Контролёры безопасности

Технологии искусственного интеллекта стремительно меняют мир, в том числе и железнодорожный транспорт. «Российские железные дороги» стали одной из первых компаний России, начавших процесс цифровой трансформации по ключевым направлениям деятельности. В холдинге продолжается работа по созданию беспилотного поезда. По словам главы ОАО «РЖД» Олега Белозёрова, развитие систем автоматического управления транспортными средствами стало одним из долгосрочных мировых трендов.

Ожидается, что уже в следующем году первые «Ласточки» отправятся в самостоятельные поездки по Московскому центральному кольцу (МЦК). При этом разработки компании в этой области могут быть интересны и зарубежным перевозчикам, отмечают специалисты.


«Ласточка» берёт новую высоту

Беспилотный транспорт способен передвигаться без экипажа на борту при помощи специальной системы автономного управления. Водителя или машиниста здесь заменяет целый комплекс датчиков, камер, радаров и бортовой компьютер, который принимает все решения.

РЖД последние годы ведут активную работу по внедрению системы управления электропоездами «Ласточка» в автоматическом режиме. Так, в прошлом году во время международного железнодорожного салона пространства 1520 «PRO//Движение.Экспо» впервые для широкой публики была совершена тестовая поездка первой беспилотной электрички. На «Ласточке» железнодорожники установили специальное оборудование для позиционирования положения поезда на инфраструктуре, связи с диспетчерским центром и обнаружения препятствий на пути. Беспилотник отошёл от платформы, сделал круг по испытательному кольцу ВНИИЖТа, вновь приблизился к платформе, снизил скорость и затормозил перед установленным на путях манекеном, изображавшим пешехода.
«На «Ласточках» исследования и испытания ведутся с 2017 года. За это время наработан большой массив данных, заложена основа для практической работы. Перед нами стоит задача создать беспилотную транспортную систему, где инфраструктура и поезд будут взаимодействовать в полностью автоматическом режиме со 100-процентной безопасностью и надёжностью», – сказал на заседании Научно-технического совета ОАО «РЖД» по проекту внедрения системы управления электропоездами «Ласточка» в автоматическом режиме генеральный директор – председатель правления ОАО «РЖД» Олег Белозёров.

Стандарт Международной электротехнической комиссии МЭК 62290 определяет четыре уровня автоматизации электропоездов. На первом уровне машинист полностью управляет поездом. На втором ведёт состав при поддержке системы автоведения. На третьем уровне электропоезд может двигаться самостоятельно, но машинист должен на случай возникновения непредвиденных ситуаций находиться на его борту, но не обязательно в кабине. Четвёртый уровень предполагает полное отсутствие локомотивной бригады в поезде.

В настоящее время один из электропоездов «Ласточка» уже оборудован в соответствии с третьим уровнем автоматизации (GoA3), включающим автоматическое управление движением и остановкой. Помощь человека может потребоваться в закрытии/открытии дверей и управлении при нештатных ситуациях.

На составе установлены оборудование позиционирования на инфраструктуре с системой автоведения и блоком обнаружения препятствий на пути, оборудование для связи с центром дистанционного контроля. Также разработан прототип рабочего места машиниста-оператора и апробировано создание нейронной сети и цифровой модели МЦК. В беспилотном режиме электропоезд способен следовать по энергооптимальному графику, а при обнаружении препятствия – автоматически отрабатывать алгоритмы торможения и остановки.
«Нам нужно решить ряд сложнейших научных, технических и технологических задач. Мы должны обеспечить соответствие четвёртому – высшему – уровню автоматизации по международной классификации», – подчеркнул Олег Белозёров.

Ожидается, что при четвёртом уровне автоматизации (GoA4) система управления «Ласточки» будет выполнять весь комплекс ведения поезда, мониторинг и диагностику бортового оборудования, автоматически открывать и закрывать двери. При этом будут возможны три режима управления: машинистом из кабины, дистанционно (с рабочего места машиниста-оператора) и автоматически.


Первый беспилотник пройдёт по МЦК

Предполагается, что уже в следующем году «Ласточки» должны поехать по Московскому центральному кольцу. И это не случайно. «МЦК на сегодня одна из самых загруженных в Европе железнодорожных линий, где за последние три года число пассажиров увеличилось на треть. Если при запуске кольца поезда следовали по нему с интервалом 6 минут в час пик, то сейчас – каждые 4 минуты. Для дальнейшего сокращения интервала необходимо автоматическое управление электропоездами», – пояснили в РЖД.
«Действительно, МЦК – самый удачный вариант для апробирования беспилотного движения. Кольцо замкнуто, плюс оно уже сейчас достаточно автоматизировано, а подвижной состав один из самых современных, благодаря чему не возникнет трудностей по установке дополнительного оборудования», – считает руководитель Департамента разработки беспилотных транспортных средств Сognitive Pilot Юрий Минкин.

По его словам, весь рельсовый транспорт в будущем первым может стать полностью беспилотным. «Условия его движения проще, чем на обычных дорогах, а правила дорожного движения понятны», – подчёркивает эксперт.


Технологии опережают время

В ближайшее время холдингу «РЖД» совместно с партнёрами предстоит разработать конструкторскую документацию на электропоезд «Ласточка» для эксплуатации в автоматическом режиме, утвердить стандарты в области управления подвижным составом в автоматическом режиме.
«Будут разработаны и апробированы алгоритмы технического зрения и программного обеспечения для дистанционного диспетчерского управления с учётом повышенных требований к обеспечению безопасности информации. К выполнению работ привлекаются передовые российские центры компетенций в области создания искусственного интеллекта на основе машинного обучения, развития специализированных нейронных сетей и других сфер научных знаний», – поясняют в РЖД.

Юрий Минкин подчёркивает: с каждым годом происходит удешевление технологии по созданию систем управления транспортными средствами в автоматическом режиме. «Экономическая целесообразность внедрения беспилотных систем также очевидна, ведь обеспечиваются точность движения, бесперебойность графика, – продолжает он. – Кроме того, причиной дорожно-транспортных происшествий в большинстве случаев является человеческий фактор. Люди могут пострадать в авариях, может быть нанесён ущерб подвижному составу и инфраструктуре. Это прямой ущерб. Косвенный – сбои движения из-за аварий».


Локомотивы без человека

ОАО «РЖД» также работает в организации беспилотного движения локомотивов. Так, в сентябре был завершён очередной этап испытаний системы автономного управления Cognitive Rail Pilot. Эти интеллектуальные комплексы установлены на 10 маневровых локомотивах марки ЧМЭЗ на станции Лоста Северной железной дороги.

Система Cognitive Rail Pilot создана на базе технологий искусственного интеллекта для того, чтобы помочь машинисту избежать опасных ошибок ведения локомотива, способных привести к авариям. Она также способствует повышению эффективности управления перевозками, что важно для операторов.
«Управление перевозками требует точной информации о местонахождении локомотива. Система, комбинируя данные спутниковой навигации, датчиков вращения колёс, радаров и видеокамер, с точностью до 30 см знает, где и на каком пути находится локомотив, даже в условиях многопутных станций», – пояснили в Cognitive Pilot.

Маневровые локомотивы марки ЧМЭЗ в течение года проходили испытания. Была отработана вся маневровая работа: подъезд к составу, остановка, плавное движение, сцепка с составом, вывод состава на сортировочную горку.

Впрочем, внедрение беспилотных технологий не означает замену профессии машиниста – с появлением беспилотных технологий изменится лишь её функционал.

Ведь когда та же «Ласточка» пойдёт в беспилотном режиме по рабочему графику, специалист должен будет отвечать пассажирам, обращающимся по внутрипоездной связи, оценивать происходящее в вагонах и реагировать на различные нестандартные ситуации.
«Это будут во многом контролёры безопасности», – уточняет Юрий Минкин.

Для подготовки специалистов, соответствующих новым требованиям времени, в РЖД будут разработаны специальные программы обучения и повышения квалификации работников, обеспечивающих беспилотное движение, организованы базовые кафедры в области беспилотных технологий.


Опыт окажется востребованным

В Институте проблем естественных монополий (ИПЕМ) считают, что в ближайшие годы в мире ожидается существенный рост применения технологий автоматического управления на железнодорожном транспорте. По мнению экспертов ИПЕМа, первые успешно реализованные проекты создадут «инфраструктурный ландшафт» для всех последующих, а их инициаторы смогут экспортировать эти технологии. ОАО «РЖД» и Москва могут возглавить технологическую гонку, внедрив одними из первых автоматизированное пассажирское движение на железнодорожном транспорте.
«Скорость внедрения полноценных технологий уровня GoA4 также зависит от развития регуляторной среды, которая должна быть увязана с отечественными техническими решениями, обеспечивать информационную безопасность и стимулировать экспорт технологий», – отметил руководитель ИПЕМа Юрий Саакян.

Виталий Маслюк


По данным консалтинговой компании AT Kearney, рынок беспилотного транспорта во всём мире в ближайшие 20 лет может быть оценён в $560 млрд.
Наиболее продвинулись в области беспилотных технологий на железнодорожном транспорте страны Азии. Например, высокоскоростные поезда тайваньских железных дорог с 2016 года оснащены системами автоматического отслеживания, позиционирования и технического обслуживания. Они обеспечивают 99-процентную точность прибытия при более чем 500-миллионном ежегодном пассажиропотоке. Правительство оценивает экономию в несколько десятков миллионов долларов в год.
Японская автоматизированная железнодорожная линия Синкансэн также обеспечивает точность прибытия поездов – средняя годовая задержка не превышает 30 секунд.
В Китае в конце прошлого года успешно завершились испытания нового беспилотного поезда. Состав во время тестовой поездки по скоростной железной дороге Пекин – Чжанцзякоу достиг рекордной скорости 385 км/ч.