35
режиме осуществляющих ремонт и приведение земляного полотна и
железнодорожного пути к проектным геометрическим параметрам. Результат
этой работы хорошо виден в повышении качества, возросшей скорости
ремонта путей и, вследствие этого, значительном увеличении допустимых
скоростей движения поездов на магистральных направлениях по всей
России.
Выводы по главе 1
Геоинформационные системы прочно вошли в повседневную жизнь
людей, а также стали неотъемлемой частью отдельных профессий
человечества. Все ГИС предоставляют пользователю важную информацию,
позволяющую ему сориентироваться на местности, построить и
проконтролировать траекторию движения по поверхности и над
поверхностью нашей планеты. Железнодорожные ГИС с самых первых
разработок продвинулись ещё дальше, включив в эти системы несложный
интеллект, позволивший почти полностью исключить транспортные
происшествия. Современная роль геоинформационных систем – обеспечить
искусственный интеллект качественной информацией для безошибочного
управления им транспортными средствами и различного типа роботами
(например: роботами-спасателями, роботами-сапёрами и т.д.)
36
ГЛАВА 2. ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗУЕМЫХ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА ПРИМЕРЕ
УЗКОСПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
2.1. Достоинства и недостатки геоинформационных систем,
используемых на железных дорогах России
Электронная карта локомотивных систем безопасности движения
КЛУБ-У, БЛОК существует с 1999 года и с этого времени не претерпела
принципиальных изменений, продолжая эксплуатироваться на всех
локомотивах, электропоездах, рельсовых автобусах и специальном
самоходном подвижном составе (дрезинах, мотрисах и т.д.), оборудованных
КЛУБ-У, БЛОК.
Электронная карта КЛУБ-У, БЛОК формируется при помощи
специальных приложений на персональном компьютере как в сетевом
режиме, так и в локальном. Для каждого из участков электронной карты
заранее измеряются пространственные данные всех километровых и
пикетных столбов. После этого опытными специалистами выполняются
расчёты железнодорожных координат всех объектов, требующих внесения в
электронную карту. На основе полученных данных формируется электронная
карта конкретного участка, а затем несколько участков объединяются в
электронную карту полигона обращения локомотива.
До 2014 года электронные карты формировались и актуализировались
на местах, главным образом, в депо. Однако для работников депо такой
подход создавал множество проблем:
– данная работа в качестве бесплатной нагрузки добавлялась к уже
существующей работе специалистов депо, в связи с чем выполнялась по
остаточному принципу;
– на местах квалификация работников была заметно ниже, чем
требовалось для выполнения таких работ, отсутствовала точная
измерительная навигационная аппаратура, что привело к значительным
37
искажениям географической и железнодорожной привязки участков
электронной карты;
– при эксплуатации приписных локомотивов конкретного депо на
полигонах, границы которых простираются за пределы участков
обслуживания локомотивных бригад этого же депо, отсутствовала
актуальная информация об участках, на которых этими локомотивами
управляют локомотивные бригады других депо.
Поэтому в 2014 году работы по формированию и актуализации
электронных карт были переданы в АО «НИИАС», являющийся
разработчиком систем КЛУБ-У и БЛОК, на которых применяются
электронные карты.
К настоящему моменту работа по формированию и актуализации
электронных карт КЛУБ-У, БЛОК поднята на совершенно иной
качественный уровень:
– выполнена высокоточная видеоизмерительная съёмка всей сети
железных дорог России;
– налажены каналы связи для поступления актуальной информации о
допустимых скоростях движения и расположении объектов инфраструктуры;
– специалисты института профессионально занимаются только
электронными картами и совершенствованием способов их создания.
На сегодняшний день электронная карта КЛУБ-У, БЛОК является
главным и единственным продуктом геоинформационных технологий
железных дорог России, который напрямую влияет на уровень безопасности
движения поездов при помощи вносимой информации.
Существенным недостатком электронных карт КЛУБ-У, БЛОК
является полное отсутствие автоматизации процессов вычисления
железнодорожных координат объектов, значительная доля неоправданных
ручных операций при работе в приложениях и высокая степень риска
повреждения или утраты информации.
38
Исправить недостаточную автоматизацию процессов производства
электронных карт КЛУБ-У, БЛОК и защитить информацию призвана Единая
геоинформационная система тягового подвижного состава (ЕГИС ТПС). Но,
несмотря на красивое описание ЕГИС ТПС, размещённое на сайте АО
«НИИАС» [57], система имеет ряд серьёзнейших недостатков:
– ЕГИС ТПС представляет собой редактор таблиц объектов
(рисунок 10), визуализация и редактирование объектов на географической
карте не предусмотрено и в категоричной форме не планируется, для
пользователей системы это катастрофически неудобно;
Рисунок 10 – Редактор объектов ЕГИС ТПС
Источник: АО «НИИАС», сетевой ресурс ЕГИС ТПС
– за основу построения железнодорожной сети использована база
ЦНСИ, о фатальных недостатках которой будет сказано далее по тексту
настоящей работы; при этом переход на другую модель даже не
рассматривается – результатом является непоправимо неверное отображение
в ЕГИС ТПС железнодорожной сети;
– ЕГИС ТПС, как и программы работы с электронными картами
КЛУБ-У, БЛОК, не выполняет никаких пространственных измерений – все
данные, кроме первичной выгрузки из Видеоизмерительной системы,
39
рассчитываются оператором вручную, а результаты расчётов затем вносятся
в систему. Для выполнения расчётов требуется высочайшая квалификация
оператора, а обещанная на сайте АО «НИИАС» автоматизация этих
процессов, привязанная опять же к ЦНСИ, не даёт никаких надежд на
получение корректных выходных данных;
– в попытке обеспечить сохранность информации пространственная
привязка главных путей железнодорожных направлений не предполагает
вообще никаких корректировок географических и железнодорожных
координат расположенных на них объектов – любая корректировка приводит
к разрушению всего железнодорожного участка ЕГИС ТПС – в условиях
крупного строительства и глобального переустройства железных дорог такой
подход вызывает, мягко говоря, недоумение;
– распределённые расчёты и клиентское программное обеспечение не
предусмотрены, всё выполняется на центральном сервере – результатом уже
много раз являлся коллапс системы при одновременных запросах на
формирование электронных карт бортовых устройств и других удалённых
запросах;
– автоматизированы процессы, не требующие автоматизации;
например каждый раз при сохранении изменений на участке в течение
многих минут, а иногда и часов, просчитываются маршруты въезда и выезда
с боковых путей всех станций – при этом путевое развитие тысяч станций не
меняется десятилетиями;
– не автоматизированы рутинные процессы, например, приходится
вручную выполнять все расчёты железнодорожных координат объектов, а
также для построения боковых путей прописывать в таблицах сегменты с
путаными условными обозначениями;
– ввиду того, что за координатную основу приняты железнодорожные,
а не географические, координаты, при близком расположении друг от друга
путей, имеющих разный километраж (когда, например, сходятся вместе пути
40
разных направлений), происходит конфликт в системе, особенно если
реальная физическая длина железнодорожного километра на каждом из
путей отличается (например: на одном пути длина равна 1005 м, а на
другом – 980 м, или один путь идёт по прямой, а другой огибает
препятствия); чтобы спасти систему от зависания не было найдено ничего
лучшего, как оставить целиком одно направление, а пути других
направлений на конфликтных километрах удалить;
– существуют серьёзные проблемы с конвертацией данных в формат
бортовых устройств, в электронную карту попадает не только большое
количество лишних объектов, не влияющих на безопасность движения, что
приводит к переполнению оперативной памяти и сбою в работе бортовых
систем КЛУБ-У и БЛОК, но и скрытые объекты, влияющие на безопасность
движения, что временами приводит к необъяснимым автостопным
торможениям поездов (причём за 4 года разработки ЕГИС ТПС найти
программную ошибку так и не удалось);
– предполагаемая автоматизация процессов внесения информации о
допустимых скоростях движения и железнодорожных координатах объектов
не предусматривает автоматическое получение соответствующей
технической документации – несложно догадаться, что для наполнения
системы данными и их актуализации на работников дирекций
инфраструктуры возложат дополнительные бесплатные обязанности по
работе в ЕГИС ТПС, это приведёт к удваиванию нагрузки на специалистов
дирекций и с их стороны уже сейчас вызывает волну негатива и активное
противодействие.
Очевидный вывод состоит в том, что ЕГИС ТПС не только не решает
проблему создания электронных карт для систем безопасности движения и
автоведения поездов, но и вносит новые искусственные проблемы, ещё более
затрудняя решение задачи.
41
Геоинформационные системы, ориентированные на хозяйство
инфраструктуры железных дорог, были и остаются ориентированными на
накопление и систематизацию узкоспециализированной информации.
Выгрузка данных в электронные карты бортовых устройств безопасности
движения в этих системах не предполагается – системы задуманы как чисто
информационные для внутреннего пользования.
При этом ГИС РЖД теоретически могла бы быть использована для
получения электронных карт систем безопасности движения и автоведения,
но поддержание ГИС РЖД в актуальном состоянии требовало высоких затрат
и большого штата работников, так как не была продумана и реализована
система получения актуальных данных об изменениях в инфраструктуре
железных дорог и последующего автоматического обновления ЦНСИ. К
тому же, точность отображения железнодорожных участков, их
километровой разметки и нумерации путей с самого начала оставляла желать
лучшего. С течением времени это привело к значительному устареванию и
искажению информации ЦНСИ, а отсюда и всей ГИС РЖД и неуклонному
сокращению её использования. В настоящее время система используется
главным образом для создания железнодорожной картографической
продукции, а также в качестве поисковой системы железных дорог для
внутреннего пользования.
Несмотря на неоспоримые достоинства комплекса вагонов-
лабораторий «ЭРА», широкое использование полученной им информации
весьма затруднительно из-за организации записи и хранения данных
способами, при которых их конвертация, быстрое извлечение по запросу и
обмен с другими системами невозможен. Карта железных дорог выполнена в
виде схемы, а пространственная информация описана в свойствах объектов
(рисунок 11).
Ещё одним недостатком комплекса «ЭРА» является невозможность
автоматизированного получения самой трудоёмкой части процесса –
42
выработки технической документации по результатам видеоизмерений. В
условиях масштабной реконструкции железных дорог по всей России:
строительства новых участков, новых путей, развязок и т.д. – проводимые
комплексом измерения создают предельную нагрузку на работников
технических отделов линейных предприятий Центральной дирекции
инфраструтуры – филиала ОАО «РЖД», по-прежнему вручную
осуществляющих актуализацию технической документации.
Рисунок 11 – Схема путевого развития железнодорожных
участков по результатам обработки съёмки вагона-лаборатории
путевого хозяйства (КВЛ-П) комплекса «ЭРА»
Источник: НПЦ Инфотранс, загруженная и установленная
программа КВЛ-П
Рассматривая Комплексную систему пространственных данных
инфраструктуры железнодорожного транспорта (КСПД ИЖТ), можно с
уверенностью сказать, что данная система имеет наивысшую точность
пространственного отображения железных дорог благодаря проведению
записи координат стационарным способом с использованием большого числа
навигаторов геодезического класса и созданием реперных точек.
Однако данная система слишком неповоротлива, данные в ней не могут
быть оперативно актуализированы из-за громадного объёма информации
43
(например: на обработку данных участка Санкт-Петербург – Москва длиной
645 км потребовался 1 год), а также колоссальной стоимости работ по
наполнению и сопровождению базы данных, сопоставимой с запуском
космического корабля. О том, чтобы получать многопрофильную актуальную
техническую документацию и уж тем более электронные карты бортовых
устройств безопасности движения и автоведения, здесь не может быть и
речи. ОАО «РЖД» идёт на столь высокие затраты только благодаря тому, что
трёхмерная модель пути, загружаемая в автоматизированные комплексы по
ремонту пути, позволяет приводить путь к проектным параметрам с
высочайшим качеством работ. И всё же уже не раз возникал вопрос о
целесообразности столь высоких затрат на пространственную съёмку, если у
этой информации так мало применения. По этой причине
АО «Транспутьстрой» активно ищет потребителей своей информации,
причём на совершенно безвозмездной основе, опасаясь потерять свои
позиции на железных дорогах России.
В ответ на предложение компании АО «Транспутьстрой»
специалистам АО «НИИАС» удалось создать конвертер для использования
съёмки КСПД ИЖТ, а заодно и съёмки комплекса «ЭРА» в
Видеоизмерительной системе, в результате удаётся получить выходные
данные того же качества, что и при собственной съёмке комплексом
Видеоизмерительной системы. Затем обработанные данные из
видеоизмерительной системы конвертируются в ЕГИС ТПС, но описанные
выше недостатки ЕГИС ТПС в итоге разрушают исходное качество входящей
информации.
На сегодняшний день только ручной перенос данных из
Видеоизмерительной системы в электронные карты КЛУБ-У, БЛОК
позволяет получать высококачественную выходную информацию для её
последующей отработки бортовым устройствами.
44
При внимательном рассмотрении несложно сделать вывод, что все
перечисленные геоинформационные системы описывают одни и те же
железнодорожные направления, одни и те же пути, станции. Было бы
логично соединить между собой эти системы и организовать обмен
информацией между ними, что позволило бы кратно снизить стоимость их
содержания. Но объединить ГИС не получается из-за противоречивости и
конфликта информации, содержащейся в них. Например, согласно данным
ЦНСИ, ГИС РЖД и ЕГИС ТПС, на станции Каналстрой (савёловское
направление) главным является путь № 2. При этом в реальной жизни,
других ГИС и согласно требованиям Правил технической эксплуатации
железных дорог Российской Федерации [5] главным является путь № 1, а
путь № 2 является боковым приёмо-отправочным (рисунок 12). Возникает
неизбежный конфликт информации при попытке объединить информацию из
таких систем.
Рисунок 12 – Фрагмент схематического плана станции
Каналстрой
Источник: ОАО «РЖД», сетевой ресурс АС ТРА
Также объединить специализированные ГИС в одну в настоящий
момент времени невозможно по нескольким причинам:
– один и тот же объект в разных системах имеет разные атрибуты, из-за
чего его невозможно идентифицировать как один и тот же объект;
– в ЦНСИ, являющейся главной базой данных ОАО «РЖД», и,
соответственно, в ГИС РЖД отсутствует информация об отдельных путях,