О НАПРАВЛЕНИЯХ РАЗВИТИЯ ЛОКОМОТИВНЫХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ И УПРАВЛЕНИЯ

​ON THE DIRECTIONS OF DEVELOPMENT OF LOCOMOTIVE SAFETY AND CONTROL SYSTEMS

Oleg Semilutsky

student, specialty 02.23.06 Technical operation of railway rolling stock, Volgograd Technical College of Railway Transport - branch of the Rostov State University of Railway Transport,

Russia, Volgograd

АННОТАЦИЯ

Развитие локомотивных систем безопасности является критически важным направлением в обеспечении безопасной и эффективной эксплуатации железнодорожного транспорта. Данная тема охватывает широкий спектр технологических и инженерных решений, направленных на предотвращение аварий, минимизацию человеческого фактора и повышение надежности работы локомотивов.

ABSTRACT

The development of locomotive safety systems is a critically important area in ensuring the safe and efficient operation of railway transport. This topic covers a wide range of technological and engineering solutions aimed at preventing accidents, minimizing the human factor and improving the reliability of locomotives.

В процессе организации движения поездов важнейшую роль играют локомотивные устройства безопасности. В своем развитии они прошли несколько ступеней. К середине 1980-х годов на смену многочисленным бортовым приборам, выполненным на базе релейной аппаратуры и сильно перегружающим кабину машиниста (рисунок 1а), пришли более эффективные микропроцессорные технические средства. К ним относятся комплексные локомотивные устройства безопасности КЛУБ, система автоматического управления тормозами САУТ, телемеханическая система контроля бодрствования машиниста ТСКБМ и их модификации (рисунок 1б).

В целях интеграции конструктивных решений и унификации протоколов обмена данными был создан безопасный локомотивный объединенный комплекс (БЛОК), позволивший исключить параллелизм и дублирование аппаратуры, а также реализовать единую бортовую базу данных для работы всех функциональных подсистем (рисунок 1в). Унификация всех интерфейсов сделала этот комплекс легко наращиваемым и способным к расширению своих функций. В нем также имеется возможность интеграции с европейской системой управления движением поездов ERTMS. Единый формат сообщений и способ отображения информации для машиниста, реализованный в блоке индикации локомотива (БИЛ), а также переход на более компактную элементную базу позволил минимизировать габариты локомотивного оборудования.

а)                                                     б)                                                   в)

Рисунок 1. Интеграция систем и устройств безопасности движения

Более функциональный вариант комплекса - БЛОК-М - позволяет решать задачи по организации движения поездов со скоростями выше 250 км/ч, что невыполнимо для его предшественников (КЛУБ-У и БЛОК) из-за ограниченности вычислительного ресурса. БЛОК-М более гибок с точки зрения интеллектуальной реконфигурации аппаратуры, особенно с учетом взаимодействия с современными бортовыми системами управления и диагностики, а в ряде случаев способен легко интегрировать функционал других бортовых подсистем, в частности системы автоведения. Кроме того, в отличие от предшественников в БЛОК-М заложены более унифицированные решения в части ответственной функции приема-передачи данных по цифровым радиоканалам.

БЛОК-М способен без аппаратной модернизации работать в составе многофункциональных систем организации движения поездов нового поколения, решающих задачи сокращения интервалов попутного следования в тесной увязке с системами железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ).

Особое место в этом ряду занимает система интервального регулирования АЛСО с подвижными блок-участками. Ее создание стало возможным благодаря наличию современных локомотивных устройств, способных обрабатывать большой объем информации. К ним относятся бортовое устройство безопасности КЛУБ-У, комплексы БЛОК или БЛОК-М, а в ближайшей перспективе - система обеспечения безопасности для высокоскоростного движения СОБ-400.

В электронную карту (базу данных) бортового устройства занесены длины всех рельсовых цепей участка движения. Получив по рельсовому каналу связи АЛС-ЕН информацию о количестве свободных впередилежащих рельсовых цепей и зная свою текущую железнодорожную координату по данным спутниковой навигации, бортовое устройство безопасности вычисляет расстояние до точки прицельного торможения и определяет допустимую скорость движения в соответствии с кривой торможения к данной точке. Оригинальность и ценность такого подхода состоит в переносе ответственного решения о точке прицельного торможения на борт, что позволяет отказаться от сигнальных установок на перегонах, при этом заметно сократив интервал попутного следования. Такая технология уже успешно зарекомендовала себя на Московском центральном кольце и железнодорожном обходе Украины.

Особую актуальность данная технология приобретает в связи с поставленной руководством ОАО «РЖД» задачей повышения пропускной способности железных дорог на Восточном полигоне. Поскольку применение технологии подвижных блок-участков позволяет повысить пропускную способность на 25-30%, то появляется возможность отказаться от строительства дополнительных путей. В компании принято решение о массовом внедрении технологии в 2020-2023 гг.

Еще одним, промежуточным, вариантом решения, позволяющим оптимизировать перевозочный процесс, является применение технологии виртуальной сцепки (ВСЦ). Она реализуется на основе непрерывного обмена информацией между двумя поездами по цифровому радиоканалу. Режим движения ведомого поезда выбирается Интеллектуальной системой автоматизированного вождения грузовых поездов с распределенной по длине тягой (ИСАВП-РТ-М) с учетом координаты и режима ведения впередиидущего поезда (разгон, выбег, торможение), профиля пути согласно бортовой базе данных (электронной карте), ограничений скорости, графика движения поездов и др. Наилучший результат применения такой технологии достигается при оборудовании локомотивов новейшими модификациями бортовых устройств обеспечения функциональной безопасности (КЛУБ-У, БЛОК или БЛОК-М).

ИСАВП-РТ-М ведомого локомотива вычисляет оптимальный режим движения (рисунок 2а) с учетом указанных данных, показаний собственного бортового устройства безопасности и прогноза поездной обстановки на момент подхода к впередистоящему светофору (рисунок 2б). Следует отметить, что местоположение поездов определяется на основе данных спутниковой навигации и бортовой карты локомотива с точностью до нескольких десятков метров.

Рисунок 2. Режимы движения в ИСАВП-РТ-М

На показанном примере к моменту приближения второго поезда к впередистоящему светофору его показание сменится с «Ж» на «З», что заранее прогнозирует система ИСАВП-РТ-М ведомого локомотива по данным о режиме ведения, местоположении и скорости ведущего. Такой прогноз позволяет не менять режим ведения поезда и не снижать его скорость. Для уменьшения интервала следования поездов по технологии ВСЦ в устройствах КЛУБ-У и БЛОК предусмотрена также возможность проследования ведомым поездом проходного светофора с желтым показанием со скоростью, превышающей установленное в соответствии с нормативной документацией значение. Это не окажет негативного влияния на безопасность движения поездов, поскольку даже в случае мгновенной остановки ведущего поезда (что противоречит законам физики), в результате чего блок-участок, по которому он следовал на момент прогнозирования ситуации (см. рисунок 2а), останется занятым, ведомый поезд сможет остановиться перед ограждающем его сигналом. Достигается это за счет того, что кривая экстренного торможения, контролируемая устройством безопасности, полностью учитывает подобные ситуации.

На блоке индикации бортового прибора безопасности машинист видит допустимую скорость движения в данный момент, а система ИСАВП-РТ-М в автоматическом режиме не допускает ее превышения и выводит кривую снижения скорости на штатный БИЛ. Важным положительным для машиниста фактором, повышающим комфортность ведения поезда при ВСЦ, является возможность видеть на мониторе ИСАВП-РТ-М фактическое положение впередиидущего поезда и информацию о режиме его ведения (рисунок 3).

Рисунок 3. Монитор ИСАВП-РТ-М

В случае пропадания связи по радиоканалу режим виртуальной сцепки отключается и движение ведомого поезда происходит в штатном режиме по показаниям автоматической локомотивной сигнализации. В случае возникновения нештатной ситуации (экстренное торможение или саморасцеп вагонов ведущего поезда) обеспечивается остановка ведомого поезда перед запрещающим сигналом светофора.

В контексте указанных задач необходим переход к единой бортовой интеллектуальной автоматизированной системе управления, безопасности и диагностики, направленной на реализацию сложных функций и алгоритмов, исключающих негативное влияние человеческого фактора. Являясь ключевым элементов интеллектуальной транспортной системы, такая система позволит сделать важнейший шаг к углубленной интеграции локомотивных, станционных и перегонных систем регулирования движения поездов с автоматизированными системами управления перевозочным процессом.

Список литературы:

1. Шухина Е. Е. и Кисельгоф Г. К. «Развитие локомотивных систем безопасности и управления» в журнале «Железнодорожный транспорт», 2020, № 4, с. 51–54.
2. Шерстюков О. С. «Направления развития систем интервального регулирования движения поездов» в сборнике научных трудов «Естественные и технические науки: проблемы трансдисциплинарного синтеза» (Белгород, 2020).
3. Валинский О. С. «Развитие культуры безопасности в локомотивном комплексе», опубликована в журнале «Локомотив», 2020, № 6.