В настоящий момент современный транспорт находится в стадии модернизации, это необходимо для повышения безопасности и эффективности перевозок. Достижение этих целей требует сбора, передачи информации и на ее основе автоматического управления ресурсами и оперативного принятия решений на соответствующем уровне. А это, в свою очередь, определяется современной оперативно-технической связью на транспорте.

Безопасность современного транспорта невозможна без применения высокоточного позиционирования с использованием спутниковых систем радионавигации (ССРН), без внедрения радиоидентификации, радиомониторинга, радиоуправления. Кроме того, в Республике Беларусь для систем связи железнодорожного, авиа- и водного транспорта требуется эксплуатационная совместимость с системами радиосвязи стран-соседей.

В настоящее время на Белорусской железной дороге сети технологической радиосвязи являются аналоговыми. Они имеют недостатки, присущие большинству аналоговых систем передачи. При частотной модуляции передаваемых сигналов возможности их помехоустойчивости ограничены, что особенно заметно проявляется при помехах различного происхождения, характерных для условий работы железнодорожных сетей радиосвязи.

Тенденция развития систем управления объектами и процессами на транспорте также накладывает свои требования на системы связи. Наряду с учетом объема и особенностей передаваемой информации необходимо соблюдать требования электромагнитной совместимости [12]. В этом случае цифровые системы имеют значительное преимущество перед аналоговыми благодаря более эффективному использованию частотного ресурса, методов группирования абонентов и приоритетных соединений. Кроме того, применение цифровых методов организации радиоканала с временным или кодовым разделением обеспечивает ЭМС нескольких радиосредств в ограниченном пространстве локомотива или станционного сооружения [13].

Применение цифровых систем в сочетании с помехоустойчивым кодированием позволяет существенно улучшить качество передачи речи и обеспечить возможность организации и сохранения канала связи при более низком, чем требуется для аналоговых систем, соотношения сигнал/шум. Кроме того, качество радиосвязи остается одинаковым во всей зоне обслуживания, тогда как в аналоговых системах радиосвязи эта характеристика ухудшается по мере продвижения подвижного объекта к границам зоны обслуживания.

Не менее важным преимуществом современных цифровых систем радиосвязи является более эффективное использование радиочастотного спектра.

Также в цифровых системах радиосвязи благодаря специальным способам цифровой обработки речи или данных можно шифровать сообщения, обеспечивая, таким образом, конфиденциальность переговоров работников [12].

В существующих аналоговых системах радиосвязи практически отсутствует взаимодействие с телефонными сетями. Существует множество отдельных, преимущественно зоновых, сетей радиосвязи (исключение составляют сети поездной и ремонтно-оперативной радиосвязи), принадлежащих отдельным службам железной дороги. Особенно понижает безопасность то, что абоненты одних подсистем связи не могут связаться с абонентами других подсистем в рамках одной транспортной сети. Для сети каждой службы в конкретном районе устанавливаются свои стационарные (базовые) радиостанции. В этой ситуации наиболее эффективным решением является построение единой цифровой системы технологической радиосвязи, объединяющей всех или, точнее, большинство абонентов железной дороги, не исключающей при необходимости организации локальных радиосетей.

Эти и ряд других причин определяют необходимость создания и развития цифровой системы технологической радиосвязи, реализующей комплексное решение задач повышения безопасности движения и производительности труда всех служб, а также обеспечения межведомственного взаимодействия с другими структурами, влияющими на безопасность перевозок, и предприятиями железнодорожного транспорта [13].

3.1.1 Исследование неисправностей и отклонений от норм содержания локомотивных устройств радиосвязи

На сегодняшний день в Беларуси железные дороги являются одним из ключевых видов транспорта. Подвижную радиосвязь в современных условиях следует рассматривать как один из важнейших элементов технологии железнодорожного транспорта, непосредственно влияющих на безопасность движения поездов, производительность труда работников различных служб, достоверность и надежность передачи данных автоматизированных систем управления железнодорожным транспортом. Тем не менее, становление и развитие радиосвязи и железных дорогах происходили достаточно сложно.

На 01.01.2013 г. в Гомельской дистанции сигнализации и связи находятся в эксплуатации 107 станционных радиостанций поездной (ПРС) и маневровой (МРС) радиосвязи. Из них 70 комплектов радиостанций, а это более 65%, выработали нормативный срок службы. Количество стационарных радиостанций поездной радиосвязи, находящихся в эксплуатации Гомельской дистанции сигнализации и связи отображено на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Количество стационарных радиостанций поездной радиосвязи

Общее количество локомотивных (возимых) радиостанций ПРС и МРС составляет 384 шт., из них 334 шт. (86,9%) - выработали срок службы. Процентное соотношение локомотивных радиостанций ПРС и МРС по годам ввода в эксплуатацию на Гомельской дистанции сигнализации и связи отображено на рисунке 3.2.

За период с февраля 2012 г. по февраль 2013 г. были проанализированы неисправности и отклонения от норм содержания, выявленные и устранённые в локомотивных устройствах радиосвязи, на контрольно-испытательном пункте радиосвязи Гомельской дистанции сигнализации и связи. Была проанализирована работа радиостанции РК-1Б. Так, за период в 1 год (с февраля 2012 г. по февраль 2013 г.), было выявлено 162 случая отклонения в работе радиосвязи, приведенных в таблице 3.1.

Рисунок 3.2 - Количество возимых радиостанций поездной радиосвязи

Таблица 3.1 - Виды и количество отклонений в работе радиосредств

На рисунке 3.3 приведена гистограмма, изображающая количество отказов радиостанций типа РК-1Б в период с февраля 2012 года по февраль 2013 года.

Рисунок 3.3- Количество отказов радиостанции РК-1Б в период с февраля 2012 года по февраль 2013 года

На рисунке 3.4 приведена гистограмма, изображающая количество отказов блоков радиостанций типа РК-1Б в период с февраля 2012 года по февраль 2013 года.

Рисунок 3.4 - Количество отказов блоков радиостанций типа РК-1Б в период с февраля 2012 года по февраль 2013 года

На рисунке 3.5 приведена гистограмма, изображающая процентное соотношение количества отказов блоков радиостанций типа РК-1Б в период с февраля 2012 года по февраль 2013 года.

Рисунок 3.5 - Процентное соотношение количества отказов блоков радиостанций типа РК-1Б в период с февраля 2012 года по февраль 2013 года

На рисунке 3.6 приведена гистограмма, изображающая зависимость количества отказов радиостанций типа РК-1Б от года выпуска.

На рисунке 3.7 приведена гистограмма, изображающая соотношение количества отказов с количеством находящихся в эксплуатации радиостанций типа РК-1Б.

Как видно из гистограммы, появление отказов в работе радиостанции РК-1Б не зависит от времени года, радиостанции выходят из строя произвольным образом, в основном, по той причине, что они уже выработали свой срок эксплуатации. Можно заметить, что радиостанции, имеющие более поздний год ввода в эксплуатацию, выходят из строя не так часто, как радиостанции более раннего выпуска. В то же время, необходимо отметить, что срок эксплуатации устройств радиосвязи 8 лет.

Рисунок 3.6 - Зависимость количества отказов радиостанции РК-1Б от года выпуска

Рисунок 3.7 - Соотношение количества отказов с количеством находящихся в эксплуатации радиостанций типа РК-1Б

Для радиостанций, эксплуатируемых на подвижном составе, данный срок принимается с коэффициентом 0,7 и таким образом составляет 5,6 года. Радиостанции 42 РТМ находятся в эксплуатации с 1979 года, РВ-1 - с 1989 года, РК-1Б и РУ-1Б с 1991 года. Таким образом, радиостанции 42 РТМ выработали 6,1 сроков эксплуатации, РВ-1 - 4,1 срока, более 50% радиостанций РК-1Б и РУ-1Б - выработали 3,5 срока эксплуатации. Следовательно, без замены устаревших радиостанций, можно прогнозировать лишь рост неисправностей в системе поездной и стационарной радиосвязи. В связи с изношенным оборудованием радиосвязи, ухудшаются эксплуатационные характеристики радиостанций, качество связи, увеличивается количество отказов радиостанций, что непосредственно влияет на обеспечение безопасности движения поездов. Поэтому необходимо проводить переоснащение парка радиостанций. Переходить на более современный стандарт цифровой радиосвязи GSM-R.

3.2 Существующая сеть радиосвязи на участке Гомель - Калинковичи

Поездная связь на участке Центролит-Бабичи (рисунок 3.8) организуется следующим образом. Руководит связью поездной диспетчер. Диспетчер связан с дежурными по станциям с помощью линейного (кабельного) канала связи. Диспетчер и подчиненные ему дежурные по станциям образуют так называемый круг диспетчерской связи.

При организации поездной радиосвязи КВ-диапазон отводится диспетчеру, а УКВ-диапазон -- для связи дежурного по станции с поездными локомотивами и с соседними стационарными радиостанциями.

На рабочем месте диспетчера имеется распорядительная станция поездной радиосвязи (РСПР). С помощью РСПР диспетчер может вызвать машиниста локомотива по радиопроводному каналу через ближайшую к локомотиву стационарную радиостанцию.

Подключение стационарной радиостанции к линейному каналу связи осуществляется нажатием соответствующей кнопки на РСПР, при этом в линию посылается кратковременный, порядка 1,5 с, сигнал избирательного соединения. Сигнал избирательного соединения представляет собой последовательный двухчастотный тональный код.

По окончании переговоров диспетчер посылает в линию одночастотный тональный сигнал отбоя, и подключенная стационарная радиостанция отключается от линии связи. Отключение радиостанции от линейного канала связи может происходить и автоматически: через установленное время с момента окончания передачи в линию сигналов управления. При необходимости диспетчер может быть вызван машинистом поездного локомотива. Для вызова диспетчера машинист передает с локомотивной радиостанции сигнал вызова ДНЦ.

На станциях Центролит, Рандовский, Прибор, Якимовка, Сенозавод, Речица, Ребуса, Демехи, Лиски, Бабичи установлены стационарные радиостанции 11Р20С-6.3.

3.3 Проектирование сети GSM-R на участке железной дороги Гомель - Калинковичи

3.3.1 Организация радиосвязи GSM-R

Планирование и реализация строительства сети GSM-R должны выполняться с учетом:

– функциональных и сетевых требований к системе радиосвязи;

– стандарта GSM и других стандартов, определяющих интерфейсы и протоколы взаимодействия;

– покрытия сети и обеспечения голосового трафика и передачи данных с доступностью не менее 99,5%;

– европейских и национальных требований по сетке радиочастот;

– европейских и национальных требований по общедоступному плану нумерации;

– национальных и европейских обязательств по роумингу, поддержке аварийной и экстренной связи;

– национальных требований по электропитанию;

– общепринятых этапов и состава эскизного и технического проектов;

– национальных требований по общестроительной и архитектурной части (мачтовые сооружения, внешние сети электроснабжения, контейнеры для размещения оборудования, телекоммуникационные внешние сети и др.)

Cеть GSM-R должна состоять из зон покрытия вдоль железнодорожных путей, предпочтительно с направленными антеннами по направлению пути и должны обеспечивать следующие зоны покрытия:

– продольное перекрытие на станциях, маневровых зонах и перегонах в соответствии с базовыми требованиями обеспечения голосовой связи и передачи данных;

– поперечное перекрытие на перегоне должно составлять не менее 3-10 км от оси пути для обеспечения работы мобильных терминалов автомашин и штата на прилегающих автомобильных дорогах;

– на железнодорожных узлах необходимо обеспечить полное покрытие всей территории станции и города и не менее 8 км в сторону железнодорожных перегонов. Построение сети базовых станций в пределах узла должно обеспечивать полное перекрытие при выключении из работы одной базовой станции.

Cеть GSM-R должна обеспечивать уровни сигналов в зонах покрытия достаточные чтобы выполнить следующие функции:

– эксплуатационная связь;

– управление и передачу сигналов для автоматического управления поездом (ETCS).

Важное место занимает планирование размещения BTS, радиочастот и обеспечение требуемого покрытия. Типовой подход предусматривает обследование территории, выбор площадок строительства, проверку зоны покрытия и верификацию в национальных органах власти. Выбор площадок строительства BTS целесообразно производить в зоне станционных зданий, автомобильных переездов, постов контрольного оборудования на перегонах с максимальным использованием существующей инфраструктуры транспортной сети, мачтовых сооружений, внешнего электроснабжения и полосы землеотчуждения для железной дороги. Целесообразно размещать BTS на всех станциях, разъездах и маневровых парках. На длинных перегонах (более 10 - 12км) следует размещать дополнительные базовые станции.