Приложение № 10

Применение новейших информационных технологий для расширения функциональных возможностей систем обеспечения безопасности движения

1. Использование современных технических решений для расширения функций систем обеспечения безопасности

Технические решения для расширения функций обеспечения безопасности движения приведен на рис.

Использование счетчиков осей в качестве альтернативы рельсовых цепей, может рассматриваться, как одна из мер уже функционирующих систем, особенно на станциях при оборудовании их бесстыковыми рельсовыми цепями, на перегонах при установке датчиков на входах и выходах станций, на переездах. Данные системы находятся в опытной эксплуатации на ряде дорог и их испытание должно быть подтверждено показателями надежности данной системы для последующего ее оптимального интегрирования в систему безопасности.

Логический контроль за работой технических средств от эффективного приведен при модернизации устройств ДЦ, когда даже при неправильной логике работ ЭЦ (уменьшенное повреждение системы, как на ст. Ударник Юго-Восточной ж.д.) система отслеживала и блокировала опасную ситуацию. Сегодня этот алгоритм реализуется при проектировании ДЦ, а также МПУ и РПУ.

Остальные технические решения, приведенные на рис., прошли испытания при эксплуатации системы КЛУБ-У и подтвердили высокую эффективность реализуемых на их основе дополнительных функциональных возможностей по контролю требований безопасности движения.

На основе использования данных технологий появилась возможность (рис. ):

• введение дополнительных функций в РПЦ и МПЦ, позволяющих исключить проезды маневровых и поездных сигналов, кодировать все пути на станциях, а также обеспечить проследование светофоров с запрещающими или предупреждающими сигналами только по командам с поста ДСП или по сигналам от ДЦ;

• введение координатного контроля местоположения объектов на основе спутниковой навигации позволяет обеспечить дополнительный уровень контроля предельной дистанции между попутно-следующими поездами, а также на принципиально новом уровне решить задачи контроля местоположения вагонов и локомотивов на станциях, обеспечить решение задач оповещения работающих на пути;

• наличие электронной карты на локомотиве позволяет отказаться от большинства напольных устройств передачи информации на локомотив (за исключением реперных сигналов на входе станций, в качестве которых могут быть использованы датчики САУТ-ИСП). Оперативный ввод информации в электронную карту обеспечивает отслеживание системой как постоянных, так и временных ограничений скорости;

• автоматическая регистрация и дешифрация информации о параметрах движения локомотива, действиях машиниста и состоянии подвижного состава обеспечивает не только получение объективной информации о нарушении требований безопасности движения, но и позволяет перейти к полностью автоматическим системам контроля за соблюдением технологической дисциплины в АСУ хозяйств и АСУ безопасности движения, что одновременно позволяет совестно с развитием систем цифровой радиосвязи перейти к оперативному контролю из центров управления за действиями локомотивных бригад и состоянием подвижного состава.

• использование компьютерных систем для систем безопасности и построение их в виде наращиваемых комплексов с открытой архитектурой позволяет повысить надежность устройств, в том числе и за счет резервирования, сократить затраты на профилактическое обслуживание при их самодиагностировании и исключить дополнительные расходы на монтаж при поэтапном расширении функций системы безопасности.

Организация управления движением поездов на основе данных технических решений позволяет в дополнение к действующим сигнальным показаниям АЛСН вводить дополнительную информацию, направляемую по радиоканалу с поста ДСП с учетом ее согласованности с информацией от электрической централизации (рис. ).

Кроме того, расширяется возможность контролировать свободность перегонов (блок-участков) или пути на станциях через взаимодействие сигналов от счетчиков осей и системы КЛУБ-У на локомотиве. Испытания таких систем для участков с полуавтоматической блокировкой на Московской ж.д. показали, что при этом обеспечивается высокая живучесть устройств контроля свободности перегона даже при повреждениях в кабеле.

Расширение функций безопасности осуществляется не только на системном уровне, но и для повышения эффективности отдельных операций. На рис. приведены принципы действия системы принудительной остановки маневрового локомотива (СПОМ). Данная система является вспомогательной и содержит элементы сопряжения к типовой маневровой радиостанции и клапан служебного торможения на локомотиве.

Испытание данной системы подтвердили ее работоспособность и возможность, как автономного применения, так и в качестве элемента более сложных систем контроля безопасности движения, в том числе и для управления «толкачами».

На рис. показано, что введение цифрового радиоканала на станциях позволяет принципиально по-новому решать задачу защиты от сбоев АЛСН на стрелочных секциях, дублировать информацию АЛСН, в том числе на боковых путях станции., отказаться от точечных датчиков САУТ у входных и выходных сигналов, обеспечив не только повышение надежности, но и передачу оперативной информации от ДСП о параметрах движения по участку.

Данная структура станционных систем позволяет исключить выезды локомотива на заданные маршруты приема и отправления, а также оперативно передавать на локомотив через каналы ДЦ и СПД временные ограничения скорости на участке и отставания от графика движения.

Канал радиосвязи на станции может одновременно быть использован для приема информации о состоянии систем безопасности на локомотиве.

Эффективность предложенных технических решений иллюстрирует рис. Здесь для варианта 1 показано, что существующие системы безопасности АЛСН+УКБМ не могут гарантировать защиту от проезда запрещающего сигнала, т.к. они контролируют, а не автоматизируют действия машиниста.

Расширение функций безопасности в приборах «Дозор» и КЛУБ с отработкой кривой торможения на минимальную длину блок-участка повысило безопасность, но не исключило возможность проезда запрещающего сигнала светофора.

В системе САУТ эта задача была решена путем установки на каждом светофоре точечного датчика с информацией о длине и профиле пути, но надежность этих систем явно недостаточна, что подтверждено практикой эксплуатации.

Развитие функциональных возможностей системы САУТ позволило устанавливать только один датчик на входе и выходе станций (вариант 3), но контроль проследования границ блок-участков осуществлялся по системе АЛСН, что не отслеживает необходимую точность, а на входе станции отсутствовала информация о конкретной длине маршрута.

Для устранения этого недостатка в точечный датчик системы САУТ вводено кодирование информации, получаемой с поста ДСП о маршруте приема, но это потребовало в свою очередь усложнить увязку с ЭЦ. Данный вариант испытывается совместно с ЕКС и имеет признак САУТ-НСП.

Преимущества варианта 5 с учетом приведенных соображений очевидно, т.к. для передачи информации не требуется укладки кабеля. Она осуществляется в любой точке в зоне станции и координаты локомотива непрерывно передаются на пост ДСП.

На рис. показаны реализуемые в системе безопасности на локомотиве функции, совершенствование которых на основе приведенных технических решений позволяет повысить надежность и безопасность всего комплекса систем управления движением поездов.

Одновременно развитие указанных технологий позволяет решать следующие задачи управления в составе поезда. К таким задачам можно отнести:

• управление торможением хвостового вагона поезда по радиоканалу. Данное устройство под названием СУТП успешно испытывается на Западно-Сибирской, Южно-Уральской и Свердловской ж.д. При разработке этой системы были решены задачи создания радиомодема повышенной помехозащищенности для диапазона 160 МГц;

• управление локомотивов в составе поезда для системы ИСАВП-РТ (рис. ), испытания которой прошли на Московской и Октябрьской ж.д. и подтвердили эффективность использования режимов распределенной тяги для повышения безопасности движения и сокращения расходов на электроэнергию.

Аналогичные тенденции применения новейших технологий в системах безопасности характерны и для других стран. Например, система радиоуправления торможением вагонов в составе грузового поезда (ЕР^х) фирмы GE позволяет решить проблему сокращения тормозного пути и диагностики элементов грузового вагона на ходу поезда (рис. ).

2 Принципы применения аппаратуры потребителей (АП) Спутниковых Радионавигационных Систем (СРНС) второго поколения ГЛОНАСС/GPS в единой комплексной Многоуровневой Системе (МС) управления и обеспечения безопасности движения поездов

Внедрение АП СРНС ГЛОНАСС/GPS в МС позволяет увеличить количество оперативной информации для обеспечения маневровой работы, перевозки опасных грузов, определения местоположения подвижных единиц на путях станций и перегонов с погрешностью не более 1м.

Посредством АП СРНС ГЛОНАСС/GPS решаются следующие задачи:

• определение координат объектов железнодорожной линии для формирования базы данных, как основы Цифровой Модели Путевого Развития (ЦМПР) для решения представленных ниже задач,

• контроль местоположения самостоятельных подвижных единиц и работающих на путях бригад на станциях и перегонах,

• контроль свободности станционных путей и перегонов на основе определения длины состава на пунктах контроля полносоставности,

• построение систем оповещения о приближении поездов к переездам и бригад работающих на путях,

• построение системы единого времени для устройств Железнодорожной АвтомаТики (ЖАТ) и связи с погрешностью не более 10 ^-6 с,

• определение расстояний между локомотивами (системы интервального регулирования),

Решение вышеуказанных задач позволит существенно повысить безопасность движения поездов.

В соответствии с вышеуказанными задачами возникают следующие требования к АП СРНС ГЛОНАСС/GPS:

1. Одновременный приём радионавигационного сигнала от не менее чем 12 Навигационных Искусственных Спутников Земли (НИСЗ).

2. Измерение псевдодальностей до НИСЗ с погрешностью не более 0.1 кодовой последовательности на длине волны λ1 = 0.1924 м. Дисперсия измерения σ = 0.3 м.

3. Точность взаимной синхронизации приёмников радионавигационных сигналов СРНС ГЛОНАСС/GPS не хуже 10^-7 секунды.

4. Точность синхронизации последующего и пред идущего момента измерения псевдодальности до НИСЗ АП СРНС ГЛОНАСС/GPS не хуже 10^-9 секунды.

5. Наличие полного описания АП, включая внутренний двоичный формат передачи данных.

6. Отсутствие скрытых от пользователя программных компонент.

7. Открытость всех алгоритмов навигационных решений для азработчиков устройств ЖАТ.