Инновационные технологии вождения пассажирских и грузовых поездов. Лауреаты премии Правительства РФ

Лауреаты премии Правительства Российской Федерации

Генеральный директор Отраслевого центра внедрения новой техники и технологий М.Д.Рабинович демонстрирует Президенту Российской Федерации В.В.Путину и министру транспорта РФ И.Е.Левитину унифицированный комплекс кабины машиниста, представленный на выставке в Щербинке

Большой группе ученых и специалистов железнодорожного транспорта за разработку и внедрение новых технологий вождения пассажирских и грузовых поездов на основе интеллектуальных систем автоведения и управления безопасностью движения присуждена премия правительства Российской Федерации 2005 г. в области науки и техники. Звание «Лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники» присвоено вице-президенту ОАО «РЖД» В.А.Гапановичу, начальнику Департамента локомотивного хозяйства ОАО «РЖД» С.А.Кобзеву, начальнику Московской железной дороги В.И.Старостенко, ученым ВНИИЖТа Л.А.Мугинштейну, Н.Б.Никифоровой, Ю.В.Бушненко и МИИТа Л.А.Баранову, генеральному директору Отраслевого центра внедрения новой техники и технологий М.Д.Рабиновичу, его заместителям А.Л.Донскому и Е.Л. Емельяненковой.

По просьбе редакции об инновационных разработках, получивших высокую оценку Правительства страны, рассказывает ученый секретарь Научно-технического совета ОЦВ, доктор технических наук В.М.Абрамов.

В современных рыночных условиях все большую актуальность приобретают вопросы повышения конкурентоспособности железнодорожного транспорта и эффективности его работы, доставка грузов точно в срок и снижение расходов на перевозки, привлекательность их для грузоотправителей. Решение указанных задач требует принципиально новых подходов к организации перевозочного процесса и освоения новых технологий вождения грузовых, пассажирских и пригородных поездов.

Унифицированный комплекс кабины машиниста

Учеными и специалистами Отраслевого центра внедрения новой техники и технологий (ОЦВ), ВНИИЖТа, МИИТа и предприятий ОАО «РЖД» разработан комплекс интеллектуальных систем автоматизированного управления движением пригородных, пассажирских и грузовых поездов. Основой таких систем является бортовая унифицированная микропроцессорная система ведения поезда. Она представляет собой сложный аппаратно-программный комплекс, построенный по модульному принципу и обеспечивающий автоматизированное энергооптимальное управление режимами движения (тяга, переход на выбег, повторное включение тяги или торможение и т.д.) на основе оптимальных расчетов в реальном времени. Система позволяет с высокой точностью выполнять график движения, выбирать рациональные с позиций экономии электроэнергии и выполнения требований безопасности режимы движения и тем самым облегчает труд машиниста.

Органичной составной частью системы автоведения является регистратор параметров движения и автоведения (РПДА), специально разработанный для измерения и регистрации во время поездки данных о 38 параметрах движения и управления локомотивом. Собранная информация сохраняется на съемном накопителе. Ее обработка производится на автоматизированном рабочем месте (АРМ РПДА), поставляемом в локомотивные депо при внедрении системы в эксплуатацию. Анализ расшифрованных данных позволяет диагностировать техническое состояние локомотива, оценивать результаты поездки, действия машиниста, принимать решения по устранению недостатков, совершенствованию расписания движения, проведению необходимых ремонтов и т.п.
 

В настоящее время системой автоведения оборудован практически весь парк электропоездов и более тысячи электровозов, а регистратором параметров движения – около тысячи электропоездов и столько же локомотивов. Комплексы систем автоведения и РПДА можно внедрять на всех типах электровозов постоянного и переменного тока, а также на дизель - поездах.

Научной основой разработки интеллектуальных систем стали проведенные ее авторами теоретические и экспериментальные исследования процессов оптимального по энергопотреблению управления движением поезда, в том числе повышенной массы и длины, при условии выполнения заданного времени хода и требований безопасности, включая ограничение продольных динамических усилий в составе. Бортовой локомотивный процессор реализует специальный алгоритм, достаточно сложный с математических позиций и численной реализации. В реальной эксплуатации он помогает машинисту обеспечивать безопасность движения, особенно на участках с крутыми уклонами и кривыми малого радиуса. При этом существенно снижается психо-физиологическая нагрузка на машиниста.

При внедрении систем автоведения специалистами ОЦВ были реализованы организационные и финансовые модели производства, решен большой объем технических и технологических задач, создана устойчивая кооперация предприятий изготовителей и поставщиков, отработаны технологии внедрения, гарантийного и послегарантийного обслуживания. Реализованный стратегический и проектный менеджмент, охватывающий все этапы жизненного цикла изделий, обеспечил старт и продвижение системы внедрения на пятилетний цикл проекта. В настоящий момент продолжается напряженная работа по минимизации коммерческих рисков и получения максимального эффекта от внедрения.

Полученные результаты применения систем автоведения и РПДА стали основой дальнейшего развития новых технологий и интеллектуальных устройств автоматизированного управления движением поездов. Так, в 2002 г. был разработан и передан в эксплуатацию на Московскую железную дорогу речевой информатор для оповещения пассажиров на платформе непосредственно с прибывающего электропоезда (РИДОП) о пути прибытия, маршруте следования и остановках. Это устройство повышает качество обслуживания и уровень безопасности движения; сегодня оно внедряется и на других железных дорогах.

Применение систем автоведения, а также разработка системного интерфейса, обеспечивающего сопряжение существующих локомотивных устройств безопасности, позволили создать единую комплексную систему управления и обеспечения безопасности движения на тяговом подвижном составе (ЕКС). Эта система объединяет и органически увязывает функционирование автоведения (УСАВП), системы автоматического управления торможением поезда (САУТ), комплексного локомотивного устройства безопасности (КЛУБ) и телемеханической системы контроля бодрствования машиниста (ТСКБМ).

Участники первой сетевой школы по обмену опытом автоведения пассажирских и грузовых поездов

Опыт эксплуатации ЕКС подтвердил эффективность комплексного использования приборов автоведения и безопасности, интегрированных в единую систему автоматизированного управления поездом, обеспечивающую безопасность движения и предупреждение возможных ошибок машиниста. Система не допускает опасных режимов ведения поезда, исключает использование тягового и тормозного оборудования локомотивов с запредельными нагрузками. ЕКС предназначена для установки на всех сериях электровозов и электропоездов. Она допускает возможность наращивания и других функций, повышающих эффективность эксплуатации локомотивов и уровня их технического состояния.

В серийный ряд микропроцессорных систем автоведения входит также разработанная коллективом ученых ВНИИЖТа и специалистов ОЦВ интеллектуальная система автоматизированного вождения соединенных поездов с распределенной тягой по длине состава (ИСАВП-РТ). Она позволяет одновременно управлять распределенными в поезде локомотивами (двумя и более). С 2004 г. Отраслевой центр совместно с железными дорогами приступил к внедрению в эксплуатацию этих систем. Их функциональные возможности обеспечивают безопасное вождение поездов с массой до 18 тыс. т и длиной до 780 осей. Особенно эффективны эти системы будут на тех направлениях, где исчерпаны резервы пропускной способности и грузовые перевозки целесообразно осуществлять соединенными поездами, а также при наличии «окон» в период путевых ремонтых работ.

Интеллектуальная система ИСАВП-РТ базируется на системе автоведения грузового поезда, обеспечивает синхронное, безопасное и ресурсосберегающее вождение соединенных поездов на участках сложного профиля. Система гарантирует автоматическое ограничение продольных динамических сил в поезде и непревышение ими допустимых значений, что исключает выдавливание вагонов и обрывы автосцепок при всех режимах управления. Команды с ведущего локомотива на ведомые передаются по специальному радиоканалу.

Интеллектуальные системы автоматизированного управления движением поезда входят в состав унифицированного комплекса кабины машиниста (УНИКАМ), который также разработан в ОЦВ. Им в настоящее время оборудовано более 100 электровозов ЧС2К и ВЛ10М. Комплекс объединяет эргономичный пульт с многофункциональным цветным монитором, приборы безопасности САУТ и КЛУБ, а также системы ТСКБМ, автоведения и РПДА. Дополнительно, в зависимости от серии и назначения локомотива, в состав УНИКАМ могут входить системы управления тяговым приводом (пассажирские электровозы постоянного тока), компенсаторы реактивной мощности и системы ИСАВП–РТ (грузовые электровозы переменного тока) и т.д. Унифицированные технические решения позволяют внедрять комплекс практически на всех сериях локомотивов сети и на вновь создаваемом тяговом подвижном составе. УНИКАМ может интегрировать функциональные возможности всех входящих в него систем, что существенно улучшает условия работы машиниста.

Внедряемый ОЦВ комплекс систем автоматизированного управления движением поезда представляет собой инновационный продукт. На изделие, не имеющее аналогов в России и за рубежом, получено более сорока патентов и свидетельств о регистрации программного обеспечения. Качество технических средств подтверждается сертификатами соответствия.

Интеллектуальный комплекс позволяет перейти к существенно новым технологиям управления подвижным составом, свести к минимуму негативное влияние человеческого фактора, повысить эффективность и экономичность управления, эксплуатационную надежность тягового подвижного состава, безопасность поездной работы, а также решать вопросы, связанные с кадровым дефицитом машинистов и их помощников уже в ближайшее время. С помощью «электронного машиниста» удалось впервые в отечественной и мировой практике реализовать единство управления режимами работы тягового подвижного состава и безопасностью его движения. Польза системы автоведения сегодня признается уже большинством машинистов.

В разработке и внедрении микропроцессорных систем управления движением поезда, ставших основой новых технологий, принимало участие большое число ученых, специалистов, локомотивных бригад, ремонтников. Ими проведена большая и кропотливая работа для их эффективного использования. Большую работу осуществили руководители ОАО «РЖД», Октябрьской, Южно-Уральской, Куйбышевской, Московской и других железных дорог по организации постоянной эксплуатации систем автоведения. Необходимо было приспособить их к местным условиям, наладить эффективное практическое использование в реальных условиях. Департаментом локомотивного хозяйства ОАО «РЖД» совместно с ОЦВ на базе Московской дороги (депо им. Ильича) проведена сетевая школа по обмену опытом автоведения пассажирских и грузовых поездов, аналогичная школа прошла по электропоездам на Октябрьской дороге. На них рассмотрены вопросы эффективного применения систем автоведения и РПДА, программного обеспечения, организации технического обслуживания и ремонта оборудования.

Пользуясь случаем, хотелось бы отметить и вклад в освоение новой техники журналов «Железнодорожный транспорт» и «Локомотив», которые своевременно публиковали материалы по устройству, действию и эксплуатации автомашиниста и РПДА, а также по их техническому обслуживанию и ремонту.

Новые технологии вождения поездов позволяют наращивать провозную способность железных дорог и получать экономию энергоресурсов на тяге поездов до 5-15 %, значительно облегчают труд машинистов, повышают безопасность движения, открывают пути инновационного развития отрасли. Созданные в ОЦВ структуры обеспечивают внедрение комплекса интеллектуальных систем автоматического управления движением поезда в эксплуатацию и перевод на него отечественного парка электровозов, электро- и дизель-поездов. Значимость новых технологий вождения поездов весьма высока. Годовой экономический эффект только за счет экономии электроэнергии составил за 2004-2005 гг. более 140 млн. руб.