Инновационная технология управления движением поездов

На объединенном стенде АО «НИИАС» и производителей железнодорожной автоматики VI Международного железнодорожного салона техники и технологий «Экспо 1520» были продемонстрированы инновационные решения для цифровой железной дороги. Во время пленарной дискуссии «Цифровая железная дорога. Образ будущего» и панельной дискуссии по проблемам киберзащищенности обсуждались наиболее актуальные проблемы, стоящие перед транспортом завтрашнего дня.
Одной из приоритетных задач развития холдинга «Российские железные дороги» на период 2016-2020 гг. является реализация комплексного научно-технического проекта «Цифровая железная дорога». Цель проекта - обеспечение устойчивой конкурентоспособности компании на глобальном рынке транспортных и логистических услуг за счет использования современных цифровых технологий. Их развитие лежит в основе стратегии повышения привлекательности железнодорожных услуг, предоставляемых пассажирам и грузовладельцам. Ядром формирования цифровой железной дороги является полная интеграция интеллектуальных коммуникационных технологий между пользователем, транспортным средством, системой управления движением и инфраструктурой, т.е. реализация новых сквозных цифровых технологий организации перевозочного процесса. Разработка технологических платформ транспорта, миниатюризация микропроцессорной техники, использование нанотехнологий во многих производствах, совершенствование широкополосных систем передачи данных позволяют внедрять элементы искусственного интеллекта на подвижном составе. Это создает  предпосылки к появлению интеллектуального транспорта. Большинство задач по созданию цифровой железной дороги руководство ОАО «РЖД» поставило перед Научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом информатизации, автоматизации и связи. АО «НИИАС» с момента создания специализируется в области разработок и внедрения автоматизированных систем в ключевых направлениях деятельности структурных подразделений холдинга «РЖД» на основе новейших средств автоматики и телемеханики, информационных технологий и средств связи. За институтом закреплен статус головной организации в следующих стратегических направлениях: внедрение систем управления и  обеспечения безопасности движения поездов, спутниковых и геоинформационных технологий, технических средств железнодорожной автоматики; разработка и внедрение интеллектуальных систем управления и автоматизации производственных процессов на железнодорожном транспорте, а также светодиодной техники; обеспечение кибербезопасности. Благодаря накопленному научно-техническому потенциалу и кадровому ресурсу институт приступил к созданию и реализации единой интеллектуальной системы управления и автоматизации производственных процессов на железнодорожном транспорте (ИСУЖТ), имея для этого возможность провести анализ, экспертизу и системную интеграцию собственных и предлагаемых на рынке передовых отечественных и зарубежных технических решений. ИСУЖТ позволяет перейти от автоматизации отдельных технологических или управленческих операций к формированиюекомплексной системы, управляющей производственными процессами в реальном масштабе времени, а также осуществлять комплексное планирование и текущее регулирование деятельностью железнодорожной отрасли. ИСУЖТ, как информационно-управляющая система, создается на принципах системной интеграции современных информационных и телекоммуникационных технологий, методологии искусственного интеллекта и экспертных систем, инновационных разработок в моделировании и регулировании транспортных потоков. 
В рамках этой системы внедрен комплекс задач по интеллектуальному управлению поездной работой. На Октябрьской дороге и Восточном полигоне подтверждена возможность автоматического решения конфликтных ситуаций в грузовом и пассажирском сообщении, разработаны функциональные решения, являющиеся составной частью многоуровневой архитектуры ИСУЖТ. Реализованная функция подвязки подходов поездов на нитки графика, а в случае их отсутствия прокладки новых ниток, позволит организовать сквозной согласованный пропуск поездов по смежным диспетчерским участкам в соответствии с расписанием. На основе автоматического построения диспетчерских расписаний, установления приоритетов движения поездов и учета интересов всех участников перевозочного процесса можно будет реализовать современные логистические продукты. Сейчас создан комплекс инновационных технологий повышения безопасности, пропускной способности и управления инфраструктурой для Московской дороги. Система на основе таких технологий была разработана для обеспечения функционирования транспортной инфраструктуры на Зимних Олимпийских играх в Сочи в 2014 г. Комплекс управления движением «Сочи-2014» реализовал диспетчерское управление движением поездов с использованием интеллектуальных технологий. Целью его создания является выполнение плановых графиков движения поездов,  повышение оперативности и качества диспетчерского управления,  увеличение эффективности управления путем сокращения времени устранения конфликтных ситуаций, улучшение условий труда диспетчерского персонала. В результате точность выполнения графика движения составила 99,6 %. При этом государственные расходы снизились на 56 млрд. руб. благодаря внедрению однопутной линии с двухпутными вставками. Эти технологии получили дальнейшее развитие при проектировании и строительстве МЦК.
На Московском центральном кольце применяется интегрированная технология управления движением на базе автоматизации диспетчерского управления АСУ МЦК и интервального регулирования с использованием рельсовых цепей с подвижными блок-участками. МЦК запущен в постоянную эксплуатацию. Построено свыше тридцати остановочных пунктов, каждый из которых работает в режиме транспортно-пересадочного узла. Комплекс позволяет организовать движение поездов с интервалом почти, как на метрополитене, с гарантированным обеспечением безопасности. Реализованные на Московском центральном кольце технические решения позволили получить комплекс устройств с высокой степенью надежности за счет 100%-го резервирования оборудования главных путей станций и перегонов, систем передачи данных и минимального набора традиционных реле. Благодаря широкому применению процессорных устройств управления электрической централизацией, рельсовых цепей, кодирующей аппаратуры, светодиодных оптических систем исключены более 40 операций из графика технологического обслуживания устройств. Это значительно снизило нагрузку на эксплуатационный штат. В результате использования однотипного, взаимозаменяемого, мало обслуживаемого оборудования на станциях и перегонах уменьшилось время восстановления работы устройств при возникновении нештатных ситуаций. С помощью встроенной системы самодиагностики устройств с архивированием всех данных и передачей их через систему диагностики АПК-ДК дежурному персоналу дорожного ситуационного центра можно мониторить состояние оборудования на объектах в режиме реального времени, выявлять предотказные состояния и организовывать их своевременное устранение. Действующий функционал систем управления движением, интервального регулирования не позволяет полностью исключить или хотя бы минимизировать отрицательное влияние человеческого фактора на безопасность движения. Используемые системы управления движением, в том числе устанавливаемые на локомотиве, уже не отвечают современным требованиям. В настоящее время локомотивные и стационарные устройства совершенствуются с применением системы передачи данных на базе цифровых радиоканалов, которые обеспечивают непрерывный интерфейс между центрами управления и подвижными объектами. На станции Подлипки-Дачные Московской дороги специалисты АО «НИИАС» внедрили комплекс технических средств передачи от постовой аппаратуры САУТ-ЦМ/НСП в бортовые приборы безопасности ответственной информации о поездной ситуации на перегоне и станции, маршрутах приема/отправления и кодах АЛС. Использование дополнительного канала радиосвязи между стационарными и локомотивными устройствами позволило повысить надежность работы устройств СЦБ и безопасность движения поездов. Для одновременной работы с несколькими каналами связи разработан универсальный блок радиосвязи БРУС. Аппаратные средства БРУС выбраны с расчетом большого запаса вычислительных мощностей и интерфейсных соединений с целью использования в качестве единого интеллектуального модемного пула для всех устройств, систем и приборов, устанавливаемых на борту локомотива. Такой комплекс способен работать с любыми имеющимися стандартами связи и быстро адаптироваться к вновь создаваемым. Благодаря стремительному развитию технологий высокоточного спутникового возиционирования открываются новые возможности в изысканиях, проектировании и строительстве инфраструктуры  железнодорожного транспорта. Такие технологии основаны на принципах дифференциальной коррекции навигационных данных, поступающих со спутников глобальных навигационных спутниковых систем ГНСС. Их применение создает основу для перехода к координатным методам содержания инфраструктуры, организации сквозных технологий проектирования, строительства, технического содержания объектов инфраструктурного комплекса, что обеспечит снижение стоимости их жизненного цикла и требуемый уровень надежности и безопасности. С помощью геодезии, инженерных изысканий, современных технологий контроля за важнейшими инженерными сооружениями и объектами инфраструктуры в ключевых отраслях экономики, а также с помощью систем управления и обеспечения безопасности в транспортном комплексе можно будет получить реальный экономической эффект от использования современных ГНСС. Являясь крупнейшей инфраструктурной компанией в транспортном комплексе страны, ОАО «РЖД» широко применяет технологии высокоточного спутникового позиционирования. Сферу приложений этих технологий можно разделить на два крупных класса задач, отличающихся требованиями к точностным характеристикам.
Прежде всего, это задачи координатного обеспечения потребностей инфраструктурного комплекса на всех стадиях жизненного цикла объектов железнодорожной инфраструктуры, включая топографо-геодезические и инженерные изыскания, работы по проектированию, геодезическое обеспечение строительства, содержание, ремонт, реконструкция железнодорожного пути. В рамках этих задач предъявляются самые жесткие требования к точностным характеристикам: от сантиметровых (2-5 см) погрешностей в режиме реального времени до первых единиц миллиметров в режиме постобработки данных. К другому классу задач относится позиционирование подвижного состава в системах управления и обеспечения безопасности при выполнении маневровых работ на путевом развитии станций и движении на перегонах. Для этих задач среднеквадратическое значение погрешности определения местоположения объектов подвижного состава не должно превышать 1 м, т.е. его необходимо указывать с точностью до рельсовой колеи. На основе полученных и координатно-привязанных пространственных данных формируются цифровые модели пути на перегонах и путевом развитии станций, а также ЗО-модели путевого развития и инженерных сооружений. Такие цифровые модели представляют собой пространственные описания объектов инфраструктуры,  включая железнодорожный путь, инженерные сооружения, системы электроснабжения, железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. На основании анализа накапливаемых и постоянно обновляемых натурных и проектных (паспортных) данных, взаимоувязанных в едином координатном пространстве, выявляются отклонения фактического положения пути от проектного, несоответствие габаритов приближений действующим нормативно-техническим документам в сфере железнодорожного транспорта, места отклонений от норм содержания. Полученные данные используются в автоматизированных технологиях управления путевыми машинами разных типов при выполнении работ по выправке и/ или постановке пути в проектное положение. Один из ключевых элементов в этой структуре, обеспечивающий автоматизацию контроля технологических процессов на станциях, отработан на станции Ярославль Северной дороги. Здесь использованы инновационные решения: техническое зрение для контроля операции отцепки/прицепки локомотивов, спутниковая навигация, система видеораспознавания номеров вагонов и контроля нахождения работников в опасных зонах.
Однако реальные достижения по автоматизации управления процессом расформирования/формирования составов реализованы в сортировочной системе станции Лужская на основе интеграции систем микропроцессорной централизации ЭЦ-ЕМ,
микропроцессорной автоматизации для сортировочных горок MSR32, маневровой автоматической локомотивной сигнализации МАЛО, автоматического управления горочным локомотивом САУ ГЛ. Единая интеллектуальная управляющая система,
охватывающая весь хозяйственный комплекс холдинга «РЖД», нуждается в особой защите. Для защиты информации в ИСУЖТ внедрена подсистема информационной безопасности ПИБ ИСУЖТ, развернутая на базе отечественного системного  программного обеспечения, устойчивого к несанкционированным вмешательствам извне и прошедшая сертификацию в соответствии с требованиями информационной безопасности. В рамках ПИБ ИСУЖТ решена актуальная задача взаимодействия сетей передачи данных оперативно-технологического и общетехнологического назначения. 
Автоматизированные системы организации движения поездов относятся к критичным системам информационной инфраструктуры, которые потенциально могут быть подвержены компьютерным атакам и несанкционированному доступу и подлежат защите в первую очередь. В ОАО «РЖД» разработаны и утверждены новые корпоративные документы по вопросам обеспечения информационной безопасности и кибербезопасности: «Основные положения защиты информационной инфраструктуры ОАО «РЖД», «Концепция обеспечения кибербезопасности ОАО «РЖД», «Политика информационной безопасности информационной инфраструктуры ОАО «РЖД» и др. Они учитывают требования к защите информации, установленные новыми документами государственных регулирующих органов. Опыт эксплуатации ИСУЖТ показал устойчивость системы к внешним воздействиям. В частности, во время недавней кибератаки в мае этого года все функциональные модули ИСУЖТ сохранили свою работоспособность и не подверглись воздействию вирусной угрозы. Таким образом, внедрение разработанных институтом систем и устройств является очередным шагом к построению цифровой железной дороги.
 
Розенберг Ефим Наумович
АО «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте», первый заместитель генерального директора, д-р техн. наук, профессор.