[09-2019] Опыт внедрения систем автоведения подвижного состава

[Admin]

Опыт внедрения систем автоведения подвижного состава

ВЕЛИКОБРИТАНИЯ

На магистральной линии лондонской железнодорожной сети «Thameslink» планируется использовать систему автоматического управления движением поездов (АТО) поверх Европейской системы управления движением поездов ETCS. Магистральная линия соединяет северные и южные линии участком длиной 8 км в центре города. Компания-оператор железнодорожной инфраструктуры «Network Rail» (NR) подробно проработала цепочку поставок, чтобы выяснить, как АТО может помочь скорректировать интервалы движения поверх ETCS 2-го уровня.

Уровни автоматизации системы (GoA) по технологии Международного союза общественного транспорта (UITP) определяют степень автоматизации в соответствии с выполняемыми функциями, закрепленными в системе управления движением поездов. Выделяют следующие пять уровней:

- GoA 0: ручное управление без автоматической системы обеспечения безопасности движения поездов;

- GoA 1: ручное управление с автоматической системой обеспечения безопасности движения поездов;

- GoA 2: полуавтоматическое управление движением поездов (STO);

- GoA 3: автоматическое управление движением поездов (DT0);

- GoA 4: дистанционное управление движением поездов (UTO).

Метро функционирует на уровне GoA 2 уже более 40 лет. Уровень GoA 4 используется в 40 странах мира на более чем 70 линиях метро.

В 2011 г. применение системы АТО поверх ETCS впервые было рассмотрено в проекте «TEN-Т». Исследование показало, что использование АТО может увеличить пропускную способность и уменьшить потребление энергии на магистральной линии. Впоследствии группой пользователей ERTMS была разработала концепция функционирования системы на уровне GoA 2-4, что, в свою очередь, привело к развитию технических стандартов GoA 2.

Другим ключевым этапом внедрения системы АТО был 4-летний проект «Система управления движением поездов нового поколения» (NGTC). Проект был создан для изучения общих черт и различий между ETCS и системой управления движением поездов по радиоканалу (СВТС), чтобы обеспечить техническое взаимодействие двух систем и использование общего стандарта городского железнодорожного транспорта для АТО и автоматической системы обеспечения безопасности движения поездов (АТР). В 2017 г. проект NGTC был закончен, однако выяснилось, что использование АТР невозможно: только основные положения АТО могут быть использованы на магистральных линиях и городских железных дорогах.

Германия

Железные дороги Германии (DB) совместно с компанией «Siemens» внедряют систему автоведения на городской железной дороге Гамбурга. Соответствующее соглашение было подписано в июле 2018 г. Планируется в 2021 г. внедрить систему автоведения на участке длиной 23 км и оборудовать соответствующей техникой четыре поезда. Стоимость проекта составит 60 млн евро. Все расходы будут распределены между участниками соглашения.

Система автоведения, соответствующая будущему европейскому стандарту, будет работать поверх европейской системы управления движением поездов ETCS уровня 2. При движении поезда по участку машинист будет находиться в кабине, выполняя контрольные функции и вмешиваясь в управление поездом при возникновении сбоев или нештатных ситуаций. При подаче поездов с путей отстоя предусмотрен полностью автоматизированный режим без наличия машинистов на борту.

В случае успешной реализации этого пилотного проекта планируется развернуть систему автоведения на всей сети городской железной дороги Гамбурга, что потребует внедрения на ней системы ETCS. Компания DB рассчитывает в дальнейшем тиражировать систему на городских железных дорогах других мегаполисов Германии.

Комитет по транспорту региона Штутгарта единогласно согласовал 23 января 2019 г. пакет мер по развитию городской и пригородной железной дороги «S-Bahn». В рамках пилотного проекта предусмотрено внедрить на расположенном в центре города общем участке линий «S-Bahn» европейскую систему управления движением поездов ETCS уровня 2, системы цифровой централизации и систему автоведения поездов с уровнем автоматизации GoA2. Внедрение ETCS уровня 2 предусмотрено также на прилегающих участках.

Штутгарт станет первым городом в Германии, где на сети «S-Bahn» будет работать ETCS уровня 2. В зоне действия этой системы пропускная способность должна увеличиться на 20 %. Введение перечисленных систем в эксплуатацию планируется в 2025 г. после завершения проекта «Stuttgart 21», предусматривающего масштабное переустройство железнодорожной сети в центре Штутгарта. Эту систему планируется внедрить на всей сети «S-Bahn». На реализацию проекта выделено 330 млн евро до 2031 г.

Китай

В Китае система АТО была внедрена на междугородных участках Дунгуань — Хойчжоу и Чжаоцин — Фошань с использованием совместной разработки компаний «Alstom» и «Casco». АТО поверх системы CTCS 2-го уровня используется с марта 2016 г. для поезда CRH6 со скоростями до 200 км/ч.

Франция

В 2018 г. компания «Thales» (Франция), являющаяся ведущим разработчиком радиосистем контроля движения поездов (СВТС), представила седьмое поколение системы управления движением поездов «SelTrac».

Оверлейная модульная архитектура системы облегчает и делает экономически выгодным ее развертывание и ввод в действие, позволяя использовать смешанный режим эксплуатации, а также обеспечивает возможность постепенного перехода к функциональности более высокого уровня, включая управление поездами без машинистов. «SelTrac G7» имеет расширенный набор функций, который позволяет операторам пассажирских перевозок эффективно управлять увеличением парка подвижного состава, создавать новые маршруты, реконфигурировать сеть при нештатных ситуациях ит.д.

«SelTrac G7» может работать с любым типом телекоммуникационных систем, включая LTE нового поколения, что делает ее более надежной в работе. Как и все предыдущие поколения системы, G7 может быть развернута и без необходимости в дублирующей системе обнаружения, что сокращает расходы на внедрение и эксплуатацию.

Разработки компании «Thales» в области управления беспилотным рельсовым транспортом стали глобальным эталоном. Они установлены в 40 городах мира на 86 линиях метро, перевозящих более 3 млрд пассажиров в год. Благодаря разработке седьмого поколения системы «SelTrac» компания «Thales» сделала большой шаг для поддержки цифровой трансформации городских железнодорожных операторов, предлагая им решение, которое включает в себя новейшие технологии и прокладывает путь для массовой организации пассажирских перевозок беспилотными поездами.

Железнодорожная компания «East Japan Railway» (JR East) проводит испытания системы автоведения поездов на кольцевой линии Яманоте в Токио. Цель испытаний состоит в изучении возможности перехода к поездам без машинистов на борту в городских и пригородных пассажирских железнодорожных перевозках.

Первые испытания с использованием 11-вагонного электропоезда серии J-TREC Е235 прошли в ночь на 30 декабря 2018 г. после окончания пассажирского движения и продолжились в течение двух ночей на первой неделе 2019 г. Во время испытаний в кабине машиниста и в вагонах поезда находился персонал для мониторинга ситуации.

Компания «JR East» рассчитывает, что полностью автоматическое управление поездами без машинистов на борту позволит решить проблему нехватки персонала из-за предстоящего выхода на пенсию значительного числа работников, а также будет способствовать сокращению эксплуатационных расходов на убыточных малодеятельных линиях.

Внедрение системы полностью автоматического управления планируется поэтапно. Первоначально на борту будет находиться персонал, имеющий возможность вмешаться в управление поездом при возникновении аварийной ситуации. В долгосрочной перспективе поезда станут полностью беспилотными.

АВСТРАЛИЯ

Горнодобывающая компания «Rio Tinto» накануне 2019 г. отчиталась об успешном завершении проекта «AutoHaul» и переходе на автоматический режим 90 % тяжеловесных поездов, выполняющих перевозку железной руды в порты на западном побережье Австралии. Оставшиеся 10 % поездов переводить на автоматическое управление не планируются, так как они работают на относительно короткой линии и смены машинистов во время рейса при этом не требуется, поэтому беспилотный режим вождения здесь экономически не оправдан.

Проект «AutoHaul» выполнялся в течение 10 лет и предусматривал внедрение режима полной автоматизации управления тяжеловесными поездами массой до 34 тыс. т, обращающимися на сети протяженностью 1700 км. Эта сеть соединяет 16 рудников в регионе Пилбара (штат Западная Австралия) с четырьмя портовыми терминалами. Каждый поезд длиной 2,4 км оборачивается между рудником и портом в среднем за 40 ч (включая время на погрузку и выгрузку), преодолевая расстояние около 800 км.

В проекте общей стоимостью 940 млн долл. США участвовала компания «Ansaldo STS» (входит в состав «Hitachi Rail»), которая спроектировала и изготовила систему автоведения с уровнем автоматизации GoA4, работающую поверх европейской системы управления движением поездов ETCS уровня 2. Бортовые компьютеры были поставлены немецкой компанией «Kontron».

Управление движением поездов осуществляется из диспетчерского центра в Перте, расположенного на расстоянии 1500 км от Пилбара. Видеокамеры, установленные вдоль железнодорожных линий, позволяют диспетчерам контролировать движение поездов и ситуацию на переездах, которые дополнительно оборудованы средствами обнаружения препятствий. Бортовой компьютер управляет поездом, используя ЗЭ-карту и поступающую в реальном времени информацию от бортовых камер и распределенных вдоль состава датчиков. Он способен работать независимо от диспетчерского центра. Всего на сети используется 200 тепловозов.

Переход к автоведению позволил исключить остановки поездов в пути следования для смены локомотивных бригад (ранее в течение суток приходилось с этой целью останавливать каждый поезд три раза). Кроме того, автоматическое управление позволяет экономить энергию на тягу поездов и повышает безопасность работы железнодорожной сети.

Внедрению систем автоведения подвижного состава в эксплуатацию на магистральных железных дорогах препятствуют высокая степень сложности смешанного движения поездов разных категорий, а также необходимость обеспечить эксплуатационную совместимость. При этом на магистральных линиях необходимо разработать системы распознавания препятствий на путях и технологий реагирования на такие препятствия.

Внедрение систем автоведения требует также внимания к разным аспектам современных цифровых технологий — от обеспечения непрерывного обмена информацией между поездом и инфраструктурой до точного позиционирования поездов и учета требований кибербезопасности.

По материалам портала «International Railway Journal», информации компаний «Thales», «Rio Tinto» П.А. ПОЛИН, ведущий технолог ПКТБ Л — филиала ОАО «РЖД»