Подход к управлению рельсовыми системами: как инженеры организовали безопасность движения струнного транспорта 

Транспортно-инфраструктурные комплексы uST, где подвижной состав перемещается по преднапряженному струнному рельсу, не исключение. Парадокс в том, что данная система принципиально отличается от классической железной дороги, а значит, прямое копирование норм и стандартов здесь не работает. Поэтому для ее успешного внедрения требуется переоценка самой структуры безопасности общественного транспорта, что и сделали инженеры компании UST Inc.

Почему существующих параметров безопасности недостаточно

Технические регламенты Таможенного союза детально описывают требования к железнодорожной инфраструктуре и подвижному составу. Там же подробно указаны алгоритмы безопасности для автоматической системы управления, функционирующие на железной дороге. Это и автоблокировка, и электрическая и микропроцессорная централизация и т. д. При этом отсутствует ряд общих требований к безопасности, которые необходимы, чтобы перейти от них к отдельным узлам и составляющим систем.

Юнимобиль на испытаниях в Марьиной Горке. Беларусь / © UST Inc.

Инженеры компании UST Inc. предлагают решать эту проблему системно: выделить базовые, минимально необходимые условия безопасного движения и функции, которые должна выполнять автоматизированная система управления (АСУ).

Два фундаментальных условия

Безопасность движения, по мнению белорусских инженеров, в самом сжатом виде опирается всего на два условия: автономное транспортное средство не должно сталкиваться с препятствиями, включая другие машины и элементы инфраструктуры; любой транспорт должен быть готов к мгновенной остановке впереди идущего состава.

Именно эти два условия лежат в основе всех стандартов автоматической защиты поездов (ATP) — от европейских IEC и IEEE до американских ANSI и спецификаций монорельсов IMA. Проанализировав указанные выше документы, специалисты UST Inc. выделили набор базовых функций для струнного транспорта.

Семь базовых функций безопасности

На основе анализа более чем 60 функций из международных стандартов белорусские инженеры сформировали необходимый минимум, достаточный для создания современной автоматической системы управления струнного транспорта. А именно:

Позиционирование (определение координат, скорости и направления движения). Это фундамент всех последующих решений — система должна точно знать, где находится каждый модуль транспортного комплекса. Защита от превышения скорости. Осуществляется с учетом особенностей путевой структуры и технических характеристик каждого транспортного средства. Обеспечение безопасного торможения. Расчет тормозного пути при любых условиях — от дождя и гололеда до аварийного отказа оборудования. Обеспечение безопасного маршрута. Подготовка объектов инфраструктуры (путевые переводы, станционные ворота и др.) для беспрепятственного проследования транспорта. Разрешение на движение только при получении соответствующей команды. Опасности на пути могут появляться в реальном времени, поэтому команда на движение транспорта должна регулярно подтверждаться. Блокировка начала движения при неисправностях подвижного состава. Если у транспортного средства не закрыты двери, недостаточно заряда тяговой батареи, диагностирован отказ ходовых систем — движение прекращается. Блокировка открытия дверей при нарушении следующих условий: нулевая скорость транспортного средства, точное совпадение дверей с платформой, отключенная тяга и принятая транспортом соответствующая команда от центра управления.

Этот минимальный набор функций позволяет формировать алгоритмы транспортного процесса.

Единая структура безопасности струнного транспорта

Инженеры компании UST Inc. выяснили, что классификация видов безопасности возможна по нескольким критериям:

вид опасности (пожар, кибератака, механические воздействия, воздействия излучений и др.);  объект, который подвергается опасности (подвижной состав, инфраструктура, транспортный комплекс); этап жизненного цикла (внедрение, эксплуатация, утилизация).

Кроме того, авторы исследования указали место функциональной безопасности в общей структуре безопасности рельсо-струнных транспортных комплексов. В сумме такая структура охватывает все виды опасностей, упомянутые в ТР ТС 001 и ТР ТС 003, а также дополняет их экономическими и системными рисками, характерными для любой транспортной инфраструктуры.

Диспетчерский пункт управления тестового комплекса uST в Марьиной Горке. Беларусь / © UST Inc. Почему это важно

Транспортные комплексы uST не могут копировать принципы организации движения и безопасности обычной железной дороги — архитектура пути в них и взаимодействие подвижного состава с эстакадой радикально различаются. Поэтому разработка безопасной АСУ невозможна без четкой формализации условий и функций безопасности.

Предложенная система позволяет:

исключить лишние, дублирующие функции; реализовать модульный принцип — каждая функция изолирована, что облегчает сертификацию; сократить объем разработки и повысить прозрачность алгоритмов;  создать автоматическую систему управления, полностью соответствующую требованиям рискориентированного подхода.

Такой подход — один из тех редких случаев, когда формирование строгой терминологии и минимально необходимого набора функций формирует новые стандарты безопасности транспорта.