prosdo.ru
добавить свой файл
1
Многоуровневые системы безопасности для железнодорожного транспорта


Д.В.Шалягин,
доктор технических наук, заместитель директора ВНИИАС МПС России, член АЭН РФ

Железные дороги России имеют высокий уровень оснащения средствами железнодорожной автоматики, которые позволяют автоматизировать технологические процессы формирования и движения поездов. В сочетании с локомотивными приборами они обеспечивают выполнение требований безопасности в поездной и маневровой работе.

ВНИИАС поставлена задача - создать Многоуровневую Систему Управления и обеспечение Безопасности движения поездов (МС).

В интегрированной системе наряду с традиционными устройствами контроля движения поездов и передачи информации внутри систем и между стационарными и мобильными средствами обеспечения безопасности используются новые устройства (радиотехнические средства контроля, цифровые системы передачи информации, в т.ч. по радиоканалу, спутниковая навигация др.). Одновременно решен вопрос интеграции устройств автоматики, выполняющих логические функции контроля и управления на станциях и перегонах. Сегодня нельзя внедрять системы ЭЦ на релейно-контактной элементной базе. Требования по логическому контролю действий персонала и работы самих устройств, необходимость контроля, диагностики и прогнозирования состояния аппаратуры не могут быть реализованы релейными устройствами.

При внедрении интегрированных многоуровневых решений достигается значительное сокращение аппаратуры на станции, появляется возможность внедрения диагностики, средств связи с цифровым радиоканалом, координатного управления движением поездов и др. Также успешно решаются задачи обеспечения безопасности, такие как кодирование всех путей станции и управление торможением поезда перед закрытым светофором без установки напольных устройств, что позволяет решить в автоматическом режиме проблему проезда сигналов.

Такой подход позволил использовать эффективные алгоритмы управления, уменьшить суммарную загрузку каналов передачи и время на обмен информацией.


Централизованные системы безопасности позволяют сократить оборудование на перегонах, обеспечив защиту от вандализма и от возможных террористических актов.

Переход от локальных систем децентрализованного управления перевозочным процессом к централизованной передаче больших объемов информации требует принятия специальных мер по защите информационной среды для обеспечения безопасности движения, защиты от несанкционированного доступа, обеспечения конфиденциальности и целостности информации.

При увеличенной длине участка управления поездного диспетчера степень автоматизации управления должна быть достаточно высокой, обеспечивающей требуемый уровень размеров движения и безопасность движения поездов. Поэтому в многоуровневой системе управления и обеспечения безопасности движения поездов реализован новый подход к созданию систем СЦБ: от локальных устройств по выполняемым функциям к технологически замкнутым системам управления движением поездов и маневровой работой.

Важным направлением развития средств СЦБ является использование средств спутниковой навигации. При этом не только появляется возможность получения информации о дислокации поездов, но и реализуется принцип многоконтурности получения исходной информации о состоянии блок-участков или перегонов в целом, о расположении поездов на станциях, о скоростях движения поездов и вероятном времени их подхода к станциям и т.д. Другим не менее важным направлением можно считать применение цифровой радиосвязи для передачи информации между стационарными устройствами и локомотивами движущихся поездов, в том числе маневровыми. Наличие нескольких контуров получения информации о положении поездов и передачи управляющих сигналов приводит к повышению живучести систем управления.

Интегрированная многоуровневая управляющая система, отвечающая требованиям безопасности движения поездов и обеспечивающая заданные параметры по интенсивности и скорости их движения, включает в себя станционные устройства с реализацией в них функций управления стрелками и сигналами на станциях и автоблокировку на перегонах, устройства верхнего уровня, обеспечивающие диспетчерское управление движением поездов. Естественно, характеристики такой системы должны определяться конкретными участками железных дорог. Поэтому применение тех или иных средств управления и контроля должно определяться экономическими соображениями, но не в ущерб требованиям обеспечения безопасности.


Обеспечение безопасности движения поездов должно осуществляться на всех уровнях: от АРМ поездного диспетчера до устройств на конкретных станциях и перегонах, управляющая аппаратура и средства передачи информации должны выполнять требования безопасности, логический контроль управляющих воздействий и хода технологического процесса движения поездов, исключать возможность ввода и исполнения ошибочных команд, обеспечивать развязку управляющих и информационных подсистем.

Многоуровневая система управления и обеспечения безопасности движения поездов выполняет задачи управления и обеспечения безопасности движения поездов на основе комплексного использования функций бортовых систем и приборов безопасности, стационарных устройств сигнализации, централизации и блокировки, информационных систем и средств радиосвязи и спутниковой навигации. Система обеспечивает взаимодействие между операторами, обеспечивающими управление движением, локомотивной бригадой и другими техническими средствами железнодорожного транспорта.

Многоуровневая система управления и обеспечения безопасности движения поездов кроме традиционных функций, а также требований, предъявляемых к существующим системам автоматики, обеспечивает:


  • Обнаружение потенциально опасных ситуаций, в том числе несоответствия зависимостей устройств автоматики, с выдачей на АРМ ДНЦ или ДСП регистрируемой визуальной и звуковой информации.

  • Диагностику технического состояния устройств; определение их предотказного состояния с выдачей информации дежурному механику на станции, диспетчеру дистанции сигнализации.

  • Дублирование неидентичными методами контроля состояния основных элементов путевого развития станций и перегонов, а также передачу информации между стационарными и бортовыми устройствами и между уровнями управления многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов.
  • Формирование в автоматизированном режиме и реализацию команды экстренной остановки поезда в чрезвычайных обстоятельствах.


  • Определение координаты поезда двумя независимыми способами с возможностью реализацией функций "плавающего" блок-участка.

  • Приоритетность обработки информации, поступающей от объектов управления и контроля, с выделением информации, связанной с нарушением требований безопасности.

  • Прогноз развития ситуации в случае отклонения движения поездов от нормативного графика, а также в аварийных и нештатных ситуациях.

  • Разработку вариантов модели включения резервных подсистем управления и обеспечения безопасности движения поездов.

По уровням управления функции многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов распределяются следующим образом.

Участки железных дорог должны оборудоваться системой диспетчерского управления.

Станции должны оборудоваться устройствами МПЦ, РПЦ или специальными средствами, обеспечивающими выполнение требуемых функций.

Перегоны должны оборудоваться устройствами автоматической или полуавтоматической блокировки.

Тяговый подвижной состав должен оборудоваться бортовыми устройствами автоматической локомотивной сигнализации, а также другой аппаратурой, входящей в состав ЕКС, обеспечивающими выполнение требуемых функций.

Комплекс технических средств автоматизации технологических процессов на сортировочных станциях должен строиться в соответствии с целью и требованиями МС.

Повышение уровня безопасности движения в многоуровневой системе управления и обеспечения безопасности движения поездов обеспечивается за счет структурных методов резервирования и контроля исполнения функций систем автоматики. Безопасность на первом уровне обеспечивается низовыми системами ЖАТ за счет применения специальных элементов, а также микропроцессорных систем, построенных на принципах безопасного поведения при отказах.

Второй уровень обеспечения безопасности (контроль логических зависимостей систем ЖАТ, правильности действий операторов, принудительная остановка поезда в аварийных ситуациях и др.) обеспечивается за счет применения аппаратных и программных средств контроля, диагностики, устройств АЛС на всех путях станции и перегона. Безопасность этих систем базируется на применении специальных аппаратных и программных средств и подтверждена в ходе разработки и соответствующими испытаниями.


Третий уровень обеспечения безопасности многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов строится на дублировании информации о координате поезда, занятости или свободности участка пути, показания напольного светофора и др., что позволяет за счет параллельной обработки информации выработать дополнительные условия безопасности при возникновении нештатных ситуаций.

Многоуровневая система управления и обеспечения безопасности движения поездов предусматривает снижение, а в ряде случаев исключение влияния человеческого фактора на уровень обеспечения безопасности движения поездов за счет создания условий безопасного пропуска поездов и производства маневровой работы, блокирование ошибочных действий операторов, неправильной работы устройств при опасном отказе или несанкционированном вмешательстве в работу устройств. Аппаратура системы выполнена с защитой от несанкционированного воздействия и в антивандальном исполнении.

При изменении характера работы предусматривается возможность переконфигурирования зон обслуживания. Аппаратура и структурные связи МС учитывают возможность ее использования на полигонах железных дорог любой конфигурации.

Обеспечение безопасности движения поездов является основной, но не единственной задачей применения многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов.

Второй важной задачей создания многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов является повышение надежности и живучести средств управления, а также повышение их эффективности за счет комплексного использования функций бортовых систем и приборов, стационарных устройств, информационных систем и средств радиосвязи и спутниковой навигации.

Эффективность применения многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов достигается за счет:

  • Реализации функций управления с учетом всех требований безопасности движения поездов, что исключает непроизводительные простои подвижного состава, в том числе при отказах устройств, повышает устойчивость их работы, обеспечивает высокую точность определения координат поезда.


  • Комплексный подход при проектировании систем управления движением поездов сокращает объем аппаратных и программных средств управления на станциях, перегонах и на участках железных дорог в целом, что ведет к сокращению капитальных затрат при строительстве и эксплуатационных затрат на обслуживание устройств.

  • Автоматизация ряда функций по управлению движением поездов, применение средств диагностики аппаратуры позволяют сократить численность эксплуатационного персонала.