17.15 Комплексное взаимодействие с тпс
В РЖД ведутся работы по автоматическому взаимодействию с тяговым подвижным составом [15, 105]. Эти работы связаны как с непосредственным обеспечением безопасности движения поездов, так и с передачей в единую базу данных диагностической информации. Взаимодействие по радиоканалу реализуется с использованием сотовых операторов (стандарт передачи GPRS), принципа связи по стандарту Wi-Fi, с использованием системы транкинговой связи TETRA, по перспективному стандарту GSM-R и др. (Рис.5.40).
Современные локомотивы имеют мощные информационные бортовые системы, которые были описаны выше. Принципиально их можно разделить на две большие группы:
системы управления приводом и диагностирования;
системы безопасности движения поезда.
Рисунок 5.40– Структура системы управления надежностью ТПС
Системы безопасности требую хорошо защищенного и надежного канала связи. Каждое техническое решение требует тщательной проверки его безопасности и надежности. Для технологической связи технические решения получаются гораздо дешевле, внедрение их относительно просто и оперативно. Учет требований двух видов МСУ на локомотиве является двухконтурная системы подчиненного дистанционного управления поездом (Рис.5.41).
Рисунок 5.41 – Двухконтурная система взаимодействия с ТПС
Первый контур – контур обеспечения безопасности движения поездов – включает в себя средства железнодорожной централизации, телемеханики, блокировки, автоматики (СЦБ и ЖАТ), комплекс бортовых устройств КЛУБ-У, систему взаимодействия с ТПС по радиоканалу.
Второй контур является технологическим и служит для реализации информационного двустороннего взаимодействия ТПС и Центра управления (ДЦУП). Контур непосредственно не отвечает за безопасность, хотя и повышает ее. Включает цифровую радиосвязь и информационные системы ОАО «РЖД» – АСУЖТ, в т.ч. установленные в центрах управления перевозками (ДЦУП). С ТПС организуется комплексное взаимодействие в процессе движения поездов через бортовой компьютер (без участия КЛУБ-У), что позволяет существенно повысить качество и эффективность управления как локомотивом, так и перевозочным процессом в целом, в т.ч. и за счет системы мониторинга. Появляется возможность существенного повышения качества технологических процессов в рамках системы их менеджмента.
На Рис.5.42 показано возможное комплексное взаимодействие с ТПС. Слева показаны виды информации, которые целесообразно получать с локомотива, справа – которую полезно передавать на локомотив. В центре показаны две главных группы пользователей информации: это системы безопасности движения поездов (в основе – ЖАТ и СЦБ) и технологические информационные системы, имеющее общее информационное пространство, единую систему передачи данных (СПД) и объединенные общим названием АСУЖТ. В нее входят самые разнообразные автоматизированные рабочие места (АРМ) всех хозяйств, дирекций и филиалов РЖД.
Взаимодействие с ТПС позволяет реализовать следующие функции:
телеметрия текущих координаты, скорости, допустимой скорости, показание светофора АЛС и др. - для дополнительного контроля безопасности движения и оперативного выявление реальной ситуации с поездом;
передача в систему управления ТПС временных ограничений скоростей (предупреждений), для отслеживания безопасности движения поезда, а также формирования режимов ведения поезда;
передача на локомотив команд принудительной остановки поезда в режиме служебного торможения;
передача на локомотив прогнозного графика движения (при наличии в ДЦУП прогнозного моделирования развития поездной ситуации) и получение с ТПС прогноза возможности его выполнения (от систем автоведения и автоматического управления);
передача на локомотив информации для машиниста с последующим ее «озвучиванием» или выводом на терминал (в перспективных системах);
передача запрета/разрешения на отправление поезда (при наличии разрешающего показания светофора и отсутствии других ограничений контура обеспечения безопасности);
другие задачи.
17.16ETCS/ERTMS
В настоящем разделе в качестве примера зарубежного опыта приведен система Европейского сообщества по заимодействиюя с ТПС.
Наиболее ярким примером развития систем безопасности и автоведения может служить европейский опыт разработки и внедрения ETCS-систем [112-114]. В 2005 году уполномоченные представители Объединения предприятий железнодорожной промышленности (UNIFE), Сообщества железных дорог Европы (CER), Европейской ассоциации операторов железнодорожной инфраструктуры (EIM), Международного союза железных дорог (МСЖД) и Европейской комиссии подписали заявление о намерениях, посвященное внедрению европейской системы управления движением поездов ETCS/ERTMS на железнодорожной сети Европейского союза. Наряду с принятой в ноябре 2004 г. технической спецификацией эксплуатационной совместимости (TSI) для подсистемы управления и обеспечения безопасности движения поездов традиционных железных дорог и решением № 884/2004/EG Европейского парламента это заявление демонстрирует техническую готовность системы ETCS к внедрению и позволяет понять, каким образом будет осуществляться поэтапное ее внедрение в Европе.
Несмотря на острые дискуссии вокруг ETCS на европейском уровне, в большинстве стран EC реализуется минимум по одному проекту внедрения этой системы. За пределами Европейского союза наибольшую активность проявляет Швейцария, где системой ETCS уровня 2 уже оборудована первая коммерчески эксплуатируемая линия. Заключены контракты на внедрение ЕTCS в Турции, на Тайване, в Индии и Республике Корея. Интерес к системе проявляют железные дороги Китая. Внедрение системы ETCS/ERTMS способствует созданию единой европейской железнодорожной сети, повышению конкурентоспособности железных дорог благодаря эксплуатационной совместимости, открытию рынка систем сигнализации и повышению их производительности. Ведущая роль европейских компаний позволила им занять примерно 70 % рынка железнодорожной техники.
В ETCS различают три различных уровня использования относительно транспортного и путевого оборудования. На первом уровне ETCS накладывается на имеющуюся классическую сигнальную систему. Так как в экстренном случае путевой датчик ETCS здесь не применяется, обработка и переработка данных происходит на подвижном составе. Связь между поездным прибором ETCS и участком дороги осуществляется через евробализы. На втором уровне ETCS заменяет обычные сигналы, но всё же существуют блочные отрезки с устройствами контроля железнодорожных путей. Также бализы осуществляют здесь передачу данных на радиоцентры (RBC) через приемник (GSM-R). Переработка данных может, но не должна переноситься на участок. На третьем уровне нет постоянных блочных секций. Поезда в состоянии самостоятельно выполнять функции определения местоположения. RBC регистрирует данные о местонахождении поездов и отдают распоряжения о новом путевом листе. На данном уровне принципиально возможно перенести переработку данных на маршрут. В экстренных случаях заданное значение скорости, как задающее воздействие, может передаваться подвижному составу. Режим управления ETCS показан на Рис.5.43.
Система ERTMS разработана при поддержке Европейского союза и состоит из двух систем: ETCS (управление и обеспечение безопасности движения поезда) и GSM-R (поездная радиосвязь). В результате длительной совместной работы представителей железных дорог, Международного железнодорожного сообщества (МСЖД), поставщиков и Европейской комиссии были созданы технические и функциональные спецификации, проверенные в дальнейшем в ходе испытаний на разных железных дорогах. Системы, построенные на основе этих спецификаций, могут быть использованы для модернизации инфраструктуры железных дорог европейских и других стран. Они обеспечивают эксплуатационную совместимость железных дорог, что особенно важно в международном, прежде всего высокоскоростном, сообщении.
Создание системы управления движением поездов при активном взаимодействии с локомотивом по стандарту ERTMS уже начато в Германии, Франции, Италии, Испании, Нидерландах, Великобритании, Швейцарии, Австрии (совместно с Венгрией), Швеции и Италии. Кроме Европы работы начаты в Индии, рассматривается возможность использования стандарта в Китае, США и Казахстане. Появление системы возможно и на Российских железных дорогах.
ВЫВОД: основной тенденцией развития бортовых микропроцессорных систем безопасности (как и бортовых систем диагностирования) является включение их в автоматизированную систему управления перевозочным процессом как элемента распределенной информационной сети.
а – первое покоение ETCS
б – третье покоение ETCS
в – путевые датчики ETCS (Евро-балисы)
Рисунок 5.43 – Взаимодействие с ТПС по стандарту ETCS