Положительный контроль поездов ( PTC ) — это семейство автоматических систем защиты поездов , используемых в Соединенных Штатах. [1] Большая часть протяженности национальной железнодорожной сети Соединенных Штатов имеет форму PTC. Эти системы, как правило, предназначены для проверки того, что поезда движутся безопасно, и для их остановки, если это не так. [2]
Положительный контроль поезда ограничивает движение поезда до явного разрешения; движение останавливается при аннулировании. Поезд, работающий по PTC, получает разрешение на движение, содержащее информацию о его местоположении и о том, где ему разрешено безопасно двигаться. PTC был установлен и введен в эксплуатацию на 100% установленных законом путей к 29 декабря 2020 года. [3]
Американская ассоциация инженеров и специалистов по обслуживанию железнодорожных путей (AREMA) описывает системы позитивного управления поездами как имеющие следующие основные функции:
В конце 1980-х годов интерес к решениям по защите поездов возрос после периода стагнации инвестиций и спада после Второй мировой войны . Начиная с 1990 года Национальный совет по безопасности на транспорте США ( NTSB ) включил PTC (тогда известный как положительное разделение поездов) в свой «Список наиболее востребованных улучшений безопасности на транспорте». [5] [6] [7] В то время подавляющее большинство железнодорожных линий в США полагалось на членов бригады, чтобы соблюдать все правила безопасности, и значительная часть аварий была связана с человеческими ошибками, о чем свидетельствуют официальные отчеты Федерального управления железных дорог (FRA) за несколько лет . [8]
В сентябре 2008 года Конгресс рассмотрел новый закон, который установил крайний срок 15 декабря 2015 года для внедрения технологии PTC на большей части железнодорожной сети США . Законопроект, проведенный через законодательный процесс 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 которого погибли 25 и получили ранения более 135 пассажиров.
Когда законопроект приближался к окончательному принятию Конгрессом, Ассоциация американских железных дорог ( AAR ) выступила с заявлением в его поддержку. [9] Президент Джордж Буш-младший подписал 315-страничный Закон о повышении безопасности на железнодорожном транспорте 2008 года 16 октября 2008 года. [10]
Среди положений закона — предоставление финансирования для помощи в оплате разработки технологии PTC, ограничение количества часов, которые бригады грузовых поездов могут работать в месяц, и требование к Министерству транспорта установить ограничения по количеству рабочих часов для бригад пассажирских поездов.
Для 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 США (GAO) сообщила, что Amtrak и основные железные дороги класса I предприняли шаги по установке систем PTC в соответствии с законом, но операторы пригородных поездов не уложились в срок до 2015 года. [13] По состоянию на июнь 2015 года [обновлять]только семь пригородных систем (29 процентов из тех, что представлены APTA) ожидали уложиться в срок. Несколько факторов задержали реализацию, включая необходимость получения финансирования (которое не было предоставлено Конгрессом); время, необходимое для проектирования, тестирования, обеспечения совместимости и производства технологии; и необходимость получения радиочастотного спектра вдоль всей железнодорожной сети, что включает разрешение FCC и в некоторых случаях переговоры с существующим владельцем о покупке или аренде. [14]
Система пригородных поездов Metrolink в Южной Калифорнии планирует стать первым пассажирским перевозчиком США, который установит эту технологию на всей своей системе. После некоторых задержек [15] демонстрация PTC в коммерческой службе началась в феврале 2014 года; ожидается, что система будет завершена в конце лета 2015 года. [16]
В районе Чикаго система Metra ожидает, что она не будет полностью соответствовать требованиям PTC до 2019 года. [14]
В октябре 2015 года Конгресс принял законопроект, продлевающий срок соблюдения на три года, до 31 декабря 2018 года. Президент Барак Обама подписал законопроект 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, которые продемонстрировали прогресс в реализации. [19] 29 декабря 2020 года было сообщено, что защитные меры были установлены на всех требуемых железных дорогах, на два дня раньше срока. [20]
Существуют некоторые разногласия относительно того, имеет ли смысл PTC в форме, предписанной Конгрессом. Не только ожидается, что стоимость общенациональной установки PTC составит от 6 до 22 миллиардов долларов США , большую часть которой понесут грузовые железные дороги США, [21] есть вопросы относительно надежности и зрелости технологии для всех видов магистральных грузовых поездов и сред с высокой плотностью движения. [22] Требование PTC также может наложить барьеры на запуск новых пассажирских железнодорожных или грузовых услуг, что приведет к миллионам долларов дополнительных расходов PTC. Нефинансируемый мандат также связывает руки FRA, чтобы принять более тонкий или гибкий подход к принятию технологии PTC там, где это имеет наибольший смысл или где это технически наиболее осуществимо. [21]
В то время как Консультативный комитет по безопасности на железных дорогах FRA выявил несколько тысяч «PPA» (предотвратимых аварий PTC) на железных дорогах США за 12-летний период, анализ затрат показал, что накопленная экономия, которая будет получена от всех аварий, недостаточна для покрытия стоимости PTC на железных дорогах класса I. Таким образом, PTC не был экономически оправдан в то время. [23] FRA согласилась с этой оценкой затрат в своем документе по нормотворчеству PTC 2009 года.
Причина отсутствия экономического обоснования заключается в том, что большинство аварий незначительны, а стандарты аварийности FRA помогают смягчить потенциальную потерю жизни или выброс опасных химических веществ. Например, за 20 лет с 1987 по 2007 год в Соединенных Штатах было всего две аварии с крупными человеческими жертвами, которые можно было предотвратить с помощью PTC (16 смертей при крушении Chase, Maryland (1987) и 11 при крушении Silver Spring, Maryland (1996)), и в каждом случае причины аварий были устранены путем внесения изменений в правила эксплуатации. [ необходима цитата ]
Стоимость внедрения PTC на 25 пригородных железнодорожных линиях в Соединенных Штатах оценивается более чем в 2 миллиарда долларов, и из-за этих затрат нескольким службам приходится отменять или сокращать ремонт, капитальные усовершенствования и обслуживание. [ требуется ссылка ] Другие службы просто не имеют средств для PTC и отложили действия, предполагая некоторые изменения со стороны Конгресса. [ требуется ссылка ] Железные дороги, эксплуатирующие линии, оборудованные сигнализацией с кабинами и существующими системами автоматического управления поездами , утверждают, что их проверенная история безопасности, которая насчитывает десятилетия, обесценивается, поскольку ATC не так агрессивна, как PTC во всех случаях. [24]
Число предотвратимых аварий PTC возросло за последние годы. В 2013 году сход с рельсов поезда Metro-North в Бронксе убил четырех человек и ранил 61. Эта авария была вызвана превышением скорости, от чего PTC способна защититься. В 2015 году сход с рельсов поезда Amtrak в Филадельфии убил восемь человек и ранил 185. [25] В этом инциденте поезд разогнался сверх безопасной скорости из-за действий отвлеченного машиниста поезда Amtrak . По данным NTSB, эту аварию можно было предотвратить с помощью системы PTC, которая бы обеспечила ограничение скорости в 50 миль в час (80 км/ч) и предотвратила бы превышение скорости и последующее столкновение поезда. [26] В 2017 году еще один сход поезда Amtrak с рельсов около Дюпона, штат Вашингтон, унес жизни трех человек и ранил 62. Машинист ошибся в текущем местоположении поезда и, следовательно, не следовал надлежащим ограничениям для длины пути, на котором находился поезд, не заметив знаков, которые должны были указывать на ограничения скорости в этом районе. NTSB узнал, что недавно на пути были внесены улучшения безопасности, за исключением участка улучшений PTC. В конечном итоге был сделан вывод, что ошибка инженера в местоположении поезда привела к крушению. Sound Transit , владелец участка железной дороги, где произошла авария, находился в процессе установки PTC, но на момент аварии он не работал. [26] В 2018 году произошло еще одно столкновение , когда поезд Amtrak протаранил неподвижный грузовой поезд в Кейси, Южная Каролина , в результате чего погибли два члена экипажа и 116 получили ранения. Председатель NTSB Роберт Самвальт заявил, что «действующий PTC предназначен для предотвращения подобных инцидентов». [27]
Типичная система PTC включает в себя два основных компонента:
При желании могут существовать три дополнительных компонента:
В настоящее время разрабатываются два основных метода внедрения PTC. Первый использует фиксированную инфраструктуру сигнализации, такую как кодированные рельсовые цепи и беспроводные транспондеры для связи с бортовым устройством управления скоростью. Другой использует беспроводные радиостанции передачи данных, распределенные вдоль линии, для передачи динамической информации. Беспроводная реализация также позволяет поезду передавать свое местоположение в систему сигнализации, которая может позволить использовать движущиеся или «виртуальные» блоки . Беспроводная реализация, как правило, 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 линии Мичиган компании Amtrak все еще не работала надежно после 13 лет разработки, [28] в то время как фиксированная система ACSES ежедневно эксплуатируется на Северо-восточном коридоре с 2002 года ( см. Amtrak ниже).
Метод фиксированной инфраструктуры оказывается популярным на пассажирских линиях с высокой плотностью движения, где уже установлена импульсная кодовая сигнализация . В некоторых случаях отсутствие зависимости от беспроводной связи рекламируется как преимущество. [29] Беспроводной метод оказался наиболее успешным на малонаселенных, несигнализированных темных территориях , обычно контролируемых с помощью путевых ордеров , где скорости уже низкие, а прерывания беспроводного соединения с поездом не ставят под угрозу безопасность или работу поездов.
Некоторые системы, такие как ACSES компании Amtrak, работают на основе гибридной технологии, которая использует беспроводные каналы связи для обновления временных ограничений скорости или пропускания определенных сигналов, при этом ни одна из этих систем не имеет решающего значения для движения поездов.
Оборудование на борту локомотива должно постоянно рассчитывать текущую скорость поезда относительно целевой скорости на некотором расстоянии, регулируемой кривой торможения. Если поезд рискует не замедлиться до целевой скорости, заданной кривой торможения, тормоза автоматически применяются, и поезд немедленно замедляется. Целевые 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, подключенных к какой-либо навигационной системе. Блок отслеживает положение поезда вдоль железнодорожной линии и автоматически применяет любые ограничения скорости, а также максимально разрешенную скорость. Временные ограничения скорости могут быть обновлены до того, как поезд покинет свой терминал, или через беспроводные каналы передачи данных. Данные о пути также могут быть использованы для расчета кривых торможения на основе профиля уклона . Навигационная система может использовать фиксированные маяки пути 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 сигналов, 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 поездами на основе коммуникаций и не является необходимой частью PTC.
Поезд может определять состояние (а иногда и контролировать) путевых устройств, например, положения стрелок . Эта информация отправляется в центр управления для дальнейшего определения безопасных перемещений поезда. Текстовые сообщения и аварийные состояния также могут автоматически и вручную передаваться 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 кабины, присутствовали в течение многих десятилетий, отрасль грузовых железных дорог неохотно устанавливала устройства контроля скорости, поскольку часто грубый характер таких устройств может оказать неблагоприятное воздействие на в остальном безопасную работу поездов. Передовые алгоритмы управления скоростью на основе процессора, используемые в системах PTC, заявляют, что способны правильно регулировать скорость грузовых поездов длиной более 5000 футов (1500 м) и весом более 10 000 коротких тонн (9100 т), но остаются опасения по поводу того, что окончательное решение будет вынесено из рук опытных инженеров-железнодорожников . Неправильное использование воздушного тормоза может привести к потере поездом контроля, сходу с рельсов или неожиданному разделению. [ необходима цитата ]
Кроме того, чрезмерно консервативная система PTC рискует замедлить поезда ниже уровня, на котором они ранее безопасно управлялись инженерами-людьми. Скорости железных дорог рассчитываются с коэффициентом безопасности, таким образом, что небольшое превышение скорости не приведет к аварии. Если система PTC применяет свой собственный запас безопасности, то конечным результатом будет неэффективный двойной коэффициент безопасности. Более того, система PTC может быть неспособна учитывать изменения погодных условий или управления поездом и, возможно, должна будет предположить наихудший сценарий , что еще больше снизит производительность. [30] В своем нормативном документе 2009 года FRA заявило, что PTC, по сути, вероятно, снизит пропускную способность грузовых железных дорог на многих основных линиях. [31] Европейский проект LOCOPROL/LOCOLOC показал, что спутниковая навигация с усовершенствованной EGNOS системой сама по себе неспособна соответствовать уровню безопасности SIL4, требуемому для сигнализации поездов. [32]
С чисто технической точки зрения PTC не предотвратит определенные столкновения на низкой скорости, вызванные разрешающей блокировкой , аварии, вызванные "толканием" (движением задним ходом при недостаточном наблюдении), сходы с рельсов из-за дефекта пути или поезда, столкновения на переездах или столкновения с ранее сошедшими с рельсов поездами. Если PTC установлен без блокировок рельсовой цепи, он не обнаружит сломанные рельсы, затопленные пути или опасный мусор, загрязняющий линию.
Беспроводная инфраструктура, запланированная для использования 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, созданный двумя грузовыми железными дорогами под названием PTC 220 LLC, приобрел значительный спектр около 220 МГц у предыдущих лицензиатов для использования при развертывании PTC. Часть этого спектра находится в форме общенациональных лицензий, а часть — нет. Консорциум планирует сделать этот спектр доступным для использования грузовыми перевозками США, но еще в 2011 году указал, что они не уверены, достаточно ли у них спектра для удовлетворения своих потребностей. Несколько пригородных железных дорог начали приобретать спектр 220 МГц в своих географических районах, но широко распространено беспокойство, что приобретение достаточного количества спектра 220 МГц может быть затруднено из-за его нехватки, трудностей в согласовании сложных многосторонних сделок для получения достаточного смежного спектра, а также потому, что финансовые затраты на приобретения могут сделать эту задачу невыполнимой для некоторых государственных агентств. Однако исследования показывают, что динамическое распределение спектра может решить проблему распределения спектра в полосе пропускания 220 МГц. [33] [34]
Многие железные дороги запросили, чтобы FCC перераспределила им части спектра 220 МГц . Они утверждают, что им нужен спектр 220 МГц , чтобы иметь возможность взаимодействовать друг с другом. FCC заявила, что никакого перераспределения не будет, что железные дороги не имеют права запрашивать перераспределение спектра, поскольку они не определили, сколько спектра им нужно, и что железные дороги должны искать спектр на вторичных рынках 220 МГц или в других диапазонах. [35]
Нет никаких нормативных или технических требований, которые требуют, чтобы 220 МГц использовались для реализации PTC (если реализация PTC вообще должна использовать беспроводные компоненты). Если необходима беспроводная передача данных, есть несколько преимуществ спектра 220 МГц , при условии, что он может быть приобретен по разумной цене. Первой причиной рассмотреть возможность использования спектра 220 МГц является совместимость PTC для грузовых перевозок и для некоторых, но не всех, пригородных железнодорожных перевозок. Грузовые перевозки в США часто включают совместное использование железнодорожных путей, когда рельсовые транспортные средства одной железной дороги работают в качестве гостя на основных путях другой железной дороги. Реализация PTC в такой среде проще всего достигается с использованием того же оборудования PTC, и это включает радиостанции и связанный с ними радиоспектр.
Когда пригородная железнодорожная операция должна работать на территории грузовой железной дороги, пассажиру, скорее всего, потребуется установить оборудование PTC (включая радио) на своем железнодорожном транспортном средстве, которое соответствует системе PTC грузовой железной дороги, и это, как правило, означает использование радиостанций и спектра 220 МГц . Если пассажир использует то же оборудование PTC, радиостанции и спектр на своей собственной территории, он сможет использовать их, когда его транспортные средства будут въезжать на территорию грузовой железной дороги. С практической точки зрения, если пассажир вместо этого выберет использование другого типа PTC на своей собственной территории, ему потребуется установить второй комплект бортового оборудования, чтобы он мог использовать PTC на своей собственной территории, а также использовать PTC на территории грузовой железной дороги. Если многодиапазонная радиостанция (например, программно-определяемые радиостанции текущего поколения ) недоступна, то потребуются отдельные радиостанции и отдельные антенны. Из-за сложности геометрии путей PTC требует переменного объема спектра в критической по времени манере. Один из способов достижения этого — расширение программно-определяемых радиостанций PTC, чтобы они обладали интеллектом для 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 основанной на совместимости причины, которая обязывает их использовать спектр 220 МГц для внедрения PTC. Кроме того, если небольшая грузовая или пригородная железная дорога работает только на своей собственной территории и принимает другие гостевые железные дороги (грузовые или другие пассажирские железные дороги), все еще нет основанной на совместимости причины, по которой хозяин обязан использовать спектр 220 МГц для внедрения PTC. Такая железная дорога могла бы внедрить PTC, свободно выбрав любой радиоспектр и потребовав от гостевых железных дорог либо установить совместимое оборудование PTC (включая радиостанции) на борту своих поездов, либо предоставить путевое оборудование для внедрения гостевой PTC на территории принимающей железной дороги. Интересным случаем, который подчеркивает некоторые из этих проблем, является северо-восточный коридор. Amtrak предоставляет услуги на двух пригородных железнодорожных объектах, которыми он не владеет: Metro-North Railroad (принадлежит Нью-Йорку и Коннектикуту) и Massachusetts Bay Transportation Authority (MBTA) (принадлежит Массачусетсу). Теоретически Amtrak могла бы установить собственную систему PTC на этих хост-объектах (около 15 процентов коридора) или, что еще хуже, оказаться в нелепом положении, пытаясь установить три разные системы PTC на каждом поезде Amtrak для пересечения пригородных объектов. Этого не произошло. Amtrak имела значительное преимущество перед пригородными железнодорожными агентствами на коридоре в плане внедрения PTC. Они потратили значительное количество времени на исследования и разработки и получили ранние одобрения на свою систему ACSES на северо-восточном коридоре от FRA. Сначала они решили использовать 900 МГц , а затем перешли на 220 МГц , отчасти из-за предполагаемого улучшения производительности радиосистемы, а отчасти потому, что Amtrak использовала 220 МГц в Мичигане для внедрения ITCS. [37] Когда пригородные агентства на 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 окупилась и означала, что они будут пересекать пригородные объекты, на которых установлен один и тот же протокол на одной и той же частоте, что сделает их все совместимыми. (На самом деле большая часть Северо-восточного коридора принадлежит и управляется Amtrak, а не пригородные объекты, включая пути от Вашингтона, округ Колумбия , до станции Нью-Йорк-Пенн и пути от Филадельфии до Гаррисберга, штат Пенсильвания . Штат Массачусетс владеет путями от государственной линии Род-Айленда до государственной линии Нью-Гемпшира, но Amtrak «управляет» этими линиями. Только линия между(Между Нью-Йорком и Нью-Хейвеном, штат Коннектикут, фактически владеет и управляет пригородная линия.)
Еще одной предполагаемой причиной рассмотрения 220 МГц для PTC может быть доступность совместимого с PTC радиооборудования. Радиооборудование, специально предназначенное для PTC, в настоящее время доступно только у ограниченного числа поставщиков, и они сосредоточены только на 220 МГц . Один поставщик радиооборудования, в частности, Meteorcomm LLC, может поддерживать протокол I-ETMS PTC с радио 220 МГц . Meteorcomm совместно принадлежит нескольким грузовым компаниям класса I , и некоторые в отрасли указали, что использование их радио 220 МГц и связанного с ним оборудования будет осуществляться на основе лицензирования для каждого участка. С этим процессом также могут быть связаны периодические сборы. Существует также обеспокоенность тем, что «вступительные взносы» и лицензионные сборы будут значительными, и это заставило некоторых предположить, что владельцы Meteorcomm (грузовые компании) могут быть подвержены юридическим нарушениям антимонопольного законодательства. [ необходима цитата ] Для многих железных дорог нет другого практического варианта выполнения федерального мандата, кроме как установить PTC на частоте 220 МГц с использованием I-ETMS с радиостанциями Meteorcomm. На северо-восточном коридоре другой поставщик радиооборудования, GE MDS, может поддерживать протокол Amtrak ACSES с радиостанцией 220 МГц . Следует подчеркнуть, что основной проблемой среди грузовых перевозок в отношении крайнего срока PTC является доступность оборудования PTC. [38] С учетом антимонопольных вопросов и доступности радиостанций, конструкции радиостанций Meteorcomm были отданы на второй план радиостанциям CalAmp . Все это может означать, что для всех железных дорог, которые должны внедрить PTC, недостаточно радиооборудования PTC на частоте 220 МГц . [ необходима цитата ]
Существуют также проблемы с использованием этих частот за пределами США; в Канаде 220 МГц остается частью радиолюбительского диапазона 1,25 метра . [39] [40]
Другие диапазоны, помимо 220 МГц, будут поддерживать PTC и использовались для получения одобрения FRA для PTC. Когда Amtrak получила свое первоначальное одобрение, они планировали использовать частоты 900 МГц для ACSES. BNSF Railway получила свои первые одобрения PTC от FRA для ранней версии ETMS, используя многополосное радио, которое включало частоты 45 МГц , частоты 160 МГц , частоты 900 МГц и WiFi. Небольшому грузовому или пригородному поезду, который выбирает один или несколько из этих диапазонов или другой, например 450 МГц, может быть проще получить спектр. Им нужно будет исследовать проблемы спектра, радиооборудования, антенн и проблемы совместимости протоколов для успешного развертывания PTC. [ необходима 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 обе внедряют I-ETMS и будут использовать разные радиочастоты в разных местах. [ требуется ссылка ] Во втором примере Amtrak совместима с Norfolk Southern в Мичигане. Amtrak использует ITCS, в то время как Norfolk Southern использует I-ETMS. Для взаимодействия в каждом придорожном пункте устанавливаются две радиостанции 220 МГц , и обе они взаимодействуют с общей системой PTC через интерфейсное устройство (похожее на сетевой шлюз или преобразователь протоколов) в каждом придорожном пункте. Одна радиостанция взаимодействует с грузовыми поездами, используя I-ETMS, а другая — с пассажирскими поездами, используя ITCS. В этом случае взаимодействие заканчивается на придорожном пункте и не включает беспроводной сегмент до рельсовых транспортных средств или бортовых систем. В третьем примере, аналогичном первому, Metrolink, агентство пригородных поездов в Лос-Анджелесе, внедряет I-ETMS и будет использовать то же оборудование PTC, что и UP и BNSF. Metrolink закупает собственный спектр 220 МГц , чтобы поезда на территории Metrolink (пригородные и грузовые) использовали другие каналы, нежели те, которые используются UP и BNSF. Совместимость достигается путем указания бортовому радио менять каналы в зависимости от местоположения. [ требуется ссылка ] Для SEPTA , пригородных перевозок в Филадельфии и ее окрестностях , Ansaldo внедряет ACSES , протокол PTC северо-восточного коридора Amtrak. Для CSX все транзакции ACSES PTC будут переданы CSX в бэк-офисе SEPTA, а CSX будет отвечать за развертывание инфраструктуры I-ETMS, которую они будут использовать для связи со своими грузовыми поездами. Модель взаимодействия SEPTA очень похожа на модель радиосообщества общественной безопасности, в которой различные радиосистемы, использующие разные частоты и протоколы, перекрестно соединяются только в бэк-офисе для поддержки межсистемных коммуникаций. [ необходима ссылка ]
Для основных грузовых железных дорог и Amtrak ответ, по-видимому, заключается в том, что одного диапазона частот достаточно. Эти железнодорожные операции измеряют соблюдение графика в гораздо более грубом масштабе, чем пассажиры пригородных поездов, поэтому их терпимость к задержкам выше и меньше влияет на расписание поездов. [ требуется цитата ] Кроме того, реализации PTC, развернутые пригородными операциями, будут работать гораздо ближе к диапазону производительности, чем у Amtrak или грузовых перевозок. Поэтому для пассажиров пригородных поездов, в частности, есть некоторые опасения, что реализация PTC с одним диапазоном частот может быть недостаточной. Подход с одним диапазоном частот для поддержки управления поездом в реальном времени имеет историю сложности использования для таких приложений. [ требуется цитата ] Эта трудность характерна не только для управления поездом. Помехи, как искусственные, так и естественные, могут иногда влиять на работу любой беспроводной системы, которая использует один диапазон частот. Когда такие беспроводные системы используются для сетей управления в реальном времени, очень сложно гарантировать, что производительность сети иногда не будет затронута. CSX столкнулась с этой проблемой, когда в 1990-х годах она столкнулась с проблемами распространения в своей сети Advanced Train Control System (ATCS) 900 МГц . [41] Протокол ATCS, который AAR рекомендовал FCC рассматривать как PTC в 2000 году (когда AAR запросил общенациональную «ленточную» лицензию 900 МГц ), [42] может поддерживать управление поездом как на частотах 900 МГц , так и на 160 МГц . [43] Последний частотный диапазон используется для ATCS только на нескольких подотделах и коротких линиях. Совсем недавно отрасль двигалась в сторону более надежного многополосного радиорешения для приложений передачи данных, таких как PTC. В 2007 году BNSF впервые получила одобрение FRA на свою оригинальную систему ETMS PTC, использующую многочастотное радио. [44] Кроме того, в середине 2008 года спонсируемая FRA работа AAR по разработке высокопроизводительного радио для передачи данных (HPDR) для использования на частоте 160 МГц фактически привела к заключению контракта с Meteorcomm на 4-диапазонное радио для использования для голоса и данных. [45] Эти более поздние многодиапазонные радиопроекты были отложены в конце 2008 года после того, как Закон о повышении безопасности на железнодорожном транспорте вступил в силу, и грузовые перевозки решили использовать PTC, используя только 220 МГц , в конфигурации с одним частотным диапазоном. Amtrak и большинство пригородных перевозок быстро последовали этому примеру, выбрав 220 МГц . [ требуется ссылка ]
Вскоре после принятия Закона о повышении безопасности на железных дорогах многие пригородные железные дороги решили не разрабатывать собственный протокол PTC и вместо этого решили сэкономить время и деньги, используя протокол, разработанный для грузовых или дальних пассажирских перевозок (Amtrak). Развертывание такого протокола для городских пригородных перевозок, где необходимо будет поддерживать многочисленные, небольшие, быстро движущиеся поезда, будет сложной задачей. Еще предстоит выяснить, сможет ли диапазон производительности протоколов PTC, разработанных и оптимизированных для менее многочисленных, более медленных и/или более крупных поездов, поддерживать более сложный эксплуатационный сценарий, такой как пригородная железнодорожная операция, без влияния на производительность по расписанию. Подробное и исчерпывающее тестирование протокола с помощью моделирования может снизить риск возникновения проблем, однако существует слишком много переменных, особенно когда рассматривается беспроводной компонент, чтобы заранее гарантировать, что при определенных наихудших эксплуатационных профилях в определенных местах эксплуатация поездов не будет затронута. Фактически, во время приемочных испытаний системы такие наихудшие эксплуатационные профили могут даже не быть протестированы из-за требуемых усилий. Нужно только подумать, что потребуется для определения ограничений пропускной способности поезда протокола PTC на каждой блокировке крупной пригородной железнодорожной операции, когда поезд сломался на блокировке, а 10–20 других поездов находятся в пределах связи одного придорожного пункта. Такой сценарий «что если» можно протестировать на нескольких блокировках, но не на 30 или более блокировках на крупной пригородной территории. [ требуется цитата ]
Большая группа отраслевых экспертов из федерального правительства, [ какие? ] производители, железные дороги и консультанты участвуют в исследовательской группе, спонсируемой рабочей группой IEEE 802.15 , чтобы рассмотреть использование уроков, полученных при разработке протоколов в наборе IEEE 802, чтобы предложить комплексное решение для беспроводного компонента PTC. Хотя эти усилия не могут существенно изменить текущие усилия PTC в Соединенных Штатах, которые уже ведутся, открытый стандарт, возможно, мог бы предоставить всем железным дорогам путь вперед, чтобы в конечном итоге развернуть более совместимое, надежное, надежное, перспективное и масштабируемое решение для беспроводного компонента PTC. [ требуется ссылка ]
Железнодорожная отрасль, как и перерабатывающая промышленность и электроэнергетика, всегда требовала, чтобы окупаемость инвестиций для 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 будут какие-либо серьезные обновления начальных развертываний PTC даже в течение первых 10 лет. Расчет окупаемости инвестиций не является простым, и некоторые железные дороги могут определить, например, через пять лет, что обновление определенных компонентов PTC может быть оправдано. Примером может быть радиокомпонент PTC. Если открытый стандарт создает менее дорогой радиопродукт, который обратно совместим с существующими системами и который, возможно, улучшает производительность системы PTC, а также включает улучшения, которые экономят эксплуатационные расходы, то железной дороге было бы разумно рассмотреть план замены своих радиостанций PTC. [46]
Wabtec работает с Alaska Railroad над разработкой системы предотвращения столкновений Vital PTC для использования на их локомотивах. Система предназначена для предотвращения столкновений поездов, обеспечения соблюдения скоростных ограничений и защиты дорожных рабочих и оборудования. Электронная система управления поездами (ETMS) от Wabtec также предназначена для работы с диспетчерской системой Wabtec TMDS для обеспечения управления поездами и диспетчерских операций из Анкориджа. [47]
Данные между локомотивом и диспетчером передаются по цифровой радиосистеме, предоставленной Meteor Communications Corp (Meteorcomm). Бортовой компьютер предупреждает рабочих о приближающихся ограничениях и останавливает поезд, если это необходимо. [48]
Система Advanced Civil Speed Enforcement System (ACSES) от Alstom и PHW установлена на участках северо-восточного коридора Amtrak между Вашингтоном и Бостоном . ACSES улучшает системы сигнализации в кабинах, предоставляемые PHW Inc. Она использует пассивные транспондеры для обеспечения постоянных гражданских ограничений скорости. Система предназначена для предотвращения столкновений поездов (PTS), защиты от превышения скорости и защиты рабочих бригад с временными ограничениями скорости. [49] [50]
Система управления поездами Incremental Train Control System (ITCS) компании GE Transportation Systems установлена на линии Amtrak в Мичигане , позволяя поездам двигаться со скоростью 110 миль в час (180 км/ч). [51]
Сход поезда с рельсов в Филадельфии в 2015 году можно было предотвратить, если бы позитивное управление поездом было правильно реализовано на участке пути, по которому двигался поезд. Команды предупреждения/штрафа за превышение скорости не были установлены на этом конкретном участке пути, хотя они были установлены в другом месте. [52]
Электронная система управления поездом (ETMS) компании Wabtec установлена на участке железной дороги BNSF . Это наложенная технология, которая дополняет существующие методы управления поездом. ETMS использует GPS для позиционирования и цифровую радиосистему для контроля местоположения и скорости поезда. Она разработана для предотвращения определенных типов аварий, включая столкновения поездов. Система включает в себя экран дисплея в кабине, который предупреждает о проблеме, а затем автоматически останавливает поезд, если не предпринимаются соответствующие действия. [53]
CSX Transportation разрабатывает систему управления поездами на основе коммуникаций (CBTM) для повышения безопасности своих железнодорожных операций. CBTM является предшественником ETMS. [54]
Электронная система управления поездами (ETMS) компании Wabtec предоставит решения PTC в сочетании с системой управления поездами и диспетчеризацией (TMDS) компании Wabtec , которая с 2007 года служит диспетчерским решением KCS для всех железнодорожных операций в США по 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 кабинных вагонов MBTA Commuter Rail , за исключением контрольных вагонов Bombardier серий 1625–1652 и (ныне выведенных из эксплуатации) локомотивов F40PH серий 1000–1017 , оснащены технологией ACSES, совместимой с PTC , которая установлена на северо-восточном коридоре Amtrak . Все поезда MBTA, следующие по любому участку северо-восточного коридора, должны быть оснащены работающим бортовым оборудованием ACSES, что влияет на поезда на маршрутах Providence/Stoughton Line , Franklin/Foxboro Line и Needham Line . MBTA закрыла некоторые линии на выходные в 2017 и 2018 годах, чтобы уложиться в федеральный крайний срок в декабре 2020 года для полной системы PTC. [56]
В ноябре 2013 года Управление городского транспорта Нью-Йорка подписало контракт на 428 миллионов долларов на установку системы контроля движения поездов на железной дороге Лонг-Айленда и железной дороге Metro-North с консорциумом Bombardier Transportation Rail Control Solutions и Siemens Rail Automation . [57] [58] Установки на LIRR и Metro-North будут включать в себя модификации и обновления существующих сигнальных систем и добавление оборудования ACSES II [49] . 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]
Система контроля скорости (ASES) компании Ansaldo STS USA Inc устанавливается на пригородных линиях New Jersey Transit . Она координируется с ACSES компании Alstom, чтобы поезда могли ходить по Северо-восточному коридору. [29]
Norfolk Southern Railway начала работу над системой в 2008 году совместно с Wabtec Railway electronics, чтобы начать разработку плана по внедрению положительного управления поездом на рельсах NS. NS уже внедрила PTC на 6310 милях путей и планирует внедрить его на 8000 милях путей. NS запросила продление времени для того, чтобы PTC был активен на ее милях путей из-за необходимости больше работать на участках без путевых сигналов, а также сделать условия для небольших железных дорог, с которыми компания ведет бизнес, чтобы они были совместимы с PTC. NS продолжает испытывать проблемы с системой и хочет выделить надлежащее время для ее исправления, чтобы обеспечить безопасность своих сотрудников и всех других, использующих ее пути. NS добавляет и обновляет свои локомотивы с помощью компьютеров 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 NS обновляет свое путевое оборудование, такое как радиовышки и контрольно-диспетчерское освещение, чтобы помочь в операциях PTC на железной дороге. Благодаря новым компьютерам на локомотивах это позволяет локомотивам взаимодействовать друг с другом и путевыми системами. Локомотивы General Electric Transportation компании Norfolk Southern оснащены GPS для помощи в использовании PTC. Все локомотивы NS оснащены Energy Management — компьютерной системой, которая предоставляет данные о локомотиве в реальном времени. Система также может контролировать скорость поезда и тормозные системы на борту. Система EM позволяет локомотивам использовать меньше топлива и быть более эффективными. Конечная цель NS — полностью автономная эксплуатация своих поездов. Эта система будет использоваться вместе с Auto-router, используемым для маршрутизации движения поездов с минимальным или нулевым участием человека. Благодаря интеграции этих двух систем с PTC это обеспечивает более точное движение и управление поездами по всей железной дороге. NS, Union Pacific , CSXT , BNSF и Virginia Railway Express тестируют взаимодействие, чтобы убедиться, что системы PTC каждой компании работают друг с другом для обеспечения безопасного движения по железной дороге. Для этого поезд NS на путях CSXT должен вести себя так, как вел бы себя поезд CSXT , или наоборот. Для этого железные дороги должны использовать те же самые коммуникации и радиочастоты, чтобы все работало гладко. Почти 3000 локомотивов были оснащены компьютерами, поддерживающими PTC. [61] [62] [63] [64]
Система наложенных сигналов на основе коммуникаций (CBOSS) компании Caltrain была установлена, но не полностью протестирована вдоль коридора Peninsula Corridor между Сан-Франциско, Сан-Хосе и Гилроем, Калифорния. [65] Caltrain выбрала 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 расторг контракт с PTG из-за несоблюдения запланированного срока в 2015 году. [67] PTG и Caltrain продолжили 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 положительного управления поездом (PTC) и мониторинга транспортных средств были разработаны для новых линий пригородных поездов в районе метро Денвера , которые начали открываться в 2016 году. [70] После того, как 22 апреля 2016 года между станцией Denver Union Station и международным аэропортом Денвера открылась линия A Университета Колорадо , она столкнулась с рядом проблем, связанных с необходимостью регулировки длины неподключенных промежутков между различными секциями воздушной линии электропередачи, прямыми ударами молнии, зацеплением проводов и неожиданным поведением светофоров на перекрестках. [71] В ответ на проблемы с пересечением компания Denver Transit Partners, подрядчик, строящий и эксплуатирующий линию A, разместила регулировщиков на каждом месте, где линия A пересекает местные улицы на одном уровне, в то же время продолжая изучать возможности пересмотра программного обеспечения и другие исправления для решения основных проблем. [72] FRA требовала частых отчетов о ходе работ, но разрешила RTD открыть линию B , как изначально планировалось, 25 июля 2016 года, [73] поскольку линия B имеет только один одноуровневый переезд вдоль своего текущего маршрута. [72] Однако FRA приостановила тестирование более длинной линии G до Уит-Ридж , открытие которой изначально планировалось на осень 2016 года, до тех пор, пока не будет продемонстрирован больший прогресс в решении проблем пересечения линии A. [74] Тестирование линии G возобновилось в январе 2018 года, хотя линия A продолжала работать в рамках исключения. [75] Линия G открылась для обслуживания пассажиров 26 апреля 2019 года. [76]
Положительный контроль движения поездов был реализован на 63 переездах Sonoma–Marin Area Rail Transit на протяжении первоначального 43-мильного (69 км) пассажирского коридора, который начал регулярное обслуживание 25 августа 2017 года после того, как FRA дала свое окончательное одобрение на систему PTC SMART. [77] SMART использует систему E-ATC для своей реализации PTC. [78]
SEPTA получила одобрение от FRA 28 февраля 2016 года на запуск PTC на своих региональных железнодорожных линиях. [79] 18 апреля 2016 года SEPTA запустила PTC на линии Warminster , первой линии, использующей систему. [79] [80] В течение 2016 и в 2017 году PTC был развернут на различных региональных железнодорожных линиях. 1 мая 2017 года линии Paoli/Thorndale , Trenton и Wilmington/Newark (все они работают на путях Amtrak) получили PTC, последние из региональных железнодорожных линий, получивших систему. [81]
Metrolink , система пригородных поездов Южной Калифорнии, которая участвовала в столкновении поездов в Чатсуорте в 2008 году , что послужило толчком к принятию Закона о повышении безопасности на железной дороге 2008 года , была первой системой пассажирских железных дорог, которая полностью внедрила позитивный контроль поездов. [82] В октябре 2010 года Metrolink заключила контракт на 120 миллионов долларов с PTG на проектирование, закупку и установку PTC. [83] PTG разработала систему PTC, которая использовала технологию GPS, сообщая местоположение бортовым компьютерам поездов, которые обмениваются данными по беспроводной связи с путевыми сигналами и центральным офисом. [84] Metrolink планировала ввести PTC в коммерческую эксплуатацию к лету 2013 года. [84] Однако Парсонс объявил, что FRA разрешила Metrolink эксплуатировать PTC RSD с использованием I-ETMS компании Wabtec в коммерческой эксплуатации на линии Сан-Бернардино в марте 2015 года. [85] Metrolink объявила, что PTC была установлена на всех принадлежащих ей милях отвода к июню 2015 года и работала над установкой системы на путях, общих с Amtrak, грузовыми и другими партнерами по пассажирским железным дорогам. [86]
В 1990-х годах Union Pacific Railroad (UP) реализовала партнерский проект с General Electric по внедрению аналогичной системы, известной как «Precision Train Control». Эта система включала бы в себя операцию перемещения блоков , которая регулирует «безопасную зону» вокруг поезда на основе его скорости и местоположения. Похожие аббревиатуры иногда вызывали путаницу в определении технологии. Позднее GE отказалась от платформы Precision Train Control. [87]
В 2008 году команда 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 99 процентов, или более 17 000 миль, от общего количества миль маршрута с сигнальным оборудованием PTC. Union Pacific частично установила оборудование PTC примерно на 98 процентах из своих 5 515 локомотивов, предназначенных для той же технологии, и оборудовала и ввела в эксплуатацию 4 220 локомотивов с оборудованием и программным обеспечением PTC. Union Pacific также установила 100 процентов придорожных антенн, необходимых для поддержки PTC вдоль полосы отвода компании. [89]
разделение поездов (которое было переименовано в положительное управление поездами в 2001 г.) впервые было внесено в список самых разыскиваемых преступников Совета по безопасности
{{cite news}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link){{cite news}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)