Позитивное управление поездом ( PTC ) — это семейство автоматических систем защиты поездов, развернутых в США. [1] Большая часть пробега национальной железнодорожной сети США имеет форму PTC. Эти системы обычно предназначены для проверки безопасного движения поездов и их остановки, если это не так. [2]
Положительное управление поездом ограничивает движение поезда до явного разрешения; движение прекращается после признания недействительным. Поезд, курсирующий по ПТК, получает разрешение на движение , содержащее информацию о его местонахождении и о том, где ему разрешено безопасно двигаться. PTC был установлен и введен в эксплуатацию на 100% требуемых законом путей к 29 декабря 2020 года. [3]
Американская ассоциация железнодорожного машиностроения и обслуживания путей (AREMA) описывает системы положительного управления поездами как имеющие следующие основные функции:
В конце 1980-х годов интерес к решениям для защиты поездов возрос после периода застоя инвестиций и спада после Второй мировой войны . Начиная с 1990 года Национальный совет по безопасности на транспорте США ( NTSB ) включил PTC (тогда известный как принудительное разделение поездов) в свой «Список наиболее желательных улучшений безопасности на транспорте». [5] [6] [7] В то время подавляющее большинство железнодорожных линий в США полагалось на то, что члены экипажей соблюдали все правила безопасности, и значительная часть аварий была связана с человеческими ошибками, о чем свидетельствуют несколько лет работы официальные отчеты Федерального управления железных дорог (FRA). [8]
В сентябре 2008 года Конгресс рассмотрел новый закон, устанавливающий крайний срок — 15 декабря 2015 года — для внедрения технологии PTC на большей части железнодорожной сети США . Законопроект, инициированный Комитетом Сената по торговле и Комитетом Палаты представителей по транспорту и инфраструктуре , был разработан в ответ на столкновение пассажирского поезда Metrolink и грузового поезда Union Pacific Railroad 12 сентября 2008 года в Лос-Анджелесе . В результате 25 человек погибли и более 135 пассажиров получили ранения.
Когда законопроект приближался к окончательному принятию Конгрессом, Ассоциация американских железных дорог ( AAR ) выступила с заявлением в поддержку законопроекта. [9] Президент Джордж Буш подписал 315-страничный Закон о повышении безопасности на железнодорожном транспорте 2008 года, ставший законом 16 октября 2008 года. [10]
Среди его положений закон предусматривает финансирование для помощи в оплате разработки технологии PTC, ограничивает количество часов, которые бригады грузовых поездов могут работать каждый месяц, и требует от Министерства транспорта определить ограничения на рабочее время для бригад пассажирских поездов.
В целях реализации закона FRA опубликовало первоначальные правила для систем PTC 15 января 2010 года. [11] Агентство опубликовало измененные правила 22 августа 2014 года. [12]
В декабре 2010 года Счетная палата правительства (GAO) сообщила, что компания Amtrak и основные железные дороги класса I предприняли шаги по установке систем PTC в соответствии с законом, но операторы пригородных железных дорог не успели уложиться в срок в 2015 году. [13] По состоянию на июнь 2015 года [обновлять]только семь пригородных систем (29 процентов из представленных APTA) рассчитывали уложиться в срок. Несколько факторов задержали реализацию, включая необходимость получения финансирования (которое не было предоставлено Конгрессом); время, затраченное на проектирование, тестирование, обеспечение совместимости и производство технологии; и необходимость получения радиочастотного спектра по всей железнодорожной сети, что требует разрешения Федеральной комиссии по связи и, в некоторых случаях, переговоров с существующим владельцем о покупке или аренде. [14]
Система пригородных поездов Metrolink в Южной Калифорнии планирует стать первым пассажирским перевозчиком в США, внедрившим эту технологию во всю свою систему. После некоторых задержек [15] демонстрация PTC в налоговой службе началась в феврале 2014 года; Ожидается, что система будет завершена в конце лета 2015 года. [16]
В столичном регионе Чикаго система Metra ожидает, что она не будет полностью соответствовать мандату PTC до 2019 года. [14]
В октябре 2015 года Конгресс принял закон, продлевающий срок соблюдения требований на три года, до 31 декабря 2018 года. Президент Барак Обама подписал закон 29 октября 2015 года. [17] [18] Только четыре железные дороги уложились в срок в декабре 2018 года; остальные 37 получили продление до декабря 2020 года, что разрешено законом для железных дорог, продемонстрировавших прогресс в реализации. [19] 29 декабря 2020 г. сообщалось, что защитные меры были установлены на всех необходимых железных дорогах, на два дня раньше установленного срока. [20]
Существуют некоторые разногласия относительно того, имеет ли PTC смысл в форме, утвержденной Конгрессом. Мало того, что стоимость общенациональной установки PTC, как ожидается, составит 6–22 миллиарда долларов США , большая часть которых будет покрыта грузовыми железными дорогами США, [21] существуют вопросы относительно надежности и зрелости технологии для всех форм магистральные грузовые поезда и среды с высокой плотностью населения. [22] Требование PTC может также создать барьеры для запуска новых пассажирских железнодорожных или грузовых перевозок, что приведет к дополнительным затратам PTC на миллионы долларов. Нефинансируемый мандат также связывает руки FRA, требуя принятия более тонкого и гибкого подхода к внедрению технологии PTC там, где это имеет наибольший смысл или где это технически наиболее осуществимо. [21]
Хотя Консультативный комитет по безопасности на железнодорожном транспорте FRA выявил несколько тысяч «PPA» (предотвратимых аварий PTC) на железных дорогах США за 12-летний период, анализ затрат показал, что накопленная экономия, которую необходимо было получить от всех аварий, недостаточна для покрытия затрат. PTC на железных дорогах класса I. Поэтому ПТК на тот момент было экономически не оправдано. [23] FRA согласилось с этой оценкой затрат в своем нормотворческом документе PTC от 2009 года.
Причина отсутствия экономического обоснования заключается в том, что большинство аварий являются незначительными, а стандарты аварийной безопасности FRA помогают смягчить потенциальные человеческие жертвы или выбросы опасных химикатов. Например, за 20 лет, с 1987 по 2007 год, в Соединенных Штатах произошло только две аварии, которые можно было предотвратить с помощью PTC, с крупными человеческими жертвами (16 смертей в результате крушения крушения Чейз, штат Мэриленд (1987 г.) и 11 случаев крушения в Силвер-Спринг, штат Мэриленд). (1996)), и в каждом случае причины аварий устранялись путем внесения изменений в правила эксплуатации. [ нужна цитата ]
Стоимость внедрения PTC на 25 пригородных железнодорожных линиях в США оценивается более чем в 2 миллиарда долларов, и из-за этих затрат некоторым службам приходится отменять или сокращать ремонты, капитальные улучшения и обслуживание. [ нужна цитата ] Другие службы просто не имеют средств для PTC и отложили действия, предполагая некоторые изменения со стороны Конгресса. [ нужна цитата ] Железные дороги, которые эксплуатируют линии, оборудованные кабинной сигнализацией и существующими системами автоматического управления поездом, утверждают, что их проверенный опыт безопасности, который насчитывает десятилетия, игнорируется, потому что ATC не так агрессивен, как PTC во всех случаях. [24]
За последние годы увеличилось количество предотвратимых сбоев PTC. В 2013 году в результате крушения Metro-North в Бронксе четыре человека погибли и 61 получил ранения. Эта авария была вызвана превышением скорости, от чего PTC способна защититься. В 2015 году в результате крушения компании Amtrak в Филадельфии восемь человек погибли и 185 получили ранения. [25] В этой аварии поезд превысил безопасную скорость из-за действий отвлеченного машиниста поезда Amtrak . По данным NTSB, эту аварию можно было предотвратить с помощью системы PTC, которая обеспечила бы соблюдение ограничения скорости 50 миль в час и предотвратила бы превышение скорости и последующую аварию поезда. [26] В 2017 году в результате очередной крушения компании Amtrak недалеко от Дюпона, штат Вашингтон, трое погибли и 62 получили ранения. Инженер ошибся с текущим местоположением поезда и, следовательно, не соблюдал надлежащие ограничения по длине пути, на котором в данный момент находился поезд, не заметив ничего, что должно было указали на ограничения скорости в районе, где в настоящее время находится поезд. NTSB узнал, что на пути недавно были внесены улучшения в области безопасности, за исключением участка PTC. В конечном итоге был сделан вывод, что к катастрофе привела ошибка инженеров в определении местоположения поезда. Компания Sound Transit , владелец участка железной дороги, на котором произошла авария, занималась установкой PTC, но на момент аварии она не работала. [26] В 2018 году произошла еще одна авария , когда поезд Amtrak протаранил стоявший на стоянке грузовой поезд в Кейси, Южная Каролина , в результате чего два члена экипажа погибли и еще 116 получили ранения. Председатель NTSB Роберт Сумвальт заявил, что «оперативный PTC предназначен для предотвращения подобных инцидентов». [27]
Типичная система PTC включает в себя два основных компонента:
Опционально могут существовать три дополнительных компонента:
В настоящее время разрабатываются два основных метода реализации PTC. Первый использует фиксированную инфраструктуру сигнализации, такую как кодированные рельсовые цепи и беспроводные транспондеры, для связи с бортовым блоком управления скоростью. Другой использует беспроводные радиоприемники для передачи данных, разбросанные вдоль линии, для передачи динамической информации. Беспроводная реализация также позволяет поезду передавать свое местоположение в систему сигнализации, что позволяет использовать движущиеся или «виртуальные» блоки . Беспроводная реализация обычно дешевле с точки зрения стоимости оборудования, но считается гораздо менее надежной, чем использование «более жестких» каналов связи. [update]Например, по состоянию на 2007 год беспроводная система ITCS на Мичиганской линии компании Amtrak все еще не функционировала надежно после 13 лет разработки, [28] тогда как фиксированная система ACSES ежедневно эксплуатировалась на Северо-восточном коридоре с 2002 года ( см. Amtrak ниже). ).
Метод фиксированной инфраструктуры становится популярным на пассажирских линиях с высокой плотностью движения, где уже установлена импульсно-кодовая сигнализация в кабине . В некоторых случаях отсутствие зависимости от беспроводной связи рекламируется как преимущество. [29] Беспроводной метод оказался наиболее успешным на несигнализированной темной территории с низкой плотностью населения, обычно контролируемой с помощью путевых ордеров , где скорости уже низкие, а перебои в беспроводном соединении с поездом не ставят под угрозу безопасность или работу поезда.
Некоторые системы, такие как ACSES компании Amtrak, работают с гибридной технологией, которая использует беспроводные каналы для обновления временных ограничений скорости или передачи определенных сигналов, причем ни одна из этих систем не имеет решающего значения для работы поездов.
Оборудование на борту локомотива должно постоянно рассчитывать текущую скорость поезда относительно заданной скорости на некотором расстоянии, определяемой кривой торможения. Если поезд рискует не замедлиться до заданной скорости с учетом кривой торможения, тормоза включаются автоматически, и поезд немедленно замедляется. Целевые значения скорости обновляются на основе информации о фиксированных и динамических ограничениях скорости, определяемых профилем пути и системой сигнализации.
Большинство современных реализаций PTC также используют блок управления скоростью для хранения базы данных профилей путей, прикрепленной к какой-либо навигационной системе. Устройство отслеживает положение поезда на железнодорожном пути и автоматически обеспечивает соблюдение любых ограничений скорости, а также максимально разрешенной скорости. Временные ограничения скорости можно обновить до отхода поезда от терминала или по беспроводным каналам передачи данных. Данные трассы также можно использовать для расчета кривых торможения на основе профиля уклона . Навигационная система может использовать стационарные путевые маяки или дифференциальные станции GPS в сочетании с вращением колес для точного определения местоположения поезда на линии с точностью до нескольких футов.
В то время как некоторые системы PTC напрямую взаимодействуют с существующей системой сигнализации, другие могут поддерживать набор жизненно важных компьютерных систем в центральном месте, которые могут отслеживать поезда и выдавать им разрешения на движение напрямую через беспроводную сеть передачи данных. Это часто считается формой управления поездом на основе связи и не является необходимой частью PTC.
Поезд может определять состояние (а иногда и управлять) придорожных устройств, например, положения переключателей . Эта информация отправляется в центр управления для дальнейшего определения безопасного движения поезда. Текстовые сообщения и условия тревоги также могут автоматически и вручную обмениваться между поездом и центром управления. Другая возможность позволит ответственному сотруднику (EIC) давать поездам разрешение на прохождение через их рабочие зоны с помощью беспроводного устройства вместо устного общения.
Даже там, где системы безопасности, такие как сигнализация в кабине, существовали в течение многих десятилетий, отрасль грузовых железных дорог неохотно устанавливала устройства контроля скорости, поскольку зачастую неуклюжий характер таких устройств может отрицательно повлиять на безопасную в других отношениях работу поездов. Усовершенствованные алгоритмы управления скоростью на базе процессора, обнаруженные в системах PTC, утверждают, что способны должным образом регулировать скорость грузовых поездов длиной более 5000 футов (1500 м) и весом более 10 000 коротких тонн (9 100 т), но остаются опасения по поводу использования окончательное решение находится в руках опытных инженеров-железнодорожников . Неправильное использование пневматического тормоза может привести к угону поезда, сходу с рельсов или неожиданному разделению. [ нужна цитата ]
Кроме того, чрезмерно консервативная система PTC рискует замедлить движение поездов ниже того уровня, на котором они ранее безопасно эксплуатировались инженерами-людьми. Железнодорожные скорости рассчитываются с учетом коэффициента безопасности , при котором незначительное превышение скорости не приведет к аварии. Если система PTC применяет собственный запас безопасности, то конечным результатом будет неэффективный двойной коэффициент безопасности. Более того, система PTC может быть неспособна учитывать изменения погодных условий или движения поездов и, возможно, будет вынуждена предполагать наихудший сценарий , что еще больше снизит производительность. [30] В своей нормативной документации от 2009 года FRA заявило, что PTC на самом деле, вероятно, снизит пропускную способность грузовых железных дорог на многих основных линиях. [31] Европейский проект LOCOPROL/LOCOLOC показал, что одна только спутниковая навигация, улучшенная EGNOS , не может обеспечить полноту безопасности SIL4 , необходимую для сигнализации поездов. [32]
С чисто технической точки зрения PTC не предотвратит некоторые столкновения на низкой скорости, вызванные разрешенной блокировкой , аварии, вызванные «толчком» (движением задним ходом при неадекватном наблюдении), сходы с рельсов, вызванные дефектом пути или поезда, столкновения на переездах или столкновения с ранее сошедшие с рельсов поезда. Если PTC установлен при отсутствии блоков рельсовых цепей, он не сможет обнаружить сломанные рельсы, затопленные пути или опасный мусор, засоряющий линию.
Беспроводная инфраструктура, которую планируется использовать всеми грузовыми перевозками класса I в США , большинством небольших грузовых железных дорог и многими пригородными железными дорогами, основана на радиопередачах данных, работающих в одном диапазоне частот около 220 МГц . Консорциум PTC 220 LLC, созданный двумя грузовыми железными дорогами, приобрел у предыдущих лицензиатов значительную часть спектра в районе 220 МГц для использования при развертывании PTC. Часть этого спектра предоставляется в форме общенациональных лицензий, а часть — нет. Консорциум планирует предоставить этот спектр для использования грузовыми компаниями США, но еще в 2011 году заявил, что не уверен, достаточно ли у них спектра для удовлетворения своих потребностей. Несколько пригородных железных дорог начали приобретать спектр 220 МГц в своих географических регионах, но существует широко распространенная обеспокоенность тем, что приобретение достаточного количества спектра 220 МГц может быть затруднено из-за нехватки доступности, трудностей в переговорах по сложным многосторонним сделкам для получения достаточного количества частот. смежного спектра, а также потому, что финансовые затраты на приобретение могут сделать задачу невыполнимой для некоторых государственных ведомств. Однако исследования показывают, что динамическое распределение спектра может решить проблему распределения спектра в полосе пропускания 220 МГц. [33] [34]
Многие железные дороги обратились к FCC с просьбой передать им часть спектра 220 МГц . Они утверждают, что для совместимости друг с другом они должны иметь спектр 220 МГц . FCC заявила, что никакого перераспределения не предвидится, что у железных дорог нет оснований запрашивать перераспределение спектра, поскольку они не определили количественно, какой объем спектра им нужен, и что железным дорогам следует искать спектр на вторичных рынках 220 МГц или в других диапазонах. [35]
Не существует нормативных или технических требований, требующих использования частоты 220 МГц для реализации PTC (если реализация PTC вообще предполагает использование беспроводных компонентов). Если необходима беспроводная передача данных, у спектра 220 МГц есть несколько преимуществ , при условии, что его можно приобрести по разумной цене. Первой причиной рассмотреть возможность использования спектра 220 МГц является совместимость PTC для грузовых перевозок и для некоторых, но не всех, операций пригородного железнодорожного транспорта. Грузовые операции в США часто включают совместное использование железнодорожных путей, когда железнодорожные транспортные средства одной железной дороги работают в качестве гостя на основных путях другой железной дороги. Реализация PTC в такой среде легче всего достигается с помощью того же оборудования PTC, включая радиосвязь и соответствующий радиоспектр.
Когда пригородная железная дорога должна работать на территории грузовой железной дороги, пассажиру, скорее всего, потребуется установить на своем железнодорожном транспортном средстве оборудование PTC (включая радио), соответствующее системе PTC грузовой железной дороги, и это обычно означает использование Радио и спектр 220 МГц . Если пассажиры пригородных поездов используют одно и то же оборудование PTC, радиоприемники и спектр на своей территории, они смогут использовать их, когда их транспортные средства въезжают на территорию грузового автомобиля. С практической точки зрения, если пассажир вместо этого решит использовать PTC другого типа на своей территории, ему необходимо будет установить второй комплект бортового оборудования, чтобы он мог использовать PTC на своей территории, а также использовать PTC на территории грузового автомобиля. Если многодиапазонная радиостанция (например, программно-определяемые радиостанции текущего поколения ) недоступна, то потребуются отдельные радиостанции и отдельные антенны. Учитывая сложность геометрии путей, PTC требует переменного объема спектра в зависимости от времени. Одним из способов достижения этой цели является расширение программно-определяемых радиостанций PTC таким образом, чтобы у них была возможность динамического распределения спектра. Добавление интеллекта к радио также помогает повысить безопасность среды связи PTC. [36]
Если небольшая грузовая или пригородная железная дорога не работает на территории другой железной дороги, то нет причин, основанных на совместимости, которые обязывали бы их использовать спектр 220 МГц для внедрения PTC. Кроме того, если небольшая грузовая или пригородная железная дорога работает только на своей территории и принимает другие гостевые железные дороги (грузовые или другие пассажирские железные дороги), все равно нет основанной на совместимости причины, по которой хост обязан использовать спектр 220 МГц для реализации PTC. Такая железная дорога могла бы внедрить PTC, свободно выбрав любой радиоспектр и потребовав от гостевых железных дорог либо установить совместимое оборудование PTC (включая радио) на борту своих поездов, либо предоставить придорожное оборудование для внедрения гостевого PTC, которое будет установлено на территории принимающей железной дороги. Интересным примером, который подчеркивает некоторые из этих проблем, является северо-восточный коридор. Amtrak предоставляет услуги двум объектам пригородной железной дороги, которые ей не принадлежат: Metro-North Railroad (принадлежит Нью-Йорку и Коннектикуту) и Транспортному управлению Массачусетского залива (MBTA) (принадлежит Массачусетсу). Теоретически компания Amtrak могла бы установить собственную систему PTC на этих основных объектах (около 15 процентов коридора) или, что еще хуже, оказаться в нелепом положении, пытаясь установить три разные системы PTC на каждом поезде Amtrak, проходящем через железнодорожный коридор. пригородные свойства. Это был не тот случай. Компания Amtrak имела значительное преимущество перед агентствами пригородной железной дороги в коридоре во внедрении PTC. Они потратили значительное количество времени на исследования и разработки и получили раннее одобрение своей системы ACSES в северо-восточном коридоре от FRA. Сначала они решили использовать частоту 900 МГц , а затем перешли на частоту 220 МГц , отчасти из-за предполагаемого улучшения производительности радиосистемы, а отчасти потому, что Amtrak использовала 220 МГц в Мичигане для реализации ITCS. [37] Когда пригородные агентства в коридоре рассматривали варианты внедрения PTC, многие из них решили воспользоваться передовой работой, проделанной Amtrak, и внедрить решение ACSES с использованием 220 МГц . Ранняя работа Amtrak оправдала себя и означала, что они будут пересекать пригородные объекты, на которых установлен один и тот же протокол с одинаковой частотой, что сделает их всех совместимыми. (На самом деле большая часть Северо-восточного коридора принадлежит и управляется компанией Amtrak, а не пригородными объектами, включая пути от Вашингтона, округ Колумбия, до станции Пенсильвания в Нью-Йорке , и пути от Филадельфии до Гаррисберга, штат Пенсильвания . Штат Массачусетс владеет путями от Линия штата Род-Айленд до границы штата Нью-Гэмпшир, но компания Amtrak «управляет» только линией между ними.Нью-Йорк и Нью-Хейвен, штат Коннектикут, фактически принадлежат и управляются пригородной линией.)
Еще одной предполагаемой причиной рассмотреть возможность использования частоты PTC на частоте 220 МГц может быть доступность радиооборудования, совместимого с PTC. Радиооборудование, специально предназначенное для PTC, в настоящее время доступно только у ограниченного числа поставщиков, и они ориентированы только на частоту 220 МГц . В частности, один поставщик радиооборудования, компания Meteorcomm LLC, может поддерживать протокол I-ETMS PTC с помощью радиочастоты 220 МГц . Meteorcomm находится в совместной собственности нескольких грузовых компаний класса I , и некоторые представители отрасли указали, что использование их радиочастот 220 МГц и сопутствующего оборудования будет осуществляться на основе лицензирования для каждой площадки. С этим процессом также могут быть связаны периодические сборы. Кроме того, существуют опасения, что сборы за участие и лицензионные сборы будут значительными, и это заставило некоторых предположить, что владельцы Meteorcomm (грузов) могут быть юридически подвержены нарушениям антимонопольного законодательства. [ нужна цитата ] Для многих железных дорог нет другого практического варианта выполнить федеральный мандат, кроме как установить PTC на частоте 220 МГц с использованием I-ETMS с радиостанциями Meteorcomm. В северо-восточном коридоре другой поставщик радиостанций, GE MDS, может поддерживать протокол Amtrak ACSES с помощью радиочастоты 220 МГц . Следует подчеркнуть, что основной проблемой среди грузов, связанных с соблюдением сроков PTC, является наличие оборудования PTC. [38] С учетом антимонопольного законодательства и обеспечения доступности радиосвязи, конструкции радиостанций Meteorcomm были переданы на второй источник радиостанциям CalAmp . Все это может означать, что на всех железных дорогах, которые должны внедрить PTC, не будет достаточного радиооборудования PTC 220 МГц . [ нужна цитата ]
Есть также проблемы с использованием этих частот за пределами США; в Канаде частота 220 МГц остаётся частью радиолюбительского диапазона 1,25 метра . [39] [40]
Другие полосы, помимо 220 МГц , будут поддерживать PTC и использовались для получения одобрения FRA на PTC. Когда компания Amtrak получила первоначальное одобрение, они планировали использовать частоты 900 МГц для ACSES. BNSF Railway получила первые разрешения PTC от FRA на раннюю версию ETMS, использующую многодиапазонную радиосвязь, включающую частоты 45 МГц , частоты 160 МГц , частоты 900 МГц и Wi-Fi. Небольшим грузовым или пригородным компаниям, выбравшим одну или несколько из этих полос или другую, например 450 МГц, может быть проще приобрести спектр. Для успешного развертывания PTC им необходимо будет изучить проблемы спектра, радиооборудования, антенн и совместимости протоколов. [ нужна цитата ]
Не существует единого определенного стандарта для «совместимых систем PTC». Несколько примеров совместимых систем иллюстрируют этот момент. Во-первых, UP и BNSF совместимы в своих системах. Они оба внедряют I-ETMS и будут использовать разные радиочастоты в разных местах. [ нужна цитата ] Во втором примере компания Amtrak совместима с компанией Norfolk Southern в Мичигане. Amtrak использует ITCS, а Norfolk Southern использует I-ETMS. Для обеспечения взаимодействия на каждом придорожном участке установлены две радиостанции 220 МГц , и оба они взаимодействуют с общей системой PTC через интерфейсное устройство (аналогично сетевому шлюзу или преобразователю протоколов) на каждом придорожном пункте. Одна радиосвязь с грузовыми поездами использует I-ETMS, а другая радиосвязь с пассажирскими поездами с использованием ITCS. В этом случае совместимость остается на обочине и не включает в себя выход беспроводного сегмента на рельсовые транспортные средства или бортовые системы. В третьем примере, аналогичном первому, Metrolink, агентство пригородных железных дорог в Лос-Анджелесе, внедряет I-ETMS и будет использовать то же оборудование PTC, что и UP и BNSF. Metrolink приобретает собственный спектр 220 МГц , чтобы поезда на территории Metrolink (пригородные и грузовые) использовали другие каналы, кроме тех, которые используются UP и BNSF. Функциональная совместимость достигается за счет переключения каналов встроенной радиостанции в зависимости от местоположения. [ нужна цитата ] Для SEPTA , пригородного сообщения в Филадельфии и ее окрестностях , Ansaldo внедряет ACSES , протокол PTC северо-восточного коридора Amtrak. Для CSX все транзакции ACSES PTC будут передаваться CSX в бэк-офисе SEPTA, и CSX будет отвечать за развертывание инфраструктуры I-ETMS, которую они будут использовать для связи со своими грузовыми поездами. Модель совместимости SEPTA очень похожа на модель взаимодействия служб общественной безопасности, в которой различные радиосистемы, использующие разные частоты и протоколы, соединяются перекрестно только в бэк-офисе для поддержки межсистемной связи. [ нужна цитата ]
Для крупных грузовых железных дорог и компании Amtrak ответ, по-видимому, заключается в том, что одной полосы частот достаточно. Эти железнодорожные перевозки измеряют своевременность движения в гораздо более грубой шкале, чем пассажиры пригородных поездов, поэтому их терпимость к задержкам выше и меньше влияет на расписание поездов. [ нужна цитата ] Кроме того, реализации PTC, развернутые пригородными перевозками, будут работать намного ближе к диапазону производительности, чем у Amtrak или грузовых перевозок. Поэтому, в частности, у пассажиров есть некоторая обеспокоенность тем, что реализация PTC с одной полосой частот может оказаться недостаточной. Подход с использованием одного частотного диапазона для поддержки управления поездом в реальном времени исторически был трудным для использования в таких приложениях. [ нужна цитата ] Эта трудность характерна не только для управления поездом. Помехи, как антропогенные, так и естественные, могут время от времени влиять на работу любой беспроводной системы, работающей в одном диапазоне частот. Когда такие беспроводные системы используются для сетей управления в реальном времени, очень сложно гарантировать, что производительность сети иногда не пострадает. Компания CSX столкнулась с этой проблемой, когда в 1990-х годах у нее возникли проблемы с каналами распространения сигнала в сети усовершенствованной системы управления поездом (ATCS) на частоте 900 МГц . [41] Протокол ATCS, который AAR рекомендовал FCC рассматривать как PTC в 2000 году (когда AAR запросила общенациональную «ленточную» лицензию на 900 МГц ), [42] может поддерживать работу управления поездом как на частоте 900 МГц , так и на 160 МГц . [43] Последняя полоса частот используется для УВД только на нескольких подразделениях и коротких линиях. Совсем недавно отрасль перешла к более надежному многодиапазонному радиорешению для приложений передачи данных, таких как PTC. В 2007 году BNSF впервые получила одобрение FRA на свою оригинальную систему ETMS PTC, использующую многочастотную радиосвязь. [44] Кроме того, в середине 2008 года усилия AAR, спонсируемые FRA, по разработке высокопроизводительной радиопередачи данных (HPDR) для использования на частоте 160 МГц фактически привели к заключению контракта с Meteorcomm на поставку 4-диапазонной радиостанции. используется для голоса и данных. [45] Эти недавние попытки многодиапазонной радиосвязи были отложены в конце 2008 года, после того как Закон о повышении безопасности на железнодорожном транспорте стал законом, и грузовые компании решили использовать PTC только на частоте 220 МГц в конфигурации с одним диапазоном частот. Компания Amtrak и большинство пригородных перевозок быстро последовали этому примеру, выбрав частоту 220 МГц . [ нужна цитата ]
Вскоре после принятия Закона о повышении безопасности на железнодорожном транспорте многие пригородные железные дороги решили не разрабатывать собственный протокол PTC, а вместо этого решили сэкономить время и деньги, используя протокол, разработанный либо для грузовых, либо для дальнемагистральных пассажирских перевозок (Amtrak). Развертывание такого протокола для городских пригородных перевозок, где необходимо будет поддерживать многочисленные небольшие и быстро движущиеся поезда, будет непростой задачей. Еще неизвестно, сможет ли диапазон производительности протоколов PTC, разработанных и оптимизированных для менее многочисленных, более медленных и/или более крупных поездов, поддерживать более сложный эксплуатационный сценарий, например, сценарий работы пригородных железных дорог, без ущерба для своевременности движения. Детальное и исчерпывающее моделирование протокола может снизить риск возникновения проблем, однако существует слишком много переменных, особенно если учитывать беспроводной компонент, чтобы заранее гарантировать, что при определенных наихудших эксплуатационных профилях в определенных местах на работу поездов это не повлияет. . Фактически, во время приемочного тестирования системы такие эксплуатационные профили наихудшего случая могут даже не быть проверены из-за затраченных на это усилий. Достаточно только подумать, что потребуется для определения ограничений пропускной способности поездов по протоколу PTC на каждой блокировке крупной пригородной железной дороги, когда поезд выходит из строя на блокировке и 10–20 других поездов находятся в зоне действия связи одного придорожного пункта. Такой сценарий «что, если» можно протестировать на нескольких блокировках, но не на 30 или более блокировках на большом пригородном участке. [ нужна цитата ]
Большая группа отраслевых экспертов из федерального правительства, [ какого? ] производители, железные дороги и консультанты участвуют в исследовательской группе, спонсируемой рабочей группой IEEE 802.15 , чтобы изучить возможность использования уроков, извлеченных при разработке протоколов в пакете IEEE 802 , чтобы предложить комплексное решение для беспроводного компонента PTC. Хотя эти усилия не могут существенно изменить текущие усилия США по PTC, которые уже предпринимаются, открытый стандарт, возможно, может обеспечить путь вперед для всех железных дорог, чтобы в конечном итоге развернуть более функционально совместимое, устойчивое, надежное, ориентированное на будущее и масштабируемое решение для беспроводной компонент PTC. [ нужна цитата ]
Железнодорожная отрасль, как и перерабатывающая промышленность и электроэнергетика, всегда требовала, чтобы окупаемость крупных капиталовложений, связанных с улучшением инфраструктуры, была полностью реализована до того, как актив будет выведен из эксплуатации и заменен. Эта парадигма будет применяться и к PTC. Крайне маловероятно, что в течение первых 10 лет произойдут какие-либо серьезные обновления первоначальных развертываний PTC. Расчет окупаемости инвестиций непрост, и некоторые железные дороги могут решить, например, через пять лет, что модернизация определенных компонентов PTC может быть оправдана. Примером может быть радиокомпонент ПТК. Если открытый стандарт создает менее дорогой радиопродукт, обратно совместимый с существующими системами и, возможно, улучшающий производительность системы PTC, а также включающий улучшения, позволяющие сэкономить на эксплуатационных расходах, тогда железной дороге было бы разумно рассмотреть план замены своих радиостанций PTC. [46]
Wabtec работает с железной дорогой Аляски над разработкой системы предотвращения столкновений Vital PTC для использования на их локомотивах. Система предназначена для предотвращения столкновений поездов, обеспечения соблюдения ограничений скорости и защиты дорожных работников и оборудования. Электронная система управления поездами (ETMS) Wabtec также предназначена для работы с диспетчерской системой Wabtec TMDS для обеспечения управления поездами и диспетчеризации из Анкориджа. [47]
Данные между локомотивом и диспетчером передаются по цифровой радиосистеме, предоставляемой Meteor Communications Corp (Meteorcomm). Бортовой компьютер предупреждает рабочих о приближающихся ограничениях и при необходимости останавливает поезд. [48]
Система Advanced Civil Speed Enforcement System (ACSES) компаний Alstom и PHW установлена на участках северо-восточного коридора компании Amtrak между Вашингтоном и Бостоном . ACSES расширяет возможности систем сигнализации в кабине, предоставляемых PHW Inc. Он использует пассивные транспондеры для обеспечения соблюдения постоянных гражданских ограничений скорости. Система предназначена для предотвращения столкновений поездов (PTS), защиты от превышения скорости и защиты рабочих бригад с помощью временных ограничений скорости. [49] [50]
Дополнительная система управления поездами (ITCS) компании GE Transportation Systems установлена на линии Amtrak в Мичигане , позволяя поездам двигаться со скоростью 110 миль в час (180 км/ч). [51]
Крушение поезда в Филадельфии в 2015 году можно было бы предотвратить, если бы на участке пути, по которому двигался поезд, было правильно реализовано принудительное управление поездом. Команды предупреждения/штрафа за превышение скорости не были настроены на этом конкретном участке пути, хотя они были настроены в другом месте. [52]
Электронная система управления поездами (ETMS) компании Wabtec установлена на участке железной дороги BNSF . Это накладная технология, которая дополняет существующие методы управления поездом. ETMS использует GPS для определения местоположения и цифровую радиосистему для отслеживания местоположения и скорости поезда. Он предназначен для предотвращения определенных типов аварий, в том числе столкновений поездов. Система включает в себя экран дисплея в кабине, который предупреждает о проблеме, а затем автоматически останавливает поезд, если соответствующие действия не предпринимаются. [53]
CSX Transportation разрабатывает систему управления поездами на основе связи (CBTM) для повышения безопасности своих железнодорожных перевозок. CBTM является предшественником ETMS. [54]
Электронная система управления поездами Wabtec (ETMS) предоставит решения PTC в сочетании с системой управления поездами и диспетчеризации Wabtec (TMDS), которая с 2007 года служит диспетчерским решением KCS для всех железнодорожных операций в США на линии KCS. . В январе 2015 года компания KCS начала обучение персонала по PTC в своем учебном центре TEaM в Шривпорте, штат Луизиана, с первоначальным набором в 160 человек. [55]
Большинство локомотивов и кабин пригородной железной дороги MBTA , за исключением вагонов управления Bombardier серии 1625–1652 и локомотивов F40PH серии 1000–1017 (ныне вышедших на пенсию) серии 1000–1017 , оснащены технологией ACSES , соответствующей требованиям PTC , которая установлена на Северо-восточном коридоре Amtrak . Все поезда MBTA, следующие по любому сегменту Северо-восточного коридора, должны быть оборудованы работающим бортовым оборудованием ACSES, что касается поездов на маршрутах Providence/Stoughton Line , Franklin/Foxboro Line и Needham Line . MBTA закрыла некоторые линии по выходным в 2017 и 2018 годах, чтобы уложиться в федеральный срок в декабре 2020 года для полносистемной PTC. [56]
В ноябре 2013 года Управление транспорта Нью-Йорка подписало контракт на сумму 428 миллионов долларов на установку принудительного управления поездами на железной дороге Лонг-Айленда и железной дороге Метро-Норт с консорциумом Bombardier Transportation Rail Control Solutions и Siemens Rail Automation . [57] [58] Установки LIRR и Metro-North будут включать в себя модификации и модернизацию существующих систем сигнализации, а также добавление оборудования ACSES II [49] . Компания Siemens заявила, что установка PTC будет завершена к декабрю 2015 года, но пропустила этот срок [59] и не завершила установку до конца 2020 года. [60]
Усовершенствованная система контроля скорости (ASES) компании Ansaldo STS USA Inc устанавливается на пригородных линиях общественного транспорта Нью-Джерси . Это координируется с ACSES Alstom, чтобы поезда могли курсировать по Северо-восточному коридору. [29]
Южная железная дорога Норфолка начала работу над системой в 2008 году вместе с электроникой Wabtec Railway, чтобы приступить к разработке плана по внедрению Positive Train Control на рельсах NS. NS уже внедрила PTC на 6 310 милях путей и планирует реализовать это на 8 000 миль путей. NS запросила продление срока действия PTC на своих путях из-за необходимости больше работать на участках без путевых сигналов, а также предусмотреть условия для небольших железных дорог, с которыми компания ведет бизнес, чтобы они могли использовать PTC. NS продолжает испытывать проблемы с системой и хочет уделить достаточно времени ее исправлению, чтобы обеспечить безопасность своих сотрудников и всех остальных, использующих их треки. NS добавляет и обновляет свои локомотивы компьютерами с поддержкой PTC, чтобы эти локомотивы можно было использовать на магистральных линиях. 2900 локомотивов из почти 4000, имеющихся у компании, были оснащены компьютерами с поддержкой PTC. NS планирует поставить на хранение не менее 500 локомотивов с использованием точных технологий. NS обновляет свое путевое оборудование, такое как радиовышки и освещение пунктов управления, чтобы помочь в работе PTC на железной дороге. Новые компьютеры на локомотивах позволяют локомотивам взаимодействовать друг с другом и путевыми системами. Локомотивы компании Norfolk Southern General Electric Transportation оснащены GPS , что облегчает использование PTC. Все локомотивы NS оснащены компьютерной системой Energy Management, которая предоставляет данные о локомотиве в режиме реального времени. Система также может контролировать скорость поезда и тормозные системы на борту. Система EM позволяет местным жителям использовать меньше топлива и быть более эффективными. Конечная цель NS — полностью автономная работа своих поездов. Эта система будет использоваться вместе с Auto-router, используемым для маршрутизации движения поездов практически без участия человека. Интеграция этих двух систем с PTC позволяет более точно контролировать движение и управление поездами по железной дороге. NS, Union Pacific , CSXT , BNSF и Virginia Railway Express тестируют взаимодействие, чтобы убедиться, что системы PTC каждой компании работают друг с другом и обеспечивают безопасное железнодорожное сообщение. Для этого поезд NS на путях CSXT должен вести себя так же, как поезд CSXT , или наоборот. Это требует, чтобы железные дороги использовали одни и те же средства связи и радиочастоты, чтобы все работало бесперебойно. Около 3000 локомотивов были оснащены компьютерами с поддержкой PTC. [61] [62] [63] [64]
Система наложения сигналов на основе связи Caltrain (CBOSS) была установлена, но не полностью протестирована вдоль коридора полуострова между Сан-Франциско, Сан-Хосе и Гилроем, Калифорния. [65] Caltrain выбрала компанию Parsons Transportation Group (PTG), которая работала над аналогичной системой для Metrolink в Южной Калифорнии, для внедрения, установки и тестирования CBOSS в ноябре 2011 года. [66] В феврале 2017 года совет директоров Caltrain отменил проект контракт с PTG из-за несоблюдения запланированного срока на 2015 год. [67] PTG и Caltrain продолжали подавать иски за нарушение контракта. [65] [68] На заседании совета директоров 1 марта 2018 года Caltrain объявила, что заключит контракт с Wabtec на внедрение I-EMTS. [69]
Технологии Positive Train Control (PTC) и систем мониторинга транспортных средств были разработаны для новых линий пригородных поездов Денверского метрополитена , которые начали открываться в 2016 году. [70] После открытия 22 апреля 2016 года линии A Университета Колорадо между станцией Денвер Юнион и в международном аэропорту Денвера , он столкнулся с рядом проблем, связанных с необходимостью регулировать длину обесточенных промежутков между различными воздушными секциями электропередачи, прямыми ударами молнии, зацеплением проводов и неожиданным поведением перекрестных сигналов. [71] В ответ на проблемы с пересечением компания Denver Transit Partners, подрядчик по строительству и эксплуатации линии А, разместила охрану в каждом месте, где линия А пересекает местные улицы на одном уровне, продолжая при этом изучать версии программного обеспечения и другие исправления ошибок. решить основные проблемы. [72] FRA требовало частых отчетов о проделанной работе, но разрешило RTD открыть свою линию B , как первоначально планировалось, 25 июля 2016 года, [73] поскольку линия B имеет только один одноуровневый переезд на своем текущем маршруте. [72] Однако FRA приостановило испытания на более длинной линии G до Wheat Ridge , открытие которой первоначально планировалось на осень 2016 года, до тех пор, пока не будет продемонстрирован больший прогресс в решении проблем пересечения линии A. [74] Испытания линии G возобновились в январе 2018 года, хотя линия A продолжала работать в условиях отказа. [75] Линия G открылась для пассажирских перевозок 26 апреля 2019 года. [76]
Позитивный контроль поездов был внедрен на 63 переездах железной дороги Сонома-Марин на протяжении первоначального пассажирского коридора длиной 43 мили (69 км), регулярное движение которого началось 25 августа 2017 года после того, как FRA дало окончательное одобрение для PTC SMART. система. [77] SMART использует систему E-ATC для реализации PTC. [78]
28 февраля 2016 года SEPTA получила одобрение FRA на запуск PTC на своих региональных железнодорожных линиях. [79] 18 апреля 2016 года SEPTA запустила PTC на линии Уорминстер , первой линии, использующей эту систему. [79] [80] В течение 2016 и 2017 годов PTC был развернут на различных региональных железнодорожных линиях. 1 мая 2017 года линии Паоли/Торндейл , Трентон-Лайн и Уилмингтон/Ньюарк-Лайн (все они проходят по путям Amtrak) получили PTC, последнюю из региональных железнодорожных линий, получивших эту систему. [81]
Metrolink , система пригородных железных дорог Южной Калифорнии, участвовавшая в столкновении поездов в Чатсуорте в 2008 году , которое послужило толчком к принятию Закона о повышении безопасности на железнодорожном транспорте 2008 года , была первой пассажирской железнодорожной системой, которая полностью реализовала положительный контроль над движением поездов. [82] В октябре 2010 года Metrolink заключила с PTG контракт на сумму 120 миллионов долларов на проектирование, закупку и установку PTC. [83] PTG разработала систему PTC, которая использовала технологию GPS, информирующую о местоположении бортовые компьютеры поездов, которые беспроводным образом связываются с придорожными сигналами и центральным офисом. [84] Metrolink предполагала, что PTC будет передана в коммерческое обслуживание к лету 2013 года. [84] Однако Парсонс объявил, что FRA разрешило Metrolink управлять PTC RSD с использованием Wabtec I-ETMS в коммерческом обслуживании на линии Сан-Бернардино в марте 2015 года. [85] Metrolink объявила, что к июню 2015 года система PTC была установлена на всех принадлежащих ей милях полосы отвода и работает над установкой системы на путях, совместно используемых с Amtrak, грузовыми и другими партнерами пассажирских железных дорог. [86]
В 1990-х годах Union Pacific Railroad (UP) реализовала партнерский проект с General Electric по внедрению аналогичной системы, известной как «Точное управление поездом». Эта система должна была включать в себя работу движущегося блока , который регулирует «безопасную зону» вокруг поезда в зависимости от его скорости и местоположения. Подобные сокращения иногда вызывали путаницу в определении технологии. Позже GE отказалась от платформы Precision Train Control. [87]
В 2008 году команда компаний Lockheed Martin , Wabtec и Ansaldo STS USA Inc установила подсистему ITCS на 120-мильном участке пути UP между Чикаго и Сент-Луисом. Другие крупные компании-разработчики программного обеспечения, такие как PK Global, Tech Mahindra , также являются стратегическими ИТ-партнерами в разработке систем PTC. [88]
По состоянию на 31 декабря 2017 года [update]Union Pacific установила сигнальное оборудование PTC на 99 процентах, или более 17 000 миль общего маршрута. Компания Union Pacific частично установила оборудование PTC примерно на 98 процентах своих 5515 локомотивов, предназначенных для той же технологии, а также оборудовала и ввела в эксплуатацию 4220 локомотивов оборудованием и программным обеспечением PTC. Union Pacific также установила 100 процентов придорожных антенн, необходимых для поддержки PTC на полосе отвода компании. [89]
положительное разделение поездов (которое в 2001 году было переименовано в положительное управление поездами) впервые было внесено в список самых разыскиваемых Советом по безопасности.
{{cite news}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link){{cite news}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)