Цифровизация железных дорог

В мае текущего года в городе Нур-Султане Республики Казахстан состоялась конференция и выставка, посвященная вопросам цифровизации железных дорог, организованная Акционерным обществом «НК «Қазақстан темір жолы». В выставке приняли участие компании – разработчики и производители инновационных продуктов и услуг в области цифровизации.
В эпоху цифровых технологий все отрасли экономики и промышленности Казахстана переходят на новые технологии, основной целью их внедрения является повышение эффективности и производительности и неслучайно особое место в них занимает автоматизация железнодорожного транспорта как самого эффективного на сегодняшний день грузового и пассажирского транспорта в республике.  
Так, российской компанией ООО «АВП Технология» на выставке и конференции была представлена технология автоматизированного вождения поездов. Еще в далеком 1965 году в СССР электропоезд ЭР2А № 413, оснащенный опытной системой автоведения, экспериментально эксплуатировался на участке Москва-Крюково Октябрьской железной дороги. Громоздкое оборудование ЭВМ занимало оба пассажирских салона головных вагонов электропоезда. На каждый поезд в графике движения, изготовлялась отдельная картонная перфокарта. К штату локомотивной бригады добавлялась бригада операторов ЭВМ. В то время теория опережала технически реализуемые возможности электронного оборудования. Работы по совершенствованию комплекса «автомашинист» были приостановлены из-за громоздкости элементной базы и её низких вычислительных возможностей.

Но ученые ВНИИЖТ непрерывно занимались этой системой и к 1999 году появились первые серийные комплекты систем автоведения электропоездов для широкого внедрения. Разработки технологии «автомашинист» для всех типов тягового подвижного состава были оптимизированы созданием современного, прогрессивного предприятия ООО «АВП Технология». В самом названии был заложен основной вектор развития компании – АВП – автоматизированное вождение поездов. За 20-летнюю историю компании была   разработана и непрерывно совершенствуется линейка современных продуктов в области автоматизации систем управления для железнодорожного транспорта, состоящих из современной электронной аппаратуры и программного обеспечения.     
В 4-м квартале 2019 года в Казахстане на локомотивах КТЖ планируется ввод в эксплуатацию интеллектуальных систем автоведения поездов. В мае этого года специалистами КТЖ совместно с представителями разработчика систем ООО «АВП Технология» и ТОО «Alstom Kaxakhstan» на железнодорожном участке Нур-Султан – Экибастуз состоялись обкаточные поездки с грузовыми поездами весом до 6300 тонн с применением полностью автоматизированного управления тягой, электрическими и пневматическими тормозами локомотива и поезда. По отзывам участников поездок системы автоведения значительно облегчат труд машинистов. Они обеспечивают энергооптимальное управление движением поезда.
Скоростная траектория следования рассчитывается в режиме реального времени непосредственно на борту локомотива. Учитываются: расписание движения, профиль и план пути, вес и длина состава, ограничения скорости, включая временные, показания светофоров, тяговые и тормозные характеристики локомотива. Информация отображается на экране дисплея, установленного в кабине машиниста.

Демонстрация работы системы автоведения на электровозе KZ8A главному инженеру АО «НК КТЖ» Батыру Котыреву.

Во время проведения конференции была проведена презентационная поездка по завершению которой   главный инженер АО «НК КТЖ». Батыр Котырев  сказал: «Внедрение автоведения позволит получить экономию электроэнергии  и дизельного топлива, улучшить  условия труда локомотивной бригады, повысить  производительность  труда машинистов. Уже  в  четвертом квартале текущего года Астанинское депо начнет промышленную эксплуатацию систем автоведения»
В 2019 году автоведение планируется ввести в эксплуатацию на пассажирских тепловозах серии ТЭП33А, грузовых электровозах серии KZ8A, пассажирских электровозах серии KZ4AT а также тепловозах ТЭП33А.
Заместитель начальника Астанинского эксплуатационного локомотивного депо Александр Недюжин отметил: «Удельный вес влияния человеческого фактора среди причин транспортных происшествий достигает 90%. Применение систем автоведения при ведении поездов уменьшает психофизиологические нагрузки и утомляемость машиниста. Применение автоведения позволяет продлить устойчивый  уровень работоспособности машиниста в среднем на 2-3 часа  и уменьшить его загруженность   на наиболее сложных участках его работы. Применение автоведения улучшит  условия труда локомотивной бригады, а сокращение утомляемости машиниста позволит повысить  производительность  его труда, создаст условия для увеличения   пропускной  способности участков обслуживания, а также  для удлинения «плеч обслуживания» локомотивными бригадами.
Применение систем автоведения позволяет повысить безопасность движения за счет автоматической отработки временных и постоянных ограничений скорости,  автоматического    проследования светофоров с желтым огнем с установленной для них скоростью   и остановки поезда перед светофором с запрещающим показанием, выдерживать заданные показатели технической скорости. Речевые сообщения машинисту, которые выдает система автоведения также повышают безопасность движения.
Система автоведения применяет оптимальные режимы управления, уменьшающие продольно-динамические усилия в составе, что минимизирует вероятность обрывов состава и выдавливания вагонов, что  особенно важно  при управлении тяжеловесными поездами. Системы автоведения повышают качество рекуперативного торможения за счет плавного и посекционного управления  рекуперацией. Щадящее рациональное управление локомотивом  системой автоведения положительно влияет на их техническое состояние.
Для перехода на новый инновационный метод работы планируются мероприятия по подготовке в первую очередь машинисто-инструкторского состава. Поэтапная работа обучения и обкатки машинистов. Пользовательское меню работы с системой автоведение не сложнее меню сотового телефона и построено на интуитивном восприятии. После сдачи зачета на программном тренажере в учебном классе, как правило достаточно одной поездки с инструктором для заключения о самостоятельном использовании автоведения машинистом. Планируется, что первые подготовленные машинисты в ближайшее время уже самостоятельно поведут поезда в автоведении на заложенных в систему стартовых участках обращения локомотивов. В итогах соглашений, подписанных на конференции, запланированы и поэтапные работы подготовки баз данных-электронных карт на остальные участки. Показательно то, что эта работа будет локализована в республике Казахстан. Часть специалистов АО «НК КТЖ» уже прошла подготовку в Москве и по словам одного из них - Начальника НТЦ ТЧЭ-14 Караганда Элли В.Е: «Данная работа будет освоена. Она схожа по технологии подготовки электронных карт и баз данных приборов безопасности КЛУБ уже обслуживаемых в АО «НК КТЖ», но в тоже время имеет ряд особенностей. Самый важный параметр для работы алгоритма системы автоведения – точный профиль пути. Эта работа требует точности и скрупулезного отношения к каждому элементу и объекту инфраструктуры, отображенному в цифровом виде на электронной карте каждого участка. Это сложная, ответственная, но в тоже время интересная работа».
Электровоз KZ8A - представитель самых современных локомотивов - это двухсекционный, грузовой магистральный переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями, мощностью 8800 кВт, предназначен для вождения грузовых поездов весом до 9000 тонн на железных дорогах колеи 1520.
На дисплеях высокого разрешения пульта машинисту предоставляется вся оперативная и диагностическая информация о режимах работы оборудования всех секций локомотива.
Компьютеризованная система управления и диагностики контролирует и отображает на цветном дисплее состояние всего оборудования и эксплуатационных параметров локомотива, производит самодиагностику систем и мгновенно уведомляет машиниста о возникновении любых неполадок.
Для локомотивной бригады созданы самые безопасные и комфортные условия труда. Кабина электровоза оснащена компьютеризованной системой климат-контроля; установлены мягкие и удобные сидения, холодильник, микроволновая печь и впервые на электровозах «Аlstom» применена полностью автоматическая система ведения поезда, которая сводит к минимуму вероятность ошибки машиниста, обеспечивает наиболее рациональный режим ведения и энергопотребления.
Решены сложные задачи взаимодействия двух интеллектуальных цифровых систем -  системы управления всего оборудования электровоза Французской компании «Alstom» с системой автоведения поезда от Российского разработчика компании ООО «АВП Технология».
Машинисту локомотива требуется установить картридж в блок регистрации и этим активировать систему автоведения в рабочей кабине управления. В меню системы ввести свой табельный номер, выбрать участок движения. Ввести вес состава и количество вагонов. При необходимости ввести данные временных ограничений скорости. При открытии сигнала для движения необходимо нажать кнопку Пуск и система автоведения автоматически произведет подключение тяги и будет безопасно вести поезд учитывая заданные значения технической скорости на участке и расписание движения для пассажирских локомотивов с точностью до 1 мин рационально дозируя расход электроэнергии в тяге, возвращая электроэнергию в контактную сеть используя рекуперацию и минимизируя количество торможений.
Для предотвращения случайного пуска применен алгоритм удержания контрольной кнопки машинистом при старте до 6 км час.
31 июля 2019г. можно по праву считать  датой начала эксплуатации систем автоведения в Республике Казахстан. В тот день состоялась комиссионная поездка на электровозе KZ8A 0050 с грузовым поездом весом 6300т. В ходе которой все действия по взаимодействию с системой машинист Андрей Рогов выполнял самостоятельно. По его словам: «В этой поездке из 230 км система автоведения полностью упраляла движением локомотва и поезда 211,5км. Я прошел инструктаж, полностью изучил памятку машинисту, и до этого самостоятельного рейса, уже совершил две поездки с применением систем автоведения с представителем компании ООО «АВП Технология» и жду с нетерпением появления на линии локомотивов со штампом в журнале ТУ 152 «Система автоведения на ТО проверена». Пуско-наладочные работы и качественное сервисное обслуживание систем это еще один важный этап успешного начала эксплуатации систем  автоведения.

Машинист Андрей Рогов следует в режиме автоведения на электровозе KZ8A c грузовым поездом.

Эту историческую поездку сопровождали управляющий директор-главный инженер АО «НК КТЖ» Б. Котырев, исполнительный директор по технической политике  АО КТЖ ГП Б. Ибраев, эксперт АО «НК КТЖ» д.т.н. А. Кажыгулов, начальник НТЦ ТЧЭ-14 Караганда В.Элли; от ООО «АВП Технология» - заместитель генерального директора Л.  Сорин и начальник отдела Д. Волковский; от компании Alstom – П. Халлиулин.

На станции Курорт Боровое поезд был торжественно встречен руководством Акмалинской дистанции пути, движения и энергоснабжения.

Уникальность работы системы автоведения состоит в том, что весь расчет с параметров для формирования команды по управлению локомотивом в бортовом блоке центрального процессора происходит с частотой один раз в 1 секунду, то есть здесь и сейчас! (учитываются как статические параметры, такие как расположение объектов инфраструктуры, так и изменяемые - такие, как показание локомотивного светофора или сопротивление движения состава в т.ч. и от ветра, и т.д.)
Современные требования заказчиков диктуют новые особенности доставки грузов. Так в мире складывается тенденция к появлению услуг скоростной и высокоскоростной доставке грузов. В июле этого года на участке Алматы – Алтынколь экспериментально были проведены поездки с контейнерными поездами с применением пассажирских тепловозов ТЭП33А. В этих поездках экспериментально использовалось и автоматизированное ведение поезда так, как эти локомотивы также имеют в своей конструкции системы автоведения. Процент использования автоведения достигал до 80% за поездку. В этом мероприятии были получены наработки как в области организации движения, так и технические задачи, решение которых позволит ввести в работу машинистов использование систем автоведения в текущем году.

Графическое отображение регистратора параметров системы автоведения и отчет о поездке.

Следует отметить, что «проект создания, производства и эксплуатации электровозов KZ8А, KZ4A и тепловозов ТЭП33А -  международный».  В нем удачно сочетаются смелые идеи и решения руководства республики Казахстан, консолидация бизнес партнерства крупных международных компаний, таких как Аlstom, GE, АО «Трансмашхолдинг»,  французские и американские технологии проектирования современных локомотивов, профессионализм специалистов локомотивостроительных заводов ТОО «Электровоз курастыру зауты» и АО «Локомотив құрастыру зауыты»,  Российские технологии  приборов  автоведения,  безопасности и радиосвязи  с локализацией производства  современных, энергоэффективных локомотивов на территории Республики Казахстан. Опыт Казахстана не случаен - системы автоведения активно эксплуатирует компания ОАО «РЖД». В России оборудован полностью весь парк пассажирских электровозов и электропоездов, более 60% грузовых электровозов, в т.ч. распределенной тяги, ведется внедрение на тепловозах. Железные дороги Республики Беларусь используют эти системы на грузовых электровозах и электропоездах. Компания Аlstom импортировала во Францию из России комплекты систем автоведения и оснастила ими электровозы АZ4A, поставленные в Республику Азербайджан. В настоящее время эксплуатируется более 7000 единиц тягового подвижного состава, оборудованного системой «автомашинист» от компании ООО «АВП Технология».
Отмечу, что технология «автомашинист» будет представлена компанией ООО «АВП Технология» на Международном железнодорожном салоне «PRO//Движение.Экспо» (№B01.2 в павильоне№5).
Вложенные в будущее средства рентабельны - так как в итоге позволяют снизить энергопотребление, повысить качественные показатели работы железнодорожного транспорта при перевозке пассажиров и грузов.

Дмитрий ВОЛКОВСКИЙ