бабулер80

Радиосвязь на малоинтенсивных железнодорожных участках

Лапунов Сергей Игоревич, ОАО «РЖД», Центральная станция связи, начальник сектора технической политики, Москва, Россия

РОЕНКОВ Дмитрий Николаевич, Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, кафедра «Электрическая связь», доцент, канд. техн, наук, Санкт-Петербург, Россия

ПЛЕХАНОВ Павел Андреевич, Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, кафедра «Электрическая связь», доцент, канд. техн, наук, Санкт-Петербург, Россия

ГЛУХОВ Иван Александрович, Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, кафедра «Электрическая связь», аспирант, Санкт-Петербург, Россия


Ключевые слова: малоинтенсивные железнодорожные участки, радиосвязь на малоинтенсивных железнодорожных участках, коротковолновая ионосферная радиосвязь, спутниковая связь
Аннотация. В статье рассмотрены основные характеристики малоинтенсивных железнодорожных участков (МЖУ), влияющие на выбор варианта построения технологической радиосвязи. Дана классификация таких участков, описаны способы организации движения на них, а также системы управления и обеспечения безопасности движения поездов. Представлена унифицированная схема построения системы радиосвязи на МЖУ, приведен алгоритм выбора оптимального варианта организации радиосвязи для каждого конкретного малоинтенсивного участка.

Одной из важных задач для ОАО «РЖД», как и прежде, является повышение эффективности функционирования малоинтенсивных железнодорожных участков. Ее решение предполагает минимизацию расходов на выполнение технологических процессов в каждом железнодорожном хозяйстве при условии обеспечения требуемого уровня безопасности движения поездов.
В соответствии с «Методикой классификации и специализации железнодорожных линий ОАО «РЖД», утвержденной 13.01.2020 г., к малоинтенсивным относятся линии, на которых суммарное фактическое движение
пассажирских и грузовых поездов составляет не более 8 пар в сутки и грузонапряженность до 5,0 млн ткм брутто/км в год. Актуализация классификации линий выполняется ежегодно на основании данных статистической отчетности ОАО «РЖД». Так, на начало 2021 г. общее число малоинтенсивных железнодорожных участков составляло 592. Их суммарная протяженность превышала 20,7 тыс. км при средней длине каждого 35 км.

В большинстве случаев МЖУ представляют собой однопутные неэлектрифицированные линии. На 47 % из них движение или отсутствует, или его размер не превышает 1 пары, на 21 % - от 1 до 2 пар, на остальных - от 2 до 8 пар поездов в сутки. Очевидно, что содержание обеспечивающей инфраструктуры, включая системы радиосвязи, для большинства МЖУ является экономически неэффективным. Однако в сохранении таких линий заинтересованной стороной, как правило, выступают федеральные органы исполнительной власти, органы субъектов Российской Федерации либо местного самоуправления.
Организация движения на МЖУ определяется требованиями ПТЭ, а также Регламентом эксплуатации и обслуживания инфраструктуры на малоинтенсивных железнодорожных участках. В зависимости от местных условий движение поездов, грузовая и маневровая работа организуются по одному из трех способов:

• с помощью работников (дежурного персонала), рабочее место которых расположено на станциях МЖУ;
• мобильными бригадами, перемещающимися вместе с поездом (на станциях дежурный персонал отсутствует);
• дежурным персоналом на станциях совместно с мобильными бригадами (комбинированный способ).

Таким образом, при разработке вариантов организации радиосвязи на МЖУ необходимо учитывать наличие вариантов управления движением поездов с фактическим отсутствием работников на станциях.
Для повышения эффективности работы МЖУ разработан перечень возможных направлений оптимизации их функционирования. Применительно к хозяйству связи - это техническое переоснащение МЖУ и изменение технологии, способствующие повышению эффективности работы и сокращению эксплуатационных затрат. К таким мероприятиям относятся: изменение организации труда работников (совмещение профессий, введение мобильных бригад и др.), а также технологии организации движения, грузовой и пассажирской работы; оптимизация технологии обслуживания объектов инфраструктуры; внедрение малообслуживаемых технических средств. Причем такие мероприятия следует выполнять на участках, имеющих перспективы привлечения грузопотоков.
В качестве систем управления и обеспечения безопасности движения поездов СУОБДП на МЖУ используются наиболее простые системы [1]. Ориентировочная доля малоинтенсивных участков, оборудованных соответствующей СУОБДП (в %), приведена ниже:

• Полуавтоматическая блокировка 66
• Электрожезловая система 12
• Автоматическая блокировка .... 11 Диспетчерская централизация...7 Телефонная связь 1
• СУОБДП отсутствует 3

Можно выделить следующие основные особенности СУОБДП, используемых на МЖУ:

• на станциях часто применяется ключевая зависимость стрелок и
• сигналов и маршрутно-контрольные устройства;
• станции, ранее оборудованные ЭЦ, не включены в диспетчерскую централизацию;
• практически не контролируется состояние перегонов;
• полносоставность поездов определяется, как правило, визуально;
• отсутствуют надежные и безопасные каналы связи с вышестоящими уровнями управления;
• инфраструктура находится в неудовлетворительном состоянии, особенно воздушные линии и системы электропитания (капитальный ремонт не проводился с момента ввода в эксплуатацию, многие СУОБДП требуют полной замены).

В связи с этим большинство МЖУ с технической точки зрения являются «невидимыми» для соответствующих диспетчеров.
Способ организации текущего содержания и ремонта объектов на МЖУ определяет Центральная дирекция инфраструктуры с учетом типа участка и минимизации расходов. Так, на малоинтенсивных соединительных линиях технологического назначения порядок текущего содержания и ремонта объектов инфраструктуры такой же, как объектов инфраструктуры в железнодорожных узлах, к которым они относятся. На МЖУ с неинтегрированным пассажирским и грузовым движением текущее содержание и ремонт объектов инфраструктуры выполняют работники объединенных дистанций инфраструктуры или специализированных дистанций (по хозяйствам).
В качестве основного стратегического документа в ОАО «РЖД» в 2017 г. утверждена Программа по повышению эффективности эксплуатации малоинтенсивных железнодорожных линий общего пользования с разработкой паспортов для всех МЖУ, а также Перечень вариантов технического оснащения малодеятельных линий. Кроме того, в отношении обслуживания и ремонта устройств железнодорожной инфраструктуры на МЖУ приняты два профессиональных стандарта, касающиеся специалистов по организации этих процессов.
В настоящее время ведутся исследования в направлении повышения эффективности СУОБДП на МЖУ и предлагаются решения по их совершенствованию путем внедрения спутниковой связи и навигации, цифровой беспроводной связи, инновационных средств контроля целостности поездов [2-5].


Основными характеристиками малоинтенсивных железнодорожных участков, влияющими на выбор способа организации радиосвязи, являются: протяженность; техническая оснащенность (наличие каналов связи, соединяющих станции МЖУ); наличие электроснабжения на станциях; местоположение МЖУ (специфика района).
В зависимости от протяженности МЖУ возможны четыре варианта организации радиосвязи с подвижными объектами:
через одну стационарную радиостанцию, установленную на станции, ограничивающей МЖУ малой протяженности, обеспечивающую радиопокрытие всего участка;
с использованием двух стационарных радиостанций,ограничивающих МЖУ и обеспечивающих его полное радиопокрытие;
посредством нескольких (более двух) стационарных радиостанций, расположенных на станциях протяженного МЖУ;
с помощью удаленной стационарной радиостанции с использованием пространственных радиоволн и орбитального переизлучателя (только для спутниковой связи).
В зависимости от наличия каналов радиосвязь на МЖУ может быть организована с использованием существующих проводных каналов, обеспечивающих подключение стационарных радиостанций, расположенных на удаленных станциях МЖУ, к распорядительной станции ДНЦ, а также арендованных каналов проводной связи; пространственных каналов спутниковой или коротковолновой радиосвязи; каналов радиорелейной связи.
При наличии электроснабжения на станциях МЖУ радиосвязь может быть организована с использованием аппаратуры, электропитание на которую подается от существующей системы электроснабжения. При отсутствии электроснабжения - с помощью аппаратуры мобильной радиосвязи, размещенной на подвижном объекте, и каналов пространственной (спутниковой или коротковолновой) радиосвязи.
Специфика района расположения МЖУ, влияющая на выбор варианта организации радиосвязи, определяется наличием радиопокрытия сетей фиксированной и подвижной спутниковой связи; устойчивостью каналов коротковолновой ионосферной радиосвязи (в первую очередь это относится к районам Крайнего Севера, для которых характерно возникновение сильных геомагнитных бурь, вызывающих полярные сияния). Кроме того, специфику района характеризует рельеф местности, который существенно влияет на дальность радиосвязи; а также наличие объектов силовых структур, которые в отдельных случаях могут создавать дополнительные помехи в каналах технологической железнодорожной радиосвязи.

В соответствии с указанными основными характеристиками МЖУ, влияющими на способ организации радиосвязи, малоинтенсивные участки классифицируются по следующим признакам: протяженности; технической оснащенности каналами связи; наличию электроснабжения станций; специфике районов расположения МЖУ. Классификация МЖУ, технические сведения о выборе варианта организации радиосвязи, а также описание способа отнесения МЖУ к одному из вариантов, входящих в классификацию, приведены в таблице.
Приведенная классификация МЖУ предполагает определение нескольких возможных с технической точки зрения вариантов организации радиосвязи на МЖУ. Выбор наиболее эффективного из них должен осуществляться на основе технико-экономической оценки и сравнения всех вариантов.
Значительная протяженность многих МЖУ и их недостаточная техническая оснащенность делают невозможным применение традиционных решений по организации технологической, в том числе поездной, радиосвязи [6-9]. При построении системы радиосвязи на МЖУ должны быть решены такие специфические задачи, как обработка вызовов, распознавание и трансляция вызывных сигналов между абонентами диспетчерской связи на станциях, защита от несанкционированного доступа к сети, сопряжение с существующими сетями ОТС, ОбТС, СПД ОТН и др. Эти задачи позволяет решить сервер обработки вызовов (СОВ).



Унифицированная схема построения системы радиосвязи на МЖУ, организуемой с использованием систем спутниковой связи или коротковолновой радиосвязи, представлена на рис. 1. Здесь приняты следующие условные обозначения: ЦУ МЖУ - центр управления МЖУ; СОВ О и СОВ Р - серверы обработки вызовов основной и резервный; АРМ СМА - автоматизированное рабочее место системы мониторинга и администрирования; Т р/св - терминал радиосвязи; КО (О и Р) - коммутационное оборудование основное и резервное; PC ПРС, PC CPC и PC РОРС - стационарные радиостанции поездной, станционной и ремонтно-оперативной радиосвязи; ПУ-Ц - цифровой пульт управления; ЗСС - земная станция сопряжения; МД РВ - многодиапазонная возимая радиостанция.
Схемы построения радиосвязи на МЖУ на основе систем спутниковой связи и систем коротковолновой радиосвязи[10,11] приведены на рис. 2 и 3. Принятые на этих рисунках условные обозначения такие же, как на рис.1, но есть одно добавление: КВР - радиостанция коротковолновой радиосвязи.
Рассмотрим основные укрупненные элементы системы радиосвязи, к которым относятся распорядительная и исполнительная станции, мобильное и каналообразующее оборудование.
В состав оборудования распорядительной станции, расположенной в центре управления малоинтенсивным железнодорожным участком, в зависимости от организуемых видов связи на МЖУ могут входить следующие основные устройства:

• основной и резервный серверы обработки вызовов;
• сервер системы мониторинга и администрирования (может быть организован на базе СОВ или ЕСМА);
• автоматизированное рабочее место системы мониторинга и администрирования;
• сервер регистрации переговоров (может быть организован на базе СОВ);
• терминал радиосвязи для обеспечения информационного взаимодействия СОВ с другими элементами системы радиосвязи в части передачи служебной информации (местоположение подвижных объектов и др.);
• пульты поездного диспетчера и других диспетчеров оперативно-технологической связи;
• оборудование для подключения к действующим сетям ОТС/ПРС и ОбТС;
• вводно-защитные устройства.

Оборудование исполнительной станции в зависимости от видов связи, организуемых на МЖУ, может состоять из таких устройств, как:

• терминал радиосвязи (основной и опционально-резервный);
• основное и резервное коммутационное оборудование, включающее межсетевой шлюз, станционный сервер и шлюзы сопряжения интерфейсов (Ethernet, BRI, аналоговый);
• телефонные аппараты (аналоговые и IP);
• цифровые пульты управления (ISDN и IP);
• пульт дежурного по станции;
• радиостанции ПРС, СРС и РОРС;
• вводно-защитные устройства.

Мобильное оборудование должно содержать локомотивные многодиапазонные радиостанции с АФУ и носимые радиостанции, включающие радиомодули используемых для связи систем и частот.
Каналообразующее оборудование в своем составе должно иметь коммутационное оборудование для подключения к земным станциям сопряжения; земные станции сопряжения систем спутниковой связи или коротковолновой радиосвязи; спутники фиксированной ФСС и подвижной ПСС спутниковой связи.
Выбор оптимального варианта организации радиосвязи на МЖУ представляет собой многокритериальную задачу. В общем случае последовательность выбора варианта может быть следующей:

• формируются требования к системе радиосвязи со стороны пользователей, определяются виды радиосвязи и требования к каналам, которые должны быть обеспечены на конкретном МЖУ;
• проводится оценка оснащенности перегонов и станций МЖУ и достаточности существующей инфраструктуры, определяется наличие/отсутствие каналов связи, соединяющих станции МЖУ с сетью технологической связи ОАО «РЖД», и аппаратуры связи на станциях, пригодной для организации радиосвязи;
  
• выполняется техническая оценка реализации различных вариантов организации радиосвязи на МЖУ, в том числе: возможность аренды каналов для подключения удаленных станций МЖУ к сети связи ОАО «РЖД»; радиопокрытие участка сетями ФСС и ПСС; возможность использования коротковолновой радиосвязи. По результатам формируется перечень допустимых с технической точки зрения вариантов;
• осуществляется технико-экономическая оценка реализации каждого возможного варианта построения системы радиосвязи на МЖУ и обоснование выбора наилучшего из них.

Подводя итог, можно сказать, что проведенный анализ существующих в ОАО «РЖД» малоинтенсивных железнодорожных участков показал, что для наибольшей части МЖУ радиосвязь может быть обеспечена установкой одной стационарной радиостанции в месте примыкания МЖУ к основному железнодорожному участку. В то же время для организации радиосвязи с подвижными объектами на протяженных участках потребуется использование пространственных радиоволн на основе технологий спутниковой или коротковолновой радиосвязи. В решении данной задачи поможет унифицированная схема построения системы радиосвязи на МЖУ, а также алгоритм выбора оптимального варианта, предложенные в этой статье.

СПИСОК источников

1. Эффективность эксплуатации и обслуживания малоинтенсивных железнодорожных линий : монография / С.П. Вакуленко, А.В. Колин, Н.Ю. Евреенова, Д.Ю. Роменский, К.В. Голиков; РАН; РУТ (МИИТ). М.: ВИНИТИ РАН, 2018. 218 с.
2. Плеханов П.А., Роенков Д.Н. Подвижная связь 5G // Автоматика, связь, информатика. 2019. № 5. С. 8-12. DO110.34649/АТ.2019.5.5.001
3. Роенков Д.Н., Плеханов П.А. Технология MIMO для подвижной связи 5G//Автоматика, связь, информатика. 2019. № 8. С. 21-25. DOI: 10.34649/ АТ.2019.8.8.003
4. Роенков Д.Н., Плеханов П.А. Мобильные сети поколения 5G: перспективы применения // Автоматика, связь, информатика. 2020. № 10. С. 2-7. DOI 10.34649/АТ.2020.10.10.001
5. Плеханов П.А., Роенков Д.Н. Переход к будущей железнодорожной
системе подвижной связи//Автоматика, связь, информатика. 2021. № 5. С. 6-11. DOI: 10.34649/АТ.2021.5.5.001
6. Роенков Д.Н., Коренной Г.О. Методические указания по организации и расчету сетей ПРС И Автоматика, связь, информатика. 2014. № 6. С. 18-20.
7. Роенков Д.Н., Коренной Г.О. Методические указания по организации и расчету сетей ПРС И Автоматика, связь, информатика. 2014. № 7. С. 11-15.
8. Плеханов П.А., Роенков Д.Н. Стандартизация требований для систем беспроводной связи // Автоматика, связь, информатика. 2020. № 4. С. 38-42. DOI 10.34649/АТ.2020.4.4.007
9. Плеханов П.А., Роенков Д.Н. Цифровые системы подвижной связи на железнодорожном транспорте : учебное пособие. СПб.: ПГУПС, 2020. 41 с.
10. Лапунов С.И., Роенков Д.Н., Плеханов П.А. Коротковолновая ионосферная радиосвязь и возможности ее применения // Автоматика, связь, информатика. 2022. № 7. С. 14-19. DOI: 10.34649/АТ.2022.7.7.003
11. С.И. Лапунов, Д.Н. Роенков, П.А. Плеханов, И.А. Глухов. Применение систем коротковолновой радиосвязи на малоинтенсивных железнодорожных участках//Автоматика, связь, информатика. 2022. № 9. С. 4-8. Doi: 10.34649/АТ.2022.9.9.001

relsamaster

слово то какое уродливое, само себя исключающее!
Русский аналог - малодеятельных