В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Елена Строганова
Московский технический университет связи и информатики, к.т.н., доцент; Испытательный центр МТУСИ, эксперт
В настоящий момент современный транспорт находится в стадии модернизации, это необходимо для повышения безопасности и эффективности перевозок. Достижение этих целей требует сбора, передачи информации и на ее основе автоматического управления ресурсами и оперативного принятия решений на соответствующем уровне. А это, в свою очередь, определяется современной оперативно-технической связью на транспорте.
Сегодня беспроводные системы и средства связи используются на транспорте для организации диспетчерской, станционной, ремонтно-оперативной связи, связи внутри транспортного средства, в системах управления движением, для содержания инфраструктуры, в качестве "последних миль" в сетях передачи данных и др. Однако зачастую используются устаревшие средства аналоговой связи, которые не позволяют реализовывать многие необходимые функции, качество и надежность связи недостаточно высоки (что, в свою очередь, влияет на безопасность), также значительными остаются эксплуатационные затраты и расходы на техническое обслуживание. Особенно понижает безопасность то, что абоненты одних подсистем связи не могут связаться с абонентами других подсистем в рамках одной транспортной сети. Все это требует перехода на цифровые системы и средства радиосвязи и интеграции подсистем связи в единой системе технологической связи.
Безопасность современного транспорта невозможна без применения высокоточного позиционирования с использованием спутниковых систем радионавигации (ССРН), без внедрения радиоидентификации, радиомониторинга, радиоуправления. Кроме того, для систем связи железнодорожного, авиа- и водного транспорта требуется эксплуатационная совместимость с системами радиосвязи других стран.
В настоящее время на железнодорожном транспорте наряду с применением традиционных аналоговых систем связи в диапазонах частот 2 МГц и 160 МГц происходит переход на перспективные цифровые системы связи для повышения эффективности управления и безопасности.
Основной принцип безопасности на линейных участках железных дорог состоит в разбиении их на блок-участки для обеспечения безопасного интервала между попутно следующими поездами. В Европе Международным советом железных дорог была принята концепция системы обеспечения безопасности и управления движения поездов ERTMS/ETCS, в которой предусмотрены совместимые между собой четыре уровня. На уровнях 1 и 2 скорость поезда регулируется в зависимости от передаваемых на поезд данных, это возможно с помощью напольных устройств с жестким разделением линейных участков на блок-участки. Уровни 3 и 4 предусматривают применение единой системы радиосвязи, которая удовлетворяет потребности железнодорожного транспорта в обмене информацией с подвижными объектами и создает условия для реализации систем управления движением при обеспечении комплексной безопасности. В качестве такой системы в Европе внедрена система стандарта GSM-RailWays (GSM-R). Стандарт GSM-R использует полосы 4 МГц в диапазонах 876-880 МГц / 921-925 МГц. Сеть GSM-R состоит из сот, расположенных вдоль железной дороги, она может использовать инфраструктуру существующих сетей GSM. Сеть GSM-R состоит из взаимодействующих подсистем, имеющих свою зону ответственности за безопасность, - центра управления, бортовых устройств контроля движения поездов, стационарных устройств управления и контроля стрелок, подходов к платформам и переездам.
Технология GSM-R позволяет перевести технологическую радиосвязь на новую мощную унифицированную цифровую системную платформу (рис. 1). Она обеспечивает оптимальное покрытие обслуживаемой зоны, реализует интеллектуальные функции и поддерживает большой набор услуг радиотелефонной связи и передачи данных (групповой и широковещательный вызов, приоритеты вызовов, функциональный вызов, прерывание разговора при поступлении срочного вызова с высоким приоритетом в случае чрезвычайной ситуации). Технология GSM-R позволяет обеспечить беспрерывную связь машиниста с диспетчером при скорости подвижного состава до 350 км/ч.
Технология GSM-R имеет режим GPRS, благодаря чему в режиме реального времени возможно получать любые телеметрические данные для автоматизации регулирования движения поездов и поездную информацию, например, об износе тормозов и температуре в рефрижераторных вагонах, о состоянии сцепления вагонов. Таким образом, применение сети радиосвязи GSM-R существенно повысит как эффективность, так и безопасность перевозок.
На сегодняшний день специалисты пришли к мнению, что система GSM - с адаптацией для нужд железнодорожного транспорта - прекрасно применима для линейной телефонной связи, но ситуация ухудшается на больших узлах, где зачастую возникает потребность быстрого или группового вызова. В малых маневровых сетях также требуются короткие групповые вызовы. Здесь выгодно использовать цифровую транкинговую систему TETRA.
В стандарте TETRA предусмотрены востребованные - особенно на железнодорожном транспорте - возможности группового широковещательного ("всем, кто меня слышит") и приоритетного вызова. Кстати, эти возможности разработчики перенесли в GSM-R именно из транкинговых систем. Уровней приоритета предусмотрено несколько, в том числе и принудительное разъединение абонентов с низшим уровнем приоритета. Отметим также востребованный режим "псевдооткрытого" канала, в котором распределение нагрузки и ресурсов сети осуществляется по требованию абонента. Имеется возможность засекречивания при помощи внешней аппаратуры и в радиоканале (кодирование). Возможно также сопряжение системы TETRA с сетью GSM.
Одним из главных преимуществ стандарта TETRA является режим прямого вызова, когда разговор идет непосредственно между двумя абонентскими радиостанциями, минуя базовую станцию. Наличие этого режима является одним из главных требований служб безопасности.
Подводя итог сравнения систем GSM-R и TETRA, можно сделать вывод о том, что во время катастроф и серьезных аварий:
В качестве одной из наиболее перспективных технологий для крупных железнодорожных узлов рассматривается технология WiMAX. Сети Wi-МАХ дадут возможность организовать голосовую связь с обходчиками, ремонтниками и прочим персоналом, занятым на формировании составов, организовать систему видеонаблюдения в реальном времени и передачу технологических данных. К преимуществам технологии WiMAX относится экономичность и малые габариты абонентских терминалов, высокая скорость передачи, адаптивное управление скоростью передачи и выделенным частотно-временным ресурсом.
Безусловно, выходом для российских железных дорог является поддержка любого разумного уровня функциональных решений в области обеспечения радиосвязью. Пробный участок сети радиосвязи GSM-R внедрен ОАО "РЖД" в Калининградской области. На Октябрьской железной дороге недавно ввели в эксплуатацию первую систему ТЕТRА.
В последние годы в ОАО "РЖД" развернулось внедрение ССРН ГЛО-НАСС/GPS, решаются задачи управления движением, обеспечения комплексной безопасности, создания единого координатного пространства для цифрового описания железнодорожных путей на перегонах и станциях. Все шире применяется спутниковая связь (полностью внедрена на Сахалинской железной дороге), в частности для организации фиксированной связи между крупными железнодорожными узлами, а именно там, где другие технологии неприменимы, и для управления движением на участках железных дорог с ограниченной пропускной способностью.
Модернизация железных дорог России связана с интеграцией систем спутниковой связи, навигационных спутниковых систем и наземных систем связи, что позволит решать ряд принципиально новых задач, таких как:
Комплексное решение на основе спутниковых систем навигации и связи позволит внедрить технологию интервального регулирования поездов. При традиционной технологии применения сигнальных напольных светофоров следующий сзади локомотив будет встречать желтый сигнал, а следовательно, применять торможение. При современном интервальном регулировании появится возможность сблизить поезда на минимальный интервал, тем самым обеспечив существенное повышение пропускной способности, а также возможность предупреждать заранее о необходимом снижении скорости и принудительной остановке (рис. 2).
Другим важным направлением применения комплексных технических решений, основанных на использовании спутниковых технологий и систем подвижной связи, является создание системы безопасности пассажиров, обслуживающего персонала и объектов пассажирского комплекса. Система обеспечивает прием аварийных сигналов от систем пожарной сигнализации вагона, сигнализации контроля нагрева букс и др. и автоматическую передачу речевых сообщений, соответствующих аварийным сигналам, на терминалы должностных лиц.
Особое значение приобретает применение комплексных технологий для организации мониторинга перевозок особо опасных грузов с предоставлением оперативной информации в центр управления перевозками. В качестве спутниковых средств подвижной связи в таких системах возможно использование только отечественных спутниковых систем связи. Рассмотренные технические решения в области радиосвязи в едином комплексе обеспечат организацию централизованного автоматизированного управления движением поездов и многоуровневой безопасности на железных дорогах России.
Основным способом обеспечения безопасности в гражданской авиации является строгое соблюдение экипажами и диспетчерами службы движения правил эшелонирования воздушных судов (ВС). Стремление обеспечить полеты ВС в экономически выгодных режимах приводит к повышению плотности воздушного движения на кратчайших маршрутах и экономичных эшелонах, что вызывает необходимость сокращения воздушных коридоров. Таким образом, требования безопасности воздушного движения и экономичности полетов ВС вступают в противоречие. Приведение их во взаимное соответствие требует совершенствования системы управления воздушным движением (УВД), и в первую очередь телекоммуникационного обеспечения полетов. Ухудшение качества связи приводит к увеличению загруженности диспетчера и при сохранении заданной пропускной способности воздушного пространства может привести к снижению безопасности полетов.
Для передачи команд управления и другой информации по каналам "борт-земля", "борт-борт" применяется наземное и бортовое оборудование авиационной радиосвязи и радионавигации, установленное в зоне аэропортов и аэродромов, а также на ВС. Для гражданской авиации Международной организацией гражданской авиации (ICАО) отведены частоты 0,2-1,5 МГц, 2-30 МГц, 118-136 МГц, 220-400 МГц.
В настоящее время во всех странах процесс модернизации сетей авиационной связи осуществляется с учетом постепенного вхождения в единую глобальную сеть авиационной электросвязи (ATN) при интегрировании средств навигации со средствами связи в рамках концепции CNS/ATM ("связь - навигация - наблюдение" при управлении воздушным движением). Внедрение СРНС позволяет существенно повысить точность определения координат ВС, так что можно использовать СРНС для обеспечения навигации ВС на всех этапах полета, включая посадку. При этом в ряде случаев предполагается использование интегрированных систем связи, включающих в себя спутниковые и традиционные КВ- и УКВ-средства связи.
Интегрирование необходимо также при переходе на технологию УВД с автоматическим зависимым наблюдением, при которой высокоточная навигационная информация с борта ВС в автоматическом режиме передается в центр УВД. При этом для передачи данных в зональный центр УВД используется спутниковая система связи Inmarsat, а дальнейшая передача данных в районные центры может осуществляться традиционными средствами с помощью КВ- и УКВ-радиостанций, оснащенных модемом.
Таким образом, ведущими направлениями модернизации радиосвязи для безопасности полетов являются: переход на спутниковые технологии навигации и связи, повышение помехоустойчивости и надежности всех видов радиосвязи, а также интегрирование спутниковых средств навигации и оборудования радиосвязи.
Связь на водном транспорте во внутренних водах осуществляется бассейновыми системами связи, объединенными в единую сеть управления движением судов, и служит для обеспечения эффективности работы флота и портов, навигационной безопасности, снижения аварийности, предупреждения загрязнения водной среды. Интегрированная технологическая сеть связи на водном транспорте включает взаимоувязанные подсистемы связи: сеть передачи данных, систему управления движением судов, автоматические идентификационные системы и мониторинг судов, УКВ- и КВ-радиосвязь, диспетчерскую связь, наблюдение за гидросооружениями. Первичная цифровая сеть, помимо ВОЛС и радиорелейных линий, состоит (для удаленных бассейнов Сибири и Дальнего Востока) из стационарных терминалов спутниковой связи, которые включаются в интегрированную технологическую сеть связи и телепорт в Москве.
Радиосвязь обеспечивает безопасность судоходного процесса и решает такие задачи, как:
Радиосвязь на внутреннем водном транспорте осуществляется с помощью УКВ- и КВ-систем, развернутых вдоль водных магистралей и состоящих из береговых и судовых радиостанций. В России УКВ-радиосвязь на речном транспорте осуществляется в диапазонах частот 300,0125-300,5125 МГц и 336,0125-336,5125 МГц. Эти же диапазоны могут использоваться для организации транкинговой связи, обеспечивая в том числе и выход на телефонные сети. Радиосвязь на большие расстояния в районах, где затруднено распространение радиоволн в диапазоне УКВ, в районах с низкой плотностью населения и неразвитой береговой инфраструктурой (водные пути Сибири и Дальнего Востока) осуществляется в диапазоне 1,6-28 МГц. Альтернативой для протяженных и удаленных трасс являются средства спутниковой связи (абонентские терминалы, судовые земные станции) таких систем спутниковой связи, как Inmarsat. Однако спутниковая связь, помимо высокой эксплуатационной стоимости, имеет ограничения, связанные с недостаточностью покрытия территории России и неустойчивостью связи в приполярных районах. В соответствии с требованиями ГМССБ (Глобальная морская система связи при бедствии и для обеспечения безопасности) судна типа "река-море" так же, как и береговые диспетчерские службы, должны быть оборудованы как радиостанциями перечисленных выше диапазонов, так и спутниковыми терминалами Inmarsat.
В настоящее время на базе интегрирования береговых радиолокационных станций, систем радиосвязи и ССРН создаются новые перспективные системы управления движением судов, включающие в себя автоматические системы идентификации и мониторинга судов. С их помощью обеспечивается непрерывное автоматическое опознавание и высокая точность определения местонахождения судна, высокоточная проводка судов по узким фарватерам, прогнозирование пути следования судна.
Современная радиосвязь является основой для повышения уровня безопасности всех видов транспорта. Задачу повышения эффективности и безопасности транспорта можно решить только интегрированием всех видов и систем радиосвязи и радионавигации при повышении качества традиционных видов радиосвязи, применении единых стандартов связи, широком использовании спутниковых систем связи и навигации.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #5, 2009
Посещений: 19799
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
