Калменбаев Айдар Алтынбекович

Казахский агротехнический университет имени С.Сейфуллина

Аспекты внедрения GSM R в железнодорожной сети связи

На сегодняшний день железнодорожный транспорт является важнейшей составляющей частью производственной инфраструктуры Республики Казахстан. Географические условия Казахстана (отсутствие прямого выхода к морю, наличия судоходных рек), обширность территории, сырьевая структура производства и размещение производительных сил, неразвитость автотранспортной инфраструктуры делают роль железнодорожного транспорта в экономике чрезвычайно важной[1].

Основная цель обеспечения безопасности движения поездов - уменьшение количества случаев браков и аварий при повышении скоростей движения поездов, пропускной способности участков и направлений, а также сокращение непроизводительных расходов за счет создания многофункциональной системы управления и обеспечения безопасности движением поездов с использованием новых технических средств и технологий управления, цифровых систем связи и новых методов технической диагностики.

Системы цифровой технологической радиосвязи (ЦТРС) играют значительную роль в осуществлении железнодорожных перевозок как средство оперативного управления перевозочным процессом, обеспечения безопасности движения, контроля состояния железнодорожных устройств, организации и реализации технологических процессов, которые выполняются линейными подразделениями железнодорожного транспорта[2].

Железнодорожные цифровые системы связи формируют престижность компании-перевозчика, влияют на эффективность работы перевозочного процесса и обеспечивают безопасность железнодорожных перевозок. В большинстве сегментах железной дороги эксплуатируются аналоговые сети связи, которые исчерпали все свои технологические ресурсы и не пригодны для внедрения широкополосного обмена данными с подвижными объектами.

На этих сегментах значительная часть каналообразующего и приёмо-передающего оборудования морально и физически устаревшая. Управление аналоговых сегментов сети железнодорожного транспорта требует высоких эксплуатационных издержек, высокое энергопотребление. В связи с этим на этих участках низкое качество связи, большими габаритами оборудования.

На транспорте особое место занимает радиосвязь, являющаяся в большинстве случаев единственным средством связи с подвижными объектами транспорта. Современные системы поездной радиосвязи, требуют организации гибкой цифровой транспортной инфраструктуры сети, совместимой с различными технологиями фиксированного и мобильного доступа.

Некоторых сегментах сети железнодорожного транспорта существующая структура радиосвязи не удовлетворяет возрастающим требованиям организации перевозочного процесса. Это обстоятельство обуславливает внедрение новых средств связи на этих сегментах железнодорожного транспорта. Модернизация систем радиосвязи железнодорожного транспорта предполагает замену существующей системы радиосвязи на альтернативу к другим цифровым стандартам, например к TETRA, систему стандарта нового поколения - GSM-R. Сети стандарта GSM-R дает возможность интеграции транспортной системы железнодорожного транспорта. Данный стандарт рекомендован Международным союзом железных дорог к использованию на европейских железных дорогах. Поэтому строительство сети GSM-R является одним из альтернативных вариантов развития железной дороги в Республике Казахстан[3].

Стандарт GSM-R создан для железных дорог на основе самого распространенного в мире стандарта сухопутной (сотовой) подвижной радиосвязи GSM в рамках программ EIREnE (European Integrated Railway Radio Enchanced Network) и MORANE (Mobile Radio for Railways Networks in Europe).

Предусматривается, что средства стандарта GSM-R должны заменить различные, одновременно работающие сегодня на железных дорогах системы связи, обеспечить передачу речи и данных, а также работу приложений для систем управления движением поездов.

От обычного GSM систему отличает поддержка некоторых специальных функций, разработанных по заказу железнодорожников. Поскольку сети GSM-R закрытые, для них могут создаваться всевозможные приложения, отвечающие современным потребностям заказчиков в той или иной стране.

Стандарт GSM-R обеспечивает предоставление не только услуг голосовой связи и сигнализации. По новой технологии будут работать такие приложения, как отслеживание грузов, цифровое видеонаблюдение на поездах и железнодорожных станциях, информационные услуги для пассажиров. В целях обеспечения совместимости европейских железных дорог и использования единой коммуникационной платформы стандарт GSM-R объединяет все ключевые функции и наработки 35 типов аналоговых систем, использовавшихся ранее. Он является безопасной платформой для голосовой связи и передачи данных между оперативным персоналом железных дорог, включая машинистов, диспетчеров, работников маневровой группы, специалистов в составе сопровождения поезда и начальников станций.

Такие функциональные возможности GSM-R как групповые вызовы, трансляция голоса, соединение с абонентом с учетом его местоположения, а также освобождение линии для срочных вызовов значительно улучшают качество коммуникаций, возможности для совместной работы и управления безопасностью движения поездов и персонала. Кроме того, стандарт GSM-R позволяет обеспечить беспрерывную связь машиниста с диспетчером при скорости подвижного состава до 350-400 км/ч. Таким образом, данная технология позволяет снять один из основных барьеров на пути создания сверхскоростных поездов[4].

Системы поездной радиосвязи на железной дороге Казахстана построены, как правило, с использованием аналогового малоканального оборудования, работающего в гектометровом и метровом диапазонах по принципу «одна частота – один канал» и в значительной степени выработавшего свой ресурс. Задачи по организации каналов радиосвязи между подвижными и стационарными объектами в технологических процессах управления перевозками и обеспечения безопасности движения решаются в основном за счет высокой избыточности радиосредств и громоздкой системы эксплуатации.

Сложившаяся технология организации взаимодействия участников перевозочного процесса и структура построения радиосвязи обусловили ряд проблем. Одна из них – наличие группового радиоканала (режим полупостоянного соединения), функционирующего по принципу «говорит один – остальные слушают», и избыточность регламентируемых переговоров на крупных железнодорожных узлах и грузонапряженных участках. Это ведет к информационной перегрузке каналов радиосвязи и персонала (в первую очередь дежурных по станциям и локомотивных бригад).

Технологические возможности существующих аналоговых радиосетей весьма ограниченны. Практически отсутствует взаимодействие с телефонными сетями, достаточно остро стоит проблема обеспечения электромагнитной совместимости. В некоторых участках в тестовом режиме внедрено технология радиосвязи, например Жетыген-Коргас стандарт TETRA.

Эти и ряд других причин определяют необходимость создания и развития цифровой системы технологической радиосвязи железной дороги, реализующей комплексное решение задач повышения безопасности движения грузовых и пассажирских поездов и производительности труда всех служб, а также обеспечения межведомственного взаимодействия с другими структурами, влияющими на безопасность перевозок, и предприятиями дорожного подчинения.

Повышение эффективности работы АО "КТЖ", создание условий для устойчивого и безопасного функционирования железнодорожного транспорта тесно связаны с использованием технологий радиосвязи. С помощью радиосредств обеспечиваются:

- автоматизация управления движением и повышение безопасности движения поездов;

- безбумажная технология взаимодействия между работниками, обеспечивающими управление движением, и машинистами поездов (передача приказов и команд);

- автоматизация управления соединенными и тяжеловесными поездами;

- развитие средств видеонаблюдения на станциях и особо важных объектах и т. д.

В настоящее время на железнодорожном транспорте используются преимущественно линейные сети симплексной поездной радиосвязи гектометрового (2 МГц) диапазона и зоновые (в пределах станций и прилегающих к ним перегонов) сети симплексной поездной и станционной радиосвязи метрового (160 МГц) диапазона. Эти аналоговые радиосети предназначены главным образом для передачи речевых сообщений. Им присущи следующие недостатки: ограниченные функциональные возможности; значительное влияние радиопомех на качество связи; проблемы в обеспечении электромагнитной совместимости радиосредств, особенно в крупных узлах; сложности в эксплуатации, обусловленные низкой надежностью и широким разнообразием применяемых устройств, и др.

Стремительное развитие информационно-управляющих систем уже сегодня требует перехода на цифровые технологии передачи данных по радиоканалам, основанные на временном и кодовом разделении сигналов. Для реализации этих технологий целесообразно использовать как выделенные компании частоты, так и ресурсы других операторов. В то же время в вопросах, касающихся обеспечения безопасности движения поездов, необходимо в максимальной степени ориентироваться на частотные ресурсы, выделенные непосредственно для нужд АО "КТЖ".

Выбор частотных ресурсов для каждой из систем должен определяться с учетом ряда требований. Основные из них – электромагнитная совместимость (ЭМС) радиосвязи различных систем управления, высокий уровень надежности каналов передачи данных, а также требования систем управления по объемам и скорости передачи данных.

Последующая перспектива развития железнодорожной технологической радиосвязи связана с освоением диапазона дециметровых волн: 450 МГц для линейных сетей поездной радиосвязи (ПРС) и 960 МГц для радиальных сетей ПРС. В этих диапазонах уже не проявляется действие радиопомех, характерных для железных дорог, и в радиосетях может быть реализована чувствительность приемников. Радиосвязь должна перейти в число основных средств управления движением поездов и станционной работой, что требует решения проблемы передачи команд по радиоканалу, исключающих опасные отказы.

С учетом этих требований целесообразно ориентироваться на следующее примерное распределение частотного ресурса для построения систем управления движением:

- диапазон 2 МГц – резервирующий радиоканал систем управления соединенных и тяжеловесных поездов;

- 160 МГц – радиоканалы систем управления соединенных и тяжеловесных поездов, станционных систем передачи данных на малодеятельных участках; резервирующий канал при использовании в системах управления радиосетей общего пользования;

- 460 МГц (система ТЕТRА) – системы управления маневровыми локомотивами на станциях;

- 900/1800 МГц - система GSM-R (от английского Rail- железнодорожный), обеспечивающая поездную радиосвязь и системы интервального регулирования движения поездов на скоростных и высокоскоростных участках;

- 1800, 2400 МГц (системы DECT, Wi-Fi, WiMAХ) - станционные высокоскоростные сети передачи данных для информационно-управляющих систем, организации видеонаблюдения.

Технологическая радиосвязь базируется на радиостанциях РС 46 М, РС46 МЦ разработанной на основе применения элементов микропроцессорной техники. Это позволяет проектировать программное обеспечение, т.е. конфигурировать распорядительные станции и радиостанции применительно к конкретным условиям эксплуатации.

Недостатки систем технологической радиосвязи основанных на базе аналоговых систем является :

- отсутствие защищённости данных систем радиопомехам, так как они передаются напрямую без кодирования;

- невозможность работы при высоких скоростях (более 400км/ч);

- отсутствие дополнительных возможностей, таких как цифровая передача данных и др[5].

Литература:

1 http://www.railways.kz/ru/node/81

2 Вериго, А.М. Технологическая радиосвязь сегодня и завтра / А.М. Вериго, К.К. Алмазян //Автоматика, связь, информатика. – 2004. – №5. – с. 28-31.

3 Вериго, А.М. Цифровые системы технологической радиосвязи / А.М. Вериго Т.В., Климова //Автоматика, связь, информатика. – 2000. – №4. – с. 30-32.

4 Вериго, А.М. Системы радиосвязи на зарубежных железных дорогах / А.М. Вериго //Автоматика, связь, информатика. – 2007. – №5. – с. 45.

5 Власенко, С.В. Общеевропейская система управления движением поездов / С.В. Власенко, С.А. Лунев //Автоматика, связь, информатика.– 2006.– №4.—с.28-32.