекомендовавшие на транспортной инфраструктуре Олимпийского Сочи. Для всех служб Кольца эти месяцы стали своеобразным тестовым полигоном, на котором в режиме реальных пассажироперевозок проверялась работа всех систем, обеспечивающих перевозочный процесс и его безопасность.

    Проект МЦК уникальный, в мировой практике подобного нет. Достигается это внедрением технологии управления движением с подвижными блок-участками. Весь железнодорожный путь разбит на блок-участки, на границах которых установлены светофоры. Длины таких участков подбираются с расчетом, чтобы обеспечить торможение поезда до следующего закрытого участка. Как правило, в целях обеспечения безопасности длина блок-участка рассчитывается по тормозному пути самого длинного и нагруженного поезда. Бессветофорная сигнализация и подвижные блок-участки дают возможность сокращать интервалы между поездами, следующими в попутном направлении.

    Инновационная система управления движением поездов с одного диспетчерского центра - АСУ-Д, которая применена на МЦК, - была разработана для полгона Сочи – Адлер – Красная Поляна. Вместе с тем, Московское центральное кольцо потребовало модернизации системы управления движением поездов. Совершенствование автоматизированных систем управления движением, разработка новых бортовых приборов и устройств на подвижном составе, напольного оборудования заставило разработчиков внести необходимые изменения, которые повышают надежность функционирования сложной автоматизированной системы управления.

    На МЦК внедряется комплекс автоматизированного управления движением поездов в условиях высокой интенсивности движения с использованием систем «Автодиспетчер» и «Автомашинист». Комплекс позволяет в автоматизированном режиме вести управление движением по нормативному графику, контролировать движение поезда в реальном времени с помощью системы позиционирования на основе спутниковой навигации, используемой в бортовой системе безопасности, а также выявлять конфликтные ситуации, осуществлять автоматизированный расчет и применять вариантный график движения поездов для выхода из конфликтных ситуаций и восстановления планового графика в реальном масштабе времени.

    Система управления движением поездов строится на основе принципов многоуровневого управления. Система обеспечения безопасности движения поездов охватывает весь комплекс технологических процессов: управления движением поездов, путевого и энергетического хозяйства, систем телекоммуникаций и связи, проведения ремонтных и восстановительных работ и др. Она предусматривает резервирование функций управления и каналов передачи информации, обеспечивает работу автодиспетчера на протяжении всего пути следования поезда, для чего использует бортовые системы со спутниковой навигацией ГЛОНАСС.

    Важнейшим фактором при выработке подходов, необходимых для увеличения пропускной способности и сокращения интервалов попутного следования является создание системы комплексного многоуровневого автоматизированного управления движением поездов

    При этом в рамках подобной технологии реализуются:

    - режим бессветофорной сигнализации для ускоренного движения пригородных пассажирских поездов на перегонах с подвижными блок участками и с интервалом попутного следования (в перспективе) до 3 минут; - режим светофорной сигнализации для грузовых поездов установленной массы и длины.

    Основной особенностью устройств сигнализации, централизации и блокировки является отсутствие проходных светофоров на перегонах между станциями.

    В качестве средств сигнализации и интервального регулирования применяется автоматическая локомотивная сигнализация как самостоятельное средство сигнализации и связи (далее – АЛСО) и система многозначной автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа (далее – АЛС-ЕН) с так называемыми «подвижными блок-участками» с дискретно изменяемыми границами, фактическая длина которых изменяется в зависимости от количества свободных рельсовых цепей впереди поезда, что позволяет обеспечить минимально допустимое сближение поездов. Организация движения осуществляется в режимах управления оператором (дежурным по станции или диспетчером поездным) и в режиме автоматического управления.

    Длина «подвижного блок-участка» определяется длиной тормозного пути служебного торможения поезда с расчетными параметрами, необходимого для снижения скорости, контролируемой устройствами АЛС.

    Практическая реализация применяемых технологий интервального регулирования выполняется на основе интеграции систем управления и обеспечения безопасности движения с использованием технологий спутникового позиционирования на основе ГЛОНАСС/ГНСС напольных систем интервального регулирования, радиоканала и высокоточной координатной системы (ВКС).

    Необходимая киберзащищенность системы обеспечивается специально созданным отечественным программным обеспечением, которое полностью отвечает Европейским нормам безопасности уровня SIL 4.

    Для оснащения поездов создан отечественный интегрированный бортовой комплекс в составе бортовой локомотивного объединенного комплекса (БЛОК), связанный с бортовым навигационно-связным устройством (БРУС). Комплекс БЛОК может работать в системе интервального регулирования как с рельсопроводным, так и радиоканалом. При этом при расчете кривой торможения автоматически учитывается эффективность тормозов.

    Устройство БРУС работает по каналам связи GSM, GSM-R, LTE c криптозащитой VipNet, обеспечивая прием информации о скоростных ограничениях на перегонах и плановом графике движения (расписании), а также получение предупреждений машинистами поездов.

    Навигационный модуль в составе бортового оборудования обеспечивает высокоточное позиционирование поездов с использованием данных ГЛОНАСС/ГНСС и данных дифференциальной коррекции спутниковых измерений.

    В качестве верхнего уровня интегрированной системы управления впервые на МЦК реализован подпроект ИСУЖТ «Диспетчерское управление движением поездов». Целью его является автоматизация решений и действий поездных диспетчеров с помощью автоматического построения плана пропуска поездов в реальном режиме времени на основе информационно-коммуникационного взаимодействия с такими функциональными системами как АСОУП, ГИД Урал, ДЦ «Сетунь», АС АПВО, АСУВОП.

    Программно-аппаратные средства ИСУЖТ позволяют кардинально повысить скорость расчета плана пропуска поездов, осуществить быстрое перепланирование в случае отказа технических средств, автоматически устанавливать маршруты поездам на станциях и передавать обновленное расписание на борт локомотива, а также в систему оповещения пассажиров.

    Для обеспечения интеграции технологических и бизнес-процессов, реализуемых в применяемых автоматизированных системах управления перевозочным процессом, обеспечения безопасности движения и управления инфраструктурой, необходимо создать единое координатно-временное пространство. Это реализуется путем развертывания высокоточной координатной системы (ВКС), использующей спутниковую сеть высокоточного позиционирования на основе технологий ГЛОНАСС/ГНСС, наземную опорную геодезическую сеть (ОГС), а также инновационные технологии комплексной системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта (КСПД ИЖТ).

    Реализация перечисленных мероприятий создаст все необходимые предпосылки для обеспечения выхода на сокращенный интервал следования поездов до 3-х минут, повышения надежности функционирования всей многоуровневой системы управления.

    Более того, на основе их реализации может быть создан необходимый задел для технологического развития направлений с наиболее интенсивным движением без строительства дополнительных путей, таких как радиальные направления Московского железнодорожного узла.

    Предлагается организация «челночной» технологии пригородного движения на радиальных направлениях с интенсивным движением.

.

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАТИЗАЦИИ, АВТОМАТИЗАЦИИ И СВЯЗИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ


Россия, 109029, Москва, Нижегородская ул., 27 стр. 1
Тел.: (499) 262-88-83 (для соединения с оператором доб. 13135, 13182)


© АО «НИИАС», 2018

АО «НИИАС» – дочернее общество ОАО «Российские железные дороги»