Научная статья на тему 'Возможный путь модернизации СЦБ Петербургского метрополитена'

Возможный путь модернизации СЦБ Петербургского метрополитена Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
289
72
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — А. П. Голынский

Известно, что наиболее перспективным решением по управлению поездами метрополитена считается концепция, основанная на непрерывном обмене данными между поездом и оборудованием станций и перегонов (Communication Based Train Control, CBTC) [1]. Для управления поездами используются цифровые радиосети. В статье рассмотрен вариант внедрения технологии СВТС на линиях 1 и 3 Петербургского метрополитена без остановки движения поездов с учетом ограниченных возможностей финансирования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Возможный путь модернизации СЦБ Петербургского метрополитена»

Возможный путь модернизации СЦБ Петербургского метрополитена

А. П. Голынский,

заместитель генерального директора ОАО«НИИ точной механики» по перспективным разработкам

В настоящее время на действующих линиях Петербургского метрополитена (ПбМ) выявлены две серьезные проблемы:

• необходимость увеличения пропускной способности линии 3 и замены на ней подвижного состава в рамках подготовки к чемпионату мира по футболу;

• необходимость замены отработавшего свой ресурс подвижного состава линии 1 и ее модернизации вследствие физического и морального устаревания комплексной системы автоматического управления поездами (КСАУП).

На линии 3 основное средство сигнализации - автоблокировка (АБ) с автостопами и защитными участками, дополненная АЛС-АРС. Система автоведения (АВ) не используется, управление поездами осуществляется вручную, что затруднительно при большом количестве станций закрытого типа.

Эксплуатируются вагоны типа Ема, 81-717, 81-556 (тип «Нева»). Составы оборудованы блоками АРС (БАРС). К 2018 г. планируется полностью заменить имеющийся подвижной состав поездами с асинхронным тяговым приводом (АТП) типа «Нева» и, кроме того, на 50 % увеличить парность поездов -с 24 до 36 пар.

Существующая автоблокировка не может обеспечить работу 36 пар поездов. Необходим переход на АЛС-АРС или на СВТС. Переход на АЛС-АРС сопряжен с пересчетом рельсовых цепей (РЦ) и выполнением монтажных и пу-сконаладочных работ в большом объеме. В это время трудно обеспечить бесперебойное движение на линии.

Для минимизации затрат на модернизацию и сохранения существующей инфраструктуры предлагается

Известно, что наиболее перспективным решением по управлению поездами метрополитена считается концепция, основанная на непрерывном обмене данными между поездом и оборудованием станций и перегонов (Communication Based Train Control, CBTC) [1]. Для управления поездами используются цифровые радиосети. В статье рассмотрен вариант внедрения технологии СВТС на линиях 1 и 3 Петербургского метрополитена без остановки движения поездов с учетом ограниченных возможностей финансирования.

дополнить существующую на линии 3 комплексную автоматизированную систему диспетчерского управления (КАСДУ) подсистемой управления поездами по радиоканалу (РК). Управление поездами по РК можно организовать на базе широкополосного доступа (Wi-Fi, WiMAX) или на базе излучающего кабеля. В первом случае, как это практикуют зарубежные фирмы, потребуется установка в тоннеле через каждые 200-400 м точек доступа к Wi-Fi. Кроме того, следует учесть установку необходимого оборудования на поездах и станциях, подводку волоконно-оптических кабелей и кабелей питания точек доступа.

С учетом сказанного представляется целесообразным в условиях ограниченного финансирования построить РК на базе триаксиального излучающего кабеля совмещенной антенно-фидер-ной системы ПбМ с частотой диапазона 430 МГц, примененной для тран-кинговой системы связи TETRA и для поездов с аппаратурой НИИ точной механики (НИИТМ). Для подключения зонального контроллера РК к излучающему кабелю нужно только установить на ряде станций мультиплексоры, ориентировочная стоимость которых 300 тыс. рублей. Такие мультиплексоры в ПбМ используются для подключения сотовых операторов.

Необходимо отметить, что использование сетей GSM(2G)/UMTS(3G)/ LTE(4G), как предлагают поставщики сетей радиосвязи, например [2], для управления движением поездов метрополитена непозволительно. Это открытые публичные системы, имеющие выход в Internet и к другим сетям и операторам. Возникают серьезные сомнения в их достаточной защищенности от

кибератак. Западные аналитики отмечают, что наиболее уязвимыми целями в грядущих кибервойнах станут системы интеллектуального управления на производстве и на транспорте. Не стоит забывать и о стоимости требуемого трафика обмена.

Был проанализирован еще один вариант, в свое время считавшийся перспективным: радиосети для управления движением поездов на базе TETRA. Испытания показали недостаточную надежность такой системы: много пропусков передаваемых данных.

По предлагаемому варианту внедрение может быть проведено без остановки движения в три этапа, при этом не будет затрагиваться действующее оборудование.

На первом этапе, когда на линии эксплуатируются поезда разных модификаций и ведется монтаж и пуско-наладка подсистемы РК, управление движением поездов осуществляется по старой схеме (АБ + АЛС-АРС).

На втором этапе, после завершения монтажных и пуско-наладочных работ подсистемы РК, управление поездами с АТП может осуществляться по РК под контролем рельсовых цепей (см. рисунок).

На третьем этапе, после замены всех поездов, выполняется переход на управление всеми поездами на линии по РК с сохранением автоблокировки как резервной схемы.

Основное назначение вводимого элемента - зонального контроллера - формирование значений допустимой скорости следования подвижного состава по параметрам движения, получаемым от поездов, и (на этапе 2) по данным от КАСДУ о занятости РЦ, передача в КАСДУ информации о поло-

52 | «Транспорт Российской Федерации»

Специальный выпуск / 2015

Структурная схема модернизированного управления поездами (второй этап) на линии 3 с использованием РК

жении поездов в зоне ответственности станции, а также передача параметров впереди идущего поезда на сзади идущий поезд.

В функции зонального контроллера РК входит передача параметров централизованного автоведения, подтверждение разрешения открытия дверей и обеспечение оборота без машинистов на конечных станциях.

Возможны два варианта реализации алгоритма движения поездов:

• линия разбивается на виртуальные статические рельсовые цепи, соответствующие требуемой парности и графику движения поездов; при этом сохраняется принятая методика расчета допустимой скорости, задания маршрутов и т. д.;

• расчет допустимой скорости базируется на концепции динамических блок-участков (т. е. допустимая скорость сзади идущего рассчитывается исходя из расстояния до впереди идущего поезда и скорости, а при необходимости — из ускорения/замедления его движения), определяющей длину тормозного пути при текущем плане и профиле пути.

При управлении по РК лимитирующим фактором становится пропускная способность станций и оборотов. Согласно расчетам, минимальный интервал между поездами из шести-восьми вагонов можно довести до 70 с, т. е. до парности 52 поезда в час [3].

В том и в другом случае расчет допустимой скорости ведется не только зональным контроллером РК, но и бортовым компьютером, что обеспечивает двухканальное получение значений допустимой скорости.

Поскольку на линии 3 основным средством сигнализации является автоблокировка, поставляемые на линию 3

Специальный выпуск / 2015

электропоезда с АТП оснащены только БАРС. Уровень управления движением поезда соответствует GoA1, т. е. полностью ручному управлению поездом.

В соответствии с требованиями ПТЭ метрополитенов на линиях, где АЛС-АРС служит основным средством сигнализации при движении поездов, должны применятся дублирующие устройства. Применение на линии 5 в дополнение к блокам БАРС поездной аппаратуры (ПА) разработки НИИТМ на поездах серии 81-717 позволило не только выполнить требования ПТЭ, но и обеспечить переход на уровень GoA2 (полуавтоматическое управление поездом; аналог в России - режим АВ).

В штатной ПА, изготавливаемой НИИТМ, заложена возможность управления поездом по РК. В настоящее время РК используется только для передачи параметров автоведения на станциях и подтверждения разрешения открытия дверей.

Предлагаемая к установке на поезда с АТП аппаратура НИИТМ обеспечивает точность прицельной остановки ±15 см при минимальном времени торможения, что немаловажно для линии 3, а также возможность движения поездов на уровне GoA3 ^ггееНевв - без машиниста).

Аналогичный подход предлагается применить и к модернизации системы сигнализации линии 1 после замены подвижного состава на поезда с АТП.

Следует подчеркнуть, что НИИТМ может предложить и более привлекательные решения по системе сигнализации на базе РК. Так, при переходе на широкополосную связь зональные контроллеры могут устанавливаться только на станциях с путевым развитием. В этом случае зональный

кон-троллер решает задачи не только формирования значений допустимой скорости, но и микропроцессорной централизации. Такой подход можно реализовать при проектировании линии 6 ПбМ. Кроме того, в случае прямого обмена данными между поездами можно встраивать основные функции маршрутизации и блокировки непосредственно в поезд. Например, компания Alstom анонсировала систему CBTC Urbalis Fluence с реализацией этих функций в бортовом компьютере поезда.

Отметим, что указанные подходы можно использовать и в других метрополитенах, в частности в Московском, где сейчас парность достигает 40, причем планируется ее дальнейшее увеличение [4].

С течением времени новые решения доказывают свою надежность и переходят в разряд консервативных. Так, известен не один десяток примеров реализации концепции CBTC за последние 10 лет на линиях зарубежных метрополитенов. □

Литература

1. 1474.1-2004 - IEEE Standard for Communications-Based Train Control (CBTC) Performance and Functional Requirements.

2. Никитин А. В. Система видеонаблюдения на основе стандарта LTE // Транспортная безопасность и технологии. 2014. № 1 (36).

3. Голынский А. П. О повышении пропускной способности и привлекательности метрополитена // Транспорт РФ. 2013. № 4 (47). С. 34.

4. ГУП «Московский метрополитен». Автоматизированная система управления движением поездов метрополитена по радиоканалу. Общие технические требования.

ОАО «НИИ ТМ»

Россия, 195256, Санкт-Петербург, пр. Непокоренных, д. 47, лит. А Тел. (812) 535-17-00 Факс (812) 535-83-74 E-mail: kudr@niitm.spb.ru http://www.niitm.spb.ru

«Транспорт Российской Федерации» | 53

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.