Современные системы управления движением поездов

01.04.2022
16:27

Председатель Комитета НП «ОПЖТ» поразработке и внедрению электротехнических и интеллектуальных систем управления и обеспечения безопасности, главный эксперт Центра научно-технологической экспертизы АО «НИИАС» Николай Балуев специально для «Объединения производителей железнодорожной техники» рассказал о современных системах управления движением поездов.

Николай Николаевич, расскажите, пожалуйста, почему возникла необходимость разработки новых систем управления?

— Привычные нам системы автоматики и телемеханики на перегонах, на станциях, на горках придуманы достаточно давно, несколько десятилетий тому назад. На тот момент они успешно выполняли свои задачи. По сути, их потенциала хватило до сегодняшнего времени. И сегодня они с большим трудом, но все же обеспечивают потребности по пропуску необходимого объема грузов и пассажиров. Но сейчас у них наметился некий предел возможностей.  

Системы, которые много лет служили для управления движением – привычные нам системы автоматики на перегонах – полуавтоматическая и автоматическая блокировка, на станциях – электрическая, релейно-процессорные и микропроцессорные системы централизации, а над всем этим еще надстройка в виде диспетчерской централизации – постепенно уходят в прошлое.

А что приходит на смену этой системе?

—  Сегодня нужно говорить о единой системе управления движением поездов на полигоне, а не разделять на несколько систем управления на различных объектах – например, на станциях и перегонах. Сейчас у этой системы появилось российское название – РСУДП. Первичное понимание принципов ее работы появилось во время проектирования высокоскоростной магистрали Москва-Казань. И хотя до стадии реализации проект не дошел, все проектные наработки были выполнены.

Примечательно, что новая система может применяться не только на ВСМ, но и на магистралях с интенсивным пассажирским или грузовым движением.

Это принципиально новый продукт с большим потенциалом, который сможет прийти на смену имеющимся системам минимум на 2-3 ближайшие десятилетия.

Расскажите, пожалуйста, поподробнее про технические особенности новой системы.

Это двухканальная система. Позиционирование поезда по занятию или освобождению участков пути в известных нам системах автоматики и телемеханики за счёт применения классических рельсовых цепей дублируется позиционированием через спутниковую навигацию, электронную карту на борту, через взаимодействие попутных поездов между собой и с центром движения поездов. В центре движения поездов строится поездная модель, и каждому поезду по цифровому радиоканалу задаются разрешённые параметры его движения: разрешённая скорость либо точка прицельной остановки, если впереди есть препятствие. Точкой прицельной остановки может быть хвост впереди идущего или внезапно остановившегося поезда, либо запрещающий сигнал входного светофора станции, если вдруг на станции сложилась ситуация, что поезд пока нельзя принять.

Еще одно принципиально новое нововведение – технология подвижного блок-участка.

Привычные нам системы автоматики при попутном пропуске поездов друг за другом всегда опирались на разграничения на фиксированные расстоянии, на блок-участки. Это вчерашний день. На обычной инфраструктуре ходят вперемешку самые разные поезда – грузовые, пассажирские, моторвагонные, электрички, современные скоростные поезда. У них у всех разные скоростные параметры, разные тормозные пути, и фиксировать для них блок-участки – это непроизводительно, мы теряем пропускную способность инфраструктуры.

— В чем заключается принципиальное отличие технологии подвижного блок-участка, как она помогает увеличить пропускную способность?

Проходные светофоры автоблокировки не применяются, вместо них используется локомотивная сигнализация как основное средство передачи информации, и в необходимых случаях также дублирование радиоканалом.

На станции при пропуске пакета поездов попутно друг за другом станционные светофоры нельзя убрать/демонтировать, но их можно выключить, перевести в автоматический режим, и тогда поезда едут друг за другом с тем интервалом, который безопасен по условиям торможения.

Если это грузовой тяжелый поезд, то ему нужен большой тормозной путь, и соответственно впереди должно быть рассчитанное для него свободное расстояние, чтобы он мог затормозить, безопасно остановиться перед препятствием. Если это более скоростной поезд с другими тормозными характеристиками, то и тормозной путь у него совершенно другой.

И вот таким образом, добавляя гибкости даже на существующих линиях, после модернизации систем автоматики можно получить повышение пропускной способности порядка 15–20 %, а в некоторых случаях до 30%.

— Можно ли еще как-то увеличить пропускную способность?

Да. Два и более однородных грузовых поезда можно пустить друг за другом, не разграничивая их на заданное количество блок-участков, в режиме так называемой «виртуальной сцепки». Тогда первый поезд идет по показаниям светофоров или тех средств, которые управляют им по параметрам его движения. При этом по радиоканалу он передает следующему поезду информацию о параметрах своего движения, и второй поезд может идти на такой вот «подвязке» радиоканала, сблизившись с первым.

За счет формирования такого пакета поездов на одном перегоне вместо условных пяти попутно следующих поездов может оказаться семь-восемь. Это значительное повышение пропускной способности инфраструктуры.

А как обстоят дела с пригородным движением, ведь движение там очень интенсивное?

В качестве иллюстрации эффективной работы современной системы управления движением поездов может служить Московское центральное кольцо – МЦК, а также формирующиеся Московские центральные диаметры (МЦД). Здесь очень плотный график движения поездов, они ходят (ну или будут ходить в самое ближайшее время) с трехминутным интервалом.

На МЦК применяется так называемая гибридная система управления движением поездов. Здесь обязательно используются два канала – радиоканал и классические рельсовые цепи. Здесь также используется бессветофорная блокировка на перегонах, выключение светофоров, перевод их в автоматический режим. И параллельно работающая система позиционирования поездов на инфраструктуре на основе современных технологий – цифрового радиоканала, спутникового позиционирования, бортовой электронной карты.

За счет применения современных средств удается безопасно и эффективно обеспечивать движение попутных поездов с такой плотностью, как это реализовано на МЦК.

А в перспективе – внедрение систем технического зрения, переход на беспилотное вождение.

Где впервые планируется внедрить российскую систему управления движением поездов РСУДП?

 Российская система управления движением поездов разрабатывается в рамках проектирования ВСЖМ Москва-Санкт-Петербург, вся магистраль разделена на несколько этапов строительства. Система управления движением поездов должна появиться раньше, она должна появиться на первом участке из построенных, пройти весь цикл испытаний.

Не исключено, что параллельно будет спроектирован участок на существующей инфраструктуре. Но с точки зрения управления движением поездов это будет заново построенная система.

— Можно ли назвать РСУДП полностью российской разработкой?

— Да, это полностью российская разработка с точки зрения алгоритмов. Конечно, в некоторой степени эта система будет похожа на использующиеся системы за рубежом, особенно тех стран, которые внедрили ВСМ достаточно давно. Что касается оборудования и компонентов, то доля локализации уже сейчас очень высока, и вероятно, что к строительству прототипа на пилотном участке этот процент станет еще выше.

Программное обеспечение будет также полностью российским. Помимо предприятий-изготовителей средств железнодорожной автоматики и телемеханики, в проекте будут участвовать и другие предприятия, например, стрелочные заводы будут разрабатывать новые стрелочные переводы.

— Есть ли какие-то нововведения в области автоматизации на сортировочных горках?

— Здесь тоже есть значительные наработки. Есть российские современные системы, так называемые КСАУ СП - системы управления роспуском составов на сортировочных горках. Они также вполне успешно развиваются. Сейчас стоит задача научиться распускать вагоны с опасными грузами – в частности, газовые цистерны. До настоящего времени в России не распускали такие вагоны. Это также российская разработка с достаточно высоким уровнем локализации, который будет увеличиваться в дальнейшем.

Справочно

В России системами автоматики занимаются компании ОАО «ЭЛТЕЗА», АО «Радиоавионика», АО «Ижевский радиозавод», АО «ЭЛАРА» и др. Кроме того, головным научным учреждением, осуществляющим разработку и создание систем управления движением, является ОАО «НИИАС» (Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте) – «дочернее» предприятие ОАО «РЖД».

ОАО «ЭЛТЕЗА»

ОАО «ЭЛТЕЗА» – это многопрофильная компания, выпускающая современное электротехническое оборудование, электронные и микропроцессорные устройства, а также системы управления движением поездов и обеспечения безопасности железнодорожных перевозок.

Компания предоставляет комплексные услуги на протяжении всего жизненного цикла изделий, включая их разработку, проектирование, изготовление, монтаж и наладку, а также сервисное обслуживание, ремонт и утилизацию.

ОАО «ЭЛТЕЗА» первое дочернее предприятие, организованное в рамках реформирования ОАО «РЖД», оно был создано на базе профильных электротехнических заводов по производству средств автоматики и связи для железнодорожного транспорта, история которых насчитывает до 100 лет.

Филиалы компании находятся в Москве, Санкт-Петербурге, Ельце, Армавире, Волгограде и Камышлове.

Одним из ключевых продуктов компании является система микропроцессорной централизации стрелок и светофоров МПЦ-ЭЛ.

Для метрополитена ОАО «ЭЛТЕЗА» также выпускаетгибридную систему
РПЦ-ЭЛ, релейную аппаратуру и стативы, светофоры, трансформаторы, резисторы и т.п. Оборудование ОАО «ЭЛТЕЗА» установлено на десятках станций метрополитена Москвы.

АО «Радиоавионика»

Это крупнейший российский разработчик и производитель инновационного оборудования многоцелевого назначения для обеспечения безопасности движения железнодорожного транспорта - железнодорожной автоматики и телемеханики, средств неразрушающего контроля и контроля технического состояния объектов.

С момента своего основания более 30 лет назад небольшое предприятие численностью 30 человек проделало огромный путь и превратилось в большую компанию, входящую в перечень стратегических предприятий Санкт-Петербурга. За последние годы валовый объём продукции и услуг составляет более 4 млрд рублей, численность работников превышает 700 человек, а площадь производственных площадей занимает свыше 14 тыс. м2.

Усилиями специалистов компании успешно реализован ряд стратегически важных проектов, в т.ч. обеспечение безопасного управления напольными объектами на скоростных магистралях Санкт-Петербург – Москва, Санкт-Петербург – Бусловская, а также в районе расположения Олимпийских объектов в г. Сочи.

Компания «Радиоавионика» производит большой ассортимент продукции, при этом все устройства и системы имеют полноценную встроенную диагностику, которая позволяет изменять технологию обслуживания, снижать эксплуатационные затраты и переходить на прогнозирование остаточного ресурса системы.

Три основных направления производимой продукции - железнодорожная автоматика и телемеханика, средства неразрушающего контроля, контроль технического состояния объектов.

АО «Ижевский радиозавод»

АО «ИРЗ» — российская группа приборостроительных компаний, расположенная в Ижевске (Удмуртия).

Дочерняя компания радиозавода – ООО «ИРЗ-ЛОКОМОТИВ» – производит целый спектр оборудования для железнодорожной отрасли:

  • системы автоматики и безопасности
  • системы интервального управления движением
  • системы мониторинга и контроля параметров движения и работы узлов машин
  • источники питания
  • преобразователи, зарядные устройства

Аппаратура ИРЗ-Локомотив применяется на подвижном составе железных дорог, в том числе на комбинированном ходу, в составе систем интервального регулирования движения поездов с размещением оборудования на станции и железнодорожных перегонах, в составе переездной сигнализации, на специальном подвижном составе метрополитена.

Компания реализует полный производственный цикл – от разработки до производства, испытания и сервисного сопровождения.

АО «Научно-производственный комплекс «Элара» имени Г.А.Ильенко»

АО «ЭЛАРА» — российское предприятие, выпускающее электронные приборы. Расположено в г. Чебоксары. В 2021 году АО «ЭЛАРА» включено в федеральный перечень системообразующих предприятий. Предприятие ведет свою историю с 1970 года.

Оборудование чебоксарского завода установлено в поездах, самолётах, автомобилях и даже на тепловых электростанциях. Железнодорожная отрасль — одно из приоритетных направлений работы АО «ЭЛАРА».

АО «ЭЛАРА» совместно с партнерами-разработчиками из АО «НИИП имени В.В. Тихомирова» является изготовителем и поставщиком системы управления КСУиД — так называемого «мозга» для электропоездов ЭГ2ТВ («Иволга»), которые курсируют по наземному метро столицы России. В 2020 году предприятие начало серийные поставки блоков управления тяговым приводом (БУТП) для составов московского метрополитена.

Для тепловозов нового поколения производства ОАО «Коломенский завод» и АО «УК «БМЗ» завод изготавливает микропроцессорные системы управления дизель-генератором.

В рамках сотрудничества с ОАО «РЖД» предприятие выпускает микропроцессорные системы интервального регулирования и обеспечения безопасности движения поездов на перегонах (АБТЦ-МШ). АО «ЭЛАРА» приняло участие в грандиозном транспортном проекте столицы – запуске Московских центральных диаметров. В 2020 году сотрудники предприятия приступили к настройке системы блокировки железных дорог Московского железнодорожного узла и на одном из участков «Восточного полигона» — Забайкальской железной дороге.

АО «НИИАС»

Институт ведет разработку комплексного подхода к управлению всеми циклами производственного процесса на железнодорожном транспорте на основе создания единой технологически интегрированной системы управления перевозочным процессом, инфраструктурой и безопасностью, основанной на современных программных и интеллектуальных технологиях.

Один из важнейших проектов АО «НИИАС» – создание Единой интеллектуальной системы управления и автоматизации производственных процессов на железнодорожном транспорте (ИСУЖТ).Система является полностью российской разработкой на основе единой программной платформы, помимо этого, это первая отечественная система для железнодорожного транспорта, использующая методы искусственного интеллекта.

Функционал ИСУЖТ включает в себя все существующие горизонты планирования перевозочного процесса от годового и месячного планирования до диспетчерского регулирования.

С точки зрения технологических вертикалей ИСУЖТ автоматизирует сквозные процессы для дирекций управления движением, тяги, инфраструктуры и центра фирменного транспортного обслуживания.

Функционал ИСУЖТ охватывает всю производственную деятельность ОАО «РЖД». Диспетчеру, который решает задачи планирования, согласования и контроля, в ИСУЖТ соответствует интеллектуальный программный модуль – планировщик. Реализация всей сети взаимодействующих планировщиков составляет дорожную карту ИСУЖТ.

ИСУЖТ направлен на оптимизацию решений конкретных диспетчеров. Суть управляющей системы проявляется в формировании планов и регулировочных заданий, как для диспетчерского и инженерного персонала, так и в виде управляющих сигналов с передачей на локомотивы и оборудование инфраструктуры.

Реализация задач в ИСУЖТ в области планирования, согласования и контроля исполнения планов в реальном времени осуществляется с помощью сети взаимодействующих динамических планировщиков. Каждый планировщик, в свою очередь, представляет собой сеть взаимодействующих между собой агентов. Построение планов с помощью мультиагентной технологии осуществляется эволюционным путем в процессе переговоров десятков и сотен тысяч агентов, непрерывно конкурирующих и кооперирующихся друг с другом.

Один из подпроектов системы – «Автоматизация разработки нормативного графика движения поездов». Его целью является переход от пониточной прокладки графика в ручном режиме к автоматическому построению графика на участке/полигоне или сети железных дорог. Система внедрена в постоянную эксплуатацию на Восточном полигоне ОАО «РЖД». С 2020 года в дирекции управления движением на Восточном полигоне начата разработка графика с ее помощью.

Реализация ИСУЖТ позволит оптимизировать грузовое движение, сократить издержки, создать резерв пропускной способности магистралей, осуществлять доставку грузов в гарантированные и установленные сроки для качественного обслуживания клиентов российских железных дорог. Существенное снижение человеческого фактора откроет возможность слияния целого ряда блоков управления и добиться более масштабной оптимизации производственного процесса. Это позволит создать более совершенную рыночную структуру управления в холдинге ОАО «РЖД».