Admin

В поисках новых технических решений

КОТЫРЕВ Батыр Куанышевич, АО «НК «КТЖ», главный инженер - директор Департамента технической политики, Астана, Республика Казахстан


На долю железнодорожного транспорта приходится половина общего грузооборота Казахстана, а за последние два года количество железнодорожных перевозок возросло на 4,3 %. Это обусловлено увеличением грузооборота в экспортном и транзитном сообщениях. Рост транзитных перевозок и их объемов, изменение направлений грузопотоков выявляют «узкие места» в пропускной и перерабатывающей способности. Их основными причинами являются инфраструктурные ограничения и системные факторы, в том числе отсутствие инструмента эффективного планирования перевозок.


АО «НК «КТЖ» является крупнейшим собственником локомотивов, грузовых и пассажирских вагонов в Республике Казахстан. На сети железных дорог, протяженностью свыше 16 тыс. км, расположено более 800 станций разной категории. Для повышения пропускной способности и увеличения грузооборота компания активно сотрудничает с разработчиками и производителями интеллектуальных систем управления и обеспечения безопасности.

Среди реализованных современных технических решений -пилотный проект по внедрению системы микропроцессорной централизации CTRL®LOCK 400 на железнодорожной станции
Майлытогай, расположенной на главном ходу маршрута Москва -Ташкент. Система предназначена для бесконтактного управления стрелками, светофорами и другими объектами железнодорожной инфраструктуры с наивысшим уровнем функциональной безопасности SIL4. Успешные эксплуатационные испытания позволяют внедрять данную систему на других участках КТЖ.
В начале этого года была открыта современная производственная площадка по выпуску систем МПЦ CTRL@LOCK 400 на базе Астанинского эксплуатационного локомотивного депо. Координирует работу площадки и взаимодействует с заказчиками компания «ЛокоТех-Сигнал Азия» (входит в группу компаний «ТМ Интеллектуальные системы»), которая представляет собой полноценный центр компетенций по проектированию, разработке и реализации проектов в сфере железнодорожной автоматики.


В прошлом году испытана система дистанционного видеоконтроля при движении вагонами вперед CTRL@VISION WE. Она позволяет минимизировать риски сходов и столкновений подвижного состава, а также травмирования составителей поездов. Летом текущего года запущена в эксплуатацию система МПЦ CTRL® LOCK 200 на железнодорожных путях одного из крупнейших угледобывающих предприятий Казахстана ТОО «Богатырь Комир».
Активно внедряется и эксплуатируется локомотивная бортовая система безопасности «БОРТ», разработанная компанией «Транстелесофт». Система соответствует всем требованиям Технических регламентов Таможенного союза ТР ТС 001/2011 в части обеспечения безопасности движения и предназначена для установки на всех типах подвижного состава, эксплуатируемого на железных дорогах Казахстана. Этой системой уже оборудовано более 200 локомотивов, включая тепловозы серии ТЭЗЗА, ТЭПЗЗА, 2ТЭ25К, СКД9С, маневровые локомотивы серии ТЭМ11А и электровозы серии KZ4AT, KZ8A. Кроме того, при проведении капитальных ремонтов системой будут оборудованы магистральные и маневровые тепловозы. С этого года на территории Республики Казахстан локализовано производство системы «БОРТ» и этот продукт может быть адаптирован на любом типе тягового подвижного состава.
Новые технологии позволяют управлять тягой и всеми видами торможения поезда с учетом плана и профиля пути, ограничений скорости и расписания. На рынок Казахстана успешно поставляется система «Автоведение» (производства «АВП Технология»), В настоящее время она установлена на локомотивах серии KZ8A и тепловозах серии ТЭПЗЗ. Кроме этого, разрабатывается и планируется к поставке опытный образец системы «Автоведение» с технологией «Виртуальная сцепка» для локомотива серии ТЭЗЗА. «Виртуальная сцепка» - это инновационная технология интервального регулирования движения поездов, способная сократить межпоездной интервал до шести минут.

Учитывая разветвленную сеть железных дорог Казахстана, сложные условия эксплуатации, а также особенности трансграничных перевозок на высоконагруженных направлениях, таких как Китайская народная республика, остро стоит вопрос развития системы комплексного управления процессами перевозок и создания центров оперативного управления транспортными коридорами. Для повышения пропускной способности транспортных коридоров и отдельных участков необходим новый взгляд на функционал систем управления процессами перевозок.
Повысить эффективность управления транспортными коридорами КТЖ поможет включенная в опытную эксплуатацию система RailTMS на участке Хоргос-Жетыген. Совместная дорожная карта, составленная АО «НК «КТЖ» и компанией ТОО «БТ Сигнал», описывает развитие системы с учетом наших эксплуатационных и технологических особенностей. В ней также предусмотрено сопряжение системы RailTMS с существующими информационными системами КТЖ.
Принципы, заложенные в RailTMS, дают возможность решить такие задачи, как: автоведение поездов, автодиспетчер, ситуационные центры управления движением, управление транспортными коридорами страны.
В системе RailTMS реализованы интеллектуальные алгоритмы разрешения конфликтных ситуаций с использованием искусственного интеллекта. Такой подход позволяет добиться максимальной эффективности в решении конфликтных ситуаций. В системе применяется два вида интерактивных пользовательских интерфейсов автоматизированных рабочих мест оперативного персонала: поездного диспетчера (АРМ ДНЦ), дорожного диспетчера (АРМ ДГП), старшего дорожного диспетчера (АРМ ДГС) и др., также АРМ управления расписанием.


Специально для предиктивного предсказания поездной ситуации и разрешения конфликтов в структуре RailTMS (рис. 1) предусмотрен интеллектуальный модуль (ИМ). Именно в нем заложены алгоритмы разрешения конфликтных ситуаций на основе искусственного интеллекта.
Функционал системы управления расписанием (СУР) дает возможность пользователю с помощью АРМа управления расписанием контролировать выполнение графика движения поездов, формировать отчетность различных форм, принимать и учитывать необходимую информацию для создания массива данных, влияющих на конфликты, с их последующей обработкой в интеллектуальном модуле. Этот АРМ могут использовать руководители службы движения и поездные диспетчеры, а на станционном уровне - специалисты с разделением ролей и прав пользователей по применяемым функциям.
Предоставляя пользователю (ДНЦ, ДГП, ДГС и др.) инструмент управления процессами перевозок, RailTMS позволяет оперативно (в течение нескольких секунд) перестраивать плановый график движения поездов в зависимости от обнаруженных конфликтов (детектирование конфликтов показано на рис. 2, разрешение конфликтов - на рис. 3). Кроме того, учитывая все доступные данные системы, можно прогнозировать движение поезда и предсказывать возникновение конфликтов.
На экране АРМа оперативного персонала может отображаться план диспетчерского круга или участка управления, полигона управления в целом, а также обеспечиваться формирование команд управления объектами инфраструктуры с целью организации процесса движения поездов.
Кроме того, в нем реализовано множество функций автоматизации, включая возможность автоматического построения маршрутов в соответствии с расписанием движения.
АРМы представляют собой графический интерфейс для взаимодействия человека с техническими средствами железнодорожной автоматики и телемеханики (системами электрической, микропроцессорной и релейно-процессорной централизации стрелок и сигналов, различными системами интервального регулирования движения поездов и др.) на уровне управления инфраструктурой железнодорожного транспорта (УУИЖД).
Специальный программный модуль - виртуальная модель УУИЖД (ВМ УУИЖД) предназначен для моделирования участка управления, его программного графа, объектов инфраструктуры и их состояния. Он дает возможность без вмешательства в работу реальных устройств имитировать различные ситуации для поиска оптимальных вариантов устранения возникающих конфликтов при организации движения поездов.

На основе массива данных интеллектуальный модуль корректирует и оптимизирует график движения. В случае утверждения расписания пользователем СУР распространяет новый вариант графика на автоматизированные рабочие места оперативного персонала. После этого график принимается к исполнению специалистом аппарата службы движения в соответствии с принятой технологией работы.
Для достижения максимальной эффективности в системе реализованы несколько алгоритмов искусственного интеллекта.
Первый - основан на алгоритмах машинного обучения с подкреплением. Для его корректной работы требуется первичное обучение нейронной сети на примере действий пользователя. При этом на вход поступают архивные данные ГИД, дополненные полным описанием топологии выбранного участка дороги и характерных особенностей, свойственных каждому из его объектов. Эти данные содержат также варианты успешно реализованных ниток с необходимыми сведениями о времени следования по объекту и стоянки на нем, ограничениях, связанных с технико-распорядительным актом станции и др.
Этап создания и обучения нейронных сетей, а также их дополнительная модификация может выполняться асинхронно и независимо от алгоритма поиска конфликтных ситуаций.
Таким образом, первый метод комплексно учитывает особенности всего участка управления, включая его скрытые особенности, и позволяет достигнуть результата, сравнимого по своему качеству с выработанным опытным диспетчером, но в десятки раз быстрее.
Второй алгоритм основан на методе нейронных сетей и игровых стратегий. Он не требует обучения нейронных сетей на основе архива ГИД и работает, оперируя доступными данными от инфраструктуры и сведениями об ограничениях в движении. На их основе с помощью виртуальной модели контролируемого участка моделируется движение поездов. Метод игровых стратегий способствует исследованию перспективных вариантов реализации движения с учетом доступных в системе ограничений и решению задачи многошагового планирования движения.

Применение методов оптимизации графика движения, заложенных в интеллектуальном модуле и реализованных в системе RailTMS, дает возможность в кратчайшие сроки и с большой степенью достоверности построить максимально точно прогнозный и плановый графики движения поездов, а также оптимизировать процесс построения нормативного и вариантного графиков.
В заключение хотелось бы отметить, что процесс внедрения и развития интеллектуальных систем должен носить комплексный характер, и зачастую требуется переосмысление всей существующей технологии работы, выстроенной десятилетиями. Сегодня мы должны по-новому смотреть на процесс управления движением, оперировать инновационными технологиями, которые позволят добиться большей эффективности в будущем.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com