CC BY
26
УДК 656.22
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СОСТАВОВ В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ
А.А. Сергеев1- В.А. Ломов2, С.К. Лунева3
1'2Санкт-Петербургский Научно-исследовательский институт (ВСИМТО ВС РФ) ВА
МТО, Россия, 199034 г. Санкт-Петербург, наб. Макарова дом 8; 3Санкт-Петербургский государственный экономический университет (СПбГЭУ),
191023, Санкт-Петербург, ул. Садовая, 21.
Целью исследования является обеспечение безопасности движения поездов посредством применения цифрового радиоканала при восстановлении регулирования движения поездов в особых условиях. Предлагается применение современных технологий для организации интервального движения железнодорожного транспорта, позволяющего выполнять все требования по безопасности перевозок. Представлены преимущества и достоинства систем с применением цифрового радиоканала управления движением поездов в условиях восстановления железных дорог в районах чрезвычайных ситуаций, показатели основных систем управления движением поездов с использованием цифрового радиоканала.
Ключевые слова: специальный поезд, обеспечение безопасности движения поездов, цифровой радиоканал, интервальное регулирование, колесные датчики пройденного пути, радиометки
REGULATION AND ENSURING THE SAFETY OF TRAIN TRAFFIC IN SPECIAL
CONDITIONS
A.A. Sergeev, V.A. Lomov, S.K. Luneva
St. Petersburg Scientific Research Institute (VSIMTO RF Armed Forces) VA MTO,
199034 St. Petersburg, nab. Makarov,8;
St. Petersburg State Economic University, Russia, 191023, St. Petersburg, ul. Sadovaya, 21
The aim of the study is to ensure the safety of train traffic through the use of a digital radio channel when restoring the regulation of train traffic in special conditions. The application of modern technologies for the organization of interval movement of railway transport is proposed, which makes it possible to fulfill all the requirements for transport safety. The advantages and advantages of systems with the use of a digital radio channel for train traffic control in the context of the restoration of railways in emergency areas, indicators of the main train traffic control systems using a digital radio channel are presented.
Keywords: special train, ensuring the safety of train traffic, digital radio channel, interval control, wheel sensors of the distance traveled, radio tags.
Введение
Вопросы обеспечения безопасности различных видов транспорта не теряют своей актуальности в связи с ростом риска возникновения и развития чрезвычайных ситуаций различного характера, вооруженных конфликтов, проведения контртеррористических операций. В указе Президента РФ «О Стратегии национальной безопасности Российской Федерации» выделено, что деятельность террористических организаций является одним из основных источников угроз национальной и общественной безопасности, направленную на уничтожение или
нарушение функционирования объектов транспортной инфраструктуры, вследствие чего все исследования, связанные с повышением безопасности транспортной инфраструктуры являются актуальными.
Чрезвычайные ситуации, наблюдаемые со всем мире, свидетельствуют о том, что необходим превентивный анализ источников опасности, в том числе и социального характера для повышения безопасности техногенных объектов, которыми является транспортная инфраструктура. Одним из первоочередных объектов
1 Сергеев Аркадий Анатольевич - кандидат военных наук, доцент старший научный сотрудник, тел.: +7(911) 954-15-44; e- mail: sergeev2903@rambler.ru;
2Ломов Валерий Алексеевич - кандидат технических наук, доцент старший научный сотрудник, e-mail: lomovvalera@mail.ru, тел. +7(911) 709-633;
3Лунева Светлана Курусовна - старший преподаватель кафедры безопасности населения и территорий от чрезвычайных ситуаций СПбГЭУ, тел.: +7 (91)1 915-16-70, e-mail: isvelanal508@mail.ru.
воздействия террористических организаций является железнодорожный транспорт. Об этом наглядно свидетельствуют события в Чеченской Республике и Северной Осетии в конце 90-х годов прошлого и в начале этого столетия. Для обеспечения безопасности движения в зонах действия террористических группировок применялись специальные поезда.
Основным предназначением этих поездов было обеспечение безопасного прохода эшелонов с материальными средствами и личным составом [1]. На них возлагались задачи по обследованию железнодорожного пути и ликвидации незначительных по объемам разрушений, выявление мест установки взрывных устройств и производство разминирования, охранение от нападения террористических групп.
В связи со значительным временем на восстановление существовавших устройств связи и централизованной блокировки (СЦБ) и их низкой живучестью в условиях высокой вероятности их повторного разрушения применялся способ организации движения с использованием телефонной связи. Для обеспечения безопасности при данном варианте следующий за специальным поездом эшелон мог выдвигаться на перегон только после его прибытия на соседнюю станцию. Большой временной интервал между прохождением специального и следующего за ним поезда в значительной степени снижал эффективность его применения. Необходимо было выделение дополнительных сил для недопущения воздействия неблагоприятных факторов на инфраструктуру железной дороги и сопровождение поездов.
Одним из возможных путей повышения эффективности применения специальных поездов и увеличения пропускной способности может быть применение современных технологий для организации интервального движения, позволяющих выполнять все требования по безопасности перевозок, не используя при этом напольное оборудование СЦБ.
Методы
Опыт применения специальных поездов во время военных конфликтов в современных условиях показал их эффективность.
Управление такими составили производилось обычными тепловозами, обшитыми стальными листами для усиления. Для защиты от радиоуправляемых мин на составе устанавливались специальные глушащие устройства.
Поезда занимались транспортировкой личного состава, сопровождением грузовых эшелонов и восстановлением железнодорожных путей. Обеспечение бесперебойной работы
железнодорожного транспорта в районах ведения боевых действий легла на плечи подразделений и частей Федеральной Службы железнодорожных войск. Основные решаемые железнодорожными войсками задачи:
- разминирование и боевая охрана, а также сопровождение военных транспортов и эшелонов на участке железной дороги Моздок-Гудермес-Ханкала;
- восстановление, ремонт и поддержание железнодорожной инфраструктуры на территории Чеченской Республики в рабочем состоянии, техническое прикрытие объектов железнодорожного транспорта;
- осуществление обороны и охраны мест дислокации железнодорожных подразделений.
По этой причине наиболее сложные задачи - проведение инженерной разведки маршрутов движения, разминирование фугасов, сопровождение и боевое охранение воинских эшелонов стали прерогативой специальных поездов.
В состав специальных поездов Федеральной службы Железнодорожных войск Российской Федерации включались следующие элементы [2]:
- 1-2 грузовые платформы с установленными на них зенитными установками ЗУ-23-2;
- 1-2 платформы с установленными на них боевых машин пехоты БМП-2;
- 1-2 платформы с установленными на них танком Т-62;
- крытый вагон с оборудованными амбразурами для ведения огня из стрелкового оружия и пулемётов и даже разного рода башенками на крыше для ведения огня из автоматических гранатомётов (АГС-17) и пулемётов (в том числе и крупнокалиберных);
- крытый вагон с запасами необходимых материальных средств;
- 1-2 пассажирских вагона для отдыха личного состава - экипажа поезда (в местах базирования и на охраняемых станциях);
- 2-3 платформы с балластом (мешками с песком) - прикрытие от фугасов с взрывателями контактного действия;
- 1-2 платформы с установленными на них радиостанциями (на автомобильном шасси);
- тепловоз.
Обязательными и постоянными на каждом из спецпоездов были платформы с установленными на них БМП-2, Т-62 и ЗУ-23-2.
Основное предназначение специального поезда - сопровождение воинских эшелонов с грузами, техникой и личным составом, а также для быстрого восстановления разрушенных участков путей. Каждый поезд имеет комплект
материалов для ремонта и восстановления 150 метров полотна.
При проведении сопровождения специальный поезд обследовал маршрут, а затем по его следу выдвигался сопровождаемый поезд. Чем меньше было расстояние между поездами, тем безопаснее было сопровождение, потому важное значение имеет существенное сокращение интервала между движущимися поездами при обеспечении безопасности движения.
Современные технологии открывают большие возможности для организации интервального движения, с появлением и разработкой систем цифровой радиосвязи, спутниковой навигации, активных и пассивных датчиков контроля прохождения состава повышается. За счет наличия информации о координатах поезда, его скорости и зависимости от нее длины пути экстренного торможения, идущего впереди поезда,
СХЕМА СП
они позволяют регулировать и обеспечивать безопасность движения поездов без применения существующего напольного оборудования и соответствующих проводных (кабельных) линий [3]. Данные системы обеспечивают движение поездов с подвижным блок- участком и позволяют формировать состав с постановкой впереди локомотива подвижного состава. Последнее является очень важным условием для функционирования специальных поездов сопровождения, когда в голове состава ставятся платформы прикрытия и подвижной состав с техническими средствами для проведения инженерной разведки, разминирования, вооружением для защиты от нападения террористических групп. Вариант схемы специального поезда в соответствии с данными, изложенными в [4] представлен на рис.1, общий вид - на рис. 2.
«БАЙКАЛ»
«W3W-
сягаам
»СТИЛЬНЫЙ
мгснот cavur
uwjwxwu*
71 штаб
В.ГПУЛГКА.
СХЕМА СП «АМУР»
11Г7ПСВАЯ ЯЗЕМТИМ ЛТЦПОЯЯ 4)КУ»В- 5)ОШЬНЬЙ ílCIWWtlí
waioopma «гиноем скзамя ьчснагя акгскщя
couat галди
nunc ixrryxw шпунеи mtwn inmrocnu nwtovA «uioaPK» nvmmw
Рисунок 1 - Вариант схемы специального поезда сопровождения
Рисунок 2 - Общий вид специального поезда
В настоящее время идет внедрение цифровых радиоканалов в системах интервального регулирования во многих странах. Разработан ряд стандартов цифровой радиосвязи для использования на железных дорогах: TETRA, GSM, GSM-R, DMR, в том числе и в России DMR-RUS. По основным из них сравнительная характеристика дана в таблице 1 [5].
Из анализа данных систем можно выявить общие существенные достоинства систем
с применением цифрового радиоканала управления движением поездов в условиях восстановления железных дорог в районах стихийных бедствий и проведения контртеррористических операций:
- возможность формирования состава с различным положением локомотива, постоянный контроль положения состава, предупреждение машиниста об изменении условий движения;
- увеличение пропускной способности линий за счет уменьшения дистанции между составами, что позволяет повысить эффективность использования средств защиты специальных поездов;
- отсутствие необходимости восстановления поврежденного напольного оборудования и последующего его обслуживания, за исключением;
-в нестандартных ситуациях наличие данных о состоянии и параметрах составов позволяет принимать рациональное решение АЛС-Р (СИНТЕРА).
Решение задачи организации интервального движения с применением радио-цифрового
канала связано с рядом затрат: создание сети цифровой радиосвязи в данном районе, оборудование локомотивов, головы и хвоста поезда специальными бортовыми устройствами, для достижения требуемой надежности установка датчиков контрольной сверки положения поезда. Исходя из этого необходимо проведение исследований по составу комплекта оборудования для организации интервального движения в особых условиях.
Для определения датчиков контроля положения поезда целесообразно рассмотреть применение радиометок, которые используются в Я^ГО -технологии.
Таблица 1 - Показатели основных систем управления движением поездов с использованием цифрового радиоканала
Критерии для сравнения Система управления движением поездов
ITCS ERTMS/ETCS СИРДП-Е АЛС-Р (СИНТЕРА)
Разработчик «General Electric» (США) Европейские разработчики железнодорожной продукции «Бомбардье Транс-портейшн (Сигнал)» (РФ) «Промэлектроника» (РФ)
Структура построения системы Смешанная Централизованная Централизованная Смешанная
Способы организации каналов связи с локомотивом Цифровой радиоканал (GSM-R) Цифровой радиоканал (GSM-R) Цифровой радиоканал (TETRA) Цифровой радиоканал, точечные каналы связи
Определение местоположения локомотива Датчики пути и скорости, системы спутниковой навигации Датчики пути и скорости, точечные радиопередатчики (БшоЬа^е) Датчики пути и скорости, точечные радиопередатчики (Eurobalise), системы спутниковой навигации Датчики пути и скорости, точечные радиопередатчики (БшоЬа^е), система спутниковой навигации
Определение длины состава По координате локомотива По координате локомотива По координате локомотива По координате локомотива или с помощью модуля хвостового вагона
Точка прицельного регулирования Виртуальный сигнал или занятый виртуальный блок участок Хвост впереди идущего поезда или занятый виртуальный блок участок Хвост впереди идущего поезда или занятый виртуальный блок участок Действующий сигнал автоблокировки
Определение целостности состава С помощью бортового контроллера По давлению в тормозной магистрали С помощью системы контроля целостности поезда По давлению в тормозной магистрали
Необходимость использования напольного оборудования Нет Только точечные радиопередатчики (Eurobalise) Только точечные радиопередатчики (Eurobalise Да
Внедрение Западная часть Китая Региональные линии Швеции с малой интенсивностью движения Казахстан (линия Узень - Болашак) Нет данных
Использование данной технологии базируется на применении радиометок. Локомотивы поездов оборудуются колесными датчиками пройденного пути, позволяющими определять
текущее положение поезда. Привязка к конкретным точкам на перегоне осуществляется с использованием Я^ГО меток, которые устанавливаются на железнодорожном участке. Все
случайные ошибки или погрешность работы датчика пройденного пути устраняются после связи с установленными радиометками.
Между поездами осуществляется радиообмен с передачей текущих координат, что позволит в зависимости от условий определять скорость движения. На участке устанавливаются радиометки без питающего элемента. При прохождении состава антенна радиометки попадает в электромагнитное поле, создаваемое антенной, установленной на локомотиве, и в ней посредством взаимной индукции наводится ток, позволяющий создавать сигналы, фиксируемые приемным устройстве локомотива.
Если движение поездов будет осуществляться в условиях значительного электромагнитного воздействия, вместо напольных программируемых радиометок рационально устанавливать ПАВ-радиометки, принцип работы которых основан на поверхностных акустических волнах.
Положительный опыт применения RFID-технологии для целей автоматизации управления и контроля движения поездов получен в Санкт - Петербургском метрополитене. Веденные в постоянную эксплуатацию устройства на основе RFID-технологии показали перспективность подобных решений [5].
RFID-технология обладает высоконадежной и необслуживаемой элементной базой, унифицированной для решения множества перспективных задач метрополитена. А это, в свою очередь, ведет к снижению капитальных затрат на систему и сокращению эксплуатационных расходов, повышению безопасности перевозок.
С целью обеспечения автоведения поездов метрополитена вдоль пути их движения на станциях и перегонах в определенных фиксированных точках установлены пассивные радиометки, в которые занесена необходимая для автоуправления поездами. Для получения информации из радиометок на борту головных вагонов поездов имеются приемопередатчики.
Изучение известных в железнодорожной отрасли технологий цифровой радиосвязи GSM-R (G10ba1 System [ог Mobile communications -Railway) и TETRA (Тепеstгiа1 Trunked Radio) показывает, что они достаточно затратны в реализации.
Наиболее гибким и менее затратным решением является технология DMR (Digital Mobile Radio). Работающая в диапазоне 160 МГц, аппаратура DMR может использоваться
для организации станционной цифровой радиосвязи и поездной. Технологию DMR выгодно отличает от технологий GSM-R и TETRA низкая стоимость радиоаппаратуры, ее совместимость с аппаратурой различных производителей и возможность работы одновременно в двух режимах: аналоговом и цифровом. Это позволяет выполнить гибкий переход от аналоговых средств радиосвязи к цифровым с минимальными затратами.
Заключение
Предлагаемое техническое решение по организации интервального движения поездов может иметь двойное назначение: может использоваться в районах чрезвычайных ситуаций, как природного, так и техногенного характера так и при осуществлении перевозок в ходе проведения контртеррористических операций.
В связи с этим считаем необходимым проведение исследований на предмет возможности и адаптации систем интервального движения поездов с использованием цифрового радиоканала для особых условий.
Литература
1 Косенков О.И., Адволоткин Д.И., Уфаев Д.В. «Аналитическая модель движения специального поезда при выполнении задач сопровождения воинского эшелона» [Электронный ресурс] - режим доступа. -URL: https:\Ywww.vm.ric.mü.ru/upload/site178/
Gaz78Z3wGB.pdf
2. «Второе рождение российских бронепоездов». [Электронный ресурс] - режим доступа. - URL: https://www.naukatehnika.com/vtoroe-rozhdenie-rossijskix-bronepoezdov-sait.html
3. Попов П. А., Озеров А. В. Интервальное регулирование на основе цифрового радиоканала / Автоматика, связь, информатика. - 2016. - № 10. - С. 19-22
4. Скавыш В.В. Поезда специального назначения в контртеррористической операции в Чечне 04.02.2013/ [Электронный ресурс] - режим доступа. - URL: https://www.otvaga2004.ru
5. Рубаник П. П. Сравнительный анализ современных систем управления движением поездов с применением цифрового радиоканала и спутниковых технологий. Ч. 1 / П. П. Рубаник // Проблемы безопасности на транспорте. - Гомель, 2017. - С. 198-199.
6. Костроминов А.М., Королев М.Ю., Гаврилов В.В., Крючкова Т.В. Применение RFID-технологий в системе автоведения поездов метрополитена // Известия ПГУПС. - Вып. 3, 2009. - С. 91-99
