4 Управление железнодорожным транспортом на основе автоматической идентификации подвижного состава (саипс)

4.1 Предпосылки внедрения и история развития

Выполненные за последнее десятилетие внушительные вложения в материальную базу систем автоматизации управления на железнодорожном транспорте (обновление компьютерного парка с многократным увеличением производительности, развитие сетей передачи данных, включая магистральные каналы волоконно-оптической связи, увеличение числа автоматизированных рабочих мест на базе персональных ЭВМ) пока не привели к кардинальной модернизации технологии железнодорожных перевозок.

Две причины определяют сложившуюся ситуацию, когда большие производственные затраты все еще себя не окупают, а показатели работы сети железных дорог должным образом не улучшаются. Первая из них — слабые технологические и программные разработки. Вторая — и не менее важная — незавершенность материальной базы автоматизации, отсутствие системы глобального автоматического контроля за ходом перевозочного процесса.

Вторая причина может быть устранена в короткие сроки: создана и поэтапно внедряется система автоматической идентификации подвижного состава (САИ). Ее внедрение будет в основном завершено в 2004 – 2005 гг.

Ниже излагаются предложения о базирующейся на возможностях САИ новой системе управления перевозками — с переходом на стабильный твердый график движения поездов, с базированием организации перевозок на прямых, дискретных методах в управлении взамен вероятностных, стохастических приемов. Предлагаемые новые решения могут обеспечить существенное повышение качества эксплуатационной работы железнодорожного транспорта.

За последние 30 лет предпринимались попытки решения за­дачи автоматизации слежения за подвижными транспортными сред­ствами различными способами. Для автоматической идентификации транспортных средств в течение 1960 - 1970 гг. железнодорожные компании мира экспериментировали с оптическими системами опо­знавания (так называемыми системами штриховых кодов). После отказа от использования штрихового кода железнодорожные компа­нии начали экспериментировать с системами идентификации на базе технологий сверхвысоких радиочастот (СВЧ). Эти системы некри­тичны к факторам окружающей среды, таким как: грязь; загрязнение нефтью и дизельным топливом; вибрации; снег, лед; дождь, туман. В настоящее время известно множество различных типов СВЧ-систем: приемопередающие СВЧ-системы; СВЧ-система на поверх­ностных акустических волнах (ПАВ); СВЧ-системы типа Р-2Р; СВЧ-система модулированного отражения, получившая наибольшее рас­пространение на дорогах мира.

Основными преимуществами систем с модулированным от­ражением являются:

• достоверность функционирования в ненастных погодных условиях и при воздействии ударов и вибрации;

• возможность обеспечения большого радиуса чтения и идентификации при больших скоростях;

• легкость установки;

• отсутствие требований на техническое обслуживание;

• длительный срок службы датчика;

• достоверность идентификации приближается к 100%.

Один из масштабных проектов автоматической идентифика­ции железнодорожного подвижного состава на основе СВЧ реализо­ван железными дорогами США, Канады и Мексики. Разработку сис­темы осуществила фирма Dynicom (США), маркерами которой сейчас оборудованы 97% железнодорожных транспортных средств. В точ­ках контроля перемещений подвижного состава установлено 3000 считывателей, передающих информацию в единый центр обработки, где ведется централизованная база данных.

Для вагонов и локомотивов железных дорог Северной Аме­рики стандартизированы пассивные датчики-маркеры, активизируе­мые поступающей от считывателя СВЧ-энергией. Маркер передает запрашивающему устройству закодированную в нем информацию. При ёмкости запоминающего устройства 128 бит имеется возмож­ность хранить в маркере кроме номера единицы подвижного состава сведения о её типе, коде владельца, длине, числе осей и т.д. По оценкам специалистов железных дорог Северной Америки система Dynicom полностью оправдала существенные затраты на ее внедре­ние, которые окупаются за короткие сроки. Общая концепция данной системы представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Общая концепция системы ABI Dynicom

На железных дорогах Западной Европы отношение к задачам системы идентификации несколько иное, чем в Америки. Его можно связывать, прежде всего, с тем, что на сети европейских железных дорог колеи 1435 мм совместно эксплуатируются вагоны большого числа железнодорожных администраций, что затрудняет централи­зованное ведение единой оперативной базы данных о подвижном составе и выполняемых перевозках.. Датчик в европейской системе более ёмкий, чем в Dynicom. Он может нести как посто­янную, так и переменную информацию (код груза, станция назначе­ния и т.п.). Датчик снабжен автономным источником электропита­ния и в отличие от маркеров Dynicom крепится не на боковой стенке, а под кузовом вагона. Соответственно считыватель устанавливается не сбоку от рельсового пути, а монтируется под рельсошпальной решеткой. Это избавляет от надобности устанавливать маркеры на единице подвижного состава с двух сторон, а также изменяет усло­вия работы считывателя, помещаемого в прочный герметичный кон­тейнер, способный выдерживать перепады температур, толчки и вибрации. Кроме того имеется возможность записи в электронный маркер переменной информации на ходу поезда - как от считываю­щего устройства, так и от дополнительных датчиков на подвижном составе. Естественно, что полезные нововведения в системе считывания информации требуют дополнительных затрат, прежде всего на оборудование подвижного состава маркерами.

Для сети железных дорог колеи 1520 мм из двух рассмот­ренных решений по системе идентификации явно предпочтительнее решения, аналогичные реализованным на железных дорогах Север­ной Америки.

Доводы следующие:

• по условиям организации перевозок, по климату Белорусская железная дорога ближе же­лезным дорогам Северной Америки, чем Западной Европы. Это про­слеживается по дальности и структуре перевозок, по параметрам веса и скорости грузовых поездов, по структуре парка подвижного состава;

• на железных дорогах государств СНГ отработаны мето­ды использования централизованной базы данных о подвижном со­ставе сети железных дорог колеи 1520 мм, запроса на основе иден­тификатора - номера вагона любой постоянной справочной инфор­мации о вагоне из централизованной базы данных;

• простой и относительно дешевый маркер с постоянной информацией на 128 бит предпочтителен по условиям минимизации затрат на реализацию системы. При внедренной системе кодирова­ния подвижного состава емкость в 128 бит создает условия для по­вышения достоверности считывания данных номера - идентифика­тора, кода собственника и знаков кодовой защиты. Простое решение маркера, отсутствие в нем элемента электропитания предпочтитель­но в плане проведения антивандальных решений;

• по природным условиям (снегоборьба, низкие темпера­туры, многократные переходы температуры через нуль в осенний и весенний периоды) размещение считывающей аппаратуры вне же­лезнодорожной колеи предпочтительнее. Следует также учитывать возможность размещения стационарной аппаратуры идентификации в стационарных шкафах устройств обнаружения нагретых букс типа ПОНАБ и ДИСК. Это уменьшит общие затраты и создает предпоч­тительные условия для работы считывающих устройств системы.

В Российской Федерации по техническому заданию МПС России и при участии научно-исследовательских организаций же­лезнодорожного транспорта Государственным центральным научно-исследовательским радиотехническим институтом создана и прошла эксплуатационную проверку система автоматической идентифика­ции подвижных средств железнодорожного транспорта САИПС, выполненная в полном соответствии с международным стандартом 150 10374, компонуемая из отечественных радиоэлек­тронных компонентов и информационно совместимая с системой Dynicom, реализованной на железнодорожных магистралях Северной Америки.