Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ


Версия для печати
Обсудить в форуме

Создание лаборатории «Виртуальная железная дорога» - веление времени

Концепция «Цифровая железная дорога» основана на использовании семи основных технологий, одной из которых является «Технология ИМ» (Imitation Modeling) – это технология имитационного моделирования, позволяющая разрабатывать модели определенных систем (субъектов, объектов и их характеристик) для поиска наиболее оптимального варианта работы системы при определенных начальных данных.

Технология имитационного моделирования является основой для системы поддержки принятия решений в хозяйствах инфраструктуры ОАО «РЖД».

На Международном форуме «ТрансЖАТ-2018» главный инженер Проектно-конструкторского бюро по инфраструктуре Виталий Михайлович Кайнов выступил с докладом перед участниками конференции по вопросам основных направлений деятельности создаваемой лаборатории «Виртуальная железная дорога» в составе ПКБ И.

Создание лаборатории «Виртуальная железная дорога» - веление времени
Создание лаборатории «Виртуальная железная дорога» - веление времени
Создание лаборатории «Виртуальная железная дорога» - веление времени
Создание лаборатории «Виртуальная железная дорога» - веление времени
Создание лаборатории «Виртуальная железная дорога» - веление времени
Создание лаборатории «Виртуальная железная дорога» - веление времени
Создание лаборатории «Виртуальная железная дорога» - веление времени
Создание лаборатории «Виртуальная железная дорога» - веление времени
Создание лаборатории «Виртуальная железная дорога» - веление времени
В рамках выполнения п. 9 протокола заседания научно-технического совета ОАО «РЖД» от 30 ноября 2017 г. № 3 распоряжением ОАО «РЖД» от 13 февраля 2018 г. №?278/р был утвержден состав рабочей группы по выработке предложений по созданию на базе Проектно-конструкторского бюро по инфраструктуре (далее ПКБ И) полигона «Виртуальная железная дорога» (далее ВЖД) для тестирования уязвимости микропроцессорных систем управления и испытания новых технологий управления движением поездов.

Рабочей группой были определены основные задачи лаборатории:

– создание виртуально-гибридных пространственно-распределенных стендов с элементами инфраструктуры ОАО «РЖД» для возможности проведения специальными исследовательскими лабораториями полномасштабных исследований функциональной и информационной безопасности программно-управляемых систем и комплексов;

– испытания на функциональную работоспособность микропроцессорных систем управления железнодорожной автоматики и телемеханики (далее – МПСУ ЖАТ) в части их увязки между собой и с учетом взаимодействия с подвижным составов (односторонним и двухсторонним);

– испытания на функциональную работоспособность компонентов систем и их увязки в рамках комплексной системы управления движением поездов, особенно по интерфейсам, реализуемым программными средствами;

– моделирование функциональных возможностей новых технологий технического обслуживания устройств инфраструктуры, с использованием работы мобильных и стационарных средств технической диагностики и мониторинга с целью тестирования и внесения изменений в существующие карты технологических процессов;

– испытание на стендах лаборатории новых функций в системах ДЦ, ДК, МПЦ, АБ, КСАУ СП, МПАБ и пр. до ввода данных систем в опытную эксплуатацию на полигоне.

Лаборатория в соответствии с возложенными на нее задачами должна выполнять следующие основные функции:

– внесение совместно с разработчиками изменений в техническую документацию и технологию работ устройств и систем ЖАТ на основании тестирования и испытаний работы МПСУ ЖАТ;

– моделирование для отдельных участков железных дорог поездной обстановки и работы устройств ЖАТ, электроснабжения, связи во время нарушений в движении поездов для расследования причин отказов, наглядного сравнения характеристик устройств и т.п.;

– обеспечение совместно со стендами АО «НИИАС» отработки планировщиков ИСУЖТ во взаимодействии с устройствами ЖАТ.

Одновременно с этим была разработана структурная схема виртуальной железной дороги на базе ПКБ И.

Полигон «Виртуальная железная дорога» строится по пятиуровневой схеме и включает в себя:

– уровень 1 («Объекты»), который представляет собой единую базу моделей контролируемых станционных и перегонных объектов (стрелок, светофоров, рельсовых цепей отдельных сигналов) всех находящихся в эксплуатации видов и типов;

– уровень 2 («Станции»), который представляет собой базу (библиотеку) моделей всех контролируемых станций определяющих состав и увязку между собой конкретных объектов инфраструктуры на данных станциях и перегонах. Модели реализуют возможность имитации работы объектов инфраструктуры (с временными характеристиками и выполнением условий безопасности) при передаче на них управляющих воздействий со стороны верхнего уровня МПСУ;

– уровень 3 («АРМ ДСП»), обеспечивающий возможность контроля всех станций посредством универсального АРМ ДСП, основанном на данных уровня 1 и 2;

– уровень 4 («АРМ ДНЦ»), обеспечивающий контроль диспетчерских участков, включающих в себя данные о станциях и контролируемых объектах ДЦ, а также возможность просмотра поездного положения, как в режиме реального времени, так и в режиме просмотра архива;

– уровень 5 («Безопасность»), предназначенный для логического разделения сетей и предотвращения информационного воздействия на управляющую сеть СПД оперативно-технологического назначения из СПД общетехнологического назначения со стороны смежных систем и сторонних разработчиков.

12 апреля 2018 года заместитель генерального директора – главный инженер ОАО «РЖД» С.А. Кобзев рассмотрел структуру и полномочия Лаборатории и отметил необходимость более глубокой проработки функционала создаваемой Лаборатории «ВЖД», в том числе вопросов взаимодействия с изготовителями и заказчиками микропроцессорных систем управления.

Рабочей группой был более глубоко проработан функционал создаваемой Лаборатории, а также вопросы взаимодействия с изготовителями и заказчиками микропроцессорных систем управления движением поездов и модель взаимодействия лаборатории с подразделениями ОАО «РЖД», ДО холдинга «РЖД» и предприятиями-изготовителями микропроцессорных систем управления, не входящими в холдинг.

Были уточнены направления деятельности лаборатории. Это – проверка разрабатываемых и уже эксплуатируемых МПСУ ЖАТ на их работоспособность, надежность функционирования и взаимную увязку со смежными по технологическим процессам организации перевозок системами. При этом, в настоящее время проверку разрабатываемых и модернизируемых МПСУ ЖАТ в области функциональной безопасности выполняет ИЦ ЖАТ ПГУПС. В области кибербезопасности – соответствующий центр в АО НИИАС, а в области работоспособности алгоритмов работы и надежности функционирования – эксплуатационный штат хозяйства автоматики и телемеханики, т.к. опытная эксплуатация проводится в действующих устройствах.

Лаборатория должна стать эффективным инструментом для актуализации технических требований к инновационной технике и технологиям, обеспечивая объективную проверку алгоритмов работы сложных микропроцессорных систем по реализации этих требований до этапа опытной эксплуатации.

В целевом состоянии деятельность лаборатории должна охватывать все этапы жизненного цикла микропроцессорных систем и устройств инфраструктуры.

Основные направления деятельности лаборатории по сопровождению этапов жизненного цикла систем и устройств ЖАТ.

На этапе разработки выполняется имитационная экспертиза вновь разрабатываемых МПСУ ЖАТ и отдельных технических решений, предлагаемых к внедрению перед постановкой в опытную эксплуатацию.

Экспертиза выполняется с учетом взаимодействия вводимых систем с другими действующими или разрабатываемыми системами или устройствами.

На этапе внедрения (строительства) выполняется имитационное моделирование предлагаемых к внедрению систем (устройств) ЖАТ на конкретных объектах и участках железных дорог с выбором оптимального варианта (набора) систем, обеспечивающих заданные параметры движения (пропускную способность и интенсивность движения) с последующей их проверкой во взаимодействии перед установкой на объект.

На этапе технического содержания выполняется моделирование нестандартных ситуаций, допущенных в действующих устройствах ЖАТ с формированием экспертных заключений и выработкой корректирующих технических и технологических мер по повышению надежности, безопасности и снижения задержек поездов.

Также на каждом из этапов определены основные факторы эффективности деятельности лаборатории. При расчетах использованы данные системы КАСАНТ по отказам устройств железнодорожной автоматики и телемеханики за период с 01.01.2008 по 31.12.2017 (10 лет).

Еще на этапе разработки достигается эффективность.

Во-первых, за счет экономии затрат на создание имитационных полигонов для экспертизы продуктов разработчиков МПСУ ЖАТ.

В качестве негативного примера можно упомянуть, что не стабильная работа автоблокировки на участке Москва – Санкт-Петербург по причине инертности работы схем контроля проследования, привела к необходимости разработки ПГУ ПС совместно с ГТСС и Октябрьской ДИ имитационной модели работы устройств АБ для выработки корректирующего решения. Еще один пример: на Московском центральном кольце для отработки совместной работы МПЦ-Е и АБТЦ-МШ на станции Перово был построен стенд для корректировки технических решений, обеспечивающих заданную пропускную способность.

Поэтому лаборатория позволит решать подобные задачи без дополнительных затрат на создание таких специализированных испытательных стендов.

Во-вторых, за счет сокращения расходов на организацию комплексного тестирования разрабатываемых систем во взаимодействии.

В-третьих, за счет сокращения ущерба от технических ошибок и несоответствий фактических показателей систем и устройств заявленным значениям, которые будут выявляться на этапе имитационной экспертизы.

Так, выявленные потери времени при установке маршрутов на полигоне Олимпийских объектов из-за не корректной совместной работы ЭЦ-ЕМ и ДЦ «ЮГ», привели к необходимости создания проверочного стенда работы данных систем на смоделированном участке Сочи – Адлер – Имере­тинский курорт – Альпика-сервис. По прогнозным оценкам сокращение ущерба от задержки поездов в ситуациях, выявленных Лабора­торией при имитационном моделировании работы МПСУ на строящихся участках, составит около 25%.

В-четвертых, за счет снижения риска влияния человеческого фактора в период опытной эксплуатации.

На этапе внедрения (строительства) также достигается эффективность.

Во-первых, за счет снижения риска принятия ошибочного управленческого решения по выбору систем и решений, не обеспечивающих заданные параметры перевозочного процесса. По прогнозным оценкам снижение риска составит около 30%.

Во-вторых, за счет сокращения времени и расходов на проведение пуско-наладочных работ, в том числе, существенное снижение продолжительности «окон», в период которых ограничивается движение поездов. По прогнозным оценкам сокращение времени составит около 50%.

В-третьих, за счет ускорения ввода систем и устройств в эксплуатацию при модернизации и новом строительстве. По прогнозным оценкам время ввода систем и устройств в эксплуатацию сократится на 25–30%.

Также на этапе технического содержания достигается эффективность.

Во-первых, за счет снижения риска влияния человеческого фактора при определении технических причин возникновения нештатных и аварийных ситуаций.

К влиянию «человеческого» фактора относятся такие причины, как нарушения правил выполнение работ, нарушение технологии, нарушение сроков проверки и осмотров и т.п., что вполне можно было бы выявить при имитационном моделировании на виртуальной модели, до ввода устройств в опытную (и постоянную) эксплуатацию.

По данным системы КАСАНТ, за 10 лет из-за влияния человеческого фактора допущено 72235 отказов технических средств ЖАТ, в результате чего – задержано 162843 поезда на 70,48 тысяч часов. Таким образом, в среднем за год было допущено 7224 отказа, при этом задержано 16284 поезда на 7 тысяч часов. По экспертным оценкам деятельность Лаборатории позволит снизить количество отказов по причине влияния человеческого фактора на 25–30% в год.

Во-вторых, за счет повышения качества принимаемых корректирующих управленческих решений. По прогнозным оценкам достоверность будет повышена на 35–40%.

В третьих, за счет снижения количества отказов технических средств, продолжительности восстановления их работы и количества задержанных поездов, допущенных из-за проектных ошибок.

По данным системы КАСАНТ, за 10 лет из-за проектных ошибок допущено 155 отказов технических средств ЖАТ, в результате чего задержано 503 поезда на 313, 73 часа. Таким образом, в среднем за год допускается 15,5 отказа, задерживается 50 поездов на 31,4 часа. Значительная часть проектных ошибок могла бы быть смоделирована и выявлена лабораторией при условии получения от разработчиков соответствующих эмуляторов, средств автоматизированного проектирования и т.д. В таком случае по экспертным оценкам деятельность лаборатории позволит снизить количество отказов, допущенных из-за проектных ошибок, на 50–60% в год.

Рассмотрев расширенный формат деятельности лаборатории, заместитель генерального директора – главный инженер ОАО «РЖД» С.А. Кобзев поручил 27.06.2018 рабочей группе сформировать комплекс мероприятий по созданию и поэтапному развитию лаборатории.

В целях реализации данного поручения был сформирован Комплекс мероприятий по созданию и поэтапному развитию лаборатории (далее Комплекс мероприятий), утвержденный 25.07.2018 заместителем генерального директора ОАО «РЖД» – начальником Центральной дирекции инфраструктуры. При этом – в своей основе, комплексом мероприятий предусматривается создание и функционирование имитационных моделей систем и устройств, применяемых в хозяйствах инфраструктуры. Создание имитационных моделей для определения провозных и пропускных способностей участков железной дороги в рамках создания лаборатории не планируется.

Комплексом мероприятий определена этапность реализации задач лаборатории по срокам их исполнения в рамках «Долгосрочной программы развития ОАО «РЖД» до 2025 года».

Так, на начальном этапе, реализация лабораторией задач по проверке работоспособности, надежности и технологичности инфраструктурного комплекса пока только МПСУ ЖАТ.

При этом будет выполняться имитационное моделирование предлагаемых к внедрению систем и устройств на конкретных объектах и участках железных дорог для определения оптимального варианта (набора) систем, обеспечивающих заданные параметры движения (пропускную способность и интенсивность движения) с последующей их проверкой перед установкой на объект.

Кроме того, планируется моделирование нестандартных ситуаций, допущенных в действующих устройствах с формированием экспертных заключений и выработкой корректирующих технических и технологических мер по повышению надежности, безопасности и снижения задержек поездов.

Следующим этапом является реализация лабораторией задач по проверке работоспособности, надежности и технологичности технических средств – всего инфраструктурного комплекса (2022 год).

Очередным этапом комплекса мероприятий планируется реализация лабораторией задач на функциональную работоспособность МПСУ ЖАТ с учетом функционала инфраструктурного комплекса в части взаимодействия с подвижным составом (односторонним и двухсторонним) (2024 год).

В целевом состоянии лаборатория должна обеспечить моделирование внедряемых и эксплуатируемых микропроцессорных систем, применяемых в хозяйствах инфраструктуры, для обеспечения требований перевозочного процесса на участках железных дорог различного класса и специализации (2025 год).

03 августа 2018 года на проведенном совещании под председательством заместителя генерального директора – главного инженера ОАО «РЖД» С.А. Кобзева был одобрен комплекс мероприятий для реализации его в установленные сроки. При этом, установлен контроль за реализацией «Комплекса мероприятий по созданию и развитию в составе ПКБ И лаборатории «Виртуальная железная дорога», ход исполнения которого будет рассматриваться ежемесячно у главного инженера Центральной дирекции инфраструктуры Г.Ф. Насонова и ежеквартально у заместителя генерального директора – главного инженера ОАО «РЖД» С.А. Кобзева.

В рамках принятых решений на данном совещании на текущий момент рассматривается вопрос переименования лаборатории в проектный офис имитационного моделирования «Виртуальной железной дороги».

© Евразия Вести XII 2018



XII 2018

Евразия Вести XII 2018

Конкурентные приоритеты хозяйства автоматики и телемеханики

Эффективность и совершенствование инфраструктурного комплекса

Применение цифровых технологий как средство повышения эффективности компаний

Ученые РГУПС на передовых рубежах железных дорог России и за рубежом

Журналу «Автоматика, связь, информатика» – 95 лет

Развитие систем диспетчерского управления движением поездов

Развитие цифровых систем управления и обеспечения безопасности движения поездов

Комплексная система автоматизации управления сортировочным процессом и горочных технических средств

Инновационное оборудование для сортировочных станций

ОАО «ЭЛТЕЗА» - генеральный партнер ТрансЖАТ-2018

«Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)» - создаем цифровое будущее железных дорог!

Создание новых систем на основе цифровых технологий

Цифровые технологии в хозяйстве ЖАТ

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2019 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести