Geum.ru

Перспективы развития локомотивных технических средств управления и обеспечения безопасности движения поездов

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
Перспективы развития локомотивных технических средств управления и обеспечения безопасности движения поездов.


Зорин Василий Иванович,

Начальник отделения ОАО НИИАС


Локомотивные технические средства управления и обеспечения безопасности движения поездов предназначены для обеспечения эффективности перевозочного процесса железнодорожного транспорта путем обеспечения движения поездов с максимально допустимыми, по условиям безопасности движения, скоростями и минимальном интервале попутного следования.

Минимальный интервал попутного следования должен обеспечивать остановку поезда полным служебным или экстренным торможением при внезапной остановке впереди идущего поезда.

Названные задачи решаются при наличии эффективного взаимодействия локомотивных и напольных технических средств. При этом локомотивные технические средства должны решать следующие задачи:
  • Прием информации от напольных технических средств о местоположении впередиидущего поезда, показаниях светофоров, допустимых скоростях и другую необходимую информацию;
  • Определение местоположения поезда, его фактической скорости движения, направление движения, контроль состояния тормозной системы и положение органов управления;
  • Определение допустимой скорости движения и непрерывный контроль факта непревышения значения фактической скорости над допустимой. В случае превышения допустимой скорости применяется принудительное торможение;
  • Контроль бдительности и бодрствования машиниста;
  • Индикация и сигнализация всей необходимой информации локомотивной бригаде;
  • Регистрация параметров движения поезда и информации, формируемой системой, в энергонезависимую память.

Все названные функции в той или иной мере реализуются российскими и зарубежными системами управления и обеспечения безопасности движения.

Существующая ситуация с локомотивными устройствами управления и обеспечения безопасности движения поездов известна. Остановим наше внимание на одном из технических средств обеспечения безопасности движения поездов – аппаратуре КЛУБ-У.

Специалисты ОАО «НИИАС» и Ижевского радиозавода в 1998 году приступили к созданию системы КЛУБ-У. Для определения местоположения локомотива применили спутниковую навигационную систему. В этом случае местоположение автоматически определяется непрерывно, что дает возможность локомотиву «знать» места ограничения скорости и расположение светофоров. Европейские разработчики аналогичных технических средств в настоящее время ищут варианты замены своих «Евробализов» на спутниковые навигационные системы, спустя 7 лет как это сделали в России.

Кроме спутниковой навигации в КЛУБ-У впервые применена модульная архитектура, открытый межмодульный интерфейс типа CAN и современная элементная база.

В 1999 году аппаратура КЛУБ-У успешно прошла приемочные испытания и запущена в серийное производство.

Продолжалось и совершенствование КЛУБ-У. По требованию МПС, а затем и ОАО «РЖД» вводились новые функции, появлялись дополнительные устройства. По требованию МПС появилась функция контроля выключения ЭПК (КОН), функция приема защитного кода «КЖ», совершенствовалась функция определения местоположения локомотива, регистрация и дешифрация регистрируемой информации.

В 2004 году по заданию ОАО «РЖД» в КЛУБ-У реализована функция принудительной остановки локомотива (КУПОЛ) по команде поездного диспетчера или дежурного по станции, переданной по цифровому радиоканалу.

Для решения этой задачи состав КЛУБ-У пополнился радиостанцией «МОСТ» на 160 МГц, дуплексным фильтром, антенной и двумя клапанами: приставной к крану машиниста ПКМ и срывным клапаном типа 266.

В 2006 году по распоряжению Вице-президента ОАО «РЖД»
В.А. Гапановича началось масштабное исследование случаев автостопного торможения. Анализ выявил несовершенство реализуемых алгоритмов, необоснованно жесткую реакцию приборов безопасности, в том числе и КЛУБ-У при нарушении безопасности движения. Специалисты ОАО «НИИАС» по техническим требованиям Департамента локомотивного хозяйства переработали программное обеспечение КЛУБ-У. Был создан так называемый 7 пакет программного обеспечения. Согласно порядка, установленного ОАО «РЖД», система КЛУБ-У с 7 пакетом программного обеспечения прошла все виды предварительных испытаний, на ряде дорог проведены эксплуатационные испытания и 9-10 ноября 2006 года все завершилось проведением приемочных испытаний. Мы надеемся, что установка этого ПО на всех локомотивах, оборудованных КЛУБ-У, значительно повысит безопасность движения поездов, снизит количество сбоев при приеме сигналов АЛСН, упростит работу локомотивных бригад и значительно (не менее чем в 3 раза) снизит количество автостопных торможений. Еще не завершено массовое внедрение 7 пакета программного обеспечения, а разработчики КЛУБ-У уже работают над 8 пакетом. В 8 пакете должна появиться функция индикации ускорения, автоматизированной диагностики, усовершенствованы алгоритмы определения режимов юза и боксования и еще более совершенные алгоритмы приема сигналов АЛСН, а также ряд других функций.

После анализа возможностей различных предприятий России для исключения монополизма в качестве альтернативного производителя новой бортовой системы обеспечения безопасности на базе КЛУБ-У выбрано предприятие ФГУП ПО «Старт», которое обладает достаточным научно-техническим потенциалом для решения задачи создания современных средств ЖАТ.

Целью разработки новой бортовой системы является создание усовершенствованного комплексного бортового устройства обеспечения безопасности на современной элементной базе со значительно расширенными функциональными возможностями по сравнению с любыми ныне эксплуатируемыми бортовыми устройствами безопасности.

Разрабатываемое устройство будет организовано по модульному принципу с возможностью реализации в рамках одного устройства всех основных функций бортовых приборов безопасности, а также позволит наращивать функции в соответствии со стратегией развития современных систем управления, обеспечения безопасности и диагностики.

Применение создаваемого устройства позволит заменить на борту локомотива ряд устройств и систем предыдущих поколений, осуществляющих функции безопасности и регистрации параметров движений.

Система будет создаваться в соответствии с функциональными спецификациями европейской системы ERTMS, которые обеспечивают эксплуатационную совместимость железных дорог, что особенно важно в международном, прежде всего высокоскоростном, сообщении.

При этом важнейшей задачей является непрерывный контроль местоположения и параметров движения подвижных составов. Информация о местоположении подвижных составов необходима для оптимального использования пропускной и провозной способности железных дорог и исключения опасных ситуаций (опасного попутного сближения, проезда светофоров с запрещающими сигналами, движения на занятый путь, превышения допустимой скорости в местах ограничения скорости).

Информация о местоположении и скорости движения поезда необходима не только напольным, но и локомотивным техническим средствам. Здесь наибольшее применение нашли устройства на базе осевых датчиков скорости – одометров. Перед началом поездки машинист вручную устанавливает начальную координату. При движении локомотива координата и скорость определяются от осевого датчика. Однако недопустима большая погрешность, обусловливаемая наличием юза и боксования, а также конусообразной формой поверхности качания колеса, требует регулярной коррекции измеренных параметров с помощью дополнительных технических средств (например, тех же точечных приемопередатчиков).

Поэтому очень актуальна задача разработки альтернативных методов и технических средств определения местоположения и скорости движения подвижных составов, которые бы дополняли вышеназванные методы, а в ряде случаев их бы и заменяли.

ОАО «НИИАС» в течение ряда последних лет проводил большую работу по анализу и выбору таких методов и технических средств.

По результатам проведенных исследований и совокупности свойств исследуемых технических средств предпочтение было отдано спутниковым навигационным системам.

Испытания спутникового навигационного приемника разработки Московского конструкторского бюро «Компас», работающего от спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, проведенные совместно с Московской железной дорогой в 1992 году, подтвердили этот выбор.

В течение последних лет система ГЛОНАСС недостаточно поддерживалась российским правительством и были использованы приемники сигналов американской системы глобального спутникового позиционирования GPS. Для пользователя американская система GPS и российская ГЛОНАСС ничем не отличаются. Однако применение только одной системы GPS не обеспечивает необходимую надежность и безопасность в организации движения поездов.

Поэтому наиболее целесообразно использовать приемники спутниковой навигации, работающие от двух или более спутниковых навигационных систем.

В настоящее время правительство России включило задачу восстановления и поддержания системы ГЛОНАСС в число национальных проектов. Поэтому наиболее эффективно и безопасно для национальных интересов применение приемников GPS-ГЛОНАСС, которые выпускаются рядом производителей. В России используются только приемники российского производства.

Первой системой на железных дорогах России, в которой применен способ определения местоположения поезда с помощью спутникового навигационного приемника стала система КЛУБ-У.

Принцип работы спутниковой навигационной системы в составе локомотивных устройств обеспечения безопасности движения заключается в следующем: сигналы навигационных спутников принимаются антенной спутниковой навигации и поступают на приемник. Приемник по спутниковым сигналам определяет географические координаты (широту и долготу), астрономическое время и скорость движения поезда. Эта информация поступает в блок электронной карты, где преобразуется в информацию о железнодорожных координатах (километро-пикеты), поясное (или любое другое по необходимости) время, фактическую скорость, а также информацию об объектах инфраструктуры, ограничениях скорости и т.д. Работа с электронной кассетой имеет свою специфику: используются особые способы экстраполяции на криволинейных участках движения, и применяется ряд других методов.

За время эксплуатации подвижного состава, оборудованного системой спутниковой навигации, были выявлены и другие особенности в работе спутниковых навигационных систем, в результате чего несколько раз корректировалось программное обеспечение локомотивного оборудования.

Автономное и автоматическое определение местоположения подвижных составов дает возможность реализовывать системы управления и обеспечения безопасности движения на совершенно новых принципах с минимальным количеством путевых технических средств.

Это направление развития в значительной мере соответствует европейской системе ERTMS III уровня, по классификации UIC, только дополненной использованием современных спутниковых технологий.

При создании системы КЛУБ-У удалось преумножить накопленный потенциал в области создания систем железнодорожной безопасности, создав бортовые системы безопасности ни в чем не уступающие лучшим мировым образцам, а по ряду позиций задающие тон в научно-техническом прогрессе как в России, так и на международном уровне.

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. К этим устройствам большой интерес проявляют железные дороги Индии, Ирана и другим странам.

Ведутся активные работы по применению КЛУБ-У при организации высокоскоростного движения в России и по международным транспортным коридорам, в частности на участке Санкт-Петербург-Хельсинки.

В рамках проекта по организации высокоскоростного движения на участке Санкт-Петербург – Москва аппаратура КЛУБ-У устанавливается на электропоездах Velaro RUS компании «Siemens». При этом предусматривается интеллектуальная стыковка КЛУБ-У с системой управления электропоезда.

В настоящее время происходит совершенствование также и напольных технических средств.

Наибольшее международное признание получила европейская система управления и обеспечения безопасности движения поездов ERTMS. Многие железные дороги мира при планировании своего развития ориентируются на систему ERTMS. Однако в системе ERTMS не используется спутниковая навигация и не учитывается ряд других принципов, используемых в развитой инфраструктуре железных дорог России.

Ввиду необходимости поэтапного оснащения участков и локомотивов необходимыми для работы компонентами выделяется три ступени системы ERTMS.

Первая ступень ERTMS актуальна для участков, не имеющих современных устройств автоматической локомотивной сигнализации. В ней к традиционным средствам контроля местоположения поездов добавляется два управляемых сигналом приемопередатчика Eurobalise третьего типа, один непосредственно у светофора, а второй на расстоянии тормозного пути от него.

На второй ступени оснащения ERTMS сведения о поездной ситуации передаются на локомотив непрерывно по радиосистеме GSM-R. Поезда фиксируют свое местоположение с помощью приемоответчиков первого типа, установленных на пути через определенное расстояние. В промежутках между ними поезд определяет свою позицию по показаниям датчика пути. Информация о местоположении поезда после проезда приемоответчика передается по радиоканалу на центральный пост.

Интервальное регулирование движения поездов на третьей ступени осуществляется исключительно по радиоканалу. Традиционное устройство контроля местоположения подвижного состава больше не применяются, локомотив устанавливает свою позицию с помощью измерителя пути, корректируемого приемоответчиками. Для контроля целости и длины состава предусматривается внутрипоездной радиоканал, благодаря чему возможна непрерывная передача информации о точном местоположении головы и хвоста поезда на центральный пост.

В соответствии с «Планом действий по реализации научно-технического сотрудничества между ОАО «РЖД» и корпорацией «Finmeccanica» рабочая группа, состоящая из итальянских и российских специалистов, проводит работы по созданию российско-итальянской системы управления и обеспечения безопасности движения поездов.

Основной целью создания совместной российско-итальянской системы управления и обеспечения безопасности движения поездов ITARUS-ATC является повышение безопасности как на станциях, так и на перегонах, а также увеличение пропускной и провозной способности железных дорог и снижение эксплуатационных расходов.

Цель создания системы ITARUS-ATC также заключается в том, чтобы создать основу для дальнейшего совершенствования средств СЦБ благодаря тому, что создаваемая система ITARUS-ATC будет иметь модульную архитектуру, что обеспечит возможность адаптивной конфигурации и функционального расширения, что также должно повысить уровень технического обслуживания и контроля.

Создаваемая система ITARUS-ATC классифицируется в зависимости от необходимой скорости и интенсивности движения поездов, на следующие категории:
  • линии с низкой интенсивностью движения поездов (в России малодеятельные участки: менее 8 пар поездов в сутки), LTL;
  • линии со средней интенсивностью движения (в России интенсивное движение: более 24 пар поездов в сутки на однопутных участках и более 50 пар поездов на двухпутных участках, MTL;
  • линии с особо интенсивным движением (в России более 48 пар поездов на однопутных участках и более 100 на двухпутных), HTL;
  • линии высокоскоростного движения (в России скоростное движение выше 140 км/ч.), HSL.

Система ITARUS ATC не предполагает высоких затрат на модернизацию оборудования, является современной системой, учитывающей самые передовые и инновационные технологии. Система ITARUS ATC позволит значительно повысить эксплуатационные характеристики железных дорог, модульная структура системы обеспечивает её гибкость, возможность реконфигурации и наращивания функциональных возможностей в процессе эксплуатации.

Разработка совместной системы поможет ускорить процесс гармонизации требований российских и европейских стандартов к аппаратуре железнодорожной автоматики и постепенно привести все виды документального и технического сопровождения разработок к единой форме.

Внедрение системы ITARUS ATC планируется осуществлять на Российских железных дорогах и железных дорогах третьих стран.

Очевидно, что в настоящее время есть возможность интегрировать разрозненные разработки локомотивных и напольных технических средств управления и обеспечения безопасности движения поездов в современную интероперабельную систему, создание которой ускорит темпы роста перевозочного процесса, эффективность и безопасность железных дорог России.