55
Ещё одним применением освободившихся средств может стать
разработка конвертора для вычисления в режиме реального времени
максимально возможной пропускной способности железнодорожного
участка, которая будет динамически изменяться в зависимости от изменения
допустимых скоростей движения, соблюдения или несоблюдения расписания
каждым из поездов, находящихся на участке, степени исправности
светофоров, стрелок и закрытия путей для ремонтных работ. Такой подход
позволит вовремя перенаправлять потоки поездов, не допуская заторов перед
крупными железнодорожными узлами.
3.2. Описание модели и основных принципов действия будущей системы
В своей сути создаваемая ГИС должна представлять из себя
реляционную базу данных и графический редактор.
На первом этапе единая ГИС железных дорог должна представлять из
себя многослойную, многофункциональную СУБД с возможностью
конвертации географических координат в железнодорожные,
автоматизированного получения технической документации согласно
требованиям ГОСТ [3, 4], а также конвертации данных в локомотивные
системы безопасности движения и автоведения поезда, диагностические
системы хозяйства инфраструктуры. Ежедневная работа специалистов-
железнодорожников, отвечающих за формирование документации, в единой
геоинформационной системе железных дорог обеспечит постоянное
поддержание базы данных в актуальном состоянии, единообразие и
корректность выходной информации.
Если сравнить единую ГИС железных дорог с другими
информационными системами, то она должна являться не только системой
управления базой данных [43], но в значительной степени будет представлять
из себя систему управления технологическим процессом контроля за
безопасностью движения, так как содержащиеся в свойствах
56
железнодорожных объектов контрольные параметры в кратчайшие сроки по
технологической цепочке попадут в ботовые устройства локомотивов, а в
недалёком будущем планируется их передача на борт в режиме реального
времени. Также по данным единой ГИС железных дорог будет проводиться
автоматизированная дешифрация электронных носителей информации с
выдачей перечня предотказного состояния аппаратуры, нарушений в работе
локомотивных бригад и рекомендаций по применению управленческих
решений (тема расшифровки записей поездок глубоко проработана в работах
опытнейшего работника железных дорог, почётного железнодорожника
Венцевича Л.Е. [29]). При этом, кроме контроля за безопасностью движения,
система сможет нести чисто информационные функции, снабжая
пользователей актуальными данными для любых нужд.
Второй этап разработки единой ГИС железных дорог будет связан с
разработкой подпрограмм автоматизированного управления движением
поездов.
Графический редактор при построении объектов должен использовать
смесь растровой и векторной графики. Спутниковые снимки изначально
представлены в растровом формате, а все элементы железных дорог: пути,
светофоры, стрелки, платформы и т.д. – должны быть построены в векторном
виде.
Главной особенностью создаваемой ГИС является то, что вся
информация должна быть визуализирована на карте земной поверхности с
возможностью активации информации по слоям, а также любое изменение
информации должно выполняться графическим редактором прямо в окне
географической карты (спутникового снимка). Графический редактор должен
стать основным инструментом работы с данными, а для невидимых данных,
таких как максимально допустимая скорость движения, частота импульсов
кодовых сигналов и т.д., при работе с видимым объектом должно появляться
окно свойств объекта с возможностью редактирования данных по аналогии с
57
программой «Конструктор», предназначенной для создания электронных
карт КЛУБ-У, БЛОК (рисунок 13).
Рисунок 13 – Интерфейс программы «Конструктор»
(прямоугольник-курсор наведён на отрезок пути, в середине окна
программы показаны свойства объектов, находящихся в этом
месте)
Источник: АО «НИИАС», загруженный и установленный пакет
программ Конструктор
Несмотря на наличие графического редактора, должна быть
предусмотрена дополнительная возможность формирования
специализированных таблиц и выполнения редактирования в них.
Второй важной особенностью будущей системы является сохранение
изменяемых и удаляемых данных в корзине в течение 3 лет с возможностью
отката к сохранившимся данным. Такой подход резко снизит уровень риска
непоправимых ошибок. Данного сервиса сегодня нет ни в одной из
имеющихся систем управления базами данных ОАО «РЖД».
Не менее важной особенностью создаваемой системы должна быть
способность рассчитывать железнодорожные координаты по имеющимся
географическим координатам и наоборот, рассчитывать географические
координаты по известным железнодорожным координатам и другим
атрибутам, определяя местоположение объекта на железнодорожном пути.
58
Сегодня расчёт железнодорожных координат является самым
трудоёмким процессом, на который расходуется более 50% всех трудозатрат
при создании технической документации и составлении электронных карт.
Железнодорожные координаты (километр, пикет, метр) присутствуют в
любом чертеже путевых объектов железных дорог. С появлением
Видеоизмерительной системы удалось значительно облегчить выполнение
расчётов, однако данная задача решена менее чем наполовину. Например, не
решена задача, в которой для одного железнодорожного объекта требуется
вычислить одновременно две и более железнодорожные координаты. Такая
проблема возникает в случаях, когда на станции сходятся или пересекаются
несколько железнодорожных направлений, каждое из которых имеет свой
уникальный километраж, если такое пересечение происходит в одном
уровне, а одни и те же пути могут использоваться для пропуска поездов
каждого из направлений.
В качестве примера предлагается рассмотреть фрагмент станции
Кубинка-1 (рисунок 14). На этой станции направление Москва – Брест
пересекается с направлением Александров – Яганово Большого окружного
железнодорожного кольца (далее – БМО), причём по БМО со станции
Кубинка-2 на станцию Кубинка-1 можно въехать двумя путями, один из
которых проходит по ветви № 2 и примыкает к направлению Москва – Брест
(верхняя красная линия на рисунке 14), а другой, проходя по ветви № 4 по
более длинной траектории, пересекает направление Москва – Брест по
путепроводу, из-за чего появляется ещё один километраж БМО (нижняя
красная линия на рисунке 14).
Если внимательно взглянуть на схему станции Кубинка-1 (рисунок 15),
размещённую в автоматизированной системе ведения технико-
распорядительных актов станций [31] то можно увидеть, что с любого из
имеющихся направлений поезда могут прибывать и отправляться по 2-му,
4-му, 6-му или 8-му путям. Следовательно, для каждого из светофоров ЧМ2,
59
ЧМ4, ЧМ6 и ЧМ8 потребуется выполнить расчёты всех трёх
железнодорожных координат.
Рисунок 14 – Пример тройного километража на станции
Кубинка-1
Источник: выгрузка пользовательских данных в Google Earth
Возможна и более сложная ситуация. Для этого нужно представить, что
с Московской железной дороги поступила телеграмма с информацией о
переносе светофора ЧМ2 с ординаты 64 км 6 пк 52 м на новую ординату
64 км 6 пк 89 м. Именно такие телеграммы в реальности рассылаются на
линию для инструктажа причастных работников. Но что делать в такой
ситуации? Известна только одна железнодорожная координата из трёх и
совсем неизвестно новое географическое местоположение светофора. Как
вычислить новое географическое местоположение и две другие
железнодорожные координаты?
60
Рисунок 15 – Схематический план станции Кубинка-1 (в
сравнении с рисунком 14 схема выглядит перевёрнутой)
Источник: ОАО «РЖД», сетевой ресурс АС ТРА
Сегодня в имеющихся ГИС такая задача решается самым жутким
способом, при котором на общих отрезках путей оставляется километраж
одного из проходящих железнодорожных направлений, а все другие
километражи удаляются. Так сделано в ЦНСИ, ГИС РЖД и ЕГИС ТПС.
Наиболее негативно такой подход сказывается при работе электронных карт
локомотивных устройств безопасности движения. В физически цельном
участке возникают искусственные разрывы, что во время движения вызывает
перебои в работе электронной карты, её самопроизвольное переключение на
«чужой» участок, а в итоге нарушается автоматический контроль за
допустимыми скоростями и соблюдением машинистом правил подъезда к
светофорам.
Создаваемая система должна уметь решать такую задачу посредством
графического редактора. Для этого пользователю (работнику дирекции
инфраструктуры) нужно будет указателем компьютерной мышки захватить
на карте светофор ЧМ2. В раскрывшемся сбоку от карты окне свойств
объекта должны отображаться географическая координата и все три
железнодорожные координаты. Передвигая по карте вдоль 2-го главного
61
пути светофор ЧМ2 пользователь должен будет выставить его в точку, в
которой одна из железнодорожных координат станет соответствовать
указанной в телеграмме, при этом остальные железнодорожные и
географические координаты светофора должны рассчитаться автоматически.
В данном случае цельная картина железнодорожных направлений не
нарушится.
В новой ГИС нужно обязательно предусмотреть поисковик по
административному делению сети железных дорог, линейным предприятиям,
названиям и кодам станций и остановочных пунктов, населённым пунктам.
Поисковик можно дополнить детализацией по железнодорожным участкам,
объектам, номерам путей и другим признакам. Крайне необходимо в
поисковик встроить функцию последовательного перехода на следующий
или предыдущий километр и пикет железнодорожного участка.
Также нужно предусмотреть различные фильтры: по объектам, типам
свойств, путям, по станциям, депо, дистанциям, отделениям,
территориальным управлениям и т.д.
Для автоматического построения схематических планов станций и
перегонов (пример схемплана станции показан на рисунке 15) в ГИС должен
быть предусмотрен отдельный раздел. Так как при построении
схематического плана реальные размеры и длины имеют второстепенное
значение, то схематический план будет строиться на самостоятельной
прямоугольной координатной сетке. Для получения чертежа схематического
плана станции или перегона в соответствии с ГОСТ 2.749-84 «Элементы и
устройства железнодорожной сигнализации, централизации и блокировки»
[3] по каждому типу объектов должна быть разработана и заполнена таблица
атрибутов и свойств. Пути на схематических планах должны отображаться
прямыми линиями, длины путей должны строиться из учёта оптимального
размещения объектов и надписей, на чертежах должны быть дополнительно
указаны расстояния от оси станции до объекта.
62
Для автоматического построения масштабных планов станций и
перегонов в системе, кроме спутниковых снимков, должна иметься
топографическая карта местности, по которой проходит железная дорога.
При этом чертёж масштабного плана станции, перегона или всего
железнодорожного участка должен быть создан в соответствии с ГОСТ
21.702-2013 «Правила выполнения рабочей документации железнодорожных
путей» [4]. Для автоматического создания чертежа профиля
железнодорожного пути [6] попикетные измерения высоты головки рельса
над уровнем моря должны быть загружены в систему. При наличии отметок
высот возможно получение трёхмерного изображения железнодорожного
участка.
Новая система также должна уметь в автоматическом режиме
формировать электронный приказ об установлении максимально допустимых
скоростей. В настоящее время такие приказы ведутся вручную на каждой из
16-ти железных дорог, входящих в административное деление ОАО «РЖД»
[7–22]. Так как у всех начальников железных дорог и руководителей
дирекций инфраструктуры в настоящее время имеется электронная цифровая
подпись, то такой документ можно будет формировать в электронном виде и
прямо в системе подписывать электронной цифровой подписью. Для
внесения скоростей в новую ГИС, нужно будет создать в ней отдельный
слой, в котором можно будет расставлять скорости в виде объектов,
имеющих начальную и конечную координаты на оси конкретного пути.
Права на актуализацию в системе скоростей должны получить
соответствующие инженеры служб пути, диспетчеры дистанций пути,
руководители дирекций инфраструктуры и дистанций пути.
В настоящее время на участке Москва – Узуново (павелецкое
направление) проходит испытание передача в режиме реального времени
предупреждений о временном ограничении скорости в систему КЛУБ-У. При
успешном завершении испытаний прямо из создаваемой ГИС будет
63
возможно передавать на поезда в реальном времени полную информацию о
максимально допускаемых скоростях движения, длительных и временных
ограничениях скорости. С появлением такой возможности отпадёт
необходимость внесения в электронные карты бортовых устройств
информации о допустимых скоростях движения, что резко уменьшит объём
информации электронных карт, которая загружается в бортовые устройства
локомотивов.
В новой геоинформационной системе также возможно предусмотреть
функцию автоматической выдачи электронных документов об изменении
скоростей движения и железнодорожных координат объектов на
предрейсовый инструктаж локомотивных бригад.
Исходя из требований администраторов сети и служб безопасности
ОАО «РЖД», вся база данных должна размещаться на одном центральном
сервере. Но в обоснованных случаях ОАО «РЖД» даёт разрешение на
установку дополнительных серверов в информационно-вычислительных
центрах железных дорог – филиалов ОАО «РЖД». В любом случае для
снижения нагрузки на центральный и дополнительные серверы и
уменьшения времени отклика на удалённые запросы должно быть
разработано клиентское программное обеспечение. На серверах будет
размещаться непосредственно сама база данных плюс программа для
обработки данных и их выдачи по удалённым запросам. Клиентское
программное обеспечение должно включать в себя графический редактор и
производить расчёты железнодорожных и географических координат, а
результаты расчётов отправлять на сервер. Вполне вероятно, что для
хранения корзины, в которую будут переноситься на 3-летнее хранение все
изменённые и удалённые данные, потребуется отдельный сервер –
необходимость его установки будет просчитываться после детального
анализа количества линейных предприятий железных дорог, числа
64
пользователей с правом редактирования данных и частоты вносимых
изменений.
Вынесение расчётов железнодорожных и географических координат с
серверов на клиентские компьютеры способно в значительной степени
разгрузить серверы. Поскольку расчёты будут выполняться клиентским
программным обеспечением, то серверы будут обрабатывать только готовые
данные, что, несомненно, обеспечит минимальное время отклика серверов на
огромное количество клиентских запросов.
Права пользователей в системе должны предоставляться по
следующим критериям:
– только просмотр и печать информации;
– редактирование конкретного слоя информации в административных
границах подразделения железной дороги, за которое пользователь несёт
должностную ответственность;
– полный доступ к просмотру и редактированию для специалистов,
осуществляющих наполнение исходными данными и сопровождение единой
ГИС железных дорог;
– администрирование системы.
Информация о правах пользователей должна быть размещена на
центральном сервере. Сервер будет выдавать ответы на запросы только при
наличии права доступа. Права пользования будут привязаны к электронной
цифровой подписи пользователя, а при её отсутствии – к конкретному IP-
адресу сотрудника ОАО «РЖД». Во всех случаях без ввода логина и пароля
вход в систему будет невозможен. Для усиления защиты от
несанкционированного использования чужих прав доступа будет
проработана возможность получения разового пароля через СМС.
Обобщая сказанное в настоящей главе, следует сделать вывод, что
создаваемая единая геоинформационная система железных дорог должна
устранить многократное описание одних и тех же путей и объектов и