На новых линиях метрополитенов в разных странах мира внедряют преимущественно системы управления движением поездов по радиоканалу (CBTC). Кроме того, в ходе модернизации ряда крупнейших метрополитенов переходят к CBTC, чтобы обеспечить рост пропускной способности и повысить уровень автоматизации и надежность работы линий метро. К числу наиболее распространенных в мире CBTC относятся системы семейства CITYFLO, разработанные компанией Bombardier и применяемые на метрополитенах и облегченном рельсовом транспорте с разным уровнем автоматизации — вплоть до полностью автоматизированных линий.

Содержание

  1. Варианты исполнения CBTC
  2. Архитектура и функции системы CITYFLO 650
  3. CBTC и цифровые технологии
  4. Примеры применения системы CITYFLO 650

Компания Bombardier входит в число пионеров в сфере автоматизации работы метрополитенов и внедрения систем CBTC — первая полностью автоматизированная линия метро с использованием технологий этой компании была введена в эксплуатацию в Сан-Франциско (США) в 1972 г. Спустя 30 лет, в 2002 г., в аэропорту этого города была открыта первая в мире рельсовая транспортная система с CBTC, в которой для разграничения поездов использованы подвижные блок-участки. Еще через год первая CBTC с подвижными блок-участками была развернута на существующей линии метро на Тайване в рамках модернизации.

К настоящему времени системы CBTC компании Bombardier внедрены в рамках более 30 проектов в разных городах мира (рис. 1). Они используются как на традиционных метрополитенах, так и в других транспортных системах, включая монорельсовые.

18044 1Рис. 1. Подготовка к вводу в эксплуатацию центра управления движением поездов в системе CITYFLO 650 на линии метро в малайзийской столице Куала-Лумпуре и пригородах

Важным достоинством CBTC является возможность использовать эту систему в качестве базовой платформы для расширенного применения цифровых технологий на метрополитене, поскольку технология управления движением поездов по радиоканалу позволяет собирать и передавать в реальном времени в центр диагностики и технического обслуживания большие массивы данных о фактическом состоянии ходовых и тормозных характеристик подвижного состава, а также о работе других его компонентов. Это позволяет оптимизировать техническое обслуживание поездов и своевременно реагировать на ухудшение их рабочих параметров, не допуская сбоев в перевозочном процессе.

Варианты исполнения CBTC

Компания Bombardier разработала два основных варианта исполнения CBTC — системы CITYFLO 450 и CITYFLO 650, ориентированные на метрополитены с разными потребностями и разным уровнем загрузки. В состав комплекса их технических средств входят опробованные в многочисленных проектах системы и устройства СЦБ, производство многих из которых локализовано в России. В их числе система микропроцессорной централизации EBILock 950, стрелочные электроприводы семейства EBISwitch, бортовая система безо­пасности EBICab, центр радиоблокировки EBICom, путевые приемоответчики EBILink и др.

CITYFLO 450

Эта система, обеспечивающая полуавтоматический режим управления движением поездов (уровень автоматизации GoA1), предназначена для модернизации устройств сигнализации метрополитенов, в которых для регулирования движения поездов используются фиксированные блок-участки, а для контроля свободности пути и передачи сигнальных показаний на поезд — рельсовые цепи. CITYFLO 450 работает поверх существующей системы СЦБ и позволяет без значительных инвестиций отказаться от рельсовых цепей в пользу радиоканала, существенно сократив расходы на техническое обслуживание и снизив стоимость жизненного цикла оборудования.

В CITYFLO 450 используется центр управления EBIScreen, позволяющий оператору метрополитена контролировать сеть, управлять движением поездов, автоматизировать установку маршрутов и предоставлять пассажирам необходимую информацию.

Для интервального регулирования движения поездов в системе CITYFLO 450 используется технология виртуальных блок-участков. Система рассчитана на облегченные метрополитены с провозной способностью линий до 25  000 пассажиров/ч в каждом направлении и межпоездным интервалом 90 с и более.

Одним из примеров использования CITYFLO 450 является метрополитен Бангкока (рис. 2), где эта система была внедрена в рамках модернизации устройств сигнализации на двух линиях протяженностью 17 и 7 км, к которым в дальнейшем были добавлены вновь построенные участки. В итоге суммарная протяженность этих линий, по которым выполняются перевозки к деловому центру Бангкока, достигла почти 37 км с 34 станциями, а ежесуточный пассажиропоток возрос до 600 тыс. чел. С 2016 г. ведется строительство новых участков длиной более 30 км.

18044 5266Рис. 2. Центр управления движением поездов в системе CITYFLO 450 на метрополитене Бангкока

CITYFLO 650

Система CITYFLO 650 создана для высокозагруженных метрополитенов и автоматизированных рельсовых транспортных систем. Она способна обеспечить интервал попутного следования менее 60 с (испытания на метрополитене Мадрида подтвердили возможность реализации межпоездного интервала 40 с при безостановочном движении) и провозную способность до 50 тыс. пассажиров/ч за счет применения подвижных блок-участков и высокого уровня автоматизации (вплоть до GoA4, т. е. без машиниста и иного персонала на борту). 

Система CITYFLO 650 разработана и сертифицирована по европейским стандартам (в частности, EN 50121, EN 50155, EN 50128) и стандарту IEEE 1474 на системы CBTC. Применяемое оборудование соответствует уровню полноты безопасности SIL4. Для обмена информацией с поездом в разных проектах используются сети Wi-Fi, WiMax и LTE.

Реализованные в CITYFLO 650 функции автоведения позволяют оптимизировать перевозочный процесс, повысить точность соблюдения графика и сократить расход электроэнергии на тягу поездов.

Бортовая система безопасности EBICab, применяемая в CITYFLO 650, обеспечивает непревышение разрешенной скорости движения и не допускает проследование поезда за границу участка пути, указанную в переданном на поезд разрешении на движение.

Архитектура и функции системы CITYFLO 650

Для обеспечения высокой эксплуатационной готовности системы управления движением поездов концепция CITYFLO 650 предус­матривает сквозное горячее резервирование всех компонентов, включая стационарное и бортовое оборудование, проводные каналы передачи и сеть радиосвязи (рис. 3). В результате типичный показатель эксплуатационной готовности системы CITYFLO 650 составляет не менее 99,98 %.

18044 1 cf650Рис. 3. Архитектура системы CITYFLO 650

Напольное оборудование сведено к минимуму и ограничено стрелочными приводами и реперными датчиками (радиометками или приемоответчиками), используемыми для коррекции показаний бортовых устройств измерения пройденного пути. При необходимости могут использоваться напольные устройства контроля свободности пути, такие как рельсовые цепи. Прежде всего это касается районов путевого развития, не включенных в зону действия CBTC (например, в депо).

Система CITYFLO 650 реализует весь набор функций, требуемых для обеспечения безопасности движения поездов (ATP), оптимальной эксплуатации метрополитена с использованием средств автоведения (ATO) и автоматизированного диспетчерского управления (ATS). К функциям ATP относятся управление напольными устройствами, установка и замыкание маршрутов, определение местоположения поездов, регулирование их безопасного попутного следования, контроль за разрешенной скоростью движения, контроль полносоставности поездов, задание временных ограничений скорости, безопасное управление дверями на поездах и платформах и др.

Функции ATO охватывают формирование оптимального режима вождения поездов (в том числе энергосберегающего и режимов, способствующих снижению износа компонентов подвижного состава и инфраструктуры), точную остановку поездов у пассажирских платформ, автоматическое открытие и закрытие дверей, расширенную диагностику и т. п. Переход к режиму полного автоведения (уровень автоматизации GoA4) возможен путем простого обновления программного обеспечения системы CITYFLO 650.

Наконец, в состав реализованных функций ATS входят слежение за движением поездов, отображение состояния линии метро на автоматизированных рабочих местах персонала центра управления, формирование графика движения и автоматическое управление установкой маршрутов, диспетчерское регулирование движения поездов, адаптация оперативного графика при сбоях и задержках поездов, экстренное торможение, дистанционная перезагрузка бортовых компьютеров поездов в случае необходимости и др.

CBTC и цифровые технологии

В системе CITYFLO 650 собирается и накапливается большой массив данных, обработка которых с применением технологий Big Data не только облегчает диагностику работы оборудования и выявление предотказных состояний отдельных компонентов, но и способствует оптимизации режима работы метрополитена в целом.

Например, выполняемый системой анализ времени перевода стрелки или закрывания и открывания дверей поезда позволяет выявить предотказное состояние компонентов и своевременно произвести ремонтные работы. По данным о точности остановки поездов у платформ можно выявить повышенный износ тормозного оборудования.

Анализ зафиксированных системой CBTC задержек поездов помогает идентифицировать ошибочные действия машинистов или недостатки в организации их смены на станциях (рис. 4).

18044 4Рис. 4. Пример визуализации задержек по данным системы CITYFLO 650 при выполнении рейсов разными машинистами

Разработанная Bombardier система технического обслуживания и диагностики позволяет подключаться к различным бортовым устройствам, а также к датчикам и устройствам сторонних систем (электроснабжения, железнодорожной автоматики, контроля за несанкционированным доступом и др.).

Примеры применения системы CITYFLO 650

К настоящему времени система CITYFLO 650 внедрена или внедряется на 35 линиях в разных странах мира (включая два испытательных участка), в том числе на метрополитенах таких крупных мегаполисов, как Мадрид, Дели, Стамбул, Шанхай, Шэньчжэнь и Гуанчжоу. В Китае с февраля 2015 г. действует совместное предприятие Bombardier, поставляющее на местный рынок системы CBTC для метрополитенов.

Система CITYFLO 650 используется на линиях 1 и 6 метрополитена Мадрида, где реализован уровень автоматизации GoA2 (автоведение, машинист управляет только отправлением поезда) с возможностью наращивания до уровня GoA4 (автоведение без машиниста на борту). Оба проекта выполнялись параллельно в течение 29 мес и были завершены в 2007 г. С переходом к системе CITYFLO 650 пропускную способность линий метро в испанской столице удалось повысить более чем на 30 %.

В марте 2018 г. была введена в эксплуатацию первая на метрополитене Дели полностью автоматизированная линия 7 длиной 22 км, оборудованная CITYFLO 650. Планируется продление этой линии, и после ввода в эксплуатацию последней очереди ее длина составит 59 км, а число станций достигнет 38. Кроме того, в Дели системой CITYFLO 650 оборудованы также линии 5 и 6, работающие в полуавтоматическом режиме.

Московский метрополитен, относящийся к числу наиболее загруженных в мире, готовится к переходу на микропроцессорные системы СЦБ. Их внедрение позволит сделать важный шаг к переходу на цифровую инфраструктуру и современные системы управления движением поездов по радиоканалу, способные максимально автоматизировать работу метрополитена и снизить расходы на техническое обслуживание поездов и элементов инфраструктуры без ущерба для безопасности перевозочного процесса. 

А. Ефремов

В статье использованы материалы компании Bombardier.

Эта статья опубликована в журнале «Железные дороги мира», 2018, № 5.