Научная статья на тему 'Trends of development of existing systems and prospects of application of automatic train operation systems in subways of the world'

Trends of development of existing systems and prospects of application of automatic train operation systems in subways of the world Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
66
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Sciences of Europe
Область наук
Ключевые слова
SYSTéM AUTOMATICKéHO říZENí VLAKů METRA / úSPORA ELEKTRICKé ENERGIE / JíZDNí řáD / BEZPEčNOST PROVOZU / AUTOMATIC TRAIN OPERATION SYSTEM FOR METROPOLITAN / ENERGY SAVING / SCHEDULE / TRAIN SAFETY

Аннотация научной статьи по экономике и бизнесу, автор научной работы — Palant O., Stamatin V.

The aim of the article is to review and analyze the existing and future systems of automatic train operation systems for metropolitan with emphasis on their economic performances. Development of the theory and methodology of improving the functioning of the transport industry (and its most important component urban electric transport, including metro systems) transport economics, in particular, have defined the list of tasks to be studied and solved: to enhance the quality of services rendered to passengers, to ensure their safety and comfort, to ensure the compliance with the metro train schedules, to save capital costs for repairs of the rolling stock and track facilities by increasing their service life, to save electricity that, in the metro systems, is achieved primarily by optimizing the movement of trains along sections between stations (segments of the rail-track between the stations). It is long past time to do replace in the metro systems the existing systems of train operation by train drivers system with (locomotive crews) with the system of automatic operation, main advantage of which is the combination in it of several important functions: safety assurance, compliance with the train schedule, electricity saving, extension of service life of the rolling stock (wheel sets) and track facilities.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экономике и бизнесу , автор научной работы — Palant O., Stamatin V.

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

Текст научной работы на тему «Trends of development of existing systems and prospects of application of automatic train operation systems in subways of the world»

мендацш з пiдвищення piBHH конкурентоспромож-носп автотранспортних пiдприeмств на регюналь-них ринках вантажних автотранспортних переве-зень.

Лiтература

1. Кара Н.1. Сучаснi тенденцп розвитку ринку транспортних послуг / Кара Н.1., Корецька Г.В., Кравська В.Р. // Науковий вюник НЛТУ Украши. -2010. - Вип. 20.6. - С. 214-221.

2. Познанська 1.В. Оцшка передумов та фак-торiв виникнення асиметрй свiтових ринк1в транспортних послуг / 1.В. Познанська // Економiчнi ш-новацп: Зб. наук. пр. - 2015. - Вип. 60, т. II. - С. 96103.

3. Бакаева I. Зарубiжний досввд розвитку транспортних послуг в умовах глобалiзацil / I. Бакаева, Л. Онищенко // Збiрник наукових праць ДЕТУТ. - 2013. - Вип. 23-24. - С. 7-12.

4. Двултг З. Тенденцп розвитку свiтового ринку транспортних послуг /З.П. Ддули', Л.Ю. Кот// Збiрник наукових праць ДЕТУТ. - 2013. -Вип. 23-24. - С. 24-29.

5. Брайковська А. Дослвдження особливостей формування ринку транспортних послуг як середо-вища функцюнування пiдприемств транспорту / А. Брайковська// Економют. - 2012. - № 9. - С. 50-54.

6. Сич £.М. Логiстично-кластерний пiдхiд до розвитку транспортного ринку / £.М. Сич, О.В. Бойко// Вюник Чершпвського державного техно-логiчного унiверситету. - 2013. - № 1(64). - С. 91103.

7. Потапова Н.М. Дослщження економiчноl сутносл транспортно! послуги та li впливу на еко-номiчний розвиток регiону / Н.М. Потапова, В.В.

Онщенко // Вюник Приазовського державного тех-шчного унiверситету: зб. наукових праць / ПДТУ. -Марiуполь, 2015. - Вип. 30. - С. 342-348.

8. Павлюк А.В. Особливосп державного ре-гулювання ринку послуг автомобшьного транспорту в регюш / А.В. Павлюк, О.С. 1гнатенко // Вiсник Нацюнально1 академй' державного управ-лiння при Президентовi Укра1ни. Серiя : Державне управлiння. - 2016. - № 2. - С. 76-83. - Режим доступу : http://nbuv. gov.ua/UJRN/vnaddy_2016_2_12

9. Пушкар Т.А. Регюнальш аспекти розвитку автотранспортних комплексiв / Т.А. Пушкар, O.G. КозГн// Науковий вюник Херсонського державного унiверситету. - 2017. - Вип. 5. - С. 154-160.

10. Вдовенко С.М. Методолопя дослвдження розвитку репонального ринку автотранспортних послуг / С.М. Вдовенко, Ю.С. Вдовенко // Науковий вюник ЧД1ЕУ. - 2013. - № 3 (19). - С. 30-36.

11. Транспорт i зв'язок Украши - 2017: стат. зб. / Державний комгтет статистики Украши. -Кшв, 2018. - 168 с.

12. Регюни Украши - 2017 (Частина II) : стат. зб. / Державний комгтет статистики Украши. -Кшв, 2018. - 689 с.

13. Гурч Л.,А. Ченчик Маркетингове до-слщження ринку транспортних послуг Украши / Л. Гурч, А. Ченчик // Вюник Нацюнального ушверси-тету «ЛьвГвсью полгтехшка»: Логютика. - № 633. -2008. - С. 165-171.

14. Подвальна Г. Передумови формування по-питу на транспортнi послуги / Г. Подвальна// Тех-нолопчний аудит i резерви виробництва. - 2015. -1/6 (21). - С. 42-46.

SVETOVE TRENDY ROZVOJE STAVAJiCiCH A ZAVADEN PERSPEKTIVNiCH AUTOMATICKYCH SYSTEMU VEDENi VLAKU V METRU

Palant O.

Charkovskä närodni univerzita mestskeho hospodärstvi O.M. Beketova, Doktor ekonomie, docent Stamatin V.

Komunälni podnik Charkovske metro, generälni reditel, Charkovskä närodni univerzita mestskeho hospodärstvi O.M. Beketova,

aspirant

TRENDS OF DEVELOPMENT OF EXISTING SYSTEMS AND PROSPECTS OF APPLICATION OF AUTOMATIC TRAIN OPERATION SYSTEMS IN SUBWAYS OF THE WORLD

Palant O.

O.M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv,

Doctor of Economic Sciences, Associate Professor Stamatin V.

CEO Municipal Enterprise Kharkiv Metro, O.M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv,

graduate student

ANOTACE

Cilem tohoto clanku je prehled a analyza stavajicich a perspektivnich systemu automatickeho vedeni vlaku metra s durazem na jejich ekonomicke ukazatele. Vyvoj teorie a metodiky zdokonalovani dopravniho prumyslu (a jeho nejdulezitejsi slozky - mestske elektricke dopravy, ke ktere take patri i metro), a zejmena ekonomiky dopravy, identifikovaly seznam ukolu, ktere je treba dale dodatecne zkoumat a resit: zlepsovani kvality sluzeb pro cestujici, zajist'ovani jejich bezpecnosti a pohodli, dodrzovani jizdnich radu vlaku metra, uspora investicnich nakladu na opravy vozoveho parku a zeleznicnich zarizeni diky zvysovani jejich zivotnosti, uspora elektricke energie, jiz v metru lze dosahnout predevsim optimalizaci provozu vlaku na trat'ovych usecich (mezi jednotlivymi stanicemi).

Jiz davno dozrala potreba nahrady stavajicich vlakovych systemu vedeni vlaku strojvedoucimi (posadkami lokomotiv) systemem automatickeho vedeni vlaku, jejichz hlavni vyhody spocivaji v kombinaci hned nekolika dulezitych funkci: bezpecnost, dodrzovani jizdnich radu, uspory elektricke energie, prodlouzeni zivotnosti vozoveho parku (zeleznicnich dvoukoli) a zeleznicnich koleji.

ABSTRACT

The aim of the article is to review and analyze the existing and future systems of automatic train operation systems for metropolitan with emphasis on their economic performances. Development of the theory and methodology of improving the functioning of the transport industry (and its most important component — urban electric transport, including metro systems) transport economics, in particular, have defined the list of tasks to be studied and solved: to enhance the quality of services rendered to passengers, to ensure their safety and comfort, to ensure the compliance with the metro train schedules, to save capital costs for repairs of the rolling stock and track facilities by increasing their service life, to save electricity that, in the metro systems, is achieved primarily by optimizing the movement of trains along sections between stations (segments of the rail-track between the stations).

It is long past time to do replace in the metro systems the existing systems of train operation by train drivers system with (locomotive crews) with the system of automatic operation, main advantage of which is the combination in it of several important functions: safety assurance, compliance with the train schedule, electricity saving, extension of service life of the rolling stock (wheel sets) and track facilities.

Kl'cova slova: system automatickeho rizeni vlaku metra, uspora elektricke energie, jizdni rad, bezpecnost provozu.

Keywords: automatic train operation system for metropolitan, energy saving, schedule, train safety.

Stanovení problému. Naléhavost vyzkumu problému fungování a rozvoje dopravních systémú velkomést je podmínéna znacnym poctem faktorú, jejichz klícovym prvkem je poskytování dopravních sluzeb obyvatelstvu, neustálé zvysování jejich kvality, bezpecnosti a pohodlí osobní dopravy. Metra mezi nimi zaujímají samostatné postavení.

Jak je známo, linky metra se skládají z rady trat'ovych úsekú mezi jednotlivymi stanicemi. Provoz vlakú je organizován podle jízdního rádu se zastávkami na kazdé stanici pro nástup a vystup cestujících.

Název „metro" (nebo pozemní dráha) je akceptován ve vétsiné zemí sveta, v nichz je tento druh mestské osobní dopravy provozován. Jakékoliv metro je inzenyrsky oddéleno od vsech ostatních druhú dopravy a pohybu chodcú. V tom spocívá jeho hlavní specifika a hlavní rozdíl od ostatních druhú méstské osobní dopravy. Kromé toho se metro vyznacuje vysokou rychlostí provozu vlakovych souprav a znacnym mnozstvím cestujících. Metro je cisté méstsky druh dopravy. Stavba a provoz metra vyzaduje znacné investice, takze z ekonomického hlediska je jeho umísténí oprávnéné pouze ve velkych méstech, v nichz je patñcny pohyb cestujících.

Prevázná vétsina provozovanych meter je druhem zeleznice. V nékterych zemích svéta je metro vnímáno jako podzemní druh dopravy. A to i presto, ze jeho linky casto vycházejí na povrch nebo procházejí nadjezdy. To znamená, ze ve své poloze mohou byt linky pozemní nebo i nad zemí. Linky metra obvykle probíhají podél hlavních smérú pohybu cestujících méstem, coz z nich automaticky vytvárí rámec pro sít' méstské osobní dopravy. Jiné typy méstské dopravy

nejcastéji slouzí pro dopravu cestujících k stanicím metra, koordinují s metrem své jízdní rády a snazí se koncipovat své trasy tak, aby neduplikovaly trasy metra.

Analyza posledních vyzkumu a publikací.

Problémúm fungování a rozvoje dopravních podnikú jsou vénovány práci vyzkumnych pracovníkú O. I. Nikiforukové [1], V. A. Grabelnikova [2], M. M. Moroza [3], N. V. Smentinové [4], I. O. Basinské a V. J. Filippova [5] a dalsích. Autori zkoumali zejména teoretické a praktické aspekty zvysování bezpecnosti a kvality sluzeb pro cestující v metru. Kvalitu rízení podnikú metra zkoumali predevsím O. V. Poznakovová [6], S. A. Otecko [7], S. V. Oceretenko [8], I. G. Mirensky a A. M. Sosipatrov [9], M. S. Anastasov a A. S. Kocerygin [10] a dalsí.

Otázkám vyvoje a zavádéní automatizovanych systémú rízení dopravy za úcelem zvysení její ekonomické efektivity, setrnosti k zivotnímu prostredí, bezpecnosti a pohodlí cestujících jsou vénovány studie S. Abeda, ktery navrhl analyzu evropskych zkuseností s racionalizad systémú rízení dopravy s pro zajisténí hospodárnosti a presného dodrzování prepravních plánú [11]. P. Booth prozkoumal podmínky zajisténí bezpecnosti cestujících pri zavádéní automatizovanych systémú rízení dopravy, autor definoval podmínky automatické ochrany pri realizaci dopravních procesú [12]. V pracích M. Fagginiho byly prozkoumány ekonomické aspekty zajist'ování dopravy s prihlédnutím k otázce rozvoje metod racionalizace fixních a variabilních vyrobních nákladú [13]. I. Zukovicky zvazoval dopravní problém vyvoje modelú automatizace informacních systémú rízení dopravy

[14]. Radou autorú - V. I. Noskovem, V. D. Dmitrienkem, N. I. Zapolovskym, S. J. Leonovem byly analyzovány a simulovány optimalizacní procesy automatizovanych systémú fizení s cílem zvysit jejich bezpecnost a zajistit ekonomickou úcinnost [15]. V. V. Skalozub, V. N. Osovik se zabyval otázkami vyvoje inteligentních systémú pro optimalizaci rúznych parametrú dopravních tokú [16].

Cást analyzovaného problému, která nebyla dosud vyresena. I kdyz musíme uznat, ze vysledky prací zmínénych védcú mají vysoky teoreticky vyznam a nepochybnou praktickou hodnotu, je tfeba poznamenat, ze problémy zvysování efektivity podnikú metra stále pfetrvávají a vyzadují dalsí studium a zdokonalování. Druhou stranou problému je rychly rozvoj informacních technologií, coz má za následek aktualizaci otázek modernizace a programového zabezpecení automatizovanych fídicích systémú pro dopravu. Kromé toho zústávají nevyfeseny otázky zvysování efektivity organizacní a ekonomické slozky automatizace dopravy ve svétovych metrech.

Cíl tohoto clánku. Hlavním tématem tohoto clánku je studie systému automatického vedení vlakú metra se zaméfením na jeho ekonomické ukazatele. Vyvojem teorie a metodologie zlepsování práce v dopravním odvétví je pfedurcován seznam úkolú, které je tfeba prozkoumat a vyfesit:

- analyza trendú ve vyvoji dopravy s ohledem na její integraci do jednotného (celoevropského) dopravního komplexu,

- analyza nejtypictéjsích trendú, které urcují soucasny stav podnikú metra,

- analyza stávajících a perspektivních systémú automatického vedení vlakú s vybérem nejracionálnéjsího simulacního modelu za úcelem dosazení maximálního ekonomického úcinku z jeho zavádéní, zejména na Ukrajiné,

- analyza zvlástností regulacní podpory práce metra,

- posouzení moznych ekonomickych a sociálních dúsledkú zavedení systému automatického vedení vlakú.

V souvislosti s vyse uvedenym je cílem clánku analyzovat stav a perspektivy rozvoje metra ve svété zlepsování jejich ekonomické efektivity, úspory zdrojú (zejména elektfiny), zvysení zivotnosti vozového parku a kolejovych tratí, zlepsení pohodlí a bezpecnosti pfi osobní dopravé cestujících s orientací na stávající vyspélé evropské (svétové) modely.

Dalsí práce autorú budou vénovány fesení dalsích uvedenych aktuálních úkolú.

Vyklad hlavního vyzkumného materiálu. Systém "bezpilotní jízdy", vyvinuty na základé provozování vytahú, umozñuje pracovat vúbec bez posádky vlaku a automaticky zajist'uje jeho jízdu, zastavení, nábor / snizování rychlosti, otevírání / zavírání dvefí a nouzové operace [15].

Automatické vedení - systém cástecného nebo úplného automatického fízení vlaku bez pfímého stálé úcasti strojvedoucího. Systém automatického fízení vlaku (CBTC) se pouzívá pro lokomotivy a motorové vlaky. Pro vlaky metra je zalozen na pfesném urcení pevnych vzdálenosti mezi stanicemi a je technicky

zabezpecován pomocí speciálních slozitych technickych zarízení pro svetelnou reflexi / pohlcení, která jsou vybavena komplexem softwaru. Zarízení CBTC jsou instalována v kabinách strojvedoucích na hlavních vozech motorovych vlakú. Krome resení problémú s plynulym brzdením a rozjízdením vlakú ze stanic resí funkce automatického rízení rovnez úlohy optimalizace rychlosti a intervalového rízení provozu na úsecích trate, coz vede ke snízení spotreby elektriny a zvysení prújezdní kapacity linek metra. Jako bezpecnostní systém uskutecñuje kontrolu chování strojvedoucího a je schopen zastavit jeho jakákoliv mozná chybná pocínání, která by mohla mít vázné následky.

Rídicí systém automatického vedení vlakú je softwarovy a hardwarovy komplex navrzeny tak, aby zabezpecoval automatizované rízení elektrickych vlakú a soucasne provádel vypocet optimálních algoritmú spotreby elektriny pri brzdení a náboru rychlosti na stanicích, coz mimo jiné umozñuje presné dodrzování jízdních rádú s dodrzováním optimální intenzity provozu vlakú.

Existuje celá rada klasifikací CBTC: 1) podle umístení jsou rozdeleny do autonomních a centralizovanych, 2) v závislosti na typech vlakú: systémy pro metro, prímestské elektrické vlaky a zvlástní systémy pro osobní a nákladní vlaky, 3) podle typu softwaru: stacionární, které jsou vlozeny do pameti CBTC, a ty, které provádejí programování v reálném case behem pohybu vlakú (a jejich podskupina - ty, ve kterych se optimální parametry vypocítávaly cyklicky), 4) podle umístení rídicích jednotek, a to na palubní desce a podlaze (ty se prakticky uz nevyskytují, protoze komplikovaly provoz a opravu horního profilu kolejové dráhy), 5) podle strojového provedení, na ty, co se zakládají na specializovanych zarízeních, a na ty, co jsou postavená na mikroprocesorech, 6) podle stupne automatizace (vybavenosti vnitrní automatikou): na plne automatická a cástecne automatická.

Systémy automatického vedení vlakú metra umozñují dodrzovat s vysokou presností jízdní rády, protoze casová odchylka pri príjezdu na stanici by nemela prekrocit ± 2,5 sekundy. Krome toho se pozaduje, aby byly CBTC pro metro bezpodmínecne vybaveny automatickymi (automatizovanymi) prístroji pro presné brzdení, coz je podmíneno velkym poctem zastávek, malou vzdáleností mezi stanicemi a nutností zastavit presne vlak u nástupiste, které má omezenou délky. Systém automatického rízení vlakú prakticky vylucuje vliv lidského faktoru a je povazován za mnohem bezpecnejsí z hlediska bezpecnosti cestujících.

Ve svete jsou systémy automatického vedení vlakú metra docela bezné. Postupne, ale jiste, nahrazují strojvedoucí v kabinách vlakú. V soucasné dobe existuje celá rada systémú, které zcela ovládají provoz vozového parku bez prítomnosti strojvedoucích.

První linka metra, která zacala jezdit bez strojvedoucího, zahájila provoz v Londyne v roce 1967, ackoli strojvedoucí byl tehdy prítomen v kabine. Od té doby byly vyvinuty a zavedeny systémy pro provoz vlakú bez strojvedoucího v kabine nebo s

doprovodnym personálem, ktery je umístén uprostred vlaku. První plné automatizovaná linka na svété bez odborníka, umísténého uprostred vlaku, byla spusténa v Japonsku, první v Evropé ve Francii v metru v Lille.

Mezinárodní asociace verejné dopravy (UITP) v souladu se IEC 62290-1 (standardy Mezinárodní elektrotechnické komise IEC), která „hledá a prezkoumává základní koncepce, definice, zásady a

základní funkce systémú rízení a kontroly méstské dopravy (UGTMS)" [17]. zavedla klasifikaci systémú rízení vlakú v závislosti na stupni jejich automatizace. Autori tohoto clánku na základé této klasifikace sestavili tabulku (Tabulka 1), ve které seradili systémy uvedené v prezentovaném materiálu v sestupném poradí podle stupné jejich automatizace.

Tabulka 1

Seznam automatizovanych systémú metra podle stupné jejich automatizace_

c. Stupeñ automatizace Popis Pnklady aplikaci

1 Stupeñ automatizace 4 (Goa4) * V tomto systému jsou vlaky schopné provozu automaticky kdykoli, vcetné zavírání dverí, detekce prekázek a nouzovych situací. Palubní personál múze byt poskytován pro jiné úcely, napríklad pro obsluhu cestujících, ale není vyzadován pro bezpecny provoz systému Metro v Barcelone, 9. trasa; Kodanske metro; Airtrain JFK;

2 Stupeñ automatizace 3 (Goa3) V tomto systému jezdí vlaky automaticky ze stanice do stanici, ale zaméstnanec je vzdy prítomen ve vlaku a odpovídá za zpracování informací v prípadé nouze. Vlak nemúze bezpecné fungovat bez zaméstnance prítomného na palubé Docklands Light Railway -Vychodni Londyn, Velka Britanie

3 Stupeñ automatizace 2 (Goa2) V tomto systému jezdí vlaky automaticky ze stanice do stanici, ale strojvedoucí je v kabiné, je zodpovédny za zavírání dverí, detekci prekázek na cesté vlaku a za odstranéní prípadnych nouzovych situací. Stejné jako v prípadé systému Goa3 nemúze vlak Goa2 pracovat bezpecné, aniz by byl prítomen zaméstnanec na palubé Trasa Victoria Line, Londynske metro

*Grade-of-Automation

Uvedeme zde seznam standardních a nejpouzívanéjsích systémú automatizace metra, které jsou v té ci jiné míre zprovoznény v metrech svéta a prokázaly svou úcinnost: Alstom, Ansaldo STS, AnsaldoBreda Driverless Metro, Bombardier, SelTrac, Siemens, VAL.

Automatizacní vlakové systémy Goa4 území amerického kontinentu (vcetné Severní a Jizní Ameriky) jsou zprovoznény ve 4 zemích na 22 systémech metra. Nejdelsí sít bez strojvedoucích na americkém kontinentu (a druhá nejdelsí na svété) se nachází v Kanadé (Metro VancouverSkyTrain), její délka ciní 79,6 km (49,5 mil), zprovoznéna byla 11. prosince 1985. První latinskoamerická trasa metra bez strojvedoucího se nachází v Sao Paulu v Brazílii.

Goa4 v Asii úspésné pracuje ve 12 státech na 31 systémech metra. Právé na tomto kontinentu v Singapuru je jedna z nejvétsích na svété plné automatizovanych dopravních sítí hromadné rychlé prepravy o délce 82 km (51 mil). Do roku 2024 je v plánech otevrení dalsích 43 km (27 mil) plné automatizovanych tras metra 4. trídy. V Kataru (Strední vychod) je nejmladsí na svété plné automatizovany systém vedení vlakú, byl zprovoznén v roce 2019. V sestém nejvétsím japonském mésté Kobe, s poctem obyvatel více nez 1,5 milionu, je nejstarsí (první) trasa vybavená zarízením Goa4 na svété.

Goa4 v Evropé je provozován v 8 zemích na 17

systémech metra. V Itálii v Turíné je první plné automatizované metro, otevrené pred zahájením zimních olympijskych her v roce 2006.

Goa3 není ve svété tak rozsíreny. Tento automatizacní systém funguje v 7 zemích svéta ve 12 systémech metra.

Pokud jde o systémy se stupném automatizace Goa2, jsou zprovoznény na africkém kontinentu v Alzírsku na Alzírském metru (otevreno 1. listopadu 2011). V Americe - v 6 zemích ve 12 systémech metra. V Asii - v 9 zemích ve 35 systémech metra. V Evropé - v 11 zemích na 16 systémech metra, dva z nich púsobí v Rusku - v Kazañském metru a v Petrohradé (tyto systémy se nazyvají KSD „Dvizenije").

Ocekává se, ze v letech 2019-2030 budou jesté ve 23 zemích zprovoznény automatizované systémy metra. A letos mají byt systémy zprovoznény v Argentiné, Chile, Tchaj-wanu, Cíné a Singapuru a také v Austrálii na metru Sydney.

Na svété jiz existují systémy, které byly zruseny -ve Velké Británii (Londyn) a Némecku (Berlín).

Hlavní vyhodou systémú automatického vedení vlakú metra je kombinace v nich hned nékolika dúlezitych funkcí: od zajisténí bezpecnosti, dodrzování jízdních rádú, úspor energie az po „mékké" provozování vozového parku a kolejového hospodárství.

Zastavíme se podrobnéji na kazdé z téchto vyhod.

1. Úspory elektrické energie. Ztráty elektfiny v energetickém systému elektrické dopravy dnes ciní 25 % spotfeby [18, s. 26]. Dúvodem je pfedevsím nízká úroveñ technického stavu vozového parku, pfístrojú a zafizení, pouzívanych pfi poskytování sluzeb osobní dopravy cestujícím. Úspora nákladú na elektfinu pouze 1 % by napfíklad usetfila Ukrajine asi 15 milionú kWh rocne, coz je letosních cenách delá asi 100 milionú UAH (nebo 4 miliony dolarú). Mimochodem, ukazatele spotfeby elektrické energie jsou ve vyspelych zemích 10 az 12 krát nizsí nez na Ukrajine.

V metru je velké mnozství spotfebitelú elektfiny -elektrické vlaky, stanice, tunely, pozemní úseky, prúmyslové a administrativní budovy, elektrické vozovny, eskalátory, poplasná zafízení, nucené vetrání a dalsí. Vsude jsou povinni provádet energeticky úsporná opatfení. Dnes je napfíklad v Charkovském metru (Ukrajina) jiz zaveden automaticky systém fízení a evidence elektrické energie urceny k automatickému mefení, sberu, zpracování, skladování, zobrazování a dokumentaci informací o spotfebe elektfiny na vsech úsecích metra. Pro úsporu elektrické energie se zavádejí moderní energeticky úsporné technologie, pouzívají se kompaktní energeticky úsporné záfivky a elektronická spoustecí zafízení. Prúmerná rocní spotfeba elektfiny v podniku je více nez 90 milionú kWh, prúmerná denní - asi 250 tisíc kWh.

V zájmu snízení nákladú na elektfinu optimalizuje Kievské metro (Ukrajina) jízdní fády mimo spicku, provádí celodenní automatizované mefení elektfiny, pouzívá energeticky úsporná osvetlovací zafízení, reguluje provoz topnych systémú v závislosti na povetrnostních podmínkách a provádí fadu dalsích opatfení. Ekonomicky dopad provádení vyse uvedenych opatfení v roce 2017 mel cinit 10,7 milionu UAH v nákladech na elektfinu za stejné období pfes 600 milionú UAH.

Autofi vsak poukazují na to, ze základních úspor energie lze dosáhnout pouze snízením spotfeby elektfiny za jízdy optimalizací rezimú vedení vlakú a soucasnym snízením neproduktivní spotfeby. A to je jeden z cílú vytváfení a zavádení automatickych systémú vedení vlakú na tratích metra. Snízení spotfeby elektfiny, dosazené optimalizací dynamiky zrychlování a zpomalování na pfíslusnych úsecích trate a kontrolované elektronikou, neovlivní bezpecnost dopravy.

A dále, sazby na mestskou elektrickou dopravu podléhají státní regulaci (coz platí pro vetsinu zemí) a jejich tvorba se provádí na základe báze nákladú na dopravu, v níz lví podíl tvofí náklady na spotfebovanou elektfinu. Proto co nejrychleji trvalé zavedení automatického systému vedení vlakú povazujeme za velice aktuální v souvislosti s úsporou energie v metru.

2. Dodrzování vlakovych jízdních fádú vypoctenych na základe norem pro organizaci a bezpecnost provozu vlakú je nejdúlezitejsím ukazatelem cinnosti metra (pracovní fád a pravidla technického provozu jsou nejdúlezitejsími dokumenty pro kazdé metro na svete). Provoz vlakú podle jízdního fádu je zajisten pfesnou organizací a vykonáním technologickych postupú pfi práci stanic, elektrickych dep, trakcních napájecích stanic, center technické

údrzby, dispecerskych úsekú a dalsích úsekú metra.

Jízdní fád elektrickych vlakú musí zajist'ovat pfepravu potfebného mnozství cestujících, zabezpecovat bezpecny provoz vlakú, pfispívat k co nejefektivnejsímu vyuzití propustnosti a kapacity linky (trat'ovych úsekú a stanic), racionálnímu vagonového parku a hospodárné spotfebe elektrické energie pfi trakcním napájení vlakú, dodrzování stanovené doby nepfetrzité práce strojvedoucích elektrickych vlakú (posádky lokomotiv) s ohledem na casovy harmonogram provozu vlakovych souprav.

Dnes v metrech, které nejsou vybaveny automatizovanymi systémy vedení vlakú, sami strojvedoucí dbají o dodrzování jízdních fádú. Pomáhal jim jednotny systém mefení casu v metru. Na koncích nástupist' stanic jsou instalovány elektronické intervalové hodiny, které umozñují strojvedoucím dodrzovat jízdní fád s dostatecnou pfesností.

Pfi zavádení sytému automatického vedení vlakú je jízdní fád sestaven tak, ze umístené ve vlaku zafízení po obdrzení informací o rychlosti a poloze kazdého vlaku zvysí v pfípade potfeby trakci vlaku, címz se vzdálenost mezi vlaky se stane minimálne pfípustnou, a sice rovnou délce brzdné dráhy, coz vyrazne zvysuje prúchodnou schopnost linek metra a provoz vlakú se „zahustí", coz má pfíznivy dopad na zisky metra, protoze se zvysí mnozství dopravenych cestujících.

Na základe pozadavkú na dodrzení jízdních fádú a intervalú mezi vlaky (s pfijatelnymi odchylkami) nastaví CBTC propocítanou dobu jízdy vlaku s optimální trajektorii po trase, která je pfed ním. Trajektorie pohybu zahrnuje úsek jízdy v rezimu trakce, úsek jízdy v rezimu volnobehu, úsek brzdení spojeny s úsekem cíleného brzdení. Pficemz postup pfi vyberu rezimú fízení vlaku, na nichz je trajektorie závislá, je urcen kritériem optimalizace a urcení minimální doby se zakládá na úvahách o proveditelnosti. Trajektorie vlaku musí byt taková, aby rychlost jízdy byla co mozná nejmensí.

Tedy zadání automatického fízení vlaku pfi zadaném case jízdy trat'ovym úsekem (jinymi slovy, dodrzování jízdního fádu) spocívá v urcování soufadnic dráhy, které zajistují pohyb vlaku s optimální trajektorii pro dany cas jízdy, coz krome optimalizace jízdních fádú také pfispívá k plnení bezpecnostních kritérií. a úsporám energie. Postup pro stanovení aktuálního umístení vlaku je dalsím dúlezitym a odpovednym prvkem procesu automatického vedení vlaku.

3. Bezpecnost. Úplny název systému, ktery popisujeme, zní takto: komplexní systém pro bezpecnost a automatizované fízení vlakú metra. Jak je videt, i v samotném názvu je prvním míste slovo „bezpecnost". Systém je urcen pfedevsím ke kontrole strojvedoucího, je schopen zastavit jeho pfípadná chybná pocínání, která mohou mít vázné následky -poskození základních vyrobních prostfedkú, vytváfení nouzovych situací, které ohrozují zdraví a zivot cestujících. Systém automatického fízení vlaku prakticky eliminuje lidsky faktor a je povazován za mnohem bezpecnejsí pro cestující. To znamená, ze se potvrzuje skutecnost, ze s pouzitím technickych prostfedkú, a zejména prostfedkú automatizace, se vliv

lidského faktoru na bezpecnost dopravy a bezpecnost osobní dopravy snizuje.

Dalsím aspektem bezpecnosti dopravy je zavedení regulace mnozství najetych kilometrú. Nyní palubní a kolejové zarízení CBTC monitoruje stav kolejovych vozidel, dráhu pohybu vlaku, funkcnost systému napájení elektrickou energií, technicky stav a potrebu plánované nebo nouzové opravy.

Prestoze v kazdém elektrickém depu kteréhokoli metra pro rychlé odstranéní nestandardních situací existují nouzové vyprost'ovací jednotky, vybavené speciálním zarízením a zarízením pro zvedání vozu nebo jeho cástí, vyprost'ování vykolejenych vagonú, prepravu vozú s poskozenym pojezdovym ústrojím a jinym zarízením pro odstranéní havarijních a nouzovych situací, cas je nékdy nejdúlezitéjsím faktorem. Je to právé faktor casu, ktery je minimalizován systémem rízení vlakú. Ústrední rídicí dispecink bude okamzité informován o nestandardní nebo nouzové situaci v díky umísténému ve vlaku zarízení.

V zeleznicích a tunelech metra se podrobuje pravidelné úplné kontrole stav opotrebení kolejnic a vyhybek, vúle mezi kolejemi a trakcními kolejnicemi, celistvost kontaktních zeleznicních skríní, spolehlivost prazcú, provádí se kontrola svarovych spojú, technického stavu osténí a obkladú tunelú, stavebních rozmérú a rozmérú zarízení a zeleznicní trat' je pravidelné kontrolována zarízením pro mérení dráhy. To vse jsou dúlezité a peclivé práce zamérené na zajisténí bezpecnosti osobní dopravy metrem. Nyní bude zaméstnancúm trat'ovych a tunelovych sluzeb pomáhat automatizovany systém vybaveny speciálním softwarem, jenz bude do ústredního kontrolního stanovisté predávat informace o technickém stavu konstrukcí v reálném case.

Takze v dúsledku pouzití systému automatického vedení vlakú se zvysuje bezpecnost díky automatickému rízení vysokorychlostního provozu (s ohledem na dopravní signály semaforú, rychlostních omezení atd.), snízení únavy strojvedoucích, vyloucení vlivu lidského faktoru v nestandardních situacích, neustálé automatické kontrole stavu funkcních jednotek zarízení a konstrukcí metra.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Zvysování zivotnosti kolejovych vozidel (dvojice kol) a zeleznic. Technicky stav kazdé dvojice kol a kazdé kolejnice a vyhybky musí odpovídat pravidlúm pro technicky provoz metra (jsou v kazdé zemi a v kazdém metru). Tato pravidla stanoví pozadavky na technicky stav, údrzbu a opravy zarízení metra, provozní rád metra, postup pri údrzbé nejdúlezitéjsích konstrukcí, zarízení a kolejovych vozidel, systém organizace provozu vlakú a pouzití signalizace. Podle pravidel musí byt vsechny prvky metra (betonové loze nebo vrstva zeminy, horní konstrukce) a kusové konstrukce musí z hlediska pevnosti, trvanlivosti a technického stavu udrzovány takovym zpúsobem, aby byl zajistén bezpecny a hladky provoz vlakú s nejvyssími rychlostmi, urcenymi pro kazdy úsek trasy. Za tímto úcelem existují v kazdém metru speciální opravárské útvary, které detekují závady a provádéjí opravy a preventivní práce.

Systém automatického vedení vlaku má

zabezpecit snízení opotrebení kolejnic a pohyblivych cástí kolejovych vozidel, a to predevsím díky vyloucení kritickych rezimú trakce a brzdení.

5. Dalsí funkce systému. Dalsí dúlezitou funkcí systému automatického vedení vlaku je kontrola minimalizace casu a presnosti cíleného brzdení. Se zadanou presností cíleného brzdení ± 1 metr pomocí tohoto systému múze byt dosazeno ± 0,1 metru díky dvema znackám korekce ujeté vzdálenosti, umístenym 100 metrú a 15 metrú pred zastavovací carou prvního vozu (ZPV).

Dalsí funkcí je plne automatické otevírání dverí. Pomáhá prodluzovat cas vystupu a nástupu cestujících. Príkazem k otevrení dverí je lokalizace vlaku v konecném bode cíleného brzdení nebo ZPV. Príkaz k otevírání dverí je v CBTC napojen na funkcí informování cestujících prostrednictvím reproduktoru o názvu stanice.

Otázka volby automatizovaného systému vedení vlakú metra je obvykle multifaktoriální a vícevrstvá, protoze zahrnuje resení celé rady úkolú: rozjízdení, zastavení, zrychlení, analyzy informací, zpracování signálú, dodrzování casovych a dálkovych intervalú, rízení, prevence a odstranéní nouzovych situací, predvídání a dalsích.

Pro vyresení této otázky je nutné vybudovat model automatizovaného vedení vlakú metra s urcením vzájemné závislosti rady faktorú. Nechf X je parametr vstupní informace, pak Y je vystupní parametr systému, ktery reaguje na zménu X. Pro predvídání pouzitelnosti kazdého konkrétního modelu automatizovaného rízení provozu v metru definujeme X jako známé a kontrolovatelné parametry rízeného objektu a Y jako kód, ktery urcuje aktuální stav parametrú rízeného objektu (X) a zabezpecuje príslusnou systémovou odezvu (úpravy rízení) v souladu se vstupními parametry. Parametry X mohou zahrnovat casové meze, vzdálenosti a dalsí. Obecné lze tedy model automatizovaného rízení provozu v metru vyjádrit takto:

{(Xk, Yk), k=1_N}, (1)

kde k=1, 2, N - pocet vybranych polozek.

Následující vzorec navrhujeme pro vypocet integrálního ukazatele, podle kterého lze posoudit zivotaschopnost modelu automatizovaného rízení provozu metra:

mN ^T ^ f N A n

< L < m--h 1 \(n + m +1) + m,

m

1 + log N

kde n je dimenze vstupního signálu, m je dimenze vystupního signálu, N je pocet vybranych polozek.

Ekonomickou efektivitu zavedení

automatizovaného systému rízení lze vypocítat analyzou nákladú na zavedení takového systému, úsporou nákladú na provoz po zavedení a analyzou aktuálních provozních nákladú na provoz metra.

Závery. Múzeme tedy na závér shrnout, ze hlavními vyhodami systémú automatického vedení vlakú je soucasné spojení v nich nékolika dúlezitych funkcí: zlepsení kvality poskytování sluzeb cestujícím, zajisténí jejich bezpecnosti a pohodlí, dodrzování a maximální zintenzívnéní jízdních rádú, címz se

okamzitë zvysí ziskovost podnikù, úspora elektfiny díky optimalizaci pohybu vlaku na trat'ovych úsecích, úspory investicních mkladù na opravy vozového parku a zeleznic díky zvysení jejich zivotnosti, coz okamzitë zajist'uje citelny ekonomicky efekt.

Kromë ekonomického efektu je tfeba téz upomenout zvysení ùrovnë pohodlí osobní dopravy, zlepsení bezpecnosti dopravy a moznost zdokonalení systému dalsích financních a ekonomickych ukazatelù, jako opotfebení a amortizacních odpisù zafízení, vlakù, zeleznic a tunelù, automatizace propoctu toku cestujících a dalsí vyhodu, které dohromady pfispëjí k dodatecnému zvysení ekonomické efektivity.

References

1. Никифорук O.I. Mодернiзaцiя нaземниx трaнспортниx систем Укрш'ни. - К., 2014. - 440 с.

2. Грaбельников В.А. Системa мiського пaсaжирського трaнспортy як об'ект yпрaвлiння II Hayк. прaцi Черноморського держ. ун-ту iм. П. Могили. - Сер. Держaвне yпрaвлiння. - 2012. - Т. 194, Вип. 182. - С. 118-122.

3. Мороз М.М. Шляxи вдосконaлення пaсaжирськиx перевезень трaнспортом зaгaльного користyвaння II Зб. гаук. прaць Kiровогрaдського нaц. теxнiчн. ун-ту. - 2015. - Вип. 28. - С. 57-63.

4. Сментига Н.В., Добровa Н.В. Mодернiзaцiя мiського електротрaнспортy нa шлжу зaбезпечення збaлaнсовaного розвитку мiстa II Економта. Фiнaнси. Прaво. - 2017. - № 5I2. - С. 55-62.

5. Бaшинськa I.O., Фшппов В.Ю. Проблеми тa шляxи удоскогалення фyнкцiонyвaння мiського пaсaжирського трaнспортy II Економта. Фiнaнси. Прaво. - 2017. - №. 7I1. - С. 35-37.

6. Позняковa О.В., Гуляев М.С. Оновлення лопстично1' iнфрaстрyктyри метрополитену Kиевa II Biсник економiки трaнспортy i промисловостi. -2018. - № 62. - С. 104-111.

7. Отечко С.А. Проблеми тa перспективи розвитку пaсaжирського трaнспортy мiстa Хaрковa: сyспiльно-геогрaфiчний aспект II Вюник Хaркiвського нaц. ун-ту iм. В.Н. Kaрaзiнa. - Сер. Геологiя. Геогрaфiя. Eкологiя. - 2016. - № 44. - С. 143-148.

8. Очеретенко С.В. Розвиток мереж! метрополитену га основ! зaкономiрностей формyвaння пaсaжиропотокiв (га приклaдi Хaркiвського метрополитену) : aвтореф. дис. ...

канд. техн. наук : 05.23.20. Ки!в, 2004. 20 с.

9. MipeHCbKrn 1.Г., CocinaTpoB А.М. Удосконалення оргашзацп пасажирських перевезень на метрополiтенi // Вестник ХНАДУ. -2013. - вып. 61-62. - С. 162-169.

10. Анастасов М.С., Кочерыгин А.С. Развитие инновационной структуры метрополитена мегаполиса: управленческий аспект // Транспортное дело России. - 2013. - Сер. Экономика. - С. 39-44.

11. Abed, S.K. (2010). European Rail Traffic Management System - An Overview. In: 1st International Conference on Energy, Power and Control, 173-180.

12. Booth, P.D. (2010). Intermittent and continuous automatic train protection. In: Notes of IET Professional Development Course on Railway Signalling and Control Systems, 86-102.

13. Faggini, M. The failure of economic theory. Lessons from chaos theory / M. Faggini, A. Parziale // Modern Economy. - 2012. - Vol. 03. - Iss. 01. doi: 10.4236/me.2012.31001 10. Grabusts, P. Ontology-Based Classification System Development

14. Zhukovyts'kyy, I. Use of an automaton model for the designing of real-time information systems in the railway stations / I. Zhukovyts'kyy // Transport problems. - 2017. - Vol. 12. - Iss. 4. - P. 101-108

15. Моделирование и оптимизация систем управления и контроля локомотивов / Носков В.И., Дмитриенко В.Д., Заполовский Н.И., Леонов С.Ю. - Харьков: ХФИ «Транспорт Украины»,2003.-248с.

16. Скалозуб В.В. Индивидуальные интеллектуальные модели для эксплуатации парка однородных железнодорожных технических систем на основе параметров текущего состояния / В. В. Скалозуб, В. Н. Осовик // Iнформ.-керуючi системи на залiзн. трансп. - 2014. - № 6. - С. 8-12.

17. 1ЕС 62290-1 (стандарт МЭК 62290. Системы городского управления и системы командования и управления. Часть 1. Системные принципы и фундаментальные концепции) [Електронний ресурс]. URL: https://webstore.iec.ch/preview/info_iec62290-1%7Bed2.0%7Db.pdf

18. Палант О.Ю. Стратепя системно! модершзацп мюького електричного транспорту : [монографiя]. - Харшв:Золоп сторшки, 2016.-360с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.