Наименование Проекта с ИРН номером

AP13068231 «Исследование и разработка алгоритмов работы национальной системы микропроцессорной централизаций стрелок и сигналов»

Приоритетное направление

Информационные, коммуникационные и космические технологии

Научный руководитель проекта/программы

Сансызбай Қанибек Мұратбекұлы, доктор PhD, АО «ALT Университет имени Мухамеджана Тынышпаева»

Регистрационный номер и дата договора

Договор № 126-КМУ3 от «20» мая 2022 года

Актуальность

Общее состояние средств железнодорожной автоматики и телемеханики (далее – ЖАТ) близка к критической. Более 70% основных устройств ЖАТ, которые непосредственно обеспечивают безопасность и управление движением поездов эксплуатируются с длительным сроком службы. Если в ближайшее время не будут предприняты меры по реконструкции и модернизации железнодорожных участков, оборудованных существующими системами сигнализации, централизации и блокировки (далее – СЦБ), то к 2025 году эта цифра может превысить 80%.

Существующая структура и состояние технических средств ЖАТ являются сдерживающим фактором при решении задач по развитию железнодорожного транспорта. Поэтому в последние годы назрела необходимость внедрения современных микропроцессорных систем ЖАТ, полноценно отвечающих задачам создания интегрированной системы, как основы формирования многоуровневой системы безопасности и единой автоматизированной системы управления, в совокупности с созданием сервисных центров, организации удаленного мониторинга и постоянного администрирования технических средств ЖАТ.

Ожидаемыми результатами данного проекта станут: разработанная физическая модель микропроцессорной централизации стрелок и сигналов на базе программируемых логических контроллеров с соблюдением требований стандартов по CENELEC, разработанные нормативно-технические документы, которые будут применяться проектными организациями и предприятиями транспорта в проектировании системы по внедрению на станциях железнодорожного транспорта.

Цель (согласно заявке)

Развитие отечественной доли микропроцессорных систем на железнодорожном транспорте страны; исследование и разработка алгоритмов работы опытного образца национальной системы микропроцессорной централизации стрелок и сигналов для внедрения на магистральной железнодорожной сети АО «НК «Қазақстан темір жолы»; повышение транзитного потенциала Республики Казахстан.

Ожидаемые результаты

1. Исследование современного состояния проблемы разработки программного обеспечения микропроцессорных систем централизации стрелок и сигналов. Разработка технического задания на подготовку аппаратно-программного комплекса. В результате выполнения исследований будут выработаны рекомендации по разработке программного обеспечения микропроцессорных систем централизации стрелок и сигналов. Форма завершения: обзорная статья, техническое задание на подготовку аппаратно-программного комплекса.

2. Патентный поиск и сбор информации по эксплуатируемым системам микропроцессорной централизации стрелок и сигналов, анализ опыта использования их в развитых странах мира. В результате выполнения исследований будет проведен анализ опыта использования их в развитых странах мира. Форма завершения: отчет о патентно-информационном поиске, краткие сведения по Проекту.

3. Изучение стандартов CENELEC. Разработка технической документации установки по управлению станционных объектов (светофоров и стрелок). В результате выполнения исследований будет разработана конструкторская документация на новую установку микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов с учетом недостатков аналогичных моделей. Форма завершения: конструкторская документация по разработке установки, краткие сведения по Проекту, 1 статья в издании, рекомендованном ККСОН.

4. Разработка архитектуры и компьютерное моделирование принципиальной схемы установки микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов. Форма завершения: компьютерная модель установки микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов, заявка на патент на изобретение.

5. Подготовка программного кода микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов с соблюдением требований стандартов по CENELEC. В результате выполнения исследований будут разработаны программный код микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов с соблюдением требований стандартов по CENELEC. Форма завершения: научно-технический отчет по разработке программных кодов.

6. Верификация и валидация программного кода микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов с соблюдением требований стандартов CENELEC без подключения установки к напольным устройствам. В результате выполнения исследований будет проведена верификация и валидация программного обеспечения микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов с соблюдением требований стандартов EN50128 и EN50126 по CENELEC. Форма завершения: техническая документация и результаты по верификации и валидации программного обеспечения, краткие сведения по Проекту.

7. Изготовление, сборка и наладка установки по управлению станционных объектов (светофоров и стрелок). В результате выполнения исследований будет изготовлена установка по управлению станционных объектов с соблюдением их взаимозависимости, таких как светофоров и стрелок. Форма завершения: техническая документация опытной установки. технический отчет, план испытаний, 1 статья в рейтинговом издании, входящим в БД Scopus или Web of Science с процентилем не менее 35.

8. Пробный пуск и испытания установки микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов для задания поездных и маневровых маршрутов с соблюдением их взаимозависимостей. Форма завершения: отчет о научно-исследовательской работе, 1 статья в рейтинговом издании, входящим в БД Scopus или Web of Science с процентилем не менее 35.

Список полных ФИО членов исследовательской группы

1. Сансызбай Қанибек Мұратбекұлы – Руководитель проекта;

2. Орунбеков Максат Багибаевич – Ведущий научный сотрудник;

3. Шукаманов Жанибек Ерикович – Старший научный сотрудник;

4. Тасболатова Лаура Талгатқызы – Старший научный сотрудник;

5. Сагмединов Данияр Бақытбекұлы – Старший научный сотрудник;

6. Сейтбекова Айнагуль Манарбековна – Научный сотрудник;

7. Оразбаев Куат Жумагельдинович – Младший научный сотрудник;

8. Кожабаев Нурболат Молдагалиевич – Инженер;

9. Патокин Геннадий Степанович – Инженер.

Достигнуты результаты

Поставленные цели и задачи за отчетный период полностью выполнены  в соответствии с календарным планом и технической спецификацией:

За 2022 год:

— проведен сравнительный анализ существующих микропроцессорных систем стрелок и сигналов на железных дорогах дальнего и ближнего зарубежья;

— на основе сравнительного анализа микропроцессорных систем стрелок и сигналов на железных дорогах был предложен ряд рекомендаций к решению назревших проблем железнодорожного транспорта и предложены меры по модернизации устройств сигнализации и централизации по видам систем: диспетчерской централизации, электрической централизации и автоматической блокировки;

— разработано техническое задание на подготовку аппаратно-программного комплекса микропроцессорных систем;

— выполнены работы по патентному поиску эксплуатируемых микропроцессорных систем стрелок и сигналов на железных дорогах мира по базам данных Derwent Innovations Index (Web of Science, Clarivate Analytics);

— собраны и проанализированы для качественного сравнительного анализа микропроцессорных систем железнодорожной автоматики и телемеханики научные статьи в международных рецензируемых научных журналах, входящих в 1, 2, 3 квартиль по данным JCR (ЖСР) в Web of Science Core Collection (Вэб оф Сайнс Кор Коллекшн) и имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 25;

— определены качественные показатели для реализуемой (разрабатываемой) микропроцессорной системы стрелок и сигналы;

— изучены стандарты Европейского комитета электротехнической стандартизации, отвечающей за европейские стандарты в области электротехники (CENELEC);

— определены спецификация и технические условия разрабатываемой микропроцессорной системы;

— определены технические требования к микропроцессорной системе;

— определена принципиальная электрическая схема микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов.

За 2023 год:

— разработана математическая модель микропроцессорной системы KZ-МПЦ-МА;

— разработана компьютерная модель установки микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов;

— подана заявка на патент на изобретение «Национальная микропроцессорная система централизации с модульной архитектурой KZ-МПЦ-МА»;

— завершены пуско-наладочные работы по настройке лабораторного шкафа управления на базе безопасных ПЛК HIMA;

— разработан программный код взаимозависимости стрелок и сигналов на станции, оборудованной микропроцессорной системой с соблюдением всех условий по установке поездных и маневровых маршрутов;

— определены все требования, предъявляемые к полноте, безопасности и защите программных кодов при разработке микропроцессорной централизации, на основе качественного анализа стандартов: EN 50126-5 (Железнодорожные приложения – Системы связи, сигнализации и обработки данных – Программное обеспечение для систем железнодорожного управления и блокировки);

— был проведены работы по верификации и валидации программного обеспечения программного обеспечения микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов с соблюдением требований стандартов EN50128:2011 «Railway applications — Communication, signalling and processing systems — Software for railway control and protection systems» и EN50126-2:2018 (Main) «Railway Applications — The Specification and Demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS) — Part 2: Systems Approach to Safety по CENELEC»;

— составлена техническая документация программного кода микропроцессорной системы KZ-МПЦ-МА;

— составлен краткий отчет по итогам второго этапа научного проекта.

За 2024 год:

— изготовлена и собрана установка по управлению станционными объектами с соблюдением их взаимозависимости, таких как светофоров и стрелок;

— составлена техническая документация опытной установки KZ-МПЦ-МА, в работе которых были задействованы обучающиеся бакалавриата. По полученным результатам обучающиеся Өмірбек С.Б., Жұматай А.А. приняли участие в Республиканском конкурсе научно-исследовательских работ студентов в высших учебных заведениях Республики Казахстан по направлению «Автоматизация и управление», по итогам которого заняли почетное второе место и были награждены ДИПЛОМОМ II степени;

— составлен план проведения испытаний модели национальной микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов с модульной архитектурой KZ-МПЦ-МА;

— получен патент на изобретение;

— завершены пуско-наладочные работы по установке лабораторного шкафа управления напольными объектами на базе безопасных ПЛК HIMA;

— ведутся работы по пробному пуску и испытанию установки микропроцессорной системы централизации стрелок и сигналов KZ-МПЦ-МА для задания поездных и маневровых маршрутов с соблюдением их взаимозависимостей.

Работы по данному разделу продолжаются и будут завершены к концу года согласно календарного плана.

Список публикаций с указанием DOI (со ссылками на них) и патентов) опубликованных в рамках проекта

1. Сансызбай К.М., Орунбеков М.Б., Шукаманов Ж.Е., Тасболатова Л.Т., Сагмединов Д.Б. Общие тенденции развития систем железнодорожной автоматики и телемеханики на сети железных дорог Казахстана // Вестник КазАТК. – 2022. – № 2 (121). – С. 414-424. DOI: https://doi.org/10.52167/1609-1817-2022-121-2-414-424

2. Сансызбай К.М., Ведерников Б.М., Тасболатова Л.Т., Орунбеков М.Б., Шукаманов Ж.Е. Влияние асимметрии тягового тока на устойчивость аппаратуры РЦ и АЛС. Вестник КазАТК, 123(4) 2022. С.319–329. https://doi.org/10.52167/1609-1817-2022-123-4-319-329

3. Сансызбай Қ., Бахтиярова Е., Батырханов М., Тасболатова Л., Сагмединов Д. Анализ аварийных ситуаций на железнодорожных переездах Казахстана. Вестник КазАТК, 125(2) 2023, 401–411. https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-125-2-401-411

4. Патент на изобретение РК №36788 «Микропроцессорная система централизации с модульной архитектурой KZ-МПЦ-МА». Авторы: Сансызбай Қ.М., Патокин Г.С., Батырханов М.Ш., Бахтиярова Е., Сагмединов Д.Б., Тасболатова Л.Т. Дата публ. 14.06.2024.

5. Kanibek Sansyzbay, Yelena Bakhtiyarova, Teodor Iliev, Laura Tasbolatova, Daniyar Sagmedinov. Method of Evaluation of the TETRA Standard Data Transmission Channel for Ensuring Information Security of the Railway Transport System.TEM Journal, 13(3), 2512-2521. DOI: 10.18421/TEM133-77 (https://www.temjournal.com/content/133/TEMJournalAugust2024_2512_2521.pdf) (CiteScore 2.2, 51^st  percentile, Q3).

6. Kanibek Sansyzbay, Yelena Bakhtiyarova, Teodor Iliev, Gennady S. Patokin, Laura Tasbolatova, Daniyar Sagmedinov. Development of an algorithm for a national microprocessor-based centralization system with a modular architecture MPC-MA-KZ featuring advanced intelligent control functions // IEEE Access 2024 (на стадии рецензирования, Scopus percentile – 92%).