Промышленные коммуникационные устройства и интеллектуальные железнодорожные транспортные системы в Китае

В течение последних нескольких лет в Китае происходит быстрое развитие строительства железнодорожных и городских рельсовых транспортных систем. Согласно статистическим данным, начиная с 2003 г. на эти цели было затрачено в общей сложности более $607 млрд. Активный рост строительства высокоскоростных ж/д магистралей в стране начался с Пекин–Тяньцзиньской междугородней железной дороги, открытой в августе 2008 г. Так Китай вступил в «эру скоростных железных дорог» и успешно завершил строительство более десяти высокоскоростных ж/д междугородних магистралей. Протяженность железных дорог в Шанхае достигает 235 км, в Пекине порядка 198 км, а в Гуанчжоу более 117 км. В настоящее время китайские городские ж/д транспортные системы являются одними из самых динамично развивающихся в мире. По прогнозам экспертов, в связи с дальнейшим процессом урбанизации к 2050 г. железнодорожная транспортная сеть Китая охватит более 229 городов, общая протяженность маршрутов составит составит 11700 км.

Темпы строительства железнодорожных систем в Китае продолжают ускоряться, стимулируя тем самым развитие связанных с ними технологий. К примеру, это относится к аварийной сигнализации: в последнее время в ж/д системы стали входить функции сигнализации на станциях и между ними, автоматическое управление поездами и другими транспортными средствами и т. д. Уменьшение интервалов прибытия поездов и высокие скорости движения приводят к повышению спроса на данные системы и росту требований к их надежности. Находящиеся в постоянно меняющейся и насыщенной информацией окружающей среде пассажиры также нуждаются в эффективной подаче различных данных. Простые системы аварийной сигнализации на сегодняшний день уже не могут удовлетворить потребностям пассажиров и разработчиков ж/д систем. В результате системы пожарной сигнализации (FAS), автоматизированная система оплаты проезда (AFC), интегрированная система управления подстанцией (ISCS) и пассажирские информационные системы (FIDS) стали важными элементами современных железных дорог. Перед тем как отправиться на вокзал, путешественники могут проверить время отхода поезда через свой мобильный телефон. Кондукторам нет необходимости компостировать билеты, поскольку пассажиры могут самостоятельно активировать поездку через валидатор. При этом оператор, находящийся в центре управления, дистанционно получает всю необходимую информацию и осуществляет видеонаблюдение в режиме реального времени. Все эти возможности, встречавшиеся ранее лишь в произведениях фантастов, сегодня нашли воплощение в интеллектуальных транспортных системах, в которых используются современные технологии, разработанные специально для данной отрасли. Они обеспечивают возможности сбора сообщений, управления, обмена данными, анализа, использования и представления полученной информации. Такие интеллектуальные системы, содержащие функции управления транспортными средствами и перевозками, контроля габаритов транспортных средств, информирования пассажиров, ориентированы не только на удовлетворение требований конкретных приложений, но и позволяют повысить эффективность всех объектов транспортной инфраструктуры. Интеллектуальный транспорт способствует внедрению в транспортную отрасль передовых технологий передачи сообщений, промышленных коммуникационных технологий, электронного управления и компьютерной обработки данных, образуя новую транспортную систему с высокой степенью информативности, интеллектуальности и социализации.

Промышленные коммуникационные технологии как основа интеллектуальных транспортных систем

Промышленные коммуникационные технологии выступают в качестве одного из самых важных механизмов реализации интеллектуальной транспортной системы. Недавно они вступили в эру промышленных сетей Ethernet и беспроводной связи. Промышленные сети Ethernet обладают рядом преимуществ, среди которых: широкий спектр областей применения; высокая скорость передачи данных; хорошие показатели рентабельности; эффективное распределение ресурсов. Большой потенциал для непрерывного развития обеспечивает твердую основу для интегрированных систем диспетчерского управления. Но самое большое значение имеет то, что беспроводные технологии сделали возможным процесс обмена данными в режиме реального времени в железнодорожных и городских рельсовых транспортных системах. Это позволило сократить инвестиционные издержки и трудоемкость процесса технического обслуживания для железнодорожных объектов. Хорошим примером применения беспроводных технологий в транспортных системах являются коммуникационные соединения между пассажирскими информационными системами и поездами, обмен данными между системой видеонаблюдения и диспетчерским центром, а также передача информации между передвижными составами и придорожными станциями в режиме реального времени. В будущем основным направлением исследовательской деятельности станет обеспечение надежной передачи больших объемов данных из изолированных объектов, к которым относятся, к примеру, туннели.

Рис. 1. Схема системы пожарной сигнализации на ж/д транспорте

Современные автоматизированные системы на ж/д транспорте

Системы пожарной сигнализации (FAS)

FAS (рис. 1) охватывают следующие объекты:

• устройства аварийного оповещения для предупреждения возникновения нештатных ситуаций;
• объединенные центры диспетчерского контроля, расположенные на каждой железнодорожной станции;
• центральный пункт управления;
• главная и дополнительная электрические подстанции;
• различные дополнительные объекты, расположенные на железнодорожных станциях.

FAS способны прямо и косвенно контролировать такие автоматические системы, как газовые и жидкостные огнетушители, оборудования пожарной вентиляции, воздушные клапаны, лифты, системы отключения питания, знаки эвакуации, расположенные как на ж/д станциях, так и в передвижных составах.

Автоматизированные системы оплаты проезда (AFC)

Последние разработки в области вычислительных, коммуникационных, сетевых технологий и систем автоматического управления позволили значительно расширить функциональные возможности AFC благодаря интеграции систем управления турникетами, валидаторами и терминалами для продажи билетов. Электронный билет, проведенный через валидатор, активизирует данную систему и позволяет записать информацию о начальной и конечной станциях следования пассажиров, а также получить точные статистические данные о пассажиропотоке (рис. 2). AFC позволяет получать и анализировать статистические данные о пассажиропотоке с каждой станции для каждого маршрута в реальном масштабе времени, предоставляя транспортным компаниям важные данные для актуализации графиков следования поездов и эффективного управления пассажирским потоком. Это позволяет оптимизировать временные параметры и нагрузку для каждого маршрута.

Интегрированные системы управления подстанциями (ISCS)

Рис. 2. Схема автоматизированной системы оплаты проезда

Идея ISCS была позаимствована из систем управления аэропортами, и последние несколько лет начала широко применяться при строительстве ж/д объектов. Интегрированная ISCS, как правило, состоит из нескольких уровней: уровень датчиков, сетевой уровень и уровень облачных вычислений, который включает в себя компьютерную обработку данных, сетевое оборудование и крупную программную платформу SCADA. ISCS охватывает различные объекты ж/д станций, включая центры управления, ж/д вокзалы и другие постройки, расположенные вдоль железнодорожных путей. ISCS также позволяет обмениваться информацией между всеми автоматизированными ж/д системами посредством стандартных коммуникационных интерфейсов, а также обеспечивает единую платформу для обмена данными в реальном масштабе времени в рамках всех железнодорожных маршрутов. Эта система обеспечивает ряд профессиональных функций, включая функцию контроля и взаимодействия различного электрооборудования, функции дистанционного управления и др.

Пассажирские информационные системы (FIDS)

FIDS (рис. 3) представляют собой мультимедийные системы для оповещения пассажиров. В штатном режиме они отображают в реальном времени служебные графики, справочные проспекты, время прибытия/отправления, общее расписание движения поездов, различные объявления, информацию о поездке, информацию об акциях, новости, прямые спортивные трансляции, рекламу и другую динамическую информацию. В условиях чрезвычайной ситуации FIDS обеспечивают мгновенное оповещение пассажиров для оперативной эвакуации. Существует два различных вида пассажирских информационных систем: станционные и бортовые. FIDS первого типа предоставляют всю необходимую информацию для пассажиров на ж/д станциях, в то время как системы второго типа применяются в передвижных составах для информирования пассажиров и центра диспетчерского контроля. В этом случае информация может представлять собой аудиотрансляции, видеофайлы, сигналы аварийной тревоги и экстренные вызовы, данные системы видеонаблюдения, аудиовидеомониторинг и т. д.

Выбор оборудования

Многие международные компании заинтересованы в возможности выхода на рынок железнодорожных систем Китая, однако для обеспечения безопасности и высокой надежности указанных выше систем требуется четкое взвешенное решение. По мнению специалистов, только несколько компаний обладают технологиями и достаточным опытом, а также способны обеспечить все высокие входные требования для подобных систем. Большинство экспертов сходятся во мнении, что лучшим выбором являются продукты с высокой степенью интеграции и низким энергопотреблением, поскольку это означает высокую стабильность работы и более длительный срок службы продукта. Наряду с ростом цен на ж/д перевозки строительные нормы также продолжают развиваться. На сегодняшний день некоторые виды перевозок производятся в неблагоприятных условиях окружающей среды и требуют не только высокой скорости передачи данных, но и соответствия более жестким нормативам и наличия специализированных сертификатов. Таким образом, для обеспечения надежной системы с длительным сроком службы инженеры должны остановить свой выбор на продукции, соответствующей промышленной спецификации.

Рис. 3. Схема пассажирской информационной системы

Переход на местное производство

Поскольку большинство объектов ж/д транспортных систем Китая были изначально приобретены у зарубежных производителей, электрооборудование главным образом было импортировано в виде готовых комплектов. Наряду с высокими темпами развития инфраструктуры страны также возрастает спрос на продукцию местного производства. Было принято решение, что в среднем не менее 70% электро­оборудования, применяемого в ж/д транспортных системах Китая, должно выпускаться внутри страны. К настоящему времени статистические данные показывают, что в высокоскоростных ж/д системах применяется порядка 85% оборудования китайского производства, что означает, что большая часть данного рынка зарезервирована для местных компаний, обеспечивающих производство требуемой продукции.

В процессе развития китайского производства компания Advantech вышла на рынок раньше других конкурирующих фирм и является одной из первых китайских компаний, производящих промышленные платформы управления для железнодорожной отрасли. Сегодня 70–80% промышленных вычислительных платформ в китайских системах сигнализации обеспечиваются именно этой компанией, имеющей богатый опыт в области компьютерных систем централизованного управления.

По словам Бенг Цай Чанга (Bang Tsai Chang), коммерческого директора Advantech, развитие компании в ж/д отрасли проходит в двух разных направлениях: разработка специализированной продукции для данной отрасли и оказание помощи системным интеграторам в процессе разработки решений для обеспечения конечных пользователей проектом «под ключ». Все крупнейшие системные интеграторы, работающие с железнодорожными и городскими рельсовыми системами Китая, являются стратегическими партнерами Advantech. Кроме того, начиная с 2007 г. в компании действуют специальные отделы продаж, предлагающие специализированные продукты и услуги для ж/д отрасли Китая. Имея двадцатилетний опыт эффективных исследований и разработок, Advantech успешно развивает линейку специализированных продуктов для ж/д и городских рельсовых транспортных систем, включая устройства для систем пожарной сигнализации, интегрируемое диспетчерское оборудование, коммутаторы, дисплеи, блоки управления сцеплением и тормозами, а также многие другие профессиональные решения. Компания создала прочную основу для предоставления как комплексных решений, так и индивидуальных услуг на базе центров исследований и разработок в области ж/д систем в Шанхае и строящегося центра в Куньшань.