Система управления железнодорожным транспортом на основе технологий спутникового позиционирования ГЛОНАСС и GPS

Спутниковый ГЛОНАСС / GPS мониторинг транспорта активно применяется в сфере железнодорожных грузоперевозок. Контроль железнодорожных перевозок состоит в следующем:

• обеспечение безопасности перевозки
• обеспечение и поддержание механизмов реагирования
• запуск применения механизмов реагирования

Отечественная сетевая среднеорбитальная СРНС ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система) предназначена для непрерывного и высокоточного определения пространственного (трехмерного) местоположения, вектора скорости движения, а также времени космических, авиационных, морских и наземных потребителей в любой точке Земли или околоземного пространства. В настоящее время она состоит из трех подсистем:

· подсистема космических аппаратов (ПКА), состоящая из навигационных спутников ГЛОНАСС на соответствующих орбитах;

· подсистема контроля и управления (ПКУ), состоящая из наземных пунктов контроля и управления;

· аппаратуры потребителей (АП).

Считается, что возможности существенного повышения точности навигационных определений связаны с созданием глобальной системы отсчета, использующей самоопределяющиеся навигационно-геодезические спутники без привлечения измерений с поверхности Земли.

Проблема автоматизации управления движением наземных транспортных средств возникла в начале XX века вместе с развитием железнодорожного и автомобильного транспорта. Наибольшего развития автоматизированные системы управления движением получили на железнодорожном транспорте на основе релейной автоматики УКВ-радиосвязи. Принципиально новые возможности для создания автоматизированных систем управления транспортными потоками в масштабах городов, регионов и даже континентов появились в 80-х годах в связи с развитием радиосистем дальней навигации и дальней радиосвязи: импульсно-фазовых и фазовых радионавигационных систем, систем метеорной радиосвязи и, в особенности, спутниковых РНС и спутниковых систем радиосвязи. Организация движения транспортных средств характеризуется большими разнообразием, что требует учета специфики навигационного обеспечения при перевозке грузов и пассажиров. Классификацию видов организации движения транспорта проводят по различным признакам:

· в локальном регионе или по проложенным магистралям и трассам;

· в составе группы или одиночное движение;

· по установленным или произвольным маршрутам;

· по расписанию или вне установленного регламента.

Каждый из вариантов организации движения принципиально отличается один от другого тем, что требует разработки для каждого варианта индивидуальной технологии управления транспортными процессами, основу которых составляет специфическое навигационное обеспечение с соответствующими требованиями. Уровень требований к навигационному обеспечению технических средств комплекса зависит от того, где используются результаты определения параметров движения - непосредственно на борту транспорта или осуществляется дистанционный контроль и управление транспортом, например, на диспетчерском пункте (рис. 31).

Навигационное обеспечение транспортных средств необходимо для реализации информационно-навигационных технологий, используемых при решении задач контроля в интересах повышения эффективности и безопасности движения. Требования наземных потребителей к точности местоопределения транспортных средств зависят от предназначения тех или иных технологий контроля и управления транспортными процессами:

· решении большинства задач, связанных с обеспечением безопасности движения и организации перевозок пассажиров и грузов в процессе хозяйственной деятельности;

· требования к точности местоопределения транспортных средств, с погрешностью не хуже 30 м. (предельная погрешность);

· при решении специальных задач (слежение за экологически опасными грузами).

Требования наземных потребителей к размерам рабочей зоны задаются исходя их анализа территориально пространственных условий реализации задач, использующих информационно-навигационные технологии:

· территория Российской Федерации;

· территории стран ближнего и дальнего зарубежья - при организации внутрироссийских и межгосударственных перевозок;

· глобальная зона - при организации интермодальных перевозок, включающих перевозку грузов речным и морским транспортом.

Требования потребителей дорожного комплекса к целостности РНС задаются исходя из возможностей парирования в автоматизированных системах контроля и управления транспортными процессами тех временных интервалов, на которых потребителям поступает с РНС недостоверная (ложная) навигационная информация. Противодействовать такой информации системы управления транспортными процессами могут ограниченное время. Именно численное значение возможного времени противодействия ложной информации в системах диспетчерского контроля и управления с заданным уровнем вероятности, по истечении которого должно поступать сообщение о нарушении функционирования РНС, задается в качестве показателя ее целостности.

В существующих системах диспетчерского контроля и управления транспортными процессами время, затрачиваемое на обнаружение и доведение до потребителя сообщений (команд) об исключении из числа действующих ложных источников навигационных сигналов не должно превышать 15...30 с при вероятности 0,95.

 

 

 

Рисунок 30 Общая схема работы системы

 

 

 GPS или ГЛОНАСС - обе системы очень близки по техническим характеристикам и идентичны по принципам функционирования. Основное назначение систем:

· регулярный мониторинг местонахождения цистерн и танк-контейнеров с грузом;

· регулярный мониторинг параметров состояния груза (давление, температура, уровень) и определение степени тревожности с ним;

· контроль состояния цистерны и танк-контейнера с грузом (герметичность);

· оперативное определение местоположения цистерн и танк-контейнеров с повышенной точностью при нахождении на путях станций (где происходит большая часть краж и несанкционированных сливов);

· оперативное определение параметров состояния груза при приближении к предельным значениям;

· оперативная передача мониторинговой информации в удалённый Диспетчерский центр (ДЦ) перевозчика из любой точки маршрута (значительная часть маршрута может находиться вне зоны действия наземных коммуникаций);

· оперативная сигнализация и передача сигнала тревоги в ДЦ, экстренные службы и локально, при выходе параметров состояния груза за заданные пределы.

 Объекты мониторинга представлены на рис.32.

 

 

Рисунок 31 Объекты мониторинга

 

ГЛОНАСС online является устройством, которое позволяет отслеживать все параметры движения объекта (его координаты, скорость, курс, дату и время, данные датчиков) в режиме "реального времени" и одновременно использовать устройство как "черный ящик" (рис.33).

Рисунок 32 Приемник ГЛОНАСС online

 Решаемые задачи:

• автономный оперативный контроль состояния транспортного средства (текущих координат, скорости и направления движения, показаний внешних датчиков с привязкой по времени) и управление бортовыми исполнительными устройствами;
• двусторонний обмен информацией между диспетчерским центром (ДЦ) и вагоном (выдача управляющих воздействий и сообщений из ДЦ на бортовые исполнительные устройства, передача в ДЦ информации о состоянии вагона);
• накопление данных о состоянии вагона в бортовом запоминающем устройстве (БЗУ) с возможностью их последующего дистанционного извлечения (режим Black Box) по командам из ДЦ.