Минимизация влияния человеческого фактора в устройствах

«Минимизация влияния человеческого фактора в устройствах
обеспечения безопасности в сфере функционирования ИСУ ЖТ»
(объединенный НТС ОАО «РЖД»)
Распоряжением президента ОАО «РЖД» В.И. Якунина ОАО «НИИАС»
назначен головным предприятием по разработке интеллектуальной системы
управления железнодорожным транспортом (ИСУ ЖТ) и разработке
стратегии развития систем железнодорожной автоматики и телемеханики.
Интеллектуализация систем управления на всех уровнях является
необходимым фактором для обеспечения безопасности и бесперебойности
технологических процессов на железнодорожном транспорте.
Безопасное функционирование
железнодорожного транспорта как
сложной
технико-технологической системы требует обеспечения
согласованной
технической
политики
в
области
эксплуатации,
совершенствования существующих (локомотивных и стационарных) систем
обеспечения безопасности движения поездов, развития железнодорожной
инфраструктуры, а также разработки новых и переработки действующих
нормативных технических документов с учетом минимизации влияния
человеческого фактора.
Это требует комплексного подхода к совершенствованию систем
безопасности и формированию принципов их функционального развития в
комплексе с развитием инфраструктуры.
Стратегические задачи развития систем железнодорожной автоматики и
телемеханики и заключаются в следующем:
 переход к управлению движения поездов на выделенных полигонах по
твердой нитке графика;
 автоматизация станционных технологических процессов для
сокращения простоев поездов с расширением функциональных
возможностей этих систем;
 высокая пропускная способность в «узких местах» железных дорог на
основе использования эффективных инновационных решений;
 прогнозирование
надежности
эксплуатационной
работы,
модернизации систем и их ремонта на основе методологии УРРАН;
 применение комплексных систем управления, обеспечивающих
сокращение простоев поездов за счет дублирования каналов передачи
информации и создания условий для применения нового подвижного
состава с учетом его ЭМС;
 защищенность эксплуатируемых и внедряемых систем управления от
техногенных воздействий и информационных атак;
 оперативное управление поездами по энергооптимальным графикам;
 повышение эффективности систем управления в пригородном и
высокоскоростном движении.
Решение поставленных задач возможно на основе достоверной оценки
показателей
надежности
и
безопасности
технических
средств
инфраструктуры и прогноза изменения данных показателей.
При принятии управленческих решений по техническому содержанию
объекта
железнодорожной
инфраструктуры
целесообразно
руководствоваться показателем надежности объекта. В настоящее время для
хозяйств инфраструктуры – путевого, автоматики и телемеханики,
электрификации и энергоснабжения – в рамках методологии УРРАН
разработаны методики расчета интенсивности отказов эталонных объектов
на основе статистических показателей количества отказов КАС АНТ. Для
эталонных
объектов
инфраструктуры
проектно-конструкторскими
отраслевыми организациями рассчитаны проектные значения интенсивности
отказов и определен порядок оценки допустимого показателя для
конкретных условий эксплуатации объекта.
Вопрос о создании принципиально нового устройства безопасности
был поставлен в распоряжении президента компании В.И.Якунина №2187р
от 19 ноября 2007 года «О реализации организационно-технических
мероприятий по предотвращению случая несанкционированного проезда
светофора».
Исполняя это распоряжение, ОАО «НИИАС» и ООО «НПО САУТ» в
2010 году объединили усилия и при активном участии ЗАО «НЕЙРОКОМ»
создали такую систему, которая функционально обеспечивает решение всех
тех задач, которые ранее решались КЛУБ, САУТ, ТСКБМ. Разработка
получила наименование Безопасный локомотивный объединенный комплекс
– «БЛОК».
Испытание системы БЛОК в реальных условиях эксплуатации
позволило локомотивным бригадам оценить работу, его удобство и
преимущества по сравнению с устаревшими приборами безопасности.
Ответственная информация (показание локомотивного светофора и
наличие свободных блок-участков) дублируется помощнику машиниста.
Информация по поездке регистрируется на общую для системы кассету
регистрации в блоке регистрации.
Комплекс БЛОК имеет открытые интерфейсы к автоведению, к
диагностике, которые применяются только на новых составах. Это
полностью российская разработка. Системы управления однозначно были и
должны быть российскими.
В комплексе БЛОК впервые конструктивно реализован принцип
объединения функциональных элементов в общую систему с компактным
размещением интеллектуальных микропроцессорных компонентов в общем
корпусе. Конструкция получилась достаточно компактной и удобной для
обслуживания.
Значительное внимание при создании комплекса БЛОК было уделено
совершенствованию алгоритмов работы системы при обеспечении
безопасности ведения поезда. Полностью исключены случаи неоправданного
применения автостопного торможения, которое заменено служебным.
Инновационным решением является блок связи с устройствами АЛС и
точечными каналами (ТКС), со встроенным накопителем служебной
информации АЛС-ТКС. Он предназначен для приема и обработки сигналов,
поступающих от единых приемных катушек локомотива, формирования
информации о текущем показании АЛСН, АЛС-ЕН и числе свободных блокучастков, а также номере маршрута и пути, по которым следует поезд, с
заданными координатами прицельной остановки поезда. Он может
автономно применяться и с устройствами КЛУБ-У.
Совершенствование систем безопасности основывается на создании
многоуровневых
многофункциональных
систем
интервального
регулирования движения поездов, взаимодействующих с ними систем
автоведения и диагностики на подвижном составе, которые неразрывно
увязаны со стационарными системами автоматики и телемеханики и
информационными системами. В России понятие одноуровневой системы
никогда не применялось, исторически система всегда строилась на
многоуровневых защитах.
Институт выполнил работы по расширению функциональных
возможностей системы автоматической блокировки АБТЦ-М и разработке
новейшей автоблокировки АБТЦ-МШ. В основном расширение
функциональных возможностей стало доступно в связи с применением
передачи данных между устройствами СЦБ и бортовыми приборами
безопасности по цифровому радиоканалу.
Наличие взаимной связи между бортовыми устройствами и устройствами
автоблокировки свидетельствует
о возможности приема многозначной
локомотивной сигнализации, что позволяет сократить длину защитного
участка до длины тормозного пути. При пропадании связи между поездными
устройствами и устройствами СЦБ предусмотрен специальный алгоритм
перехода от укороченных защитных участков к защитным участкам
стандартной длины.
Применение цифрового радиоканала, который уже предусмотрен в
структуре КЛУБ-У –БЛОК, позволяет обеспечить изменение длины участка
извещения к переезду в зависимости от скорости и категории
приближающегося поезда. При этом алгоритм расчета длины участка
извещения учитывает возможное ускорение поезда на время между сеансами
связи. При пропадании связи на время выше допустимого извещение на
переезд передаётся штатным образом.
Для пропуска поезда через неисправную рельсовую цепь или группу
рельсовых цепей разработан алгоритм логической реконфигурации
рельсовых цепей перегона. На основании разработанных мер по
формированию
разрешающих
сигналов
АЛС
с
обеспечением
организационно-технических мер обеспечения безопасности движение
поездов через зону неисправности осуществляется с уменьшенной
скоростью, но без остановки.
Включена в опытную эксплуатацию новая система автоблокировки в
евроконструктиве – АБТЦ-МШ. Применение современной элементной базы,
встроенных элементов защиты от грозовых и коммутационных
перенапряжений, современных микропроцессорных интерфейсов с
внешними системами позволит в перспективе применять эту систему взамен
применяемых в настоящее время релейных и релейно-процессорных
вариантов автоблокировки.
Дальнейшее развитие систем интервального регулирования движения
на перегонах и станциях невозможно без применения передачи данных по
цифровому радиоканалу. При этом применяемый стандарт цифрового
радиоканала (GSM-R, TETRA, DMR или др.) практически не оказывает
влияния на построение технических средств безопасности и организацию
движения. Важным является принцип организации самой радиосети и
масштаб покрытия сети ОАО «РЖД».
Непосредственное решение задач по обеспечению безопасности
движения приходится решать дежурно-диспетчерскому аппарату. Особое
место принадлежит дежурному по станции, который принимает решения в
стандартных, нестандартных и аварийных условиях при острой нехватке
времени, непредсказуемости ситуации, повышенного риска. Человекоператор технического средства, будь то диспетчер, дежурный по станции
или машинист поезда должен быть освобожден от интеллектуальной
деятельности, которая сегодня для него главенствующую роль. Тогда
уровень безопасности в системе будет намного выше за счет отсутствия в ней
человеческого фактора.
Человеко-машинное взаимодействие – это взаимодействие между
человеком и машиной. Однако в силу своих специфических особенностей
человек не может напрямую общаться с машиной, так как не может
воспринимать, например, электрические сигналы, с помощью которых
передают информацию машины или системы. Необходимо использовать
такие устройства, которые представляли бы машинные сигналы в виде,
удобном для человека – устройства индикации. Эти устройства оснащены
человеко-машинным интерфейсом, который обеспечивает связь между
человеком и машиной или целой системой. Цель создания человекомашинного интерфейса состоит в том, чтобы отобразить информацию
настолько эффективно, насколько это возможно для человеческого
восприятия и структурировать отображение на дисплее таким образом, чтобы
привлечь внимание к наиболее важным единицам информации. Это в
полной мере было реализовано на блоке индикации на борту электропоезда в
режиме автоведения.
Создание единой технологии - самая насущная задача, в том числе с
использованием централизованных хранилищ
информации с общей
системой дешифрации, что позволяет управлять поездной ситуацией даже
при разделенности инфраструктур. Обновление электронных баз данных
позволяет при задании маршрута машиниста предусмотреть временное
ограничение с учетом данных электронной карты участка при использовании
терминалов ввода/ вывода данных, а увязка электронной карты участка с
программой развития высокоточной координатной сети по программе ЦП
является выходом на технологию без участия человека.
Для повышения уровня безопасности на станции внедряются
спутниковые средства навигации GPS/ ГЛОНАСС, предназначенные для
обеспечения
координатновременной
информацией
маневровой
автоматической локомотивной сигнализации МАЛС и автоматического
контроля местоположения маневрового локомотива.
На ряде станций ведутся наработки по применению имеющихся
каналов связи, в том числе модернизированных аналоговых сетей связи 160
МГц, радиомодемов для передачи информации по экстренной остановке
поезда, что снизит количество аварийных ситуаций, и для разрешения
движения поезда на запрещающий сигнал, что обеспечит пропуск поездов в
аварийных ситуациях. Такие наработки уже прошли опытную эксплуатацию.
Можно переходить к увеличению числа дорог, участвующих в реализации
комплексных научно-технических проектов. При этом не следует забывать,
что требуется пересматривать нормативы, гармонизируя их с российскими и
европейскими стандартами.
Инновационность интеллектуальных систем управления заключается в
новом порядке работы станционных и маневровых диспетчеров: без ручного
ведения графика исполненной работы с отображением на многоэкранном
электронном табло реальной картины движения и дислокации поездов,
локомотивов, вагонов, начала/окончания технологических операций и
индикации в реальном времени нарушений, требований, технологий и
нормативов. Требуется создание нормативной базы для решения задач
оперативного анализа результатов работы для совершенствования
нормативной технологии и принятия объективных решений по инвестициям
в развитие станционной инфраструктуры, повышения объективности и
полноты данных о работе станции для системы учета и анализа
технологических нарушений (система КАСАТ); создания объективной
основы для разделения ответственности за правильное выполнение
технологического процесса между работниками разных вертикалей
управления.
В функции АС УРРАН входят: автоматизация первичной обработки
статистических данных об отказах технических средств объектов
инфраструктуры и подвижного состава железнодорожного транспорта;
определение количественных значений показателей эксплуатационной
надежности и безопасности объектов инфраструктуры; количественная
оценка производственной деятельности хозяйств инфраструктуры и
подвижного состава с учетом отказов и организации технического
обслуживания и эксплуатации объектов инфраструктуры. Система служит
также для организации контроля, сопоставления и мотивации деятельности
структурных подразделений в рамках хозяйства на основании показателей
эксплуатационной надежности и безопасности, оценивания соответствия
достигнутых показателей эксплуатационной надежности и безопасности
заданным нормам, подготовки расчетных данных для формирования
рекомендаций по снижению уровня рисков. На основе
оценки рисков АС
УРРАН определяет уязвимые объекты, готовит проекты планов работ по
техническому содержанию инфраструктуры и подвижного состава.
Подсистема
автоматизированного
расчета
показателей
надежности и безопасности объектов инфраструктуры включает в себя
расчет показателей безотказности (интенсивности отказов, средней
наработки на отказ, вероятности отказа и вероятности безотказной работы),
ремонтопригодности (среднего времени до восстановления и среднего
времени простоя), а также коэффициента готовности/неготовности на основе
имеющихся оценок эталонных объектов. Например,
для нахождения
вероятности отказа эталонного объекта путевого хозяйства необходимо
разделить линейные конструкции пути (стрелочные переводы) по заданному
сегменту сети дорог на группы с учетом выполненного объема работы (млн. т
брутто):0-100, 100-200 и т.д. Посредством переводных коэффициентов все
линейные конструкции пути (стрелочные переводы) приводятся к эталонным
значениям.
Результаты развития системы КАС АНТ по повышению объективности
информации об отказах технических средств свидетельствуют о том, что при
ручном вводе данных на сети железных дорог России терялась информация
не менее чем о трех четвертях отказов. В 2011г. с помощью второй очереди
системы КАС АНТ зафиксировано и внедрено в базы данных в 4 раза больше
отказов технических средств, чем при зафиксированных с помощью ручного
ввода данных на сети железных дорог. За счет сопряжения системы КАС
АНТ с информационными системами хозяйств и информационной системой
графика исполненного движения «ГИД УРАЛ» уровень автоматизации сбора
и обработки данных об отказах технических средств в настоящее время
превысил 85%.
Обеспечение безопасности автоматизированных систем управления
критически важных объектов является невозможным без обеспечения
безопасности критической информационной структуры в целом. Данное
положение обусловлено
повсеместным внедрением широкого спектра
информационных технологий в системы управления производственными и
технологическими процессами критически важных объектов, глобализацией
современных информационно- телекоммуникационных сетей, превращением
их в единую мировую информационно-телекоммуникационную сеть.
Особенно это важно для микропроцессорных систем управления движением
поездов (компьютерной централизации, диспетчерской централизации,
локомотивной системы безопасности и т.д.)
Очевидно,
что
применение
микропроцессорных
систем
отечественного производства с открытым исходным кодом ПО должно
стать приоритетным при реализации проектов,
как при новом
строительстве, так и при модернизации устройств.
Учет вопросов кибербезопасности в процессе разработки и внедрения
систем сегодня является ключевым требованием и предусматривает
вовлечение всех уровней и подразделения
холдинга в создании
всеобъемлющей защитной
структуры, жизненно необходимой
современных связанных вычислительных средах.
В целом задача всех современных систем управления и обеспечения
безопасности движения поездов направлена на исключение негативного
влияния «человеческого фактора» за счет автоматизации процесса
управления и введение дополнительного контроля за действиями
эксплуатационного персонала на железнодорожном транспорте.
в