[04-2020] Возможности программно-аппаратного комплекса для помощи машинисту в обеспечении безопасности движения поездов

[Admin]

Возможности программно-аппаратного комплекса для помощи машинисту в обеспечении безопасности движения поездов

А.В. БОРОДКИН, А.В. ЛОГУНОВ, специалисты Проектно-конструкторского бюро локомотивного хозяйства — филиала ОАО «РЖД»

Предупреждение аварийности и обеспечение безопасности движения железнодорожного транспорта, в первую очередь, реализуются локомотивной бригадой (рис. 1). Поэтому разработка и внедрение устройств, оказывающих содействие машинисту в ведении поезда, является одним из ключевых направлений комплексных мероприятий по автоматизации процессов управления движением поездов.
Изначально это были световые и звуковые устройства предупреждения, затем — устройства контроля скорости и передачи информации с пути на локомотив. Сегодня — это комплекс дополнительных устройств безопасности, обеспечивающий наряду с указанными функциями не только контроль действий локомотивной бригады, но и обнаружение препятствий на пути следования поезда.
Все эти разработки направлены на решение одной из наиболее актуальных транспортных проблем — исключение влияния «человеческого фактора», удельный вес которого среди различных причин транспортных происшествий превышает 90%. [1]
Понятие «человеческий фактор» традиционно ассоциируется с человеком как моментом нестабильности (риска) в отношении вопросов безопасности. Поэтому его минимизация и полное исключение лежат, в том числе, в основе глобальных понятий «Цифровая железная дорога» и «Цифровая трансформация и технологии будущего в железнодорожной отрасли».
Первым и достаточно существенным примером цифровой трансформации Российских железных дорог является проект «Цифровая сортировочная станция». В рамках этого проекта на припортовой станции Лужская Октябрьской дороги, ставшей своего рода полигоном для обкатки инноваций, подтверждены необходимые компетенции ведущих отечественных отраслевых научных и проектных организаций в области технического зрения, искусственного интеллекта, технологий высокоскоростной и защищенной передачи данных, решений по кибербезопасности, оптимизации высокопроизводительных вычислений. Благодаря этому получен бесценный опыт беспилотного вождения маневровых локомотивов (рис. 2) [2].

Здесь важно учесть, что при выступлении 28.08.2019 г. на пленарном заседании Международного железнодорожного салона «PROZ/Движение. Экспо» глава ОАО «РЖД» О.В. Белозёров отметил, что запуск беспилотного движения ни в коем случае не приведет к отмене профессии машиниста — с появлением беспилотных технологий изменится лишь ее функционал [3].
То есть машинист, в данном случае машинист-оператор, является коммуникационным звеном, связывающим программноаппаратные комплексы единовременного контроля за несколькими локомотивами с интеллектуальными технологиями системы управления движением и инфраструктурой. Здесь система помощи машинисту-оператору реализована посредством передачи на пульт дистанционного управления информации от блока обнаружения препятствий, включающего комплекс видеокамер, средств дистанционного зондирования маршрута следования сгенерированными лазерными импульсами (LiDAR) и устройств контроля теплового (инфракрасного) излучения окружающих объектов (тепловизор). Внешние видеокамеры ориентированы для обнаружения возможных препятствий, возникающих на пути следования локомотива, на расстояниях до 1,5 км. LiDAR, в свою очередь, срабатывает на дистанции до 200 м, а тепловизор обеспечивает функции технического зрения при неблагоприятных погодных условиях.
Но управление локомотивом без участия машиниста в настоящее время не предусмотрено на законодательном уровне Российской Федерации. В соответствии с этим, в ОАО «РЖД» проведен подробный анализ нормативной базы федерального уровня и отраслевых документов. Определено, что системы автоматического управления подвижным составом являются объектами технического регулирования (п. 28 Приложения № 4 ТС 001/2011 «О безопасности железнодорожного подвижного состава»), требования безопасности к которым установлены техническими регламентами Таможенного союза в сфере железнодорожного транспорта (в частности, пп. 5, 7, 9, 12,14,23 — 25,27 и 28 ст. 4 ТС 001/2011).

Таким образом, для легитимной эксплуатации тягового подвижного состава, оборудованного беспилотными системами управления, Компанией с Федеральным агентством железнодорожного транспорта, Министерством транспорта и Министерством труда и социальной защиты Российской Федерации согласован проект дорожной карты по нормативному обеспечению внедрения системы управления движением железнодорожного подвижного состава в автоматическом режиме. А пока эта работа находится в достаточно активной фазе, современные научные и технические новации позволили сделать значительный шаг в развитии интеллектуальных систем, благодаря чему на железнодорожный рынок выходят компании, реализующие научно-производственный и технологический потенциал предприятий оборонно-промышленного комплекса России, предлагающие комплексные системы помощи машинисту.
В общем представлении это достаточно инновационные решения, построенные на потенциале искусственного интеллекта и обеспечивающие распознавание объектов железнодорожной инфраструктуры, людей, вагонов, различного рода препятствий на пути следования локомотива (рис. 3).

Однако следует отметить, что разработчики тождественных по своим функциям систем акцентируют внимание на внутренней регистрации полученного видеопотока, без возможной алгоритмической увязки и синхронизации с устройствами обеспечения безопасности движения и системами управления локомотивом. При этом для исключения «человеческого фактора» ОАО «РЖД» заинтересовано, чтобы комплексные системы обладали не только функциями информирования, но и при проследовании контрольных точек (знак номера стрелки, железнодорожный светофор, тупиковая призма, километровый столб или специальная мет
ка), а также при движении на запрещающий сигнал светофора или обнаружении людей и препятствий, не только определяли бы расстояние до них, но и принимали бы интеллектуальное решение о возможности дальнейшего безопасного движения, торможения или экстренной остановки.
Но внедрение инноваций, влияющих на безопасность движения, предполагает определенные риски, минимизация которых достижима при условии предварительной экспертной оценки перспектив использования и допуска предлагаемых инновационных продуктов на инфраструктуру ОАО «РЖД» специалистами научно-отраслевого комплекса и эксплуатирующих организаций.

Подобная практика «наставничества» была апробирована Дирекцией тяги ОАО «РЖД», поскольку достаточно важным критерием, является надежность предлагаемых технических решений. Данная проблема решается отраслевыми институтами на протяжении всего жизненного цикла той или иной системы, начиная от обоснования разработки и заканчивая полным снятием с эксплуатации и утилизацией.
Для возможной интеграции с локомотивными устройствами безопасности новейших технологий контроля психофизиологического состояния машиниста по фиксации положения головы, направлению взгляда и мимике лица были привлечены разработчики и производители внедряемых на локомотивы ОАО «РЖД» систем. Результаты совместной деятельности ОАО «РЖД», отраслевых институтов, производителей — многолетних партнеров Компании и предлагающих свои бизнес-услуги организаций, в том числе и зарубежных представительств, предполагают не только сертификацию использования инновационных технологий на территории РФ с адаптацией этими компа
ниями программных и аппаратных решений к отраслевым требованиям ОАО «РЖД», но и создание прототипов систем. Они в настоящее время значительно расширяют функциональные возможности эксплуатируемых устройств.
В современных условиях цифровой трансформации Компании точкой притяжения инновационных решений, в том числе в области моделирования «электронного локомотивного технического зрения», выступает корпоративный акселератор ОАО «РЖД». Благодаря созданию на сети дорог региональных площадок инновационных идей проводится аккумулирование перспективных технических решений и акселерация их испытаний на тестовых объектах ОАО «РЖД».
Первым этапом акселерационной программы ОАО «РЖД», завершившимся в декабре 2019 г. и подытожившим критериальную оценку инновационных стартапов потенциальных партнеров Компании, отмечен ряд наиболее высокотехнологичных, адаптационно гибких и готовых к продуктивному взаимодействию в условиях конкурентоспособной бизнес-среды перспективных технологий.

Среди финалистов имеются сложные высокотехнологичные решения, нацеленные на отслеживание состояния машиниста во время ведения поезда и выявление факторов отвлечения внимания, предельной степени усталости и сонливости. В отличие от конкурентных разработок, представленный прототип системы работает по бесконтактному принципу, легко адаптируется под пользователей с разными физиологическими особенностями и может быть полностью интегрирован в локомотивные микропроцессорные системы обеспечения безопасности движения. [4]

В заключение следует отметить, что организованный в Компании подход к отбору привлекательных технологий позволяет обратить особое внимание потенциальных партнеров на то, что нормы, требования и методы в области проектирования, производства и эксплуатации любого изделия определяются каким-либо стандартом или иной нормативной документацией, регламентирующей разработку и постановку продукции на производство. В частности, для железнодорожного подвижного состава и его составных частей — это ГОСТ
15.902—2014 «Железнодорожный подвижной состав. Порядок разработки и постановки на производство». Он отражает требования к комплекту конструкторской документации, в соответствии с которым осуществляется производство, эксплуатация и контроль изделия. При этом разработка комплекта конструкторской документации — это отдельный этап жизненного цикла изделия, к которому в силу специфики работы железнодорожного транспорта необходимо привлечение опытных специалистов отраслевой науки.

Библиография
1. Мануйлов Н.И., Иванов П.Ю., Дульский Е.Ю. Анализ влияния человеческого фактора на безотказную работу тормозного оборудования поездов // Наука вчера, сегодня, завтра: сборник статей по материалам XLI международной научно-практической конференции № 12 (34). Часть II. - Новосибирск: СибАК, 201 б. - С. 48 — 57.
2. Кобзев С.А. InnoTrans 2018: высокий темп перехода к цифровым технологиям И Международное информационно-аналитическое обозрение Евразия-вести №1X2018.-02 — 4.
3. Федеральное транспортное издание Гудок. Выпуск № 156 (26765) 29.08.2019.
4. Федеральное транспортное издание Гудок. Выпуск № 236 (26845) 23.12.2019.