Ведущим звеном транспортной системы России является железнодорожный транспорт, его доля составляет 40% от всего объема грузовых и пассажирских перевозок страны. Ежегодно железнодорожным транспортом перевозится более 1,3 млрд тонн груза и 1 млрд пассажиров. Исходя из таких объёмов,особую значимость на железнодорожном транспорте имеет безопасность.

17 мая 2007 года, Президентом РФ был издан указ №638 “Об использовании глобальной спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС в интересах социально – экономического развития РФ”. Железная дорога так же не осталась в стороне. Разработку и внедрение новейших средств взяла на себя организация ОАО «НИИАС». Научно-исследовательский институт, за время своей более чем пятидесятилетней деятельности выполнил большой объем работ по созданию новых устройств СЦБ и ЖАТ, а также разработок в области информационных технологий и совершенствованию существующих систем и оборудования. В настоящее время, ОАО «НИИАС» является головной организацией ОАО “РЖД” в сфере внедрения спутниковых технологий на железнодорожном транспорте.

Основные задачи внедрения спутниковых технологий на ЖД

Космические технологии активно начали развиваться к концу 20 века. Сейчас уже 21 век, и уже, почти каждый человек не обходится без применения устройств, работа которых основана на получении данных от спутника. Например, заблудившись на автомобиле, но имея при себе простойGPS навигатор, можно с легкостью выйти из ситуации. Ведь использование и обработка данных со спутников, не только позволяет получать информацию о предстоящей погоде и чёткиефотографии поверхности земли, но и с высокой точностью отслеживать местоположение устройства, которое обменивается (или обменивалось некоторое время назад)данными со спутником.

На железной дороге, знать местоположение поезда – очень важно. К примеру, можно довольно быстро определить координаты поезда, в случае каких-либо неисправностей, отказов или чего еще хуже — аварии. Так же, спутниковая связь позволяет отслеживать состояние практически всех систем и оборудования поездного локомотива или целого состава.Если говорить коротко — самая основная задача, которая должна решаться новыми системами – обеспечение безопасности пассажиров и грузов при перевозках, минимизирование вредных факторов ЖД транспорта, негативно влияющих на окружающую среду (прилегающих к ЖД территорий).

Принцип действия спутниковой навигации основан на определении расстояния от текущих координат до группы из 3-х спутников (3 координаты — X, Y и Z). Точное местоположение спутников ГНСС известно из данных эфемерид и альманаха, передаваемых в навигационных сообщениях. Зная расстояние до трех спутников, можно определить текущее местоположение, как точку пересечение трех сфер. Точность определения местоположения объекта системой ГЛОНАСС составляет примерно 8 метров.

Для автоматического определения координаты локомотива используется спутниковый навигационный приемник GPS/ГЛОНАСС, интегрированный в КЛУБ-У (комплексное локомотивное устройство безопасности). Система ведет отсчет текущего времени с корректировкой по астрономическому времени спутниковой навигационной системы, формирует информацию о значениях скорости движения, определяет параметры движения поезда, ведет прием и запись данных электронной карты пути и графика движения поездов, сравнивает фактическую скорость движения с допустимой.

Ранее используемые на локомотивах системы безопасности КЛУБ-У (Комплекс Локомотивных Устройств Безопасности Унифицированный), САУТ (Система Автоматического Управления Торможением), ТСКБМ (Телемеханическая Система Контроля Бодрствования Машиниста) функционировали независимо друг от друга по своим алгоритмам. Каждая из них имела свои датчики и органы взаимодействия с подвижным составом и локомотивной бригадой. При совместном применении таких систем часто возникала проблема конфликтности работы их алгоритмов. При этом, вместо контроля за безопасностью ведения поезда, машинист тратил время и внимание на слежение за работой большого числа приборов перечисленных систем. Также, в связи с наличием нескольких источников данных увеличивалась нагрузка на техников-расшифровщиков, несмотря на компьютерную обработку информации, производимую по разным алгоритмам для отдельных систем.

В соответствии с решением руководства ОАО «РЖД» создать в помощь машинисту комплексную систему обеспечения безопасности движения поездов, усилиями специалистов ОАО «НИИАС», ООО «НПО САУТ» и ЗАО «НЕЙРОКОМ» был разработан безопасный локомотивный объединенный комплекс — БЛОК. Он призван заменить локомотивные системы КЛУБ-У, САУТ-ЦМ/485 и ТСКБМ, которые в настоящее время используются.Комплекс БЛОК решает те же задачи, что и отдельные системы КЛУБ, САУТ, ТСКБМ при их совместном использовании. БЛОК состоит из технологически законченных модулей, функции которых реализуются системой. Эти модули обеспечивают взаимодействие с другими системами. Его можно применять при управлении поездом одним лишь машинистом. БЛОК может использоваться автономно, а также совместно с другими микропроцессорными системами управления, например, системой автоматизированного ведения поездов САВП с системой диагностики на локомотиве.

Комплекс БЛОК представляет собой набор модулей, которые отвечают за реализацию функций комплекса, а также обеспечивают взаимодействие с системами управления локомотива и в едином процессе ведения поезда. Функциональные элементы комплекса соединены между собой внутренним CAN-интерфейсом.

В качестве единого носителя для регистрации всей необходимой информации о поездке используется типовая кассета устройства КЛУБ-У. В ближайшей перспективе планируется применять бесконтактный картридж комплекса КИО-САУТ, разработанный ООО «НПО САУТ».

Разработчики комплекса БЛОК предусмотрели возможность значительного расширения функциональности системы, а также выполнили жесткие условия по лимитной стоимости, поставленные руководством ОАО «РЖД». Цена целого комплекта БЛОК не превышает суммарной стоимости оборудования отдельных систем КЛУБ-У, САУТ-ЦМ и ТСКБМ. При этом планируется снизить стоимость комплекса за счет унификации элементной базы и конструктива.

С каждым годом растут объёмы спутникового оборудования, применяемого на железнодорожном транспорте. Существующие системы спутниковой навигации так же применяются железнодорожных приложениях, не связанных с обеспечением безопасности, то есть в системах управления парками подвижного состава и информационного обслуживания клиентов. Вполне возможно, что в будущем будут изменены до неузнаваемости системы определения положения поезда на перегонах, а также аппаратура в кабине машиниста позволит отслеживать занятость последующих участков пути. В плане эффективности – безусловно, такие решения будут намного продуктивнее, чем существующая на сегодняшний день кодовая автоблокировка и АБ с ТРЦ. Всё это позволит избавиться от кучи традиционной, “железной” и увесистой аппаратуры рельсовых цепей и километров кабельных линий. Но если глянуть на это всё со стороны надёжности и бюджета – вот тут и встает огромная преграда. Дело в том, что на сегодняшний день, спутниковая навигация, хоть и редко, но может давать сбои.

В связано это не обязательно с низкой надежность оборудования, а именно с внешними воздействиями. Преодолевая тысячи километров между передатчиком, спутником и приёмником, сигнал может искажаться. Например, погодные условия как ни что другое из природных факторов, сильно влияют на качество работы спутниковой навигации. Так же, стоимость демонтажа старого и стоимость нового оборудования довольно высока, и специалистов, способных обслуживать спутниковые системы на ЖД, так же мало.

Но время не стоит на месте, и, возможно, уже завтра мы увидим очередные инновации, которые заставят нас с удивлением вспоминать прошлое железной дороги.