Комплексные локомотивные системы безопасности
Е.Н. РОЗЕНБЕРГ, первый заместитель генерального директора ОАО «НИИАС», д-р техн. наук
Е.Е. ШУХИНА, и.о. руководителя НТК СУОБДП
Г.К. КИСЕЛЬГОФ, заместитель начальника отделения
Ключевые слова: бортовые устройства безопасности, канал передачи информации, модульная архитектура, унифицированное комплексное локомотивное устройство
В начале 90-х годов двадцатого столетия коллективы специалистов КБ ЦШ МПС и МИИТа разработали комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ). Впервые в нашей стране было создано сложнейшее бортовое устройство для обеспечения безопасности движения поездов на основе современной микропроцессорной техники.
С 1994 г. КЛУБ стали серийно выпускать на Ижевском радиозаводе. До 2000 г. различные модификации КЛУБ внедряли на сети отечественных железных дорог. Комплексами оснащали локомотивы, моторвагонный и самоходный подвижной состав.
До создания КЛУБ на подвижном составе использовались различные приборы безопасности, которые решали частные задачи. Такие приборы были реализованы на устаревшей элементной базе, плохо сопрягались между собой. Они зачастую дублировали выполнение отдельных функций. Это вызывало дополнительные трудности в работе машинистов.
Основным бортовым прибором безопасности тогда был релейный дешифратор команд системы непрерывной автоматической сигнализации (АЛСН). В дополнение к нему применялись устройства контроля бдительности машиниста (УКБМ), различные варианты устройств предотвращения самопроизвольного хода поездов, прибор «Дозор» для контроля скорости подвижного состава и др.
В 90-е гг. в стране началась подготовка к организации высокоскоростного движения пассажирских поездов. Требованиям обеспечения безопасности движения действующий канал передачи информации системы АЛСН не соответствовал, так как не являлся быстродействующим и не обеспечивал необходимого количества команд.
Эти факторы привели к тому, что стали разрабатывать новое поколение бортовых устройств безопасности на современной микропроцессорной элементной базе (КЛУБ). Они должны были осуществлять все функции приборов безопасности с учетом накопленного опыта их эксплуатации.
Комплекс КЛУБ принимает и обрабатывает данные из специально разработанного непрерывного рельсового канала связи АЛС-ЕН, использующего фазоразностную модуляцию при передаче сигналов. В результате существенно увеличивается число передаваемых команд на поезд и расширяется информационное обеспечение КЛУБ.
Применение канала АЛС-ЕН обеспечило возможность организации высокоскоростного движения электропоездов «Сапсан» с соблюдением всех требований безопасности на линии Санкт-Петербург - Москва, которое началось в декабре 2009 г.
Создание комплекса КЛУБ осложнялось тем, что современная микропроцессорная элементная база применялась преимущественно в оборонной промышленности. К тому же, отсутствовала отраслевая нормативная база для применения микропроцессорных систем безопасности на железнодорожном транспорте.
Перед разработчиками была поставлена задача создать комплекс на используемой элементной базе, отвечающий самым высоким требованиям действующих международных стандартов по безопасности.
В период конверсии оборонной промышленности при переходе страны к рыночной экономике к разработке КЛУБ были привлечены высококвалифицированные специалисты и заключен договор с Ижевским радиозаводом о выпуске аппаратуры, отвечающей требованиям мировых стандартов.
Длительный опыт эксплуатации комплексов КЛУБ совместно с другими бортовыми устройствами, такими как система автоматического управления торможением поездов САУТ, телемеханическая система контроля бодрствования машиниста ТСКБМ, комплекс средств сбора и регистрации данных КПД, потребовал принятия технических решений по объединению их функций.
В 1997 г. началась разработка унифицированного комплекса КЛУБ-У, число и качество выполняемых функций которого стало значительно выше. Блоки аппаратуры КЛУБ-У показаны на рисунке, где приняты следующие обозначения: БЭЛ-У - блок электроники, БИЛ-В-блок индикации, ППУ-РС - приемо-передающее устройство радиосвязи, КПУ - приемная катушка сигналов, ДПС-У
- датчик измерения пути и скорости, БКР-У - блок коммутации и регистрации информации, ЭПК
- электропневматический клапан экстренного торможения, КОН -блок контроля несанкционированного отключения ЭПК ключом, РБ, РБС - рукоятки подтверждения бдительности машиниста и помощника машиниста.
Комплекс КЛУБ-У имеет модульную изменяемую архитектуру, в которой все модули и другое бортовое оборудование объединены общей информационной шиной-(CAN-интерфейса). Это позволяет оперативно изменять состав модулей, реализуя новые функции и взаимодействие с современными бортовыми приборами и системами. Поскольку КЛУБ-У является основным устройством безопасности, при его выключении во время движения немедленно срабатывает экстренное торможение поезда.
В КЛУБ-У применяется система спутниковой навигации для позиционирования локомотивов и подвижных единиц (определения их железнодорожных координат) и ведется электронная карта маршрутов. В отличие от методов, использовавшихся ранее, местоположение поездов с помощью системы спутниковой навигации рассчитывается ежесекундно, что исключает накопление погрешности определения их координат. Электронная карта маршрутов поездов, хранящаяся в памяти КЛУБ-У с записанными в нее координатами светофоров, участков ограничения скорости, железнодорожных объектов, значениями допустимой скорости движения и других параметров, позволяет вычислять программную кривую ограничения скорости поезда с заданной точностью при следовании к каждой цели (объекту).
В КЛУБ-У регистрируются параметры движения на съемный электронный носитель и осуществляется последующая автоматизированная расшифровка результатов поездки с помощью стационарного устройства дешифрации СУД-У. Это дает возможность отказаться от отдельного регистратора параметров движения в кабине машиниста и повысить качество регистрации параметров, влияющих на безопасность движения. В результате значительно сокращается время расшифровки данных, а также выявления случаев нарушения режимов движения поезда и безопасности движения.
В КЛУБ-У сигналы принимаются и обрабатываются из двух параллельно включенных непрерывных рельсовых каналов связи АЛСН и АЛС-ЕН, что позволяет повысить достоверность и надежность приема команд от системы интервального регулирования. Такая технология передачи данных используется на линии высокоскоростного движения Санкт-Петербург - Москва.
Действующий в КЛУБ-У дублирующий радиоканал для приема и передачи данных обеспечивает повышенную безопасность и надежность функционирования современных систем интервального регулирования движения поездов.
В перспективе благодаря использованию цифрового радиоканала можно будет в ряде случаев отказаться от дорогостоящих систем автоблокировки и выполнять дополнительные функции по обеспечению безопасности, включая функцию разрешения диспетчером проезда поездом запрещающего сигнала светофора.
В настоящее время успешно внедрен проект по повышению скорости движения электропоездов «Сапсан» и ЭП20 на участке Москва - Нижний Новгород за счет дополнительного радиоканала передачи данных на борт.
В другом проекте, реализуемом на станции Подлипки-Дачные Московской дороги, на локомотивы, оборудованные КЛУБ-У, по радиоканалу передается информация от стационарных устройств САУТ НСП о поездной ситуации на некодируемых путях. Это в некоторых случаях повышает скорость движения поездов по станционным путям.
В рамках созданной единой комплексной системы ЕКС осуществляется интеллектуальное взаимодействие КЛУБ-У с бортовым комплексом системы САУТ-ЦМ, системой автоведения УСАВПЭ и ТСКБМ. Реализованные при этом технические решения позволяют КЛУБ-У оперативно взаимодействовать и с другими бортовыми устройствами автоматики.
Интегрированный с системой «КУПОЛ-М» комплекс КЛУБ-У принудительно останавливает поезд по командам диспетчера, передаваемым по радиоканалу, а также передает на станцию сигнал тревоги при нажатии машинистом тревожной кнопки на пульте управления.
Использование радиоканала позволит в перспективе осуществлять высокоинтеллектуальную интеграцию работы КЛУБ-У с современными станционными и перегонными системами железнодорожной автоматики в рамках создания многоуровневой системы обеспечения безопасности. Такие работы ведутся на полигонах Октябрьской, Московской, Красноярской и Свердловской дорог.
В настоящее время в системах интервального регулирования, в состав которых входят современные системы автоблокировки АБТЦ-М/АБТЦ-МШ, комплексы КЛУБ-У и цифровой радиоканал, реализуются бессветофорные технологии и идеология «подвижных блок-участков». Это существенно сокращает интервал попутного следования поездов.
Первый пилотный проект такой системы запущен в 2009 г. на перегоне Электросталь - Ногинск. Проекты с аналогичными технологиями внедряются при модернизации Малого Московского кольца. В них совместно используются бортовые устройства безопасности, системы АБТЦ-МШ и ЕВНоск.
Применение новых технических решений для организации обмена данными между модулями КЛУБ-У и другими бортовыми системами позволяет гибко осуществлять реконфигурацию системы управления и обеспечения безопасности и существенно упрощает интеграцию отдельных систем в единый комплекс.
Локомотивный индикатор КЛУБ-У отображает не только собственную информацию, но и данные системы САУТ-ЦМ. С помощью индикатора можно вводить оперативные параметры этой системы, что в целом не только сокращает объем используемой аппаратуры, но и повышает удобство работы машинистов.
В рамках реализации проекта создания бортового локомотивного объединенного комплекса БЛОК успешно решена задача по интеллектуальному взаимодействию функциональных узлов КЛУБ-У с подсистемами САУТ и ТСКБМ.
Для применения на электропоездах «Сапсан» комплекса КЛУБ-У в сотрудничестве с компанией «Siemens» разработаны
дополнительные программные и аппаратные средства его взаимодействия с системой управления и автоведения поезда.
На базе локомотивных комплексов КЛУБ и КЛУБ-У разработаны их модификации КЛУБ-П и КЛУБ-УП, которыми оснащен практически весь парк самоходного подвижного состава железных дорог России.
Вместе с этим создана система обеспечения безопасности движения СБ-ССПС-КХ для специального самоходного подвижного состава (ССПС) на комбинированном ходу и мотрис легкого типа. В системе выполняются все функции по обеспечению безопасности движения по железнодорожным путям и автомобильным дорогам общего пользования. Система применяется также для путеремонтных машин, маневровых мотовозов, измерительных лабораторий и машин, перевозящих ремонтные бригады по железнодорожным путям.
Система СБ-ССПС-КХ адаптивна. В ней можно реализовывать различные функции в соответствии с особенностями конкретных участков дорог и предъявляемыми требованиями без изменения технического обеспечения. В прошлом году Ижевский радиозавод изготовил опытный образец СБ-ССПС-КХ, который был установлен на новом мобильном диагностическом комплексе ЛДМ-1 на базе автомобиля УАЗ. По результатам эксплуатационных испытаний решено ввести комплекс в постоянную эксплуатацию и выпустить опытную партию аппаратуры. За счет инновационных решений по объединению нескольких модулей в единый конструктив в системе СБ-ССПС-КХ значительно сокращены межмодульные связи, уменьшены габариты и масса изделия, снижена его стоимость.
Аппаратура КЛУБ-У применяется при организации высокоскоростного движения по международным транспортным коридорам. На участке скоростного движения Санкт-Петербург - Хельсинки аппаратура КЛУБ-У установлена на электропоездах «Аллегро».
В рамках совместного с итальянской компанией «Ansaldo STS» проекта системы ITARUS на перегоне Хоста - Мацеста Северо-Кавказской дороги реализована система управления, в которой обеспечивается взаимодействие радиоблок-центра RBC с бортовым комплексом КЛУБ-У. Этот проект является прототипом совместной системы, разработанной с учетом российской специфики, в которой применяются современные европейские технологии интервального регулирования стандарта ERTMS второго, а в перспективе планируется и третьего уровня.
Локомотивы, оборудованные КЛУБ-У, эксплуатируются и на железных дорогах Белоруссии, Казахстана, Узбекистана, Литвы.
В разработке и организации серийного производства КЛУБ и КЛУБ-У принимали участие авторы статьи и многие специалисты ВНИИАС, в том числе В.И. Зорин, С.В. Маршов, И.М. Кравец и др.
На сегодняшний день выпущено 547 комплектов аппаратуры КЛУБ, 9516 - КЛУБ-У, 2752 -КЛУБ-П и 3089 - КЛУБ-УП. Этой аппаратурой оборудовано свыше 12 000 единиц подвижного состава различных типов.
При создании комплексов КЛУБ/КЛУБ-У накоплен богатый научно-технический потенциал в области разработки бортовых систем железнодорожной безопасности. Такие комплексы не уступают по своим характеристикам лучшим мировым образцам, а по ряду показателей превосходят их.
