Технические условия, предъявляемые К системе управления движением поездов на участках всм, ход их разработки и возможность универсального применения.

Андросова Виктория Павловна студент.

Холин Вячеслав Константинович студент.

Степин Александр Владимирович руководитель, преподаватель.

Челябинский институт путей сообщения

( Россия, Челябинск )

 

Развитие высокоскоростного движения в России связано с реализацией проекта магистрали «Москва - Казань - Екатеринбург» и в дальнейшем до Челябинска, в Сибирь и на Китай, в рамках которого поставлена задача движения со скоростью до 400 км/ч. В ходе его осуществления особое значение приобретает вопрос создания системы управления движением поездов (СУДП), ее структурных элементов и выбора подсистем.

В мировой практике железнодорожных регулярных перевозок пока отсутствует опыт движения со скоростью 400 км/ч, однако есть достижения таких скоростей во время испытаний и специальных поездок высокоскоростного подвижного состава [1]. Это говорит о практической возможности реализации данной задачи на достаточно больших полигонах. При этом требуется создать, а в последующем соблюсти повышенные технические и технологические требования для обеспечения постоянного движения при заявленных скоростях.

В связи с этим потребовалась необходимость создания специальных технических условий (СТУ), разработка которых была поручена ученым и специалистам Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра 1 (ПГУПС). Аргументами в пользу привлечения именно этого разработчика были высокая квалификация и профессионализм специалистов и ученых, а также комплексная разработка коллективом большинства составляющих инфраструктуры железных дорог: верхнего строения пути, земляного полотна, мостов, устройств электроснабжения, радиосвязи, системы железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ), технологической безопасности и экологии.

Коллектив университета разработал 12 нормативных документов, которые на основе мирового опыта и с учетом отечественных исследований определили вектора проектирования и в ряде случаев сформулировали принципиально новые подходы для высокоскоростных магистралей.

В полной мере это относится и к системе управления движением поездов (СУДП) ВСМ. СТУ включают самые прогрессивные технологии и объединяют требования лучших мировых образцов. При этом речь идет о принципиально новой системе, которой не существует в арсенале тиражируемых проектов. Практическое воплощение заявленной в СТУ системы управления движением поездов позволит России не только иметь самую современную СУДП, но и определить перспективу модернизации систем СЦБ на магистральном транспорте, физический износ которых сегодня превышает 80 % [2, 3].

Следует особо подчеркнуть, что задача создания СУДП решена российскими специалистами самостоятельно. За рубежом также разрабатываются свои варианты такой системы, которые тоже соответствуют требованиям высокоскоростного движения, однако они носят несколько расплывчатый и несистематизированный характер. Предложения и наработки ПГУПС представляются более интересными и полными, а лидерство отечественных специалистов в этом вопросе неоспоримо.

Так технологической особенностью высокоскоростной железнодорожной магистрали «Москва - Казань - Екатеринбург» является необходимость обеспечить управление смешанным движением высокоскоростных, скоростных пассажирских, ускоренных грузовых (контейнерных или контрейлерных) и хозяйственных поездов. Следовательно, функции СУДП должны быть увязаны с соответствующими категориями передвижений. В связи с этим дифференцируются их следующие виды: высокоскоростные, поездные и маневровые. Каждый из главных путей на перегонах и станциях должен быть равнозначным с точки зрения направления движения поездов, обеспечения скоростного режима и интервала попутного следования.

Интервал попутного следования, как правило, может меняться от двух до пяти минут и выше. Раздельные пункты на линии предусматриваются на расстоянии 30-40 км друг от друга. Для обеспечения возможности капитального ремонта пути на перегонах проектируются диспетчерские съезды.

СУДП необходимо строить на принципах обеспечения автоматического управления, с максимальной автоматизацией функций операторов. Она должна содержать стационарную аппаратуру системы управления (САСУ), установленную на станциях и в путевых пунктах концентрации (ППК), расположенных вдоль ВСМ, а также бортовую аппаратуру системы управления (БАСУ), размещаемую непосредственно на подвижном составе. В состав САСУ также включается подсистема центра диспетчерского управления (ЦДУ).

Можно согласится с разработчиками системы управления движением поездов на ВСМ, что она должна содержать три основных уровня: верхний диспетчерский, средний станционный и нижний напольный. Это вполне согласуется с действующими устройствами при традиционных скоростях. Более того, каждый уровень включает большинство уже существующих элементов железнодорожной автоматики и телемеханики с некоторыми дополнениями.

Первый верхний уровень должен состоять из системы диспетчерской централизации (ДЦ), системы технической диагностики и мониторинга (СТДМ) ЖАТ, а также предусматривать увязку с другими системами управления устройствами инфраструктуры и координирования перевозочного процесса.

Второй средний уровень должен включать средства автоматической идентификации, системы интервального движения поездов (ИРДП), системы электрической централизации (ЭЦ) и увязки с верхним уровнем, а также с другими устройствами и подсистемами (заграждения, оповещения работающих на путях, управления механической очисткой или снеготаяния стрелочных переводов, информирования пассажиров).

Третий нижний уровень включает устройства передачи информации в бортовые устройства подвижных объектов и напольное оборудование (стрелки, светофоры, рельсовые цепи и др.).

Основной режим управления движением поездов осуществляется из ЦДУ ВСМ. Предусматривается также возможность перевода в режим станционного управления при проведении плановых регламентных работ на инфраструктуре или при возникновении нештатных ситуаций.

Информацию от станций предполагается передавать в центр диспетчерского управления по резервируемым каналам ДЦ, которая должна содержать необходимые для принятия управленческих решений сведения о местонахождении подвижных единиц, состоянии подсистем электрической централизации, интервального регулирования и других устройств. При этом на всей линии должна осуществляться автоматическая установка маршрутов для движения поездов всех категорий согласно графику.

Корректировка отклонений фактических параметров движения от нормативных должна реализовываться интеллектуальной системой поддержки принятия решения по минимизации конфликтов в поездной ситуации, включая автоматическую корректировку графика движения и передачу соответствующей информации на локомотив.

Все подсистемы управления движением объединяются в единый комплекс посредством магистральной сети передачи информации на основе ВОЛС в соответствии с требованиями по защите информации и предотвращению кибернетических угроз.

Станции для управления движением поездов всех категорий должна быть оборудованы микропроцессорной электрической централизацией стрелок и сигналов с бесконтактным управлением объектами [4-7]. Для сравнительно небольшого количества объектов управления и контроля целесообразно использовать децентрализованное размещение объектных контроллеров на основе мультистанционных систем централизации.

Главным средством контроля занятости участков пути на станциях и перегонах и каналом передачи информации о состоянии впереди расположенных рельсовых участков, а также средством обеспечения контроля целостности рельсов являются рельсовые цепи тональной частоты (ТРЦ). Именно последнее обстоятельство требует сохранение рельсовых цепей, так как более надежных способов контроля исправности рельсовой колеи пока не найдено.

Стационарные устройства ИРДП по радиоканалу должны обеспечивать движение поездов со скоростями до 400 км/ч, многозначная АЛС-ЕН в зависимости от технологии управления - со скоростями до 250 км/ч, АЛС - до 160 км/ч. Нарушения системы интервального регулирования должны давать возможность ступенчато изменять режим скоростей от 400 до 250 км/ч и от 250 до160 км/ч.

Проекты ВСМ должны предусматривать наличие средств информационных технологий по содержанию инфраструктуры ЖАТ, мониторинг технического состояния средств, контроль регламентных процессов содержания устройств, ведение базы данных о неисправностях и ремонте технических средств, материально - техническое обеспечение инфраструктуры, ведение электронного паспорта на технические средства. В определенной мере эти задачи решаются, например, в системе МПЦ. Нужна доработка и дополнение имеющихся возможностей.

СУДП должна стыковаться с устройствами АСУ перевозочным процессом для выдачи по ее запросам необходимой информации при ведении статистического учета и анализа работы магистрали, выявлении возможных отклонений от графика и расчета эксплуатационных и экономических показателей, а также по целому ряду других важных сведений.

Структура микропроцессорных систем безопасности ЖАТ должна быть реализована по архитектуре 2а2у2а2, которая является более удобной в эксплуатации по сравнению с широко применяемой структурой 2А3. Таким образом спроектированное аппаратно-программное обеспечение систем ЖАТ обеспечивает в максимально возможной степени поочередное обслуживание, ремонт, модернизацию системы, изменение технологических процессов без прекращения действия СУДП.

Архитектура СУДП по маршрутам высокоскоростного движения должна предусматривать стопроцентное резервирование всех узлов системы, включая модули сопряжения по контролю и управлению или резервирование функций по уровням управления. Это требование принято на основе опыта резервирования наиболее важных элементов в системах электрической централизации метрополитенов, где особенно велика цена перерыва движения для мегаполиса [8]. Даже в системах маршрутно-релейной централизации применяется специальная схема переключения на резервный комплект пускового блока для управления стрелкой или, например, используется специальная выделенная физическая линия связи для переключения на резервный комплект линейного пункта ДЦ.

Предложенная структура СУДП позволяет реализовать обеспечение безопасности по трем контурам. На уровне ЦДУ, реализующий интервальное регулирование движения поездов и автоматическую установку маршрутов. Станционный уровень при некоторой модернизации обеспечит преемственность с действующими в настоящее время системами СЦБ. Бортовой уровень позволит исключить угрозу безопасности на основе информации о движении поездов встречного и попутного направлений.

В проекте необходимо осуществить и такие дополнительные меры по повышению надежности ЖАТ:

- МПЦ и ИРДП должны работать по возможности в раздельных УВК с обменом информацией по цифровому интерфейсу;

- защиту устройств от перенапряжений осуществлять как правило путем децентрализованного размещения объектных контроллеров управления стрелками и светофорами;

- для электрического питания устройств ЖАТ использовать систему бесперебойного питания на основе шины постоянного тока;

- работу устройств АЛС осуществлять на единой частоте 75 Гц для участков с электротягой на постоянном и переменном токе.

Для создания возможностизахода на ВСМ подвижного состава ОАО «РЖД» и привлечения восстановительных и пожарных поездов в нештатных ситуациях нужно увязать управление движением поездов в зонах сопряжения с действующими линиями магистрального транспорта. Поэтому в системе ВСМ необходимо обеспечить традиционные функции управления и способы передачи данных [9]. Система сигнализации для поездов должна максимально соответствовать требованиям Инструкции по сигнализации, принятой в ОАО «РЖД», для стационарных светофоров и бортовых систем. Должно обеспечиваться безопасное взаимодействие ВСМ с соединительными линиями железных дорог общей сети при приоритетности условий высокоскоростного движения.

 

Используемая литература:

1. Киселёв И. П. и др. Высокоскоростной железный транспорт. Общий курс: учеб. пособие: В 2 т. М.: УМЦ ЖДТ, 2014. Т. 1 -308 с.; т. 2 - 372 с.

2. Сапожников В. В., Никитин А. Б. Анализ компьютерных систем оперативного управления устройствами ЭЦ // Автоматика связь, информатика. 2006. № 6. С. 6-8.

3. Никитин А. Б., Кононов В. А., Лыков А. А. Основы проектирования электрической централизации промежуточных станций. М.: УМЦ ЖДТ, 2013. 348 с.

4. Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики. Методы и принципы обеспечения безопасности микроэлектронных СЖАТ. СПб.: ПГУПС, 1994. 120 с.

5. Никитин А. Б., Тильк И.Г. Централизация компьютерного управления перевозочным процессом на станции // Транспорт Урала. 2006. № 2. С. 9-13.

6. Никитин А. Б., Ковкин А. Н. Управление стрелочными электроприводами в компьютерных системах горочной централизации // Автоматика на транспорте. 2015. Т. 1, № 1. С. 51-62.

7. Методы построения безопасных микроэлектронных систем железнодорожной автоматики / под ред. В. В. Сапожникова. М.: Транспорт, 1995. 272 с.

8. Сапожников В. В., Никитин А. Б. Микропроцессорная система электрической централизации МПЦ-МПК // Наука и транспорт. 2009. С. 18-21.

9. Никитин А. Б., Болтаев С. Т., Глыбовский А. М. Особенности реализации функций электрической централизации для высокоскоростных поездов на линиях смешанного движения // Изв. ПГУПС. 2016. № 2. С. 215-228.