Исследование взаимодействия АСУ МС и ЕКС с использованием цифровой радиосвязи стандарта TETRA
Введение
Существенный резерв повышения безопасности на железнодорожном транспорте - объединение отдельных подсистем безопасности
в единую многоуровневую систему. Объединение должно происходить вокруг ключевого элемента системы безопасности - самого
поезда. Поэтому безопасность перевозок должна рассматриваться прежде всего, как безопасность внутреннего управления тяговым
подвижным составом, ведением поезда в целом, управление движением поездов на полигоне. Для создания такой системы на базе
средств СЦБ на пути и бортовых локомотивных аппаратно-программных средств управления принято Указание МПС России от 29 ноября
2002 г. № 191у «О создании и внедрении многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов».
Постановка задачи
Разрабатываемая Многоуровневая система управления и обеспечения безопасности (МС) реализуется как совокупность
трех взаимодействующих аппаратно-программных комплексов:
• на тяговом подвижном составе (ТПС) создается единая комплексная система
управления и обеспечения безопасности движения на ТПС (ЕКС). Система состоит из: системы автоведения поезда УСАВП, системы
автоматического торможения САУТ-ЦМ, комплексного локомотивного устройства безопасности КЛУБ-У и подключаемого к нему устройства
контроля бдительности машиниста ТСКБМ;
• на базе средств СЦБ создается многоуровневая система управления и обеспечения
безопасности (МС-СЦБ); функционирование всех средств СЦБ воспринимается специально создаваемым устройством сопряжения ЖАТ-ЕКС-АСУ
МС, которое осуществляет обработку информации и дальнейшее адресное взаимодействие с локомотивным оборудованием по радиоканалу;
• на базе АСУ хозяйствами АСУТ, АСУШ, АСУП, АСУВ, АСУЛ и т.д. с использованием
информационных систем ОАО «РЖД» создается информационно-управляющая подсистема многоуровневой системы управления и обеспечения
безопасности движения поездов (АСУ МС).
Содержательная часть
Главная задача АСУ МС - обеспечение МС необходимой достоверной и оперативной информацией и передача от ЕКС необходимой
для управления движением поездов информации. В конечном результате должна быть
выполнена передача данных (управляющих команд и технологической информации), поступающих в АСУ МС из дорожных автоматизированных
и информационных систем через СПД, на ТПС посредством цифровой радиосвязи стандарта TETRA с её последующим вводом в ЕКС.
Основными элементами АСУ МС являются центральный обрабатывающий комплекс (ЦОК АСУ МС) и автоматизированное рабочее место
оперативного ситуационного анализа (АРМ ОСА).
Взаимодействие АСУ МС с ЕКС позволит повысить эффективность управления и уровень безопасности движения поездов путём
автоматизированной увязки работы диспетчерского центра управления перевозками с работой тягового подвижного состава. При
этом будут реализованы следующие функции:
• запрет отправления поезда со станции при обнаружении АСУ МС отклонений от
нормативов в процессе контроля выполнения технологии перевозочного процесса (отсутствие информации о прохождении локомотивом
плановых видов обслуживания и ремонта, нарушения ре жима труда и отдыха локомотивной бригады, превышения весовой нор мы состава
для данной серии локомотива в планируемом направлении отправки поезда и т.п.);
• принудительное снижение скорости (вплоть до остановки) поезда при поступлении
информации от автоматизированных систем экспресс-диагностирования подвижного состава (прежде всего, контроль нагрева букс);
• передача на локомотив технологической информации;
• составность поезда (натурный лист), предупреждения об ограничении скорости
на участке;
• голосовое оповещение локомотивной бригады, носящее информационно-управляющий
характер;
• информирование оперативного персонала дорожных диспетчерских центров управления
о текущей дислокации поезда на участке управления, с развитием средств диагностики технического состояния тягового подвижного
состава, показаниях локомотивных светофоров и т.п.
Взаимодействие должно осуществляться на основе блоков данных, состоящих в свою очередь из сообщений, адресованных для
каждой из подсистем ЕКС, при взаимодействии ЦОК АСУ МС и ЕКС либо из сообщений (квитанций) подсистем ЕКС, адресованных ЦОК
АСУ МС.
Взаимодействие осуществляется по схеме «ведущий-ведомый». Ведущим в данном случае должен выступать ЦОК АСУ МС, ЕКС должна
выступать в роли ведомой системы. Взаимодействие должно осуществляться по двум направлениям: передача на ТПС управляющих
команд и информационный обмен.
ЦОК АСУ МС должен циклично передавать запросы, ответом на которые должна служить информация о текущем состоянии тягового
подвижного состава (ТПС) (текущая и допустимая скорости движения, координата, текущее предупреждение об ограничении скорости
и т.д.).
Взаимодействие при передаче управляющих команд должно быть главенствующим по отношению к информационному взаимодействию,
т.е. во время передачи ЦОК АСУ МС управляющих команд и получения ответа от ЕКС информационный режим автоматически отключается.
Управляющие команды на первом этапе должны передаваться только в САУТ-ЦМ и УСАВП, а с КЛУБ-У должно осуществляться информационное
взаимодействие.
В качестве основной информационной среды, обеспечивающей полноценное функционирование АСУ МС по взаимодействию с подвижным
составом, используется цифровая система технологической радиосвязи стандарта TETRA. Использование этой системы позволяет
обеспечить комплексный радиообмен информацией и непрерывное взаимодействие систем.
В 2003 году проведены приёмочные испытания системы цифровой технологической радиосвязи TETRA на участке Свердловск -
Камышлов Свердловской железной дороги.
Разработаны алгоритмы и форматы данных передачи по радиоканалу на локомотив приказов, команд, данных ограничения скорости
движения, сигналов АЛС и другой информации. Определен состав оборудования систем автоматики и связи. Разработаны технические
предложения по организации взаимодействия аппаратуры цифровой радиосвязи, прибора TDP, КЛУБ -У и информационной базы данных.
Взаимодействие с ТПС предлагается организовать как двухконтурное (рис.1). Первый контур - контур безопасности. В контуре
задействован КЛУБ-У как элемент ЕКС, обеспечивающий прием на борт информации о показании светофора как по рельсовым цепям,
так и по радиоканалу на частоте 160 МГц. Второй контур - технологический. Второй контур обеспечивает взаимодействие ЕКС с
АСУ МС, реализуя комплекс задач, описанных выше. Двухконтурное построение системы взаимодействия с ЕКС позволит развязать
задачи безопасности и управления ТПС. Такой подход дает принципиально новые возможности построения систем управления на железнодорожном
транспорте. Появляется возможность рассматривать локомотив как непосредственный элемент АСУЖТ, связь с которым осуществляется
по IP - протоколу. Для этого на борту локомотива устанавливается специальное устройство, выполняющее как роль маршрутизатора,
так и устройства передачи данных. В качестве такового выбран прибор TDP фирмы Микротест. TDP принимает информацию от КЛУБ-У
(в одностороннем порядке) и осуществляет комплексное взаимодействие с САУТ-ЦМ и УСАВП.
В рамках проекта на Свердловской железной дороге в 2004 г. выполняются следующие работы:
• оборудование системами ЕКС 21-го локомотива;
• создание АСУ МС с установкой центрального обрабатывающего комплекса АСУ МС
(ЦОК АСУ МС) в ИВЦ и автоматизированного рабочего места оперативного ситуационного анализа (АРМ ОСА) на диспетчерских кругах
полигона Пермь-Тюмень, осуществляется стыковка с АСУЖТ согласно ТЗ на АСУ МС и ЧТЗ на ее подсистемы;
• создание системы взаимодействия АСУМС с ЕКС на участке Свердловск - Камышлов
и Камышлов - Тюмень (по мере его готовности) с ис пользованием цифровой радиосвязи стандарта TETRA и приборов TDP.

Рис. 1.2 Двухконтурная схема управления движением поездов

Рис. 2 Схема проведения эксперимента по взаимодействию АСУ МС с ЕКС
На данный момент реализована последовательная серия испытаний, проведенных на опытном полигоне Свердловской железной
дороги:
• проверка возможности взаимодействия информационных систем с тяговым подвижным
составом (ТПС) через аппаратные средства цифро вой радиосвязи стандарта TETRA (первая очередь);
• передача данных из автоматизированных и информационных систем АСУ МС через СПД и цифровую радиосвязь
стандарта TETRA на ТПС с ее последующим вводом в прибор безопасности КЛУБ-У как элемент создаваемой ЕКС (вторая и третья
очередь);
• стендовые испытания по передаче данных через СПД и цифровую радиосвязь стандарта
TETRA на ТПС с ее последующим вводом в комплект локомотивной аппаратуры системы САУТ-ЦМ как элемент создаваемой ЕКС (четвертая
очередь);
• натурные испытания по передаче данных через СПД и цифровую радиосвязь стандарта
TETRA на ТПС с ее последующим вводом в комплект локомотивной аппаратуры системы САУТ-ЦМ как элемент создаваемой ЕКС (пятая
очередь).
Взаимодействие с ТПС осуществлялось по схеме, приведенной на рис.2 (применительно к взаимодействию с САУТ-ЦМ).
Заключение
Результаты проведенных серий испытаний можно оценить, как положительные. Основными из них являются:
• испытания показали работоспособность как предложенной схемы аппаратных средств,
так и каждой из используемых систем, являющихся одним из элементов ЕКС;
• за время проведения испытаний не зафиксировано ни одного сбоя в работе TDP по приёму данных
от ЦОК АСУ МС, устройство показало себя как автономное автоматическое устройство с устойчивым восстановлением связи по радиоканалу
в случае обрыва;
• при проведении испытаний с прибором КЛУБ-У передано более 60 сообщений с
произвольными ограничениями скорости; сбоев и ошибок в передаче данных не зафиксировано;
• при проведении испытаний с системой САУТ-ЦМ передано на локомотив 79 команд
на ограничение скорости, 4 требования остановки локомотива и получено с локомотива 7343 «маячковых» сообщения; ошибок в
передаче данных не зафиксировано.
По результатам проведенных пяти серий испытаний разрабатывается пилот-проект системы взаимодействия АСУ МС с ТПС, после
чего планируется опытная эксплуатация системы.
Подробная информация о результатах проведенных экспериментов выложена на сайте МС 10.200.1.188.
....................................................................................................
|