Источник: Интернет-газета "Евразия вести". Статья "Спутниковый контроль местоположения поездов: варианты и проблемы", XI 2007.

Прямая ссылка на источник: http://www.eav.ru/publ1.php?publid=2007-11a20

Спутниковый контроль местоположения поездов: варианты и проблемы

Благодаря сделанным правительствами России и США в 1998 году заявлениям о предоставлении услуг спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и NAVSTAR GPS для широкого использования происходит массовое внедрение навигационных спутниковых технологий во все области человеческой деятельности, в том числе применение их при создании систем управления и контроля транспортных средств различного назначения.

Особенности построения системы контроля местоположения на железнодорожном транспорте рассматривают в своей статье авторитетные специалисты из ВНИИАС – первый заместитель директора этого института Ефим Наумович Розенберг, заведующий отделением автоматики и автоматической локомотивной сигнализации Василий Иванович Зорин и заведующий сектором систем интервального регулирования Иван Игоревич Алабушев. 

Спутниковые системы обеспечивают контроль за местоположением подвижного объекта, состоянием его и грузов при решении проблем повышения оперативности и безопасности перевозок и управления ими. Принцип прост: с помощью ГЛОНАСС/GPS-навигационных приемников, установленных на транспортном средстве, определяются его координаты, которые вместе с информацией о нем и грузе передаются по каналам связи в центр управления и контроля. Из ЦУК информационные и управляющие сообщения передаются на подвижные единицы. Возможно использование различных связных каналов и оборудования. При разнообразии средств (от радиостанций УКВ-диапазона до спутниковых абонентских устройств) внедрение систем контроля и управления может потребовать полной замены парка имеющихся средств связи, что неизбежно приведет к значительным финансовым затратам. Поэтому перед потребителями особо стоит проблема минимизации расходов на оборудование, его адаптацию к более перспективным связным технологиям и последующее совершенствование.

Назовем основные функции такой системы на железной дороге:

– передача с заданным интервалом времени или по запросу оператора информации с мобильного объекта (локомотив, ССПС, ремонтная бригада и т.п.): координаты, скорость, состояние бортовых устройств;

– генерация и отображение на экране оператора предупреждающих сообщений в экстренных случаях или при активации «тревожной кнопки» локомотивной бригадой;

– отображение местоположения подвижных единиц на масштабируемой векторной карте;

– поиск борта или группы бортов из списка с автоматическим выбором масштаба и центрированием карты, ближайшей к заданному объекту (станция, переезд и т.п.) подвижной единицы;

– просмотр маршрута движения борта за любой интервал времени;

– ведение статистики, генерация отчетов и графиков;

– формирование управляющей команды на остановку локомотива или ССПС.

При выборе технических средств для создания системы необходимо учесть как особенности эксплуатации аппаратуры в условиях железной дороги (в частности, соответствие ее главам 9, 16 ПТЭ и «Общим техническим требованиям к системам обеспечения безопасности движения специального самоходного подвижного состава», утвержденным в 1998 г.), так и требования государственных и нормативных документов. Согласно постановлению правительства РФ от 9 июня 2005 г. навигационные приемники должны обеспечивать получение данных ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS (почти все эксплуатируемые в России принимают данные только системы GPS). Оборудование связи должно быть установленным порядком разрешено к применению на железнодорожном транспорте и отвечать требованиям сертификатов соответствия Российской Федерации.

При построении системы желательно использовать уже имеющуюся аппаратуру, что позволит избежать увеличения численности оперативного и эксплуатирующего персонала. Необходимо учитывать, что поезд подолгу движется между склонами, строениями, под мостами, по лесистой местности, где обзор верхней полусферы неба ограничен, что приводит к снижению уровня или полному отсутствию спутникового сигнала.

Поскольку предполагается применять беспроводные каналы, в системе управления и контроля должна быть решены вопросы безопасности связи, а именно секретности и аутентификации.

Очевидно, что готовые автомобильные, корабельные или самолетные системы не могут быть использованы без адаптации к условиям стальных магистралей.

Рассмотрим возможные варианты построения спутниковой системы управления и контроля для железной дороги.

Поскольку локомотивы и ССПС I категории оборудованы устройствами КЛУБ-У (12% локомотивного парка) и КЛУБ-УП (100%) и уже имеют приемники радионавигационных сигналов ГЛОНАСС/GPS, а в состав КЛУБ-У входит радиостанция МОСТ-ММ1 (обеспечивающая передачу данных на скорости до 9600 бит/с в диапазоне 160 МГц), реализовать систему можно следующим образом: стационарное устройство (КУПОЛ) получает данные с подвижных единиц на станции (перегонах) и передает эти данные в центр управления.

У такого варианта, надежность которого проверена на Октябрьской дороге, немало достоинств:

– высокая точность определения местоположения (как по данным навигационного приемника, так и по информации от осевого датчика);

– гарантированное качество связи;

– высокая скорость обновления информации (от 200 мс);

– отсутствие абонентской платы;

– решен вопрос определения местоположения при отсутствии сигналов от спутников;

– возможно использование средств связи TETRA или GSM.

Что необходимо, чтобы заработала подобная системы? Дополнить аппаратуру КЛУБ-УП радиостанцией МОСТ (55 тыс. руб.), оборудовать ССПС II категории устройствами определения местоположения и радиостанцией (64 тыс. руб.), а станции – устройством КУПОЛ (250 тыс. руб.).

Другой вариант построения системы связан с применение аппаратуры GSM. Координаты каждой подвижной единицы определяются по сигналам спутниковой навигационной системы GPS мобильным терминалом (например, STEPP II Falcom Wireless Communication GMBH), установленным на борту. Далее эти данные передаются на сервер по сотовому каналу (технология GPRS), откуда поступают на компьютер оператора, где отображаются на электронной карте и сохраняются в базе данных.

Основной плюс второго варианта – наличие уже развернутой сети GSM, отсутствие оборудования на постах ЭЦ и относительно невысокая стоимость терминального оборудования (40 тыс. руб.). Такая система контроля местоположения реализована на Московской железной дороге. Однако этот вариант в полной мере не решает весь комплекс задач ОАО «РЖД». Необходима его интеграция и адаптация к потребностям отрасли, для чего необходимо решить немало вопросов разной степени сложности.

Наиболее перспективным вариантом представляется совместное использование локомотивной аппаратуры КЛУБ-У и средств связи GSM. Оно позволит выполнять позиционирование с заданной надежностью и точностью за счет комбинации различных методов определения положения, а также решать ряд специализированных вопросов обеспечения безопасности движения.

При этом необходимо разработать стык взаимодействия с аппаратурой КЛУБ, адаптировать связевые устройства GSM для установки на подвижные единицы и провести мониторинг операторов сотовой связи, т.к. зона роботы системы контроля будет ограничена зоной покрытия сетей оператора сотовой связи и наличием услуги GPRS.

Сейчас идет подготовка к внедрению системы контроля на участке Челябинск – Рыбное (Московская, Куйбышевская, Южно-Уральская ж.д.), где число мобильных объектов (ССПС I и II категории), предназначенных для оборудования, может составить 517 единиц.

Предполагается вести оперативный контроль положения поездов одновременно на всех уровнях управления: от дежурного по станции до руководства служб дороги.

С целью определения экономической и технической эффективности представленных вариантов системы контроля местоположения подвижного состава необходимо их тестирование. ВНИИАС и Московская дорога участвуют в испытаниях системы на базе аппаратуры GSM и КЛУБ-У. Со своими предложением по тестированию выступил главный инженер Южно-Уральской ж.д. М.Г. Родоманченко.

Техническая документация на устройства, входящие в состав оборудования для мониторинга состояния подвижного состава из единого центра управления, проходит согласование в «РЖД».