Для начала рассказа попрошу читателей взглянуть на снимок, на котором полномочный представитель Президента РФ в Сибирском федеральном округе Леонид Драчевский вот-вот перережет красную ленточку, стоя на красной дорожке между рельсами и под красным лозунгом "Северомуйский тоннель - венец стройки века!" Но вместо торжествующего слова "венец", вполне уместного в радостный день, можно было бы написать и другое слово - "конец". Потому что завершения работ на Северомуйском тоннеле ждали многие годы. Сейчас поезд по тоннелю протяженностью более пятнадцати километров идет минут пятнадцать, а еще совсем недавно, чтобы объехать это чертово место, требовалось более двух часов. Про подобные отрезки пути замечательно написал Маяковский: "Дорога до Ялты будто роман - все время надо крутить". Тут точно так же: и горы, и красота кругом... и все время надо крутить. Чтобы затащить здесь поезда в горы, к составу прицеплялись "толкатели". До тех пор, пока ленточку не перерезали.
Поезда здесь шли "по кривой"
В Конструкторско-технологическом институте (КТИ) вычислительной техники СО РАН мне показали схему объезда в том месте, где пробивали тоннель. Поезд тогда двигался словно спьяну - спуск, подъем, влево, вправо, по кругу, по прямой. Рельеф не дай Бог: с водными преградами, перепадом высот, с "нервной" тектоникой и радоном.
А при чем тут, спрашивается, Сибирское отделение РАН, какое ему дело до Северомуйского тоннеля? Оказалось, что самое прямое. Пуск знаменитого теперь и сложного тоннеля стал возможен, наконец, не только благодаря строителям и транспортникам, но и специалистам нашего Академгородка. Они превратили тоннель в автоматизированный объект на БАМе. Известная на закате советской власти аббревиатура АСУ ТП (автоматизированная система управления технологическими процессами) в тоннеле не просто ожила, а стала главным действующим "лицом" управления. Она регистрирует более двух с половиной тысяч параметров. Если чуть образнее сказать, то разработанная система справляется с массированной и постоянной сигнальной атакой почти без "потерь". А почти потому, что выполненная работа еще требует доводки.
- Мы пришли на Северомуйский тоннель, - рассказывал директор института Геннадий Михайлович Собстель, - уже имея значительный опыт разработки распределенных систем по автоматизации технологических процессов и сбору информации.
- То есть по АСУ ТП?
- Да. Первая наша работа была связана с трубопроводным транспортом. Со всем тем, чем владеет акционерная компания "Транснефть". Больше всего нам приходилось иметь дело с Урайским управлением магистральных нефтепроводов. Масштаб того, что мы охватывали нашей системой, составлял пятьсот километров на пятьсот двадцать.
- Такую площадь можно с Европой сопоставлять...
- Дело не только в километрах. Трубопроводы идут через тундру, через горы, в том числе и через горы снега, через болота. Это вам не ухоженная Европа. Объектами нашего интереса были пятнадцать нефтеперекачивающих станций. Очень энергоемкие сооружения. К ним подведены высоковольтные линии. На станциях стоят мощные - на двенадцать с половиной мегаватт - нефтеперекачивающие двигатели. Они продавливают нефть. Но это далеко не все оборудование для нефтепроводов. Например, по ним необходимо в определенное время запускать скребки, снимающие наросты парафина, да и не только их. Иногда вместе с нефтью продавливают и... кирзовые сапоги. Такое тоже случается. При транспортировке нефти используется много разного электрооборудования. И наша задача заключалась в том, чтобы разработанная АСУ ТП могла обеспечить жизнедеятельность и надежность всей сложной нефтепроводной сети. Нам это удалось. Выполненная институтом работа позволила сберечь много электроэнергии на нефтеперекачивающих станциях.
Опыт мы накапливали и на крупнейшей в мире Сургутской ГРЭС, которая работает на попутном газе. Электроэнергия там самая дешевая. Но для станции важно строго учитывать теплотворную способность газа. Специалисты института создали систему для постоянного учета здесь теплотворной способности газа и по управлению другими технологическими процессами. Принимая, конечно, во внимание, что наша распределенная система опять же должна действовать на больших площадях и расстояниях.
То, что мы сделали тогда, помогает и в нынешней работе. Например, при разработке дистанционного контроля с системами сигнализации на железной дороге. Мы занимаемся сейчас этим в рамках содружества между Западно-Сибирской железной дорогой и Сибирским отделением РАН. О чем идет речь? В принципе о создании надежной системы предупреждения каких-либо аварий. Особенно на переездах, когда рвутся электрические цепи на рельсах, при срывах в работе светофоров и семафоров и т.д. Наша задача - создать систему анализа, дистанционной диагностики состояния сигнальных устройств, понять, почему они выходят из строя, по каким причинам. Этот анализ дает возможность, и это главное, быстро устранить причину неисправности. И таким образом сокращаются затраты на ремонт.
- В какой стадии ваша работа? Она относится к завтрашнему дню или уже к сегодняшнему?
- На одном участке пути она уже работает. Пока это опытный вариант. А вот крупномасштабное освоение - еще день завтрашний. Задание для нас - не только собирать необходимую информацию. Важно своевременно бить тревогу, если в собранной информации обнаружен повод для нее. Мы призваны предупреждать возможные критические ситуации. А потребность в системах, которые предлагаются, у Западно-Сибирской железной дороги очень большая. В этом году надеемся выпустить необходимую конструкторскую документацию, обязательно получить лицензию, сертификат на проделанную работу, и тогда будет открыт путь к широкому тиражированию наших систем.
Накопленный опыт позволил коллективу конструкторско-технологического института вычислительной техники развить еще одно направление. Оно связано с программно-техническим комплексом по управлению шахтными конвейерами. Начата эта работа совместно со специалистами "Сибсельмаша". Такие комплексы тоже, в сущности, распределенные системы, потому что завод выпускает конвейеры длиной почти до двух километров. Но это длина основного конвейера, а к нему еще "подступают" конвейеры штрековые, тянущиеся тоже на сотни метров. И очень важно, чтобы все они работали системно, согласованно. Если остановить основной конвейер, а штрековые будут продолжать работу, то мгновенно образуются горы угля, что уже на грани аварийной обстановки. А она должна быть исключена. Требования очень строгие. КТИ придется в Кемерово получать допуск на применение своей разработки в шахтах. Ей полагается быть... взрывозащищенной.
Несколько новых систем уже поставлены и работают на шахтах "Распадская", "Углекоп" и в Междуреченской угольной компании-96. Но это только начало, которое по своему значению имеет все шансы... размножиться. Во всяком случае, крупный договор о применении новых систем уже подготовлен. Дело в том, что выпускаемые на "Сибсельмаше" конвейеры вполне могут пригодиться при самых разных погрузочно-разгрузочных работах. Например, при разгрузке и погрузке судов в портах нашей страны, при погрузке грузов на той же железной дороге. Пока идет стадия предположений и предварительной договоренности, но уверенность в том, что продукция "Сибсельмаша" и разработки института СО РАН пригодятся многим, есть.
Двадцать пять лет надежд и разочарований
Столько строился Северомуйский тоннель. Первые строители и транспортники успели состариться, вторые - возмужать, а третьи сейчас вникают в электронику, управляющую ныне действующим тоннелем. Четверть века тоннель был своеобразной пробкой на БАМе, которая никак "не рассасывалась". За минувшие годы он столько услышал горькой нормативной и гневной ненормативной лексики, что она, возможно, пропитала даже скалы. А рядом со стройкой проходил путь, по которому чуть ли не каждый состав тащили два локомотива впереди и два сзади. Тоннель заслужил много индивидульных прозвищ. И почти все непечатные. Тем не менее это действительно венец стройки. Пройти более пятнадцати километров в тяжелых каменных породах, да еще в районе, где неблагоприятная сейсмичность, где радон, где каждый метр вперед словно нарочно сопровождался новыми препятствиями, - это воистину трудовой подвиг. И ничего подобного по трудности преодоления в строительной истории России не было. По длине среди всех тоннелей он пятый в мире, а по сложности проходки, скорее всего, первый.
Тоннель по насыщенности техникой, оборудованием электроникой вполне можно сравнивать с современным самолетом. В нем только подстанций восемь, без электропитания которых по тоннелю не пройдет ни один поезд. Параллельно главному тоннелю, по которому идет поезд, есть еще один - он называется технологическим. Но, в сущности, это транспортно-дренажная штольня. В ней идет сброс воды и подвозится ремонтное оборудование. Тоннель просто исторгает множество сигналов. Например, о направлении движения воздуха в нем, о состоянии окружающих пород, о температуре в тоннеле, влажности, о так называемой обделке, и т.д. И все это надо знать не раз в день, а постоянно. Институтские сотрудники, создавая АСУ ТП, работали в Северомуйском тоннеле вместе с сотрудниками нашего Сибирского государственного университета железнодорожного транспорта (бывший НИИЖТ) и "Ленметрогипротранса". Для решения проблем, связанных с этим тоннелем, потребовалось объединение разных сил. Не говоря уже о финансовых средствах. Привлечены к работе были и научные сотрудники других институтов СО РАН. Например, института геофизического и экологического приборостроения, который на своем оборудовании замерял, каково содержания радона там, где сооружается тоннель.
Поршневой эффект
Пока об этом рассказывали, во мне ворошился один вопросик: "А зачем все это надо?! Присутствие того же радона едва ли навредит пассажирам за те пятнадцать минут, за которые поезд с наглухо задраенными дверями и окнами проедет по тоннелю?!"
- Дело не в одном радоне, - пояснил Собстель. - Суть всего в том, что сам въезд в тоннель может произойти только после того, как наша система даст "добро. Она, словно врач, устанавливает диагноз - болен пациент или здоров. То есть предоставлять поезду право въезжать в тоннель или нет.
- А что, без разрешения идущий поезд въехать в тоннель не может?
- Нет, не может. Тоннель с двух сторон закрыт воротами. Это автоматика позволяет ему въезжать. Пока через тоннель проходят восемь, максимум десять поездов в день.
- Немного.
- Да, еще немного. Северомуйский тоннель открыли всего лишь в декабре прошлого года. И сегодня не весь монтаж закончен. Условия труда в тоннеле далеко не райские. Имейте в виду, например, что во время движения поезда в тоннеле находиться запрещено. Надо прятаться в штольни, в специальные людские ниши и там крепко держаться. При движении все высасывается, как насосом. Это так называемый поршневой эффект.
Заведующий сектором института вычислительной техники Виктор Данилович Нескородев не раз прятался в этих нишах. Но ему разрешалось по рабочим обстоятельствам. А для всех остальных - категорический запрет. Впрочем, прятались в нишах и менее опытные сотрудники. На Северомуйском тоннеле свою первую школу жизни проходили и только что закончившие НГУ молодые ребята. Дело в том, что КТИ вычислительной техники в университете имеет кафедру компьютерных систем, и заведует ею кандидат наук Борис Николаевич Пищик, тоже, конечно, работающий в институте.
Выпускники НГУ зарекомендовали себя очень хорошо, о чем чуть ли не хором меня попросили написать в газете. Правда, никто не просил написать, что ребята и заработали неплохо. Но уточняю это по собственной инициативе: когда людям, особенно молодым, нормально платят за труд, они, как говорится, рвут и мечут. Да еще если и сама работа интересная. Тогда они готовы залезть в любые штольни и ниши.
Кроме того, распределенные системы - элемент самого престижного, современного ныне направления в науке и технике. Это же информационная технология. То есть прорывная, необходимая и, пожалуй, самая модная. Знатоки таких технологий ценятся высоко.
Километрах в трех от тоннеля стоит дом специального назначения, в котором оборудовано АРМ - автоматизированное рабочее место. С этого места специалист, глядя на экраны, видит все, что происходит в тоннеле, и все, что его там интересует. Одновременно он еще видит, где в данный момент проходит поезд по тоннелю. Все-таки пятнадцать километров, а не пять метров бежит он, скрывшись среди скал. Именно на АРМе получают полную информацию, анализируют ее и принимают решения.
- Судя по тому, что вы рассказываете, - сказал Геннадию Михайловичу, - на Северомуйском тоннеле институт уже поставленных целей достиг. А что же дальше?
- А дальше, - ответил Собстель, - решение новых задач. Видите ли, в распределенных системах, как показывает наш опыт, аппетит обычно приходит во время еды. Сошлюсь на тот же трубопроводный транспорт. Сначала создали для него одну структуру по сбору информации, управлению и обработке. Потом вдруг выясняется, что мощные двигатели на нефтеперекачивающих станциях работают не в оптимальном режиме. И они не позволяют проводить диагностику перед пуском. А каждый из этих двигателей стоит около тридцати, а то и сорока миллионов рублей. Зная об этом, нас попросили создать цифровые регуляторы возбуждения. Они как раз дают возможность проводить диагностику перед пуском. Появилась и другая возможность - так называемой в информационных технологиях архивации данных. Иначе говоря, все пуски двигателя, его поведение при эксплуатации, остановки и особенности можно теперь "загонять" в электронную память. А сохранение такой информации расширяет возможности для анализа и предупреждения всего того, что мешает эффективной работе.
Развитие работы идет и по Северомуйскому тоннелю. Уже к тому, что есть, в нынешнем году добавится система пожарной безопасности. А еще...
Камеры не украдут
Впрочем, дальше продолжил рассказ заведующий лабораторией Борис Николаевич Пищик. Он уточнил, что предложенная КТИ система для тоннеля состоит из двух уровней. Нижний уровень определяет аппаратная часть. Это, в частности, набор разных отечественных датчиков. Второй элемент - система автоматизации, то есть считывания, обработки поступающих сигналов и доставки их на верхний уровень. Работа Пищика связана в основном с верхним уровнем, когда туда уже поступили сигналы и их надо обработать, осмыслить. Прежде всего оператору, который сидит у мониторов и видит движение поезда в нескольких ракурсах, состояние, как формулирует Борис Николаевич, "всего технологического объекта". То есть какая в тоннеле температура воздуха, воды, какое давление, какая влажность, сколько в воздухе углекислого газа, радона (он здесь превышает ПДК) и многое другое. Автоматизация позволяет "снимать" всю картину происходящего в тоннеле. Помогают этому и цифровые видеокамеры, установленные на порталах тоннеля.
- А не украдут эти камеры? Пищик улыбается:
- Нет, не украдут. Северомуйский тоннель очень серьезно охраняется. В этот район без пропуска никак не попадешь.
Кроме того, там хорошее освещение, и управление им тоже дистанционное. Оператор у АРМа может включить и выключить (например, калорифер) все, что посчитает нужным. Конечно, система может работать и в автоматическом режиме, и быть в чисто ручном управлении у оператора. Положим, он видит, что в тоннеле холодновато - добавляет тепла. А средняя температура там должна быть плюс шесть градусов.
В ближайшее время "в орбиту" внедренной системы подключатся и сейсмостанции. От них поступят данные по состоянию сейсмического фона Земли, и все события, связанные с ним, будут отражаться на экранах оператора в баллах. А у оператора есть соответствующая инструкция, предписывающая ему, что делать в случае землетрясения. Трясет здесь частенько. Кстати, "Ленметрогипротранс" эту зону использует и для исследовательских целей в геофизике именно потому, что здесь трясет. Только в тоннеле и рядом с ним эту
"тряску" будут отслеживать двадцать четыре сейсмостанции.
В этой пятнадцатикилометровой искусственной "дыре" в горах еще немало проблем, которые ждут своего решения. Например, проблема так называемых наведенных шумов. Когда поезд идет по тоннелю, то его толчки сравнимы с толчками, представьте себе, в... семь баллов. И это притом, что путь здесь проложен бесстыковой, "бархатный". Отсюда и задача: шумы в тоннеле надо убирать. Хотя и паниковать нет смысла. Толчок хотя и в семь баллов, но у него высокочастотный спектр. С этими толчками, проще говоря, можно справиться. Но во всех случаях данные о таких колебаниях тоже должны подаваться на верхний уровень для нормальной эксплуатации тоннеля. Набор задач для разработчиков распределенных систем увеличивается. Например, будет создаваться специальное автоматизированное рабочее место для отслеживания всего, что связано с энергетикой. Автоматизированное оснащение уникального тоннеля постоянно усиливается. И, конечно, все это происходит не как по маслу...
На схеме и в жизни
В частности, трудно иногда анализировать, диагностировать возникающие в тоннеле неожиданные ситуации. Непонятно, в чем же дело: или аппаратура отказала на нижнем уровне, или какой-то сбой в системе на верхнем уровне, в самой программе. Бывало так: оператор видит на мониторе, что ворота открылись, а на схеме они будто еще закрыты. Создается впечатление, если судить только по рисунку на схеме, что поезд чуть ли не врезается в ворота. Тут задергаешься поневоле. А оказывается, в тоннеле вели в это время ремонтную работу, и часть сигналов в систему блокировки не проходила. То есть случилась какая-то расстыковка при прохождении сигналов.
Был и еще более тревожный случай. В тоннеле стоят шесть шкафов с электронной аппаратурой. Один из них однажды "вырубился" целиком, и сразу пропали все сигналы. Оператор на АРМе был попросту в шоке. К счастью, непродолжительном. Оказалось, что при монтаже не все перепроверили, а это полагается делать, когда запускали оборудование. Было и так: специалисты института уже уехали домой, а в тоннеле полностью пропало электропитание. Пришлось консультироваться с Новосибирском по е-мейлу. Причем в чрезвычайно нервной обстановке. Но понимание на расстоянии было достигнуто, и ситуацию исправили за несколько часов.
Работа в тоннеле - не сахар. Да еще такая сложная работа. Это не телевизор, который выдает картинку сразу, едва его включишь. Здесь масштаб трудностей и сложностей совсем иной... А если принять во внимание, что специалистов для такой работы там, где тоннель, почти нет, и новосибирцам пришлось обучать тех, которые нашлись, то трудно представить, чтобы срывов не было. Тем не менее, признают и Собстель, и Пищик, и Нескородев, новичков удалось и найти, и обучить. Сейчас уже работается спокойнее.
Хотя жить в тех краях трудно. По красоте они похожи на Швейцарию, а то и лучше. Но наша сибирская Швейцария холодная, сильно удаленная и малолюдная. Специалисты КТИ к ней присмотрелись - жили в командировках по две-три недели. И не в комфортных условиях, а в "заежке". Это аналог местной гостиницы. А иногда и просто в вагоне. И даже с проводником. Но это наш проводник: он то топит, то не топит, он то трезв, то пьян. Ему нет дела до тонкой электронной работы.
Хотя, как заметили Пищик и Виктор Данилович Нескородев, ко всему быстро привыкаешь. Проснешься в холодном вагоне и уже вроде не удивляешься. Сама работа греет. Находишься, набегаешься - и тепло. Да и с кормежкой типа "доширак" вскоре смиряешься.
- Во время пусконаладки, - рассказывал Нескородев, - мы по обыкновению работали с раннего утра и до девяти-десяти вечера. Уставали, конечно. И если в "заежке" было тепло, то для благодарности и этого было достаточно. Расстояния в тоннеле большие. До того места, где неполадка, можешь идти километры.
Пока поезда нет, идешь по пути. Услышал шум, бежишь к нише и быстро в ней прячешься. Между нишами расстояние примерно шестьдесят метров. Ну, такую короткую дистанцию можно и пробежать. Впрочем, они расположены по разным сторонам пути в шахматном порядке. То есть расстояния между ними, по сути, всего тридцать метров. Какая ниша ближе, туда и бежишь. В тоннеле очень много аппаратуры, и расположена она в самых разных местах. И добираешься к ней все время пехом. Да и пока нет связи с людьми, которые находятся в тоннеле. Так что нашагаешься, когда их найдешь, вникнешь в возникшую проблему и все объяснишь. Поэтому договариваешься с людьми, занимающимися наладкой, с утра: у какого портала встретиться или в другом месте, в какое время. Ну и ноги в руки... и пошел. Дошел до Западного портала, а тут выясняется, что неполадки совсем в другой стороне. Разворачиваешься - и назад. По всякому бывало... А туда и обратно - это километров двенадцать.
- А дрезины нет?
- Она есть. Но не везде может проехать. Да и ходит по строгому расписанию, которое с неполадками, конечно, не совпадает. Ноги надежнее в тоннеле, чем дрезина. Правда, сейчас некие меры по упорядочиванию пешего движения в тоннеле предпринимаются... Будем надеяться на лучшее. Работа, которой мы занимаемся в Северомуйском тоннеле, позволяет на это надеяться. А пока мы приобрели радиостанции, очень нам помогающие. На один километр они обеспечивают прямую связь. Да и с нами теперь находятся те, кто участвует в пусконаладке оборудования и будет его эксплуатировать в ежедневной работе. Теперь они нашу работу поняли, признали и оценили.
