Admin

Цифровая железнодорожная станция - от концепции к реальному внедрению

АНДРЕЕВ Владимир Евгеньевич,
ОАО «РЖД», начальник департамента технической политики, Москва, Россия
ДОЛГИЙ Александр Игоревич,
АО «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте», генеральный директор, канд. техн, наук, доцент, Москва, Россия
КУДЮКИН Владимир Валерьевич,
АО «НИИАС», заместитель генерального директора, Москва, Россия
ХАТЛАМАДЖИЯН Агоп Ервандович,
АО «НИИАС», и.о. заместителя генерального директора, канд. техн, наук, доцент, Москва, Россия
ГРИШАЕВ Сергей Юрьевич,
АО «НИИАС», и.о. заместителя генерального директора - директора Ростовского филиала, канд. техн, наук, г. Ростов-на-Дону, Россия
ОЛЬГЕЙЗЕР Иван Александрович,
АО «НИИАС», и.о. первого заместителя директора Ростовского филиала, канд. техн, наук, г. Ростов-на-Дону, Россия


Для повышения эффективности использования пропускных способностей железнодорожных станций, сокращения эксплуатационных расходов, оптимизации технологических процессов с исключением «лишних» технологических операций, перехода на малолюдные технологии работы станций с одновременным повышением безопасности выполнения технологических процессов, а также перехода от автоматизированного к автоматическому управлению технологическими процессами на станции(планирование, закрепление, заграждение, роспуск, подготовка и управление маневровыми передвижениями и др.) в 2018 г. в ОАО «РЖД» был инициирован проект «Цифровая железнодорожная станция» (ЦЖС) [1].
ЦЖС является одним из направлений реализации комплексного научно-технического проекта «Цифровая железная дорога», который в свою очередь является составной частью комплекса мероприятий по реализации программы
«Цифровая экономика Российской Федерации». Ряд инфраструктурных модулей ЦЖС был создан на основе мероприятий Цифрового сортировочного комплекса. Тем не менее, дату утверждения концепции ЦЖС - 07 ноября 2018 г. можно считать началом революционных изменений в организации работы на железнодорожной станции в части минимизации участия и влияния человека на технологические процессы переработки вагонопо-тока за счет использования самых современных технических средств и программных модулей с использованием искусственного интеллекта.



На основании утвержденной концепции [1 ] в рамках НИР специалисты АО «НИИАС» разработали функциональные (ФТ) и технические (ТТ) требования к модулям цифровой станции.
Исходя из этих требований, модули Цифровой железнодорожной станции делятся на программные и инфраструктурные (рис. 1).
К программным модулям относятся:

• 1 - цифровая модель станции;
• 2 - модуль нормативной информации о работе всех подразделений станции;
• 3 - модуль планирования очередности приема, отправления и обработки поездов;
• 6 - модуль планирования очередности роспуска поездов и выставки в парк отправления;
• 7 - модуль планирования со-ставообразования и отправления поездов;
• 8 - модуль планирования маневровой работы в парках и на местах необщего пользования;
• 9 - модуль автоматизированного формирования сменно-суточного и текущего плана работы станции;
• 10 - модуль автоматического формирования сообщений о событиях и положении на станции всех объектов контроля;
• 11 - модуль электронного документооборота;
• 12 - модуль формирования анализа эксплуатационной работы станции и выработки предложений по распределению ресурсов;
  
• 14 - модуль контроля выполнения требований безопасности движения поездов и охраны труда, нахождения на рабочем месте;
• 22 - модуль автоматического выполнения процессов организации текущего обслуживания, ремонта железнодорожного пути и его обустройств;
• 24 - модуль контроля исполнения.

К инфраструктурным модулям относятся:

• 4 - модуль автоматизации диагностики технического состояния подвижного состава и коммерческих неисправностей;
• 5 - модуль автоматизации диагностики технического состояния подвижного состава и коммерческих неисправностей по приему груза к перевозке и допуску на инфраструктуру;
• 13 - модуль автоматической подготовки поездных и маневровых маршрутов, решением совещания проектного офиса включен для разработки в инфраструктурный модуль 16;
• 15 - модуль автоматического закрепления подвижного состава;
• 16 - модуль автоматического управления поездными и маневровыми маршрутами;
• 17 - модуль автоматического управления сортировочным процессом;
• 18 - модуль автоматической расцепки вагонов на сортировочной горке;
• 19 - модуль подтягивания (осаживания) отцепов на путях сортировочного парка;
• 20 - модуль предотвращения выхода подвижного состава;
• 21 - модуль автоматического опробования автотормозов.

Программные модули представляют собой программные продукты, размещаемые на мощностях Главного вычислительного центра. Они получают данные от инфраструктурных модулей и других информационных систем ОАО «РЖД», на основании интеллектуальной обработки планируют поездную, маневровую работу, контролируют исполнение техно
логических процессов и обеспечение безопасности движения.
Инфраструктурные модули представляют собой программно-аппаратные комплексы,состоящие из напольных, бортовых и постовых устройств со встроенным специализированным программным обеспечением.
Исходя из максимальной оснащенности новейшими системами автоматизации, сортировочная станция Челябинск-Главный Южно-Уральской дороги была выбрана опытным полигоном внедрения максимального объема модулей ЦЖС. НИОКР в рамках КНП-5 по разработке, внедрению и постановке на производство инфраструктурных модулей была поручена АО «НИИАС», как разработчику целого ряда систем автоматизации.
В ходе разработки впервые в мировой практике планируется полностью оцифровать, максимально автоматизировать и увязать в единую безлюдную технологию комплекс технологических процессов сетевой сортировочной станции большой мощности. Уже внедрен, либо будет внедряться и объединяться в общую технологию ряд разработанных систем локальной автоматизации. Среди них: Интегрированный пост автоматизированного приема и диагностики подвижного состава на сортировочных станциях (ППСС) [2], Система контроля и подготовки информации о перемещении вагонов и локомотивов на станции в реальном времени (СКПИ ПВЛ РВ) [3], Комплекс компьютерного зрения для контроля занятости сортировочных путей с функцией диагностики продольного профиля (КЗСП) [4] и др.
В рамках автоматизации диагностики технического состояния и коммерческого осмотра, в том числе при допуске на инфраструктуру, кроме имеющихся технических средств и подсистем ППСС начата разработка системы контроля технического состояния подвижного состава в пунктах технической передачи (КПТП). Для осуществления автоматического контроля технического состояния локомотива ведется разработка автоматизированной системы контроля технического состояния локомотивов (АСКОЛ). Также начата разработка модуля формирования дополнительного критерия безусловной отцепки вагонов в текущий отцепочный ремонт» (МДКБ) ППСС. Основными задачами данной системы являются: повышение уровня безопасности перевозочного процесса и снижение количества непредвиденных отцепок вагонов в ТОР в пределах гарантийных участков за счет применения комплексного организационно-технологического подхода к браковке вагонов; сокра
щение ущерба ОАО «РЖД», связанного с повреждением и утратой груза в пути следования, а также нарушением нормативных сроков доставки за счет повышения степени выявляемое™ неисправностей.
В части автоматизации процесса закрепления подвижного состава планируется разработать и внедрить технологию полностью автоматического закрепления подвижного состава от заезда на станцию прибывающих с перегонов составов, их осмотра, расформирования, формирования и до отправки вновь сформированных составов со станции.
Структурная схема процесса автоматического закрепления подвижного состава приведена на рис. 2. От планировщика ЦЖС через Блок интеграции в Модуль 15 поступает задание на закрепление состава. Информация о прибывающем составе поступает в комплекс ПРИЦЕЛ [5] для контроля позиционирования и в программно-аппаратный комплекс контроля и управления закреплением ПАК КУЗС. ПРИЦЕЛ передает информацию на борт локомотива о расстоянии до точки остановки и правильности позиционирования. После правильного позиционирования ПРИЦЕЛ выдает в электрическую централизацию сигнал о правильном позиционировании состава в устройствах закрепления (УЗ), а ПАК КУЗС выдает в ЭЦ команду на перевод УЗ в рабочее положение. После получения контроля о переводе УЗ в рабочее положение состав закреплен.


В составе Модуля 17 (автоматического управления сортировочным процессом), кроме эксплуатируемой на обеих сортировочных горках станции Челябинск Комплексной системы автоматизации управления сортировочным процессом (КСАУ СП) [6], планируется внедрение Системы контроля заполнения путей сортировочного парка (КЗСП) и разрабатываемого институтом Интегрированного комплекса автоматизации роспуска опасных грузов (ИКАР ОГ) [7].
Наиболее насыщенным как существующими, так и новыми передовыми разработками, является Модуль 16 (автоматического управления поездными и маневровыми маршрутами). Помимо уже внедренных систем МАЛС, СКПИ ПВЛ РВ в ходе реализации модуля планируется выполнить следующие мероприятия:

• разработать программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий формирование и передачу управляющих команд на установку маршрутов по безопасным стыкам систем электрической централизации;
• внедрить функционал, реализуемый единым локомотивным мультимедийным терминалом (ЕЛМТ) для управления и контроля локомотивных систем с одного устройства, получения электронных справок и предупреждений, взаимодействия с другими системами в составе Модуля;
• разработать и внедрить стационарную часть высокоточной системы позиционирования для станции Челябинск-Главный с учетом формирования высокоточной электронной карты, позволяющую однозначно определять местоположение локомотивов на станции, в том числе в зонах, неконтролируемых устройствами СЦБ;
• разработать и внедрить комплекс систем для обеспечения автоматического движения вагонами вперед и задач дистанционного управления для станции Челябинск-Главный;
• обеспечить функциональное развитие МАЛС для станции Челябинск-Главный на соответствие требованиям по 4-му уровню полноты безопасности и интеграцию в МАЛС радиоканалов передачи данных цифровой широкополосной системы на основе стандарта LTE;
• разработать модуль автоматической подготовки поездных и маневровых маршрутов.

Внедрение этих разработок, как подсистем Модуля 16, позволит полностью автоматизировать подготовку и реализацию поездных и маневровых передвижений по станции по хозяйствам управления движением, инфраструктуры и тяги, при этом фиксируя каждую выполняемую операцию в реальном времени автоматически - «от колеса».
Для автоматизации процесса расцепки вагонов на сортировочных горках, а также отпуска тормозов ведется разработка робототехнического комплекса (РТК) и инфраструктуры для него. Прототип РТК продолжительное время проходил отладку на станции Челябинск-Главный.
Аппаратура контроля и управления заграждающими устройствами (АКУ БЗУ) [8] уже внедрена в четном сортировочном парке и
в настоящее время внедряется в нечетном сортировочном парке. В рамках Модуля 20 планируется обеспечить интеграцию информации от отдельных АКУ БЗУ в общем блоке интеграции и возможность автоматического режима управления заграждением от Модуля 17 автоматического управления сортировочным процессом.
В рамках Модуля 21 (автоматического опробования автотормозов) планируется доработать Автоматизированную систему диагностики тормозов грузовых составов (АСДТ) в части управления от мобильного рабочего места осмотрщика ПТО несколькими устройствами зарядки и опробования тормозов; регистрацию хода опробования и параметров тормозных процессов в составе; автоматическую расшифровку диаграммных лент устройств зарядки и опробования тормозов с оценкой качества результатов выполненных работ и др.
Для обеспечения взаимодействия между разрабатываемыми инфраструктурными модулями создается единая цифровая шина межмодульного взаимодействия [9], которая будет реализована на базе ВОЛС, объединяющей все блоки интеграции инфраструктурных модулей ЦЖС. Цифровая шина позволит создать единый механизм обмена низовой информацией между внедряемыми и существующими системами с возможностью гибкой перенастройки информационных потоков, состава передаваемых данных и подключения новых участников информационного обмена. Такая шина обеспечит:

• увязку систем в составе инфраструктурных модулей ЦЖС между собой через локальные сети и сети оперативно-технического назначения (ОТН) без использования ресурсов сетей общетехнологического назначения (ОБТн);
• возможность широковещательной передачи информации от одного источника нескольким зарегистрированным получателям с исключением дублирующих запросов;
• возможность оперативного и долгосрочного хранения информации и оперативного доступа к данным (НСИ, протоколы, отчеты и др.).

Структурная схема информационного взаимодействия инфраструктурных модулей приведена на рис. 3.
Цифровая железнодорожная станция после разработки и внедрения указанных инфраструктурных модулей совместно с разрабатываемыми программными модулями информационно-пла-нирующего уровня, а также при взаимодействии с полигонными системами управления движением поездов [10] обеспечит комплексную автоматизацию управления и контроля технологических операций работы станции в реальном времени. ЦЖС позволит исключить ручной труд и ввод информации по операциям, связанным с перемещением подвижных единиц в пределах станции, а также о других технологических операциях, где это возможно, оперативно-диспетчерским или эксплуатационным персоналом.
Целевой задачей программы Цифровая железнодорожная станция является максимальная автоматизация технологических процессов и обеспечение безлюдных технологий работы. Там, где исключение человека из технологического процесса в настоящий момент невозможно или нецелесообразно, контроль за действиями персонала должен быть полностью возложен на искусственный интеллект [11].

СПИСОК источников

1. Концепция «Цифровая железнодорожная станция» : утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 07.11.2018 № 1049 (в ред от 05.06.2020 № 1217/р).
2. Хатламаджиян А.Е., Лебедев А.И. Интегрированный пост автоматизированного приема и диагностики подвижного состава на сортировочных станциях // Вагоны и вагонное хозяйство. 2019. № 2. С. 9-13.
3. Шабельников А.Н., Дмитриев В.В., Ольгейзер И.А. Цифровизация сортировочного комплекса И Автоматика, связь, информатика. 2019. № 1. С. 19-22.
4. Долгий А.И., Хатламаджиян А.Е., Ольгейзер И.А., Суханов А.В., Корниенко К.И. Инновационные алгоритмы машинного зрения для диагностики продольного профиля сортировочных путей // Автоматика, связь, информатика. 2022. № 8. С. 7-9. DOI: 10.34649/ АТ.2022.8.8.002
5. Патент № 2788208 РФ В61К 25/00. Система для позиционирования железнодорожного подвижного состава при закреплении механизированными устройствами / А.И. Долгий, К.И. Корниенко, И.А. Ольгейзер, В.Н. Соколов, А.В.Суханов, А.Е. Хатламаджиян; патентообладатель АО «НИИАС». № 2022124235; заявл. 13.09.2022; опубл. 17.01.2023; Бюл. № 2.
6. Шабельников А.Н., Ольгейзер И.А., Суханов А.В. Концепция цифровой платформы на сортировочных станциях//Мир транспорта. 2021. № 1. С. 60-73.
7. Интегрированный программноаппаратный модуль для роспуска опасных грузов / А.Е. Хатламаджиян, В.Н. Соколов, И.А. Ольгейзер, К.И. Корниенко // Железнодорожный транспорт. 2021. № 12. С. 35-37.
8. Развитие комплекса системообразующих технических решений цифровой станции / А.Е. Хатламаджиян, В.Н. Соколов, И.А. Ольгейзер, Ю.Ф. Золотарев//Труды АО «НИИАС»: сборник статей. М., 2021. Т. 2, вып. 11. С. 26-37.
9. Хатламаджиян А.Е., Золотарев Ю.Ф., Ольгейзер И.А. Единая станционная платформа обмена информацией низовых систем автоматизации И Автоматика, связь, информатика. 2021. № 11. С. 34-36.
10. Долгий А.И. Концептуальный подход к построению современной платформы управления перевозочным процессом в ОАО «РЖД» //Труды АО «НИИАС» : сборник статей. М., 2021. Т. 1, вып. 11. С. 9-31.
11. Ольгейзер И.А., Кобзев В.А. Интеллектуализация человеко-машинного интерфейса автоматизированной системы управления сортировочной станцией // Интеллектуальные транспортные системы: материалы II Международной научно-практической конференции. М.: Российский университет транспорта, 2023. С.300-303.