Все новые электровозы семейства "Ермак", которые производятся на НЭВЗе, с 2021 года оснащаются интеллектуальной системой ИСАВП-РТ-М, позволяющей осуществлять вождение грузовых поездов по технологии "Виртуальная сцепка". Она активно внедряется на сети российских железных дорог, благодаря чему удается существенно повысить пропускную способность стальных магистралей.

О проекте "Виртуальная сцепка" рассказывает Дмитрий Тихонов, советник генерального директора "АВП Технология" (входит в ГК "ТМХ Интеллектуальные системы").

Одной из ключевых задач ОАО "РЖД" является увеличение пропускной и провозной способности действующей магистральной сети. От этого во многом зависит наращивание темпов развития промышленности и экономики страны в целом. Существующих инфраструктурных мощностей не хватает для обеспечения перевозок ежегодно растущих объемов грузов.

БОЛЬШЕ И БЫСТРЕЕ

Задача повышения провозной способности имеет несколько решений. На БАМе и Транссибе строятся новые железнодорожные пути. Параллельно внедряются автоматизированные системы в локомотивном комплексе. Одна из таких технологий с середины 2000-х годов обеспечила значительное увеличение объемов перевозимых грузов за счет автоматизации вождения соединенных грузовых поездов с объединенной тормозной магистралью. Суть в том, что два состава с нормативным весом 6300 тонн объединяются в один поезд общим весом 12600 тонн под управлением интеллектуальной системы автоматизированного вождения поездов ИСАВП-РТ, разработанной компанией "АВП Технология". Система обеспечивает управление движением грузового состава с ведущего локомотива, находящегося в голове соединенного поезда, ведомым локомотивом, расположенным в середине. Технология получила название "Жесткая сцепка". Команды управления режимами тяги и торможения с ведущего на ведомый локомотив передаются непрерывно по радиоканалу.

Идея жесткой сцепки отлично себя зарекомендовала, особенно в периоды проведения "оконных" работ, когда движение осуществляется в обоих направлениях по одному пути. При этом у жесткой сцепки есть определенные ограничения, связанные с длительным временем подготовки соединенного поезда к отправлению.

В 2017 году "АВП Технология" приступила к разработке технологии, позволяющей значительно повысить эффективность жесткой сцепки. Для этого, в частности, требовалось оборудование, способное обеспечить устойчивую связь по радио- каналу между локомотивами на расстоянии не менее шести километров. В 2017-2018 годах был проведен необходимый объем научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, разработаны необходимые средства передачи данных. С января 2019 года на участке Хабаровск II — Ружино Дальневосточной железной дороги начались испытания новой технологии, получившей название "Виртуальная сцепка", которая сняла все имеющиеся ограничения жесткой сцепки. Испытания были признаны успешными, и уже в 2020 году системами ИСАВП-РТ-М были оснащены более 400 магистральных локомотивов 3ЭС5К.

СОБЛЮДАЙ ДИСТАНЦИЮ!

"Виртуальная сцепка" — это технология, которая обеспечивает движение двух и более грузовых поездов в попутном следовании на минимально допустимом расстоянии друг от друга. В настоящее время грузовые поезда на участке следования осуществляют движение на желтый сигнал светофора с максимально возможной скоростью. Такой эффект достигается за счет непрерывного получения данных о параметрах движения с локомотива, следующего впереди (виртуальный ведущий), на локомотив, следующий сзади (виртуальный ведомый).

Интеллектуальная система управления ИСАВП-РТ-М виртуального ведомого локомотива контролирует местоположение, скорость, режимы управления, показания поездных светофоров, поступающие с виртуального ведущего поезда. Допустимая скорость и дистанция между поездами определяется виртуальным ведомым самостоятельно в каждом конкретном случае исходя из множества характеристик: скорости и местоположения виртуального ведущего, массы поездов, плана и профиля пути и целого ряда других факторов. При этом, главная задача технологии — обеспечить максимальный уровень безопасности в любых ситуациях. В том числе, предусматривающих необходимость своевременного снижения скорости и остановки перед запрещающим сигналом светофора. Для определения оптимальных режимов управления непрерывно производится расчет эффективности работы системы торможения виртуально связанных поездов. Благодаря применению технологии автоведения система способна вести грузовые составы полностью в автоматическом режиме без непосредственного участия в управлении движением машиниста. Который, в свою очередь, только контролирует работу автоматики.

Виртуальная сцепка предусматривает, что каждый локомотив самостоятельно принимает решение, как он будет осуществлять движение по конкретному участку. В зависимости от того, останавливается впереди идущий поезд или продолжает движение, занят ли следующий участок пути другим поездом перед виртуальным ведущим, виртуальный ведомый продумывает стратегию движения поезда на многие километры вперед. Еще одной особенностью виртуальной сцепки является то, что поезда следуют с минимально возможным расходом электро-

энергии на тягу. Система автоведения просчитывает маршрут и применяет наиболее рациональные режимы управления: когда включить или выключить тягу, в какой момент применить рекуперативное торможение.

ВСЕГДА НА СВЯЗИ

В ходе создания технологии виртуальной сцепки разработчики решили ряд ключевых задач: обеспечение надежной и устойчивой связи между поездами в попутном следовании; сбор и передача телеметрических данных о движении поездов, работе основных узлов и агрегатов локомотива в информационные системы РЖД; прогнозирование переключения сигналов светофоров в зависимости от местоположения поездов на участке следования и реализуемых локомотивами режимов управления движением. Все примененные технические решения и программное обеспечение разработаны российскими инженерами.

"Технология виртуальной сцепки при ее внедрении на Восточном полигоне подтвердила свою эффективность и обеспечила уплотнение графика движения поездов за счет сокращения межпоездного интервала и повышения участковой скорости. В том числе, по сравнению с жестко соединенными поездами", — так оценил новую технологию начальник департамента технической политики ОАО "РЖД" Владимир Андреев.

НЕДОРОГО И ЭФФЕКТИВНО

В 2023 году по технологии виртуальной сцепки были проведены 35863 пары поездов. На сегодня системами ИСАВП-РТ-М уже оснащены более 1,5 тысячи локомотивов серии 3ЭС5К, которые эксплуатируются на Восточном полигоне. И их количество постоянно увеличивается. Технология универсальна, необходимое оборудование можно установить на современный тяговый подвижной состав любого типа. С 2021 года НЭВЗ освоил серийное производство электровозов "Ермак", включающих в себя систему ИСАВП-РТ-М. В условиях депо происходит оснащение тягового подвижного состава постоянного и переменного тока, который уже находится в эксплуатации. Планируется оснащение системой ИСАВП-РТ-М магистральных грузовых тепловозов, которые работают на Байкало-Амурской магистрали.

Опыт применения виртуальной сцепки показал несколько преимуществ. В частности, увеличение пропускной способности участков железных дорог, на которых удается пропускать до 15 дополнительных пар поездов в сутки, повышение безопасности движения, в том числе за счет автоматизации движения поездов по неправильным путям, облегчение труда локомотивных бригад. При текущем развитии железнодорожной инфраструктуры, по расчетам специалистов, использование новой технологии позволяет повысить пропускную способность минимум на 15%.

ВЕЛИКОЛЕПНАЯ ПЯТЕРКА

Технология имеет огромный потенциал для дальнейшего развития. Обеспечивается регулярное движение виртуально сцепленных пар поездов. Вместе с тем инженеры "АВП Технологии" и РЖД работают над увеличением количества поездов, одновременно следующих по технологии.

Так, в сентябре 2023 года на Дальневосточной железной дороге по технологии виртуальной сцепки впервые были проведены сразу пять поездов. Порожние составы общей массой 9892 тонны проследовали более 1,1 тысячи километров от Смоляниново в Приморском крае до Облучья в Еврейской автономной области с минимальными интервалами в девять минут. В ноябре 2023 года на участке Хабаровск — Ружино по технологии впервые был проведен "пакет" из пяти груженых поездов общей массой 26 663 тонны.

Увеличение количества поездов в одном "пакете" — одно из приоритетных направлений развития технологии виртуальной сцепки. Параллельно ведется работа по организации обмена данными между локомотивами и системами управления на станциях для автоматизации с целью значительного сокращения времени выполнения технологических операций по приему/отправлению/проследованию грузовых поездов по станциям.

Современный локомотив не обеспечен цифровым каналом обмена ключевой информацией со станцией. Необходимо построить соответствующую сеть передачи данных, которая позволит системам управления движением ОАО "РЖД" отправлять информацию о работе станции в систему ИСАВП-РТ-М локомотива. Получив необходимую информацию от станции, ИСАВП-РТ-М сможет автоматически обеспечить выполнение соответствующих технологических операций, при этом значительно сократив затрачиваемое на это время. Проводились соответствующие эксперименты в 2021 году на станции Ружино. Применение режима автоведения в системе ИСАВП-РТ-М при наличии соответствующей информации от станции о маршруте приема позволило на 40% сократить время выполнения технологической операции приема поезда по сравнению с ручным режимом ведения.

В 2024 году технология виртуальной сцепки применяется в четырех филиалах ОАО "РЖД" - на Дальневосточной, Забайкальской, Восточно-Сибирской и Красноярской железных дорогах. Начинается внедрение на Свердловской и Южно-Уральской железных дорогах.

Продолжаются работы по дальнейшему сокращению интервалов попутного следования между поездами, осуществляющими движение по технологии виртуальной сцепки, а также по снятию ограничений на количество одновременно следующих поездов. Кроме того, специалисты заняты реализацией решений, которые дадут возможность обеспечить движение по технологии виртуальной сцепки в попутном следовании любого поезда — пассажирского, грузового, пригородного.

Журнал "Вектор ТМХ", №1, 2024 г.