Организация международного обмена данными напольных систем мониторинга подвижного состава

Организация международного обмена данными напольных систем мониторинга подвижного состава

Одним из аспектов рассмотренного европейского проекта D-Rail является организация охватывающего всю Европу обмена данными оперативного контроля технического состояния подвижного состава между различными заинтересованными сторонами и пользователями.Это необходимо для выявления на ранних стадиях состояний, предшествующих отказам подвижного состава, и организации упреждающего вмешательства на основе анализа тенденций изменения измеряемых параметров. Общеевропейский обмен данными, кроме того, позволит операторам инфраструктуры оптимизировать внедрение новых систем WTMS.

В европейских странах эти системы широко используются для контроля параметров подвижного состава, способных повлиять на безопасность движения. К таким параметрам относятся, в частности, температура буксовых подшипников и тормозов, величина осевой нагрузки, дисбаланс нагрузки на колеса вагона, несоблюдение габарита погрузки. Системы различаются принципами, по которым выполняются измерения и расчеты, качеством, содержанием и форматами данных. Например, широко используемые в Европе датчики нагрева букс отличаются по числу сканирующих лучей и сканируемой поверхности буксы. Структура необработанных данных, поступающих от инфракрасного датчика, зависит от типа и конфигурации измерительной системы, поэтому использовать данные измерений можно, только зная тип измерительного оборудования.

По мере развития прогресса в области измерительной техники и подвижного состава, а также изменения требований, предъявляемых к контролю параметров, будут востребованы все новые виды и типы систем WTMS.

Стандартизация в области обмена данными ориентирована на гибкую интерпретацию информации, получаемой от различных действующих или перспективных систем контроля. Чтобы оценить поступающие извне данные рекомендованным методом, пользователям необязательно знать характеристики системы. С другой стороны, если требования к передаваемой информации у пользователя и владельца системы различны, зная характеристики системы, пользователь может модифицировать механизм оценки получаемых данных. Разнообразие возможностей интерпретации данных расширяет круг потенциальных пользователей и будет стимулировать развитие процесса интеграции измерительных систем на европейском уровне.

Концепция стандартизации базируется на следующих основополагающих принципах:

  • использование существующих систем контроля независимо от организации вывода данных;
  • открытость для интеграции перспективных систем;
  • обязательное предоставление данных операторам железнодорожной инфраструктуры;
  • возможность самостоятельной интерпретации данных пользователями;
  • облегчение условий получения данных от различных систем контроля владельцем информации и пользователем;
  • выбор в пользу более подробных данных, если информация доступна с различной степенью детализации.

Типовой подход к организации международного обмена данными предполагает не ограничивать передачу между операторами железнодорожной инфраструктуры и пользователями только результатами измерений. Это должно быть сочетание предварительно проанализированных результатов измерений и рекомендуемого алгоритма их оценки, включая пороговые величины. При этом данные измерений и алгоритм должны быть представлены в унифицированном формате с заранее определенными типами данных и математических операций. В результате пользователи данных всегда смогут адекватно интерпретировать и корректировать полученную информацию в соответствии с собственными требованиями к различным существующим и будущим системам контроля, не создавая при этом новых интерфейсов или специфических форматов данных.

В зависимости от назначения информацию можно разделить на три класса:

  • класс 1 — предварительно обработанные отчеты и алгоритм в унифицированном формате. К данному классу относится обязательная информация, необходимая, чтобы отчеты систем контроля могли использоваться во всех странах Европы. Для передачи предварительно проанализированных данных пригодны все их виды, в том числе определенные значения, векторы и двухмерные матрицы приемлемого размера. Пользователи данных могут применять менее трудоемкие рекомендуемые алгоритмы оценки полученных данных или модифицировать алгоритмы в соответствии с собственными критериями, зависящими, например, от характеристик пути или пороговых значений параметров, для принятия решения о необходимости технического обслуживания;
  • класс 2 — отдельные значения в унифицированном формате, применимые для анализа тенденций, но относящиеся к необязательным, хотя и рекомендуемым. Анализ тенденций изменения возможен только в отношении отдельных значений, поэтому возникает необходимость объединить в таком формате все характеристики каждой единицы подвижного состава. Таким образом, информация этого класса относится к расширяемому перечню характеристик грузовых вагонов, используемых повсеместно в Европе. Для представления данных и расчетов отдельных значений используется тот же унифицированный формат, что и для класса 1. Располагая информацией класса 2, пользователи могут выполнять анализ тенденций изменения параметров. При этом они могут выбирать, какие системы включать в этот анализ. Если имеются алгоритмы преобразования данных, позволяющие добиться совместимости с другими аналогичными системами, может быть выполнена специальная адаптация, позволяющая увеличить число систем в целях более глубокого комплексного анализа тенденций. Применение этого приложения возможно только для унифицированной номенклатуры подвижного состава;
  • класс 3 — в этом классе представлены специфические необработанные данные. Несмотря на то что данные класса 3 ориентированы на обмен между немногочисленными структурами, они должны доводиться до всех пользователей, которые смогут интерпретировать их индивидуально. В результате у всех пользователей данных имеется возможность применения комплексного алгоритма оценки, предполагающего наличие больших объемов данных. Пока такой подход связан с высокой трудоемкостью для пользователей и не находит широкого применения.

Реализация концепции зависит от возможности использования идентификаторов вагонов. Без надежной идентификации международный обмен данными будет ограничен информацией о поездах постоянной составности.

Единый интерфейс для обмена стандартизованными данными напольных систем мониторинга подвижного состава

В соответствии с предписаниями ЕС 62/2006 «Технические требования эксплуатационной совместимости железных дорог — применение телематики в грузовых перевозках (TAF TSI)» и 454/2011 «Применение телематики в пассажирских перевозках» (ТАР TSI) железнодорожный транспорт обязан поддерживать основные бизнес-процессы участием в стандартизованном электронном обмене данными. При этом основные требования в части единых стандартов относятся к единому интерфейсу (CI), который является обязательным условием для присоединения к единому европейскому сообществу железных дорог (рис. 5).

Единый интерфейс для обмена стандартизованными данными напольных систем мониторинга подвижного состава – часть 1
Рис. 5. Возможности передачи данных по единому интерфейсу: LS — локальные хранилища данных: API — интерфейс прикладного программирования

Единый интерфейс предусматривает возможность:

  • форматировать исходящие сообщения в соответствии с метаданными;
  • шифровать исходящие сообщения и подписывать электронной подписью;
  • отправлять исходящие сообщения по адресам;
  • подтверждать подлинность входящих сообщений;
  • дешифровать входящие сообщения;
  • осуществлять проверку входящих сообщений на соответствие метаданным;
  • обеспечивать доступ к различным базам данных.

В соответствии с европейским планом стратегического развертывания (SEDP) в качестве общего решения были определены единые компоненты для сектора железнодорожного транспорта, в том числе единый интерфейс для всех участников TAF/TAP, единый домен центрального хранилища, технология сертификации открытых ключей для обеспечения защиты передаваемой информации по стандарту Х-509, сертификат ТАР TSI.

В настоящее время железнодорожные компании большинства европейских стран обмениваются информацией со своими бизнес-партнерами, используя старые форматы МСЖТ-40711, Hermes 30, МСЖТ-912, а также txt, csv и xml. Для передачи информации между железнодорожными компаниями используются транспортные протоколы FTP, WMO и IP.

Разработанный во исполнение спецификаций TAF TSI и ТАР TSI единый интерфейс уже сегодня может использоваться для обеспечения защищенной передачи данных между операторами железнодорожной инфраструктуры и перевозок, а также и для обмена нерегламентированной информацией.

Предлагаемое решение основано на применении ПО с открытым исходным кодом.

Комплекс разработанной системы допускает обмен сообщениями между старыми приложениями в автоматизированных системах железнодорожных компаний с использованием стандартных протоколов FTP, WMQ/JMS, JMS, IP, электронной почты и др. Любое старое приложение может иметь связь с локальным единым интерфейсом (LI) с использованием одного из поддерживаемых стандартных протоколов и различных форматов сообщений. Информационный обмен между железнодорожными компаниями стандартизирован на основе единых форматов сообщений или форматов сообщений совместного использования двумя или более компаниями.

Железнодорожным компаниям предлагается устанавливать у себя единые интерфейсы CI/LI как отдельную систему. По получении сообщения система CI/LI должна произвести его предварительную проверку и преобразовать в нормализованный формат XML. После того как сообщение нормализовано, оно подвергается структурированию в зависимости от вида сообщения, а затем преобразуется в стандартный формат метаданных xml. Далее сообщение шифруется, при необходимости подписывается электронной подписью и передается в систему CI/LI принимающей компании по одной из сетей (Internet, Intranet, VPN).

Локальный единый интерфейс получателя при передаче защищенной информации производит ее дешифрацию, распаковку и проверку электронной подписи. После этого сообщение из стандартного формата XML переводится обратно в его исходный стандартный формат и рассылается приложениям по принадлежности. Если существующая система LS уже работает с форматами сообщений TAF/TAP, перевод сообщений из формата старого приложения может быть заблокирован.

Группа единых компонентов TAF TSI должна представить сертификаты для защищенной связи с использованием формата Х509, включая шифрование и использование электронной подписи.

Система имеет ряд очевидных преимуществ: железнодорожные компании могут обмениваться данными в формате TAF/TAP, не изменяя своих старых приложений; внедрение в полном объеме технологии открытых ключей косвенно позволяет сократить суммарные эксплуатационные затраты; система CI/LI может быть адаптирована для работы с различными стандартами и форматами данных, участвующих в информационном обмене; обеспечивается высокая производительность информационного обмена (порядка 100 сообщений в секунду); приложение является масштабируемым с использованием различных стратегий внедрения; достигнута совместимость с различными платформами при работе под операционными системами Windows и Linux RedHat.

Под эгидой ERA единый интерфейс был подвергнут комплексу испытаний, по итогам которых было отмечено, что предложенную схему обмена стандартизированными сообщениями настоятельно рекомендуется использовать в телематических системах, задействованных в отрасли железнодорожного транспорта.

Заключение

Растущий интерес разработчиков и пользователей к напольным системам мониторинга технического состояния подвижного состава и инфраструктуры железнодорожного транспорта обусловлен многозадачностью и перспективностью использования таких систем. За счет прогнозируемого и предупреждающего технического обслуживания и ремонта достигается улучшение технического состояния и эксплуатационной готовности подвижного состава и железнодорожного пути, что позитивно влияет на экономические показатели железных дорог и безопасность движения. Повышение эффективности и производительности железных дорог в целом выливается в значительный экономический эффект от внедрения систем WTMS.

Железные дороги мира — 2014, № 3