Космические технологии в автоматизации управлении перевозками

С учетом планов расширения и модернизации Российской группировки космических аппаратов в ближайшие годы, важность создания подобной системы контроля еще более очевидна.  
 

Спутниковые технологии обеспечивают для Компании возможность  перехода к новым инновационным  методам совершенствования перевозочного процесса и обеспечения безопасности движения. 

В соответствии с данным стратегическим подходом задачу первого этапа можно считать  выполненной, поскольку на сети дорог  находится в эксплуатации: 

– более 12 тыс. комплексных  локомотивных устройств безопасности со спутниковыми навигационными приемниками ГЛОНАСС/GPS; 

– свыше 100 пассажирских поездов, оборудованных навигационной  системой ГЛОНАСС/GPS и спутниковой  системой связи с диспетчерским  центром управления; 

– системы контроля дислокации ССПС для службы Э на полигоне Рыбное – Челябинск (130 объектов); 

– отдельные  системы контроля работы персонала  путевых бригад, а также спутниковые  системы дифференциальной коррекции, обеспечивающие получение точной координаты местоположения объекта. По задачам второго этапа в вопросах создания спутниковых технологий в интересах отдельных хозяйств ОАО «РЖД» также достигнуты положительные результаты в части: 

– перехода в  локомотивном хозяйстве на автоматизированные системы расшифровки результатов поездки и системы контроля пройденного пути на локомотивах на базе нового поколения спутниковых навигационных приемников; 

– создания принципиально  новой технологии контроля в режиме реального времени за действиями восстановительных поездов, начиная  от момента формирования и продвижения к месту проведения аварийных работ, до осуществления необходимых ремонтно-восстановительных мероприятий и возвращению на место постоянной дислокации; 

– контроля работы подвижных рельсосмазывателей, созданных  на базе локомотивов и/или специализированных вагонов, из единого диспетчерского центра с получением одновременно мониторинговой информации о местах проведения работ по лубрикации железнодорожного пути и параметрах движения подвижного рельсосмазывателя, а также параметрах работы бортовых устройств комплекса рельсосмазывания; 

– контроля работы тяжелой ремонтной техники в  режиме реального времени в период подготовки, а также проведения ремонтных  «окон», что впервые обеспечивает возможность решения в едином технологическом комплексе задач планирования, мониторинга и факторного анализа результатов данной важнейшей технологической операцией с минимизацией влияния «человеческого фактора»; 

– контроля работы подвижного состава при маневровой работе с заданной точностью и  поэтапного перехода на основе этой технологии к автоматизации динамической модели местоположения вагонов и локомотивов на станционных путях; 

– отработки  на опытных полигонах принципиально  новых методов контроля инфраструктуры и потенциально опасных природно-техногенных процессов в местах прилегания к железнодорожным путям и иным объектам инфраструктуры на основе систем дистанционного зондирования со спутников и специализированных летательных аппаратов. 

Успешное решение  данных задач позволяет перейти  с 2009 – 2010 гг. к третьему этапу реализации инновационной стратегии в сфере внедрения спутниковых технологий – эффективной реализации комплексных технологий, включая: 

– системы диспетчерского управления на основе точного спутникового позиционирования объектов и оперативной передачи диспетчерских команд на локомотивы по системам подвижной цифровой радиосвязи; 

– системы интервального  регулирования движения поездов  с подвижными блок-участками и  возможностью повышения до 20% пропускной способности участка, особенно в период проведения ремонтных «окон»; 

– системы контроля работы персонала в хозяйствах ОАО  «РЖД» на основе определения их местоположения по навигационным системам и создания непрерывного канала связи с диспетчерским  центром, в том числе и с  организацией видеонаблюдения за проведением технологического процесса; 

– системы контроля состояния объектов инфраструктуры на основе формирования единых банков данных систем технологического контроля на подвижных объектах и систем дистанционного зондирования со спутников и специализированных летательных аппаратов; 

– системы контроля перемещения грузов на всей сети железных дороги, особенно в рамках транспортных коридоров, на основе применения спутниковых  навигационных систем, систем подвижной  связи, с возможностью использования спутникового канала в местах, где отсутствуют услуги провайдеров мобильной связи, а также формирования специализированных банков данных оперативного контроля в диспетчерских центрах. В первую очередь эта технология будет распространяться на специализированные контейнерные поезда, а также на перевозки особо важных и опасных грузов. 

Создание единого  координатного пространства и формирование соответствующих банков пространственных данных ГИС РЖД для обеспечения  единства координатно-временного обеспечения всех технологических операций Компании с учетом требуемой точности и в увязке с государственной координатной системой, формируемой в рамках работ Роскосмоса и Роскартографии для нашей страны. 

Таким образом, представленный комплекс работ по внедрению спутниковых технологий в ОАО «РЖД» обеспечивает, с одной стороны, создание крупномасштабного пользовательского сегмента для российских производителей специализированных средств, а с другой стороны, впервые в мировой практике определяет не локальный, а комплексный подход к совершенствованию перевозочного процесса и обеспечению безопасности на основе этих прорывных технологий. К достоинствам технологий, разработанных в ОАО «НИИАС», относится то, что все они отработаны не только на опытных участках, но находятся в реальной эксплуатации на достаточно больших полигонах и эффективность этих технологий подтверждается на практике. 
 
 
 
 

5. Эффективное использование спутниковой системы . 
 

Эффективное использование  создаваемой спутниковой системы реально только на пути поиска инновационных решений в каждой конкретной сфере деятельности. Сама по себе система ГЛОНАСС лишь открывает перспективы для проявления творческой инициативы в ведомствах, организациях и бизнес-структурах, но не решает содержательных задач вместо них. 

Возможности, предоставляемые  системами спутниковой навигации, были исследованы и оценены компанией  «Транспортные системы связи» для  обеспечения решения задач на железнодорожном транспорте. 

На базе проведенных  исследований совместно с ОАО «НИИАС» была разработана система сбора, обработки и хранения информации об удаленных подвижных объектах головной компании отрасли – «РЖД». 

Система предназначена  для оперативного контроля местоположения подвижных объектов железнодорожного транспорта (локомотивов, электропоездов, вагонов, дрезин, путевой техники, автомобилей) и решения разнообразных задач на основе информации о состоянии технических параметров контролируемых объектов. 

Без комментариев назову основное, что обеспечивает созданная система: 

– определение  местоположения транспортных средств  на электронной карте в режиме реального времени; 

– контроль прохождения  установленных точек в заданный период времени; 

– отображение  местоположения и маршрутов движения за любой промежуток времени на карте на экране монитора; 

– формирование отчетов о движении и стоянках транспорта за любой период наблюдения; 

– формирование графиков скорости движения транспорта за любой период наблюдения; 

– сбор телеметрической  информации о состоянии бортовых систем подвижных объектов; 

– хранение полученной информации в базе данных. 

Область применения системы – диспетчерское управление локомотивами, электропоездами, вагонами-дефектоскопами, вагонами-путеизмерителями, дрезинами  различного назначения, путевыми машинами и другими подвижными объектами.  

Система интегрирована  с ГИС РЖД, а также имеет  открытые интерфейсы для взаимодействия с другими системами управления. 

Система может  быть использована в интересах диспетчеров  в соответствии с их полномочиями и решаемыми задачами. Каждый диспетчер получает доступ к информации об объектах, которые находятся в его ведении. 

Управление системой в части осуществляется администратором. 

Защита информации от разрушения и несанкционированного доступа обеспечивается в системе специальным сервером. 

На автоматизированное рабочее место диспетчера устанавливается  клиентская часть программного обеспечения. АРМ диспетчера может быть подключено к базовому серверу через СПД  Московской железной дороги или Internet. 

Оборудование системы включает в себя сервер приложений, сервер обмена, компьютеры – оборудование АРМ диспетчеров, бортовые навигационно-телекоммуникационные устройства.  

В дальнейшем на подвижных объектах планируется  установить бортовой мини-компьютер.  

В качестве транспортной и навигационной среды используются сети GSM, CDMA, TETRA и спутниковая навигационная система. 

На сервере  приложений формируется база данных, в которую заводится информация обо всех объектах, управляемых системой. В режиме реального времени сервер обрабатывает данные, поступающие с подвижных и стационарных объектов. Совместно с клиентской частью АРМ сервер поддерживает в рабочем режиме географическую карту, на которой отражаются трассы передвижения контролируемых объектов. 

Изображение карты формируется на мониторах АРМ. Сервер и устройства автоматизированных рабочих мест взаимодействуют через СПД Московской железной дороги, где для пользователей системы создается VPN-сеть.  

Для формирования VPN-сети и защиты системы от несанкционированного доступа используется сервер обмена, устанавливающий защитный экран на границе сетей Internet и СПД. Сервер обмена обеспечивает безопасное включение АРМ-ов как в сеть СПД, так и в сеть Internet. 

На подвижный  объект устанавливается навигационный  модуль, а в дальнейшем – мини-компьютер. Данные от навигационного устройства передаются в сервер приложений и далее в АРМ-ы по каналу передачи данных через сеть GSM и СПД. 
 
 

6. Работа системы. 

Данные от приемников ГЛОНАСС/GPS с периодом 20 секунд передаются в сервер базы данных (БД) через сеть GSM (МТС и Beeline) и сервер обмена, обеспечивающий информационную защиту системы от несанкционированного доступа.  

В БД хранятся сведения обо всех подвижных объектах системы, которые включают в себя стационарные данные (название объекта, его номер, состав бригады с фото начальников вагонов и их заместителей, даты выпуска вагона, прохождение ремонта и пр.) и непрерывно поступающие и накапливающиеся данные о координатах объекта с привязкой к железнодорожному пути.  

Сервер приложений обрабатывает данные БД и передает по запросу АРМ диспетчеров сведения о местоположении объектов, а также формирует по запросу различного рода отчеты о пробеге объектов в разные периоды времени, о скорости движения и др. 

Клиентская часть  ПО АРМ обеспечивает отображение карты на экране монитора, данных о местоположении, скорости и направления движения объектов, получение отчетов по заданным формам, в том числе и в графическом виде. 

На базе координатно-временной  информации, получаемой от системы, построена работа АРМ управления пригородным движением депо ТЧ-10 на Ярославском направлении Московской железной дороги. АРМ позволяет контролировать выполнение расписания движения пригородных поездов в реальном времени, производить замены поездов, вносить изменения в расписание и получать детальные отчеты о выполненной работе. 

В процессе опытной  эксплуатации система работала устойчиво  и надежно, обеспечивая выполнение возложенных на нее функций.

Система создана  отечественными разработчиками. Прикладное ПО также выполнено самостоятельно, что позволяет широко распространять отработанное решение для обеспечения задач управления во многих ведомствах, организациях и компаниях, не испытывая технологической зависимости от иностранных разработчиков.