Контроль с орбиты

В мировой практике до сих пор так и не сложилось единых подходов к управлению железнодорожной инфраструктурой. Каждое государство выбирает собственную схему, исходя из внешних и внутренних факторов развития. Тем не менее практически всегда имеет место разделение функций по предоставлению транспортных услуг и управлению инфраструктурой.

При этом, как правило, в сфере влияния государства остаются тяга и инфраструктура.

В Европейском союзе в соответствии с директивой «О развитии предприятий железнодорожного транспорта ЕС» ещё с 1991 года имели место попытки реализовать различные модели реструктуризации железнодорожной отрасли. Однако в конечном счёте реформаторы приходили к выделению инфраструктуры в отдельную компанию с собственными органами управления либо к формированию специализированной организационной структуры в рамках железнодорожного холдинга с разделением по принципам финансирования и управления.

ОАО «РЖД» пошло по пути создания Центральной дирекции инфраструктуры как организации в системе холдинга, на которую возлагалось централизованное управление инфраструктурой железнодорожного транспорта общего пользования.

Принятие такого решения имело целью достичь заданной пропускной способности железных дорог для всех пользователей железнодорожного транспорта, и в первую очередь – государства, при оптимизации издержек, повышении рентабельности перевозочного процесса, обеспечении необходимого уровня безопасности движения поездов и планировании затрат на текущее содержание на базе оценки фактического состояния элементов инфраструктуры.

Инфраструктурный комплекс РЖД, выделенный в самостоятельную дирекцию, стал крупнейшим подразделением компании. Его централизованное управление было запущено в 2011 году, объединив путевое и часть вагонного хозяйства, подразделения электрификации и электроснабжения, автоматики и телемеханики, а также ряд объектов технологического и коммунального назначения. Директивными документами РЖД были изменены процессы планирования и контроля над исполнением работ в этой сфере деятельности, повышена хозяйственная самостоятельность служб инфраструктурного комплекса. Вместе с тем уже первые шаги по реализации новой концепции управления наглядно показали, что без использования современных инновационных технологий, автоматизации производственных процессов управлять таким огромным и разноплановым инфраструктурным комплексом практически невозможно.

В сфере деятельности комплекса оказалось более 85 тыс. км железнодорожных путей, в том числе почти 43 тыс. км электрифицированных участков, а также порядка 60 тыс. км участков с автоблокировкой и диспетчерской централизацией. Вагонный комплекс дирекции должен был обслуживать свыше тысячи грузовых вагонов. Особую остроту решению проблемы добавляла установка на повышение качества управления инфраструктурным комплексом в условиях существенного снижения инвестиционных расходов на всех стадиях его жизненного цикла.

Жёсткие бюджетные ограничения на развитие инфраструктурного комплекса стали реальностью с момента его учреждения. А в 2014 году вступили в силу решения Президента и Правительства РФ по замораживанию тарифов. В таких условиях оптимизация затрат на содержание железнодорожной инфраструктуры стала первоочередной задачей. Развивая новые подходы к организации управления инфраструктурным комплексом, РЖД оказались перед необходимостью найти ответы на два серьёзных вызова.

Стало очевидно, что действовать придётся в режиме жёстких ограничений финансовых ресурсов на реализацию крупных инфраструктурных проектов по причине международных санкций и общего состояния экономики России. При этом согласно обновлённой в 2014 году «Стратегии развития железнодорожного транспорта в РФ до 2030 года» перед холдингом была поставлена задача обеспечить в ближайшие 15 лет рост погрузки на 40–60% (до 1,8–2 млрд тонн) и рост пассажирооборота до 40% (от 177 до 200 млрд пасс.-км в год).

Необходимость принятия неотложных мер по совершенствованию методов управления инфраструктурой была отмечена на итоговом заседании правления ОАО «РЖД» в декабре 2014 года заместителем председателя Правительства РФ Аркадием Дворковичем: «Есть вещи, которые не должны останавливаться. Транспорт должен приходить вовремя, грузы должны доставляться, от этого зависят реальное качество жизни и спокойствие страны. 

Это во многом зависит от системной работы железнодорожной инфраструктуры, за которую отвечает компания «Российские железные дороги».

Взяв курс на кардинальную модернизацию процессов управления инфраструктурой, ОАО «РЖД» приняло решение максимально использовать накопленный в холдинге научно-технический потенциал в сфере применения инновационных технологий, ориентированных на новую корпоративную модель управления вертикально интегрированными бизнес-блоками, такими как Центральная дирекция инфраструктуры.

Была поставлена задача в кратчайшие сроки перейти от автоматизации отдельных операций к созданию комплексной системы, то есть к интеграционной технологической платформе, способной объединить все доступные источники данных о состоянии объектов и производственных процессов в инфраструктурном комплексе холдинга. Новая платформа должна была обеспечить быстрый доступ к необходимой информации для управленческих структур и прикладных систем на всей сети железных дорог.

Для этого нужно было преодолеть сложности «лоскутной автоматизации» в виде большого количества информационных (но не управляющих!) систем и функциональных приложений по различным хозяйствам инфраструктурного комплекса холдинга, не прекращая при этом текущей производственной деятельности.

Исходя из оценки реального состояния имеющегося научно-технического потенциала, в качестве приоритетных были выделены работы по созданию технологических модулей, позволяющих реализовать:

• создание единого координатно-временного и информационного пространства на сети железных дорог ОАО «РЖД»;

• пространственную и временную синхронизацию всех бизнес-процессов, реализуемых в инфраструктурном комплексе холдинга;

• полную ситуационную осведомлённость диспетчерского аппарата;

• объединение информации, технологических процессов и алгоритмов поддержки принятия решений в составе комплексных автоматизированных рабочих мест;

• реализацию объектно ориентированных моделей и эффективных алгоритмов поддержки принятия решений;

• тесную интеграцию с действующими информационными системами и источниками данных.

• работу в масштабе реального вре­мени.

По сути дела, в структуре холдинга «РЖД» начался реинжиниринг действующих систем управления с поэтапным внедрением новых составляющих, построенных на принципах прикладных интеллектуальных систем.

При этом во главе угла, естественно, стояла задача снижения расходов на эксплуатацию и сопровождение внедряемых технологий управления инфраструктурным комплексом за счёт устранения дублирования и синхронизации данных в существовавших до этого разрозненных информационных системах.

В качестве базовых элементов новой комплексной системы управления инфраструктурой РЖД в период 2012–2014 годов были выбраны и реализованы инновационные технологии, включающие средства формирования единого координатно-временного и информационно-коммуникационного пространства на основе спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS .

Физически эта задача решалась путём развёртывания вдоль железнодорожных направлений высокоточных координатных систем (ВКС), обеспечивающих в режиме реального времени определение местоположения объектов инфраструктуры с погрешностью 2–5 см и в режиме пост­обработки с погрешностью до первых единиц миллиметра.

В состав ВКС включены опорные геодезические сети (ОГС), аппаратно-программные комплексы сбора, обработки и передачи данных причастным пользователям, сеть наземных базовых спутниковых станций дифференциальной коррекции спутниковых измерений и орбитальных группировок ГЛОНАСС/GPS.

Кроме того, на основе данных, передаваемых со спутников системы ГЛОНАСС, были реализованы сервисы по предоставлению единого точного времени для нужд синхронизации работы всех устройств автоматики и телемеханики.

В качестве среды передачи данных были задействованы сервисы оптоволоконной системы передачи данных (СПД) ОАО «РЖД», средства подвижной технологической связи на основе услуг сетевых операторов связи GSM/GPRS, а также каналы спутниковой подвижной связи («Инмарсат», «Иридиум», «Гонец» и др.).

Разработанные в РЖД средства и инновационные технологии управления инфраструктурой позволяют осуществить отображение и однозначную привязку к единой высокоточной координатной системе (ВКС) любых объектов инфраструктуры с указанием их проектных, паспортных и текущих (измеренных в режиме онлайн) параметров. Причём на всех стадиях их жизненного цикла, включая проведение инженерных изысканий, проектирование, строительство, техническое содержание и ремонт.

В результате обеспечивается формирование взаимоувязанных цифровых моделей пути (ЦМП) на перегонах и путевом развитии станций в едином координатном пространстве, а также 3D-моделирование путевого развития и инженерных сооружений, включая объекты путевого хозяйства, системы электроснабжения, железнодорожной автоматики, телемеханики и связи.

Все полученные пространственные данные об объектах инфраструктуры с координатной привязкой к ВКС вносятся в цифровые базы данных создаваемой в компании в настоящее время комплексной системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта (КСПД ИЖТ).

С использованием современных средств мониторинга объектов железнодорожной инфраструктуры, включая путеобследовательские комплексы, диагностические лаборатории, средства аэрокосмического дистанционного зондирования, воздушного и мобильного лазерного сканирования, георадарного зондирования и др., осуществляется периодическое обновление фактических данных о текущем состоянии объектов железнодорожной инфраструктуры.

На основании анализа постоянно обновляемых натурных и проектных (паспортных) данных, взаимоувязанных в едином координатном пространстве, выявляются отклонения фактического положения пути от его проектного положения, включая габариты приближений, места отклонений от норм содержания, определённых действующими нормативно-техническими документами в сфере железнодорожного транспорта.

Тем самым создаётся основа для принятия управленческих решений по проведению ремонтов, исходя из фактического состояния объектов инфраструктуры.

Наличие указанных технологических возможностей позволяет путём развёртывания центров управления содержанием инфраструктуры (ЦУСИ) приступить к совершенствованию методов оперативного управления содержанием инфраструктуры, реализуемых в настоящее время в РЖД.

Указанные центры формируются в структуре вертикали Центральной дирекции инфраструктуры с целью обеспечения обоснованных управленческих решений как в режиме оперативной плановой работы, так и в режиме чрезвычайных ситуаций, когда требуется принятие неотложных мер.

Разработанные технологии позволяют обеспечить сотрудников диспетчерского аппарата ЦУСИ единой геоинформационной подосновой, на которой в режиме реального времени отображается вся основная информация, связанная с отказом систем, проведением ремонтов, поиском и предоставлением текущих или запланированных «окон», наличием путевой ремонтной техники, локомотивов, ремонтных бригад и т.д. Отображаются участки, где ведётся капитальный ремонт или модернизация пути, отмечаются задержки поездов.

Важно отметить, что возможность получения в реальном времени с помощью спутниковых навигационных технологий ГЛОНАСС/GPS данных о дислокации подвижного состава на любом участке сети железных дорог позволяет существенно усовершенствовать процесс управления подводом и работой путевой техники при предоставлении «окон», а также в режиме «закрытых перегонов» с минимизацией влияния человеческого фактора.

Такие возможности чрезвычайно актуальны в настоящее время, поскольку согласно принятым в РЖД установкам в ближайшие годы предполагается увеличить долю тяжёлых видов ремонтов на закрытых перегонах до 50% от их общего объёма.

Накопленный практический опыт доказал, что именно в этом случае обеспечиваются высокое качество ремонтов, минимизация затрат на их проведение и потерь в перевозочной работе. Однако конечный успех зависит от того, как будет организован подвод необходимых сил и средств путевой техники и ремонтных бригад, а также непосредственное управление их работой на участках ремонтов.

К сожалению, при существующей структуре управления путейской техникой взаимодействие между дорожными дирекциями по эксплуатации и ремонту путевых машин (ДПМ), как и дирекциями по ремонту пути (ДРП), организовано недостаточно эффективно.

Чтобы решить эту задачу, необходима полная ситуационная осведомлённость диспетчерского аппарата, которую могут предоставить описанные выше технологии и, как следствие, обосновать принимаемые решения по перераспределению машины между службами пути, ДПМ и ДРП в соответствии с объёмами выполняемых ими работ.

Следует подчеркнуть, что внедрение описанных инновационных технологий позволило перейти к новым автоматизированным методам управления путевыми машинами при выправке пути и/или постановке его в проектное положение на основе координатных методов.

В целом по сети уже установлено около 70 спутниковых станций ВКС, а высокоточными съёмочными работами покрыто более 6,6 тыс. км эксплуатационной длины железнодорожных путей.

Созданный научно-технический задел в сфере инновационных методов и средств совершенствования управления инфраструктурным комплексом, на которые десятками патентов в данной сфере деятельности закреплены права интеллектуальной собственности ОАО «РЖД», позволяет приступить к практическому массовому использованию новых технологий с неизбежным извлечением выгод за счёт имеющихся у них преимуществ по сравнению с традиционными методами.

В чём же конкретно состоит преимущество предлагаемых инноваций и каковы перспективы их использования?

Прежде всего это значительное повышение качества работ и производительности труда (на 25–30%) при существенном снижении издержек на проведение изысканий и проектирования.

При использовании проектными организациями созданной отраслевой наукой ВКС не потребуется при проведении топогеодезических изысканий создавать временную реперную сеть, которая затем утрачивается и при повторном проектировании каждый раз создаётся заново на участках проектирования. (Затраты на выполнение этих работ составляют, как правило, 9–10% от стоимости изысканий.)

Принципиально важно, что переход к координатным методам позволит существенным образом модернизировать общепринятые технологии проектирования, устранив целый ряд свойственных им недостатков и открыв путь к практической реализации современной методологии проектного содержания пути.

Директивными документами ОАО «РЖД» предусмотрено обязательное использование высокоточных координатных систем на направлениях высокоскоростного, скоростного и тяжеловесного движения поездов.

В ближайшие годы созданная в ОАО «РЖД» технологическая платформа управления инфраструктурным комплексом будет использована на 

Восточном полигоне при реализации крупнейших инфраструктурных проектов модернизации БАМа и Транссиба, развития Московского транспортного узла, строительстве железнодорожных подходов к портам, организации высокоскоростного движения.

Более того, связывая в единое целое инфраструктуру и работающий на ней подвижной состав, разработанные инновационные технологии открывают путь к комплексному управлению ресурсами железнодорожного транспорта, обеспечивая тем самым достижение синергетического эффекта в развитии транспортной инфраструктуры страны, способной, по мнению Правительства РФ, содействовать преодолению стагнации отечественной экономики.