Искусственный интеллект предотвратит поломки поездов «Ласточка»

[Admin]

Искусственный интеллект предотвратит поломки поездов «Ласточка»

Железнодорожная отрасль меняет саму парадигму своей работы. Сверхскорости требуют сверхнадёжности, а появление беспилотных поездов диктует переход от реактивного обслуживания к проактивному контролю на базе ИИ. О том, как эти решения уже сегодня опережают мировые аналоги и задают новые стандарты безопасности, наш сегодняшний разговор.

Михаил Мехедов, первый заместитель генерального директора АО «

ВНИИЖТ

»

– Перед отраслью стоит амбициозная задача запуска высокоскоростного движения. С какими главными инженерными вызовами столкнулся институт при разработке инфраструктуры для скоростей до 400 км/ч?

– Главный вызов заключается в том, что система высокоскоростного движения требует комплексной научной оценки и принципиально иных инженерных подходов. Возьмём, к примеру, безбалластный железнодорожный путь. Опыта его массового строительства и эксплуатации в нашей стране просто нет. Те конструкции, которые будут использованы на ВСМ, разработаны российскими специалистами. Они уже запатентованы и во многом опережают мировые аналоги.

Показательный пример здесь – новый стрелочный перевод для высокоскоростного движения марки 1/25. Институт спроектировал его самостоятельно (от идеи и методики до конструкции каждого элемента), хотя зарубежный опыт, безусловно, учитывался. К проектированию мы привлекли ведущие отечественные предприятия, институты и конструкторские бюро. Изначально было заложено жёсткое требование: и сам перевод, и все его комплектующие должны быть полностью российского производства. Для этого заводам-изготовителям пришлось разработать и внедрить новые технологии, и они успешно справились с задачей.

Сейчас этот перевод уже изготовлен и прошёл предварительные заводские испытания. Он позволяет поездам двигаться со скоростью до 400 км/ч по главному пути и до 120 км/ч – на боковой, обладая повышенными показателями плавности хода, что прямо влияет на комфорт пассажиров. Более того, разработаны специальные путевые конструкции – уравнительные стык и прибор для мостов. Уравнительный стык также успешно прошёл предварительные испытания, а опытный образец уравнительного прибора находится на завершающей стадии изготовления.

Важно, что комплекс технических решений максимально задействует наш испытательный полигон – Экспериментальное кольцо в Щербинке. Там уже сооружён участок с новейшей контактной сетью КС-400, которую создали наши коллеги из Инжинирингового центра железнодорожного транспорта (АО «ИЦ ЖТ»). Как ясно из названия, она рассчитана на скорости до 400 км/ч. Испытания закончены с положительным результатом. Кроме того, на Экспериментальном кольце проведены стендовые испытания плиты безбалластного основания стрелочного перевода марки 1/25 будущей ВСМ, а также уравнительного стыка. Исследования позволяют моделировать работу железобетонного подрельсового основания в наихудших (критических) условиях эксплуатации – для дальнейшего использования на высокоскоростных магистралях, по которым будут курсировать составы. Однако достичь высокой скорости – это лишь часть задачи. Поезд необходимо безопасно и гарантированно остановить. Тормозная система – сложнейшее технологическое устройство. Для её проверки по техническому заданию ОАО «РЖД» был со­здан уникальный тормозной стенд, позволяющий имитировать инерционную нагрузку от подвижного состава на ось колёсной пары при торможении со скоростей до 400 км/ч. Причём мы можем менять климатические условия в процессе: задавать ветер, снег, дождь или повышенную влажность. Первоочередная задача исследований сейчас – выбрать фрикционную пару трения, которая сможет безопасно выдерживать такие экстремальные скорости и нагрузки. В дальнейшем на этом стенде можно будет отрабатывать алгоритмы управления торможением поезда и проводить проверки новых материалов тормозных накладок и дисков и для других отраслей транспорта, разрабатывать алгоритмы управления тормозами и даже моделировать торможение поезда на участках различной крутизны.

– Скорость и безопасность требуют принципиально иного уровня контроля. Особенно для беспилотного движения. Как институт решает задачу диагностики и предупреждения не­штатных ситуаций?

– Институт активно участвует в реализации проекта создания беспилотного движения на МЦК в части разработки системы прескриптивной диагностики технического состояния электропоездов «Ласточка» (ПСД). Наша основная цель – снизить количество внеплановых отказов как в пути следования, так и перед выездом на линию за счёт своевременного предсказания предотказных состояний оборудования и подсистем электропоезда. Ключевое отличие разрабатываемой институтом системы от обычной диагностики в том, что она не фиксирует уже случившуюся неисправность, а предупреждает о том, что отказ развивается с определённой скоростью и его необходимо предотвратить. Это позволяет перейти от реактивного обслуживания по факту поломки к проактивному – по текущему состоянию.

Для достижения максимального эффекта система использует комплекс передовых технологий, включая искусственный интеллект, машинное обучение и различные алгоритмы-анализаторы. Важно, что они верифицированы под конкретный тип оборудования и его неисправности. Постоянный мониторинг, формирование базы знаний и комплексный подход к аналитике данных позволяют нам совместно наиболее эффективно анализировать данные и выявлять признаки начинающихся неисправностей.

Уже сейчас один электропоезд с третьим уровнем автоматизации (УА3) оборудован системой ПСД. До конца года система будет запущена на тестирование в реальных условиях эксплуатации на МЦК. По результатам этой реальной эксплуатации система должна прогнозировать развитие тех неисправностей, которые средствами обычной, событийной диагностики не выявляются.

– Каких практических успехов ВНИИЖТ уже достиг в рамках реализации ПСД?

– Нам удалось внедрить концепцию аппаратной части, адаптированную к жёстким условиям эксплуатации на электропоезде, а также разработать и запатентовать комплекс программного обеспечения, обеспечивающего возможность прогнозирования неисправностей электропоезда. В настоящее время ведутся работы по подбору отечественного оборудования для снижения зависимости от иностранных комплектующих.

В этом году планируем провести предварительные испытания ПСД в части передачи данных на пульт машиниста для поездов УА3. По результатам дальнейших испытаний должно быть принято решение о возможности тиражирования системы на соответствующем моторвагонном подвижном составе.