CC BY
187
5 декабря 2011 г. 1:22
ТРАНСПОРТ
Безопасность транспорта зависит от радиосвязи
Ключтлыв слова:
радиола«* тифи каиия родиомониторимг, радиоуправление.
Качество и надежность связи во многом определяют безопасность современного транспорта. Сегодня беспровслные системы и средства связи используются на транспорте для организации диспетчерской, станционной, ремонтно-оперативной связи, связи внутри транспортного средства, в системах мониторинга и управления движением, для содержания инфраструктуры, в качестве "последних миль” в сетях передачи данных и др. На транспорте внедряются высокоточное позиционирование с использованием спутниковых систем радионавигации (ССРН), радиоидентификация, радиомониторинг, радиоуправление. Развитие транспорта и развитие технологий радиосвязи, применяемых на транспорте, взаимообусловлены и взаимосвязаны.
Елена Строганова,
МТУ СИ, (стл., доцент,
Испытательный центр МТУСИ, эксперт
Радиосвязь на железных дорогах
В настоящее время на железнодорожном транспорте происходит переход на перспективные цифровые системы связи для повышения эффективности управления и безопасности
В Европе Международным советом железных дорог была принята концепция системы обеспечения безопасности и управления д вижения поездов ЕЯТМЭ/ЕТСБ, в которой предусмотрены совместите между собой четь^эе уровня. На уровнях 1 и 2 скорость поезда регу-л^уется в зависимости от передаваемых на поезд Донных, это возможно с помоацо напольных устройств с жестким разделением линейных участков на блок-участки для обеспечения безопасного интервала между попутно сле-дуюицмм поездами. Уровни 3 и 4 предусматривают применение единой системы радиосвязи, которая удовлетворяет потребности железнодорожного транспорта в обмене информацией с подвижными объектам и создает условия дпя реализации систем управления движе-
нием гри обеспечена комплексной безопасное ти. В качестве такой системы в Европе внедрена система стандарта GSM-RaMfcrys (GSM-R) [ 1J. Стандарт GSM-R иегкиъзует полосы 4 МГц в диапазонах 876-880 МЩ / 921-925 М1ц Сеть GSM-R состоит из сот, расположенных вдоль железной дороги, она может использовать инфраструктуру существующих сетей GSM. Сеть GSM-R состоит из взсжімодействуюших подсистем, юиекхщх свою зону ответственности за безопасность, — центра управления, бортовых устройств контроля движения поездов, стационарных устройств управления и контроля стрелок, подходов к платформам и переездом.
Технология GSM-R позволяет перевести технологическую радиосвязь на новую мощную унифицированную цифровую системную платформу. Она обеспечивает оптимальное покрытие обслуживаемой зоны, реализует интеллектуальные функции и поддерживает большой набор услуг радиотелефонной связи и передачи донных (групповой и ішроковещатель-ньй вызов, приоритеты вызовов, функциональна^ вызов, прерывание разговора при поступлении срочного вызова с высоким приоритетом в случое чрезвьнайной ситуаі**і). В режиме GPRS, благодаря чему в режиме реального времени возможно получать любые телеметрические данные для автоматизации регулирования движежя поездов и поездную информа-ццо, например: об износе тормозов и температуре в рефрижераторных вагонах, о состоял»« сцепления вагонов. Технология GSM-R позволяет обеспечить беспрерывную связь маииниста с диспетчером при скорости подвижного состава до 350 км/ч и существенно повысит как эффективность, так и безопасность перевозок.
На сегодояшний день специалисты пришли к мнению, что система GSM-R прекросно применима для линейной телефонной связи, но СИ-
туация ухудшается на больших узлах, где зачастую вознжает потребность быстрого или группового вызова В малых маневровых сетях также требуются короткие групповые вызовы. Здесь выгодю использовать цифровую тран-кинговую систему TETRA.
В стандарте TETRA предусмотрены востребованные — особенно на железнодорожном транспорте — возможности группового инро ковещательного ("всем, кто меня сльашт") и приоритетного вызова. Кстати, эти возможности разработчики перенесли в GSM-R именно из транкинговых систем. Уровней приоритета предусмотрено несколько, в том числе и принудительное разьединение абонентов с низшим уровнем приоритета. Отметим тежже востребо-взгный режим "псевдооткрытого“ ксмала, в котором распределение нагрузки и ресурсов сети осуществляется по требованию абонента. Имеется возможность засекречивания при по мощи енешгей аппаратуры и в радиоканале (кодирование). Возможно также сопряжение системы TETRA с сетью GSM.
Одоим из главных преимуществ стандарта TETRA является режим прямого вызова, когда разговор идет непосредственно между двумя абонентскими радиостанциями, минуя базовую станцию. Налиме этого режима является одним из главных требований служб безопасности
Подводя итог сравнения систем GSM-R и TETRA, можно сделать вьеод о том, что во время катастроф и серьезных аварий:
• в сети GSM-R распределение приоритетов с целью гарантировать доступ к особым типам пользователей является кремне сложной задачей;
• сеть общего пользования GSM-R непригодна для осуществления взаимодействия со службами общественной безопасности;
T-Comm #5-2010
37
• время установления соединения в сети GSM-R не удовлетворяет требованиям качественной связи;
• сотовая сеть связи GSM-R требует слишком большого количества каналов связи с целью поддержки разумного числа пользователей при групповом вызове;
• инфраструктура сетей может быть серьезно повреждена.
В качестве одной из наиболее перспективных технологий для крупных железнодорожных узлов рассматривается технология WÍMAX Сети WÍMAX дадут возможность органнэоеслъ голосовую связь с обходниками, ремонтниками и прочлм персоналом, занятым на формирована составов, организовать систему видеонаб-тодения в реальном времени и передач/ технологических данных. К преимуществам технологии WiMAX относится экономичность и малые габариты абонентских терминалов, высокая скорость передачи, адсгттивное управление скоростью передав и выделенным частотно-временным ресурсом.
Выходом для российских железных дорог является поддержка любого разумного уровня функциональных решений в области обеспечения радиосвязью. Пробный участок сети радиосвязи GSM-R внедрен ОАО “РЖД" в Кали-ниградской области. На Октябрьской железной дороге недавно ввели в эксппуаю1#«о первую систему TETRA
В после»*» года в ОАО "РЖД" развернулось внедрение ССРН Г ЛОНАСС/GPS, решаются задачи управления д вижением, обеспечения комплексной безопасности, создания единого координатного пространства для днфро-вого описания железнодорожных путей на перегонах и станциях Все шире применяется спутниковая связь (полностью енедоена на Сахалинской железной дороге), в частности для органиэа1*1и фиксированной связи между крупными железнодорожными узлами, а именно том, где другие технологии неприменимы, и для управления движением на участках железных дорог с ограниченной пропускной способностью.
Модернизация железных дорог России связана с интегра1#ней систем спутниковой связи, навигационных спутниковых систем и наземных систем связи, что позволит решать ряд принципиально новых задач, таких кск:
• организация связи и контроля местоположения ремонтных подразделений, самоходного состава с повышением эффективности их использования и безопасности;
• разработка системы прогнозирования рисковых ситуаций на объектах инфраструктуры;
• автоматизация управления работой сортировочных станций;
• создание комплексной системы зашиты инфраструктуры;
• система идентификации, распределенная система управления тормозами грузового поезда по радиоканалу, видеосчитывание номеров вагонов.
Комплексное решение на основе спутнпсовых систем навигации и связи позволит внедрить технологию интервального регулирования поездов, при которой появится возможность сблизить поезда на минимальный интервал, тем самым обеспечю существенное повьаиенне гропускной способности, а также предупреждать заранее о необход имом снижении скорости и принудительной остановке.
Другим важным направлением применения комплексных технических решений, основанных на использовании спутниковых технологий и систем подвижной связи, является создание систем безопасности пассажиров, обслуживающего персонала и объектов пассажирского комплекса Система обеспечивает грием аварийных сигналов от систем пожар ной сигнализации вагона, сигнализации контроля нагрева букс и др. и автоматическую передачу речевых сообщений, соответствующих аварийным сигналам, на терминалы должностных лщ
Радиосвязь в гражданской авиации
В настоящее время в гражданской авиац ии среднемировой показатель составляет 1,03 авиационных происшествий на миллион выпетое. Глобальным планом безопасности полетов Международной организацией гражданской авиацги (ICAO) предусматривается существенное снижение количества авиационных происшествий и человеческих жертв во всех регионах мира.
Основном способом обеспечения безо пас ности в гражданской авиац ии является строгое соблюдение экипажами и диспетчерами службы д вижения правил эшелоинрования воздушных судов (ВС). Стремление обеспечить по леты ВС в экономически выодных режимах г^иводит к повыиению плотности воздушного д вижения на кратчайших маршрутах и экономичных эшелонах, что вызьеает необходимость сокращения воздуиных коридоров. Таким образом, требования безопасности воздушного движения и экономичности полетов ВС вступают в противоречие. Приведение их во взаимное соответствие требует совершенствован« системы управления &оздуииым движе-
нием (УВД), и в первую очеред» телекоммуникационного обеспечения попетое. Для передачи командуправпения и другой информации по каналам "борт — земля", "борт — борт" гриме-няется наземное и бортовое оборудование авиационной радиосвязи и радионавигации, установленное в зоне аэропортов и аэродоо-мов, а также на ВС Ухудшение качества связи приводит к увеличению загруженности д испетчера и при сохранении заданной пропускной способности воздушного пространства может привести к снижению безопасности полетов [2].
Для увеличения безопасности ICAO была предложена концепция развития гражданской авиации в рамках интеграции "связь-навига-ция-наблюдение при управлении воздушным движением" CNS/ATM. Интегрирование необходимо также при переходе на технологию УВД с автоматическим зависимым наблюдением, фи которой высокоточная навигационная информация с борта ВС в автоматическом режиме передается в центр УВД В рамках этой концепции каждая из составляющих интегрированной системы должна получил, развитие для обеспечения безопасности полетов (3].
В настоящее время во всех странах про цвсс модернизации сетей авиационной связи осуществляется с учетом постепенного вхождения в единую глобальную сеть авиационной электросвязи (ATM). Связь в гражданской авиации будет, в основном, осуществляться путем обмена цифровыми донными, что намного сокращает объем речевых сообщений и уменьшает нагрузку, как на пилотов, теж и д испетчеров. Использование речевой связи сохранится в загруженных районах и при возникновении сложных (аварийных) ситуаций. В воздушной связи будут использоваться каналы подвижной воздушной спутниковой связи, наземной связи дециметрового, метрового и коротковолнового диапазонов (для передом речевых сообщений), сантиметрового и дециметрового диапазонов (для передачи донных), а также применяться радиолокаторы В силу использования одинакового протокола доступа сети связи будут объединяться в сеть авиационной связи, в структуре которой автоматически будет выбираться "наилучшии" маршрут для каждого сообщения.
Точность навигационной информации, поступающей пилотам, жизненно важна для обеспечения безопасности полетов. Перспективная система навигации должна обеспечивать возможность точного, надежного и непрерывного определения местоположения ВС в любой точке приземного воздушного пространства с ис-
38
T-Comm #5-2010
пользованием ССРН, базирующейся на применении спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС Перспективная система навигации в совокупности с соответствующие бортовыми системами позволяет реалиэовьватъ ком^пцию свободного полета ВС, при которой ВС может выбирать динамическую оптимальную траекторию полета, корректируемую при необходимости системоли УВД
Перспективная система автоматического зависимого наблюден« будет базироваться на комплексном использовании новых бортовых навигационных средств, использование ро диоканапов, позволяющих эту информацию транслировать в соответствующие органы управления воздушным движением. Вместе с этим будут также использоваться наземные радиолокаторы, работающие в районах аэродромов и континентальном воздушном пространстве с высокой плотностью полетов.
Кроме координат, характеризующих местоположение ВС, будут передаваться данные, выдаваемые системой управления полетом (курс, скорость, высота и т), что позволит значительно повысить эффективность и качество решения задач планирования и непосредственного управления воздушным движением, а также уровень безопасности полетов, так как принятие соответствующих диспетчерских решений будет осуществляться без учостия человека на основе взаимодействия бортовых и наземных вычислителей. Кроме того, информация, получаемая в результате автоматического зависимого наблюдения, будет передаваться в режиме "радиовещания’ всем зсмнтересоеан-ным в ней пользователям, что позволит также на ее основе эффективно решать ряд прикладных зодач и, в чостности, задані предотвращения столкновений ВС в воздухе и с наземными препятствиями
Глобальная концетжця безопасности полетов CNS/ATM основана на переходе на спутниковые технологии радионавигации, цифровую радиосвязь, нгтегрировании всех видов связи, внедрении автоматически зависимого наблюдения. В РФ на основании концепции CNS/ATM в 2007 г в принята Программа обеспечения безопасности воздушного движения. Европейская организац ия по безопасности аэронавигации (Евроконтроль) и Федеральная авиационная администрация США объявили о своих планах внедрения вещательного автоматического зависимого наблюдения до 2017 г. и намерении объявить этот вид наблюдения обязательным с 2020 г.
Радиосвязь на водном транспорте
Связь на водном транспорте во внутренних водах осуществляется боссейноеыми системами связи, объединенными в ед иную сеть управления движением судов, и служит для обеспечения эффективности работы флота и портов, навигационной безопасности, снижения аварийности, предупреждения загрязнения водной сред* Интегрированная технологическая сеть связи на водном транспорте включает взаимоувязанные подсистемы связи: сеть передачи данных, систему управления движением судов, автоматические идентификадионные системы и мониторинг судов, УКВ- и КВ-радиосвязь, диспетчерскую связь, наблюдение за гидросооружениями. Первичная цифровая сеть, помимо ВОЛС и радиорелейных линий, состоит для удаленных бассейнов Сибири и Дальнего Востока из стационарных терминалов спутниковой связи, которые включаются в интегрированную технологическую сеть связи и телепорт в Москве.
Рад иосвязь обеспечивает безопасность судоходного процесса и решает такие задачи, как:
• обеспечение оперативной радиосвязи между судами и берегом и магистрагыной радиосвязи;
• оперативное оповещение в случаях бедствия судов и навигационных предупреждений;
• передача путевой и гидрометеорологической информации;
• возможность передачи данных и мониторинга движения судов;
Радиосвязь на внутреннем водном транспорте осуществляется с помешью УКВ- и КВ-си-стем, в том числе трансииговых, развернутых вдоль водных магистралей и состоящих из береговых и судовых радиостанций Радиосвязь на богыиие расстояния в районах, где затруднено распространение радиоволн в диапазоне УКВ, в районах с низкой плотностью поселения и неразвитой береговой инфраструктурой (водные пути Сибири и Дальнего Востока) осуществляется в діапазоне ДКМВ. Альтернативой для протяженных и удаленных трасс являот-ся средства спутниковой связи (абонентские терминалы, судовые земн>іе станции) таких систем спутниковой связи, ксж Іптагьс*. Однако спутниковая связь, помимо высокой эксплуатационной стоимости, имеет ограничения, связанные с недостаточностью покрытия территории России и неустойннвостъю связи в прию лярных районах. В соответствии с требованиями ГМССБ (Глобальная морская система связи
при бедствии и для обеспечения безопасности) судна типа "река - море" так же, как и береговые диспетчерские службы, должны быть оборудованы как радиостан1*нями перечисленных выше диспаэснсв, так и спутниковыми терминалами.
В настоящее время на базе интегрирования береговых радиолокационных станций, систем радиосвязи и ССРН создаются новые перспективные системы управления движением судов, включающие в себя автоматические системы идентификации и мониторинга судов. С их помощью обеспечивается непрерывное авто матическое опознавание и высокая точность определения местонахождения судна, высоко точная проводка судов по узким фарватерам, прогнозирование пути следования судна.
Радиосвязь на автомобильном
транспорте
Применение беспроводных систем мониторила и контроля транспортных средств широко направлено в первую очередь на контроль и управление автотранспортом, сельскохозяйственной, строительной и карьерной техникой, транспортом специальных служб, Скорой помощи, а также инкассаторов. Такие системы обеспечивают повышение безопасности водителей, транспортных средств и сохранности грузов.
Перевозки особо опасных грузов являются зоной повышенного риска, а увеличение скорости и интенсивности движения увеличивает риски в связи с техногенным и человеческим фааорами. Перевозки опосньсх грузов тем или иным транспортом осуществляются в соответствии с положениями "Концепции федеральной системы мониторинга критически важн>1Х объектов и (или) потенциально опасных объектов инфраструктуры Российской федерации и опасных грузов", утвержденной в 2005 г., а также будут регулироваться разрабатъваемым техническим регламентом. Для таких грузов имеется необходимость в информации о точном местоположении, критических параметрах грузов, выдаче аварийных синалов, передаче сигналов радиоуправления, например, для остановки транспорта. Радиосистема для обеспечения перевозки опасных грузов состоит из базовой станции, ретрансляторов и мобильных терминальных радиостанций совместно с ССРН, обеспечивающей высокотонное позиционирование. Сам груз оборудуется устройствами радиоидентификации. Оперативная информация о перевозимом грузе, марш-
T-Comm #5-2010
39
руте и грофже движения, телеметрическая информации о состояла груза и условиях его транспортировки, сообщения об опасной ситуации, собирается и хранятся в диспетчерском пункте центральной стации, откуда осуществляется информационное взаимодействие с за интересоеатылгн организациями, в том числе с МЧС, а также могут поступал» сигналы управления на термииагьные станции. Для передачи сигмалов в такой системе используются каналы КВ и УКВ рааиосвяэи, систем GSM и TETRA, а также спутниковой связи.
В автомобильном транспорте осущестпя-ется переход от систем Fbating Саг Bala (данные с движущегося автомобиля) к Интеллектуальным Транспортным Системам (ITS — Intelligent Transportation Systems). ITS относится к организации транспортных потоков, учету передвижения транспортных средств, навигации посредством телекоммуникационных и автомобильных систем ради безопасности движения. Инициатува ITS стала возможной потому, что современный автомобиль оснащен целым ря-
дом систем автоматизац ии совместно со средствами радиосвязи: системами информирования о состоянии дорожного покрытия, адаптивного круиз-контроля, взаимного информирования автомобилей с системами G PS, средствам слежения за дорожной разметкой; автоматизированной парковки, контроля скорости на поворотах; просмотра мертвьк зон.
Европейский союз радеовещателей (EBU) с 1995 года пршял рекомендацию о системе передачи данных (RDS) радиовещательными станинами, работающими в диапазоне FM с целью оперативного получения информации вод ителем о заторах и пробках на дорогах, метеоусловиях и тд, а также об опасных ситуациях, например, в тоннелях. Тоннели также оборудуются системами радиосвязи, благодаря которым водогели могут получать сообщения по род иоприемнжам в салоне автомобиля.
Современна) радиосвязь является основой для повышения уровня безопасности всех ВИДОВ транспорта ЗодачупаеьАиенияэффективностии безопасности транспорта можно решить только
интегрированием всех видов и систем радиосвязи и родионавиации при повышении качества традиционных видов радюсвязи, применении единых стандартов связи, и»фсжом использовании спутниковых систем связи и «авиации Рас-смотреные технжеские решен« в области радиосвязи в едмом комплексе обеспечат органи-эаиио централизованного автоматизированного убавления и многоуровневой безопасности на транспорте России
Литература
1 Летав АВ. Технологическая радиосвязь на боэе стандарта GSM// Железнодорожный транспорт. - 2009. - N*3 - С.68 - 69.
2 A^ipoeaiMi BJ’-I, Крыжансесхий ГА, Солоду»« ВА Организация радиотехнического обеспечен в системах УВД — М: Транспорт, 1985. — 164с
2 Строганова ЕЛ. Радиосвязь и радионавигация для обеспечен*» безопасности полетов в граж-дамасой аысции // Технологии и средства связи,
2010.-N* 1.-С Ю-П.
Transport security depends on the radio communications
Elena Strogonova
Keywords: sprea
Quality and reliability of communications largely determine the safety of modem transportation. Today, wireless systems and communications equipment used in transportation for the organization of the operations center, the station, repair and operational communications, communications within the vehicle monitoring systems and motion control for maintaining the infrastructure, as the "last miles" in data networks, etc. The Transport introduced high-precision positioning using satellite navigation systems (SSRN), radio frequency, radio monitoring, radio control. Transport development ond he development of radio technologies used in transport, interdependent and interrelated.
References
1. Leshchev A. V. Tehnologicheskaya radiosvyaz na baze standarta GSM / / Zheleznodorozhnyi transport, 2009. — № 3. — R68 - 69.
2. Dubrovskii V.I., Kryzhanovskii GA, Soloduhin VA Organizatsiya radiotehnicheskogo obespechenrya v sistemah UVD. — M: Transport, 1985.-164 p.
3. Strogonova Ye.R Radiosvyaz i radionavigatsiya dlya obespechemya bezopasnosti poletov v grazhdanskoi aviatsii / / Tehnologii i sredstva svyazi, 2010. — № 1. — R10-11.
40
T-Comm #5-2010
