Devlopman teknoloji san ekipe sou tren an te kòmanse byen lontan de sa, deja an 1957, lè yo te kreye premye sistèm gid eksperimantal otomatik pou tren banlye yo. Pou konprann diferans ki genyen ant nivo automatisation pou transpò tren, yo te prezante yon gradyasyon, ki defini nan estanda IEC-62290-1. Kontrèman ak transpò wout, transpò tren gen 4 degre automatisation, yo montre nan Figi 1.
Figi 1. Degre automatisation selon IEC-62290
Prèske tout tren k ap opere sou rezo Ris Railways yo ekipe ak yon aparèy sekirite ki koresponn ak automatisation nivo 1. Tren ak automatisation nivo 2 yo te opere avèk siksè sou rezo tren Ris la pou plis pase 20 ane, plizyè milye locomotives yo ekipe. Nivo sa a aplike atravè kontwòl traction ak algoritm frenaj pou kondwi enèji-optimal nan tren an sou yon wout yo bay, pran an kont orè a ak lekti nan sistèm siyal locomotive otomatik yo resevwa atravè yon chanèl endiktif nan sikui yo tras. Itilizasyon nivo 2 diminye fatig chofè epi li bay benefis nan konsomasyon enèji ak presizyon nan egzekisyon orè.
Nivo 3 sipoze posib absans yon chofè nan taksi a, ki mande pou aplikasyon an nan yon sistèm vizyon teknik.
Nivo 4 sipoze absans konplè a nan yon chofè abò, ki mande pou yon chanjman enpòtan nan konsepsyon locomotive a (tren elektrik). Pa egzanp, genyen disjoncteurs abò ki p ap réinitialiser si trip san yon moun abò.
Kounye a, pwojè pou reyalize nivo 3 ak 4 yo ap aplike pa dirijan konpayi nan mond lan, tankou Siemens, Alstom, Thales, SNCF, SBB ak lòt moun.
Siemens te prezante pwojè li nan domèn tram san chofè nan mwa septanm nan 2018 nan egzibisyon Innotrans la. Tranm sa a te nan operasyon nan Potsdam ak nivo automatisation GoA3 depi 2018.
Figi 2 Siemens bèn
Nan 2019, Siemens te ogmante longè wout la san ekipe pa plis pase 2 fwa.
Konpayi Ris Railways te youn nan premye nan mond lan ki te kòmanse devlope machin tren san ekipe. Kidonk, nan estasyon Luzhskaya an 2015, yo te lanse yon pwojè pou otomatize mouvman 3 lokomotiv shunting, kote NIIAS JSC te aji kòm entegratè pwojè ak pwomotè teknoloji debaz yo.
Kreye yon locomotive san ekipe se yon pwosesis konplèks, konplèks ki enposib san koperasyon ak lòt konpayi yo. Se poutèt sa, nan estasyon Luzhskaya, ansanm ak JSC NIIAS, konpayi sa yo patisipe:
- JSC "VNIKTI" an tèm de devlopman nan yon sistèm kontwòl sou tablo;
- Siemens - an tèm de automatisation operasyon an hump (sistèm MSR-32) ak automatisation operasyon an pouse machin;
- JSC Radioavionics an tèm de sistèm santralizasyon mikropwosè ki kontwole switch ak limyè trafik;
- PKB CT - kreyasyon yon similatè;
- JSC Russian Railways kòm koòdonatè pwojè.
Nan premye etap la, travay la se te reyalize nivo 2 nan automatisation trafik, lè chofè a, nan kondisyon nòmal pou òganize travay shunting, pa sèvi ak kontwòl locomotive yo.
Lè w ap opere locomotive konvansyonèl yo, kontwòl trafik fèt nan transmèt kòmandman vwa soti nan dispatcher a bay chofè a ak fikse wout ki apwopriye yo (deplase switch, vire limyè trafik yo).
Lè w ap deplase nan nivo 2 automatisation, tout kominikasyon vwa yo te ranplase pa yon sistèm kòmandman transmèt sou yon chanèl radyo dijital sekirite. Teknikman, kontwòl locomotives shunting nan estasyon Luzhskaya te bati sou baz:
- modèl dijital inifye nan estasyon an;
- pwotokòl pou kontwole mouvman locomotives shunting (pou voye kòmandman ak siveyans egzekisyon);
- entèraksyon ak sistèm santralizasyon elektrik la pou jwenn enfòmasyon sou wout yo bay yo, pozisyon flèch yo ak siyal yo;
- sistèm pozisyon pou locomotives shunting;
- kominikasyon radyo dijital serye.
Rive 2017, 3 locomotive TEM-7A te travay 95% nan tan an nan estasyon Luzhskaya nan mòd konplètman otomatik, fè operasyon sa yo:
- Mouvman otomatik sou yon wout bay;
- Aksè otomatik nan machin;
- Otomatik kouple ak kabwèt;
- Pouse machin sou bos la.
Nan 2017, yo te lanse yon pwojè pou kreye yon sistèm vizyon teknik pou shunting lokomotiv ak prezante kontwòl remote nan ka ta gen sitiyasyon ijans.
Nan mwa novanm 2017, espesyalis nan JSC NIIAS enstale premye pwototip nan yon sistèm vizyon teknik sou locomotives shunting, ki gen ladann rada, lidar ak kamera (Figi 3).
Figi 3 Premye vèsyon sistèm vizyon teknik yo
Pandan tès yo nan estasyon Luga nan sistèm vizyon teknik nan 2017 - 2018, konklizyon sa yo te fè:
- Itilizasyon rada pou detekte obstak yo pa pratik, depi tren an gen yon kantite siyifikatif objè metal ak bon refleksyon. Ranje a deteksyon nan moun kont background yo pa depase 60-70 mèt, anplis, rada yo gen ensifizan rezolisyon angilè ak se sou 1 °. Rezilta nou yo te konfime pa rezilta tès yo soti nan kòlèg SNCF (operatè tren franse a).
- Lidars bay trè bon rezilta ak bri minim. Nan ka ta gen lanèj, lapli, oswa bwouya, yo obsève yon diminisyon ki pa kritik nan seri deteksyon objè yo. Sepandan, nan 2017, lidar yo te byen chè, ki te afekte siyifikativman pèfòmans ekonomik pwojè a.
- Kamera yo se yon eleman esansyèl nan yon sistèm vizyon teknik epi yo nesesè pou deteksyon, klasifikasyon objè, ak travay kontwòl remote. Pou travay nan mitan lannwit ak nan kondisyon metewolojik difisil, li nesesè gen kamera enfrawouj oswa kamera ak yon seri longèdonn pwolonje ki ka opere nan seri a tou pre enfrawouj.
Travay prensipal la nan vizyon teknik se detekte obstak ak lòt objè sou wout la, epi depi mouvman an te pote soti sou yon tras, li nesesè yo detekte li.
Figi 4. Egzanp segmentasyon milti-klas (tras, machin) ak detèminasyon aks tras la lè l sèvi avèk yon mask binè
Figi 4 montre yon egzanp deteksyon ornière. Yo nan lòd yo detèmine san anbigwite wout la nan mouvman sou flèch yo, yo itilize enfòmasyon a priori sou pozisyon flèch la ak lekti limyè trafik yo, transmèt atravè yon chanèl radyo dijital nan sistèm santralizasyon elektrik la. Kounye a, gen yon tandans sou ray tren nan mond lan abandone limyè trafik yo epi chanje nan sistèm kontwòl atravè yon chanèl radyo dijital. Sa a se laverite espesyalman pou trafik gwo vitès, paske nan vitès plis pase 200 km / h li vin difisil pou remake ak rekonèt limyè trafik yo. Nan Larisi, gen de seksyon ki opere san yo pa itilize limyè trafik - Moskou Santral Sèk la ak Alpika-Service - liy Adler.
Nan sezon fredi, sitiyasyon ka rive lè tras la konplètman anba kouvèti nèj epi rekonesans nan tras la vin prèske enposib, jan yo montre nan Figi 5.
Figi 5 Egzanp yon tras ki kouvri ak nèj
Nan ka sa a, li vin klè si objè yo detekte entèfere ak mouvman an nan lokomotiv la, se sa ki, yo sou track la oswa ou pa. Nan ka sa a, nan estasyon Luzhskaya a, yo itilize yon modèl dijital ki gen gwo presizyon nan estasyon an ak yon sistèm navigasyon ki gen gwo presizyon sou tablo.
Anplis, modèl dijital estasyon an te kreye sou baz mezi jeodezik pwen baz yo. Lè sa a, baze sou pwosesis la nan anpil pasaj nan lokomotiv ak yon sistèm pwezante segondè-presizyon, yon kat te konplete sou tout tren yo.
Figi 6 Modèl dijital devlopman tras nan estasyon Luzhskoy
Youn nan paramèt ki pi enpòtan pou sistèm pwezante abò a se erè nan kalkile oryantasyon an (azimit) nan lokomotiv la. Oryantasyon an nan lokomotiv la nesesè pou oryantasyon kòrèk detèktè yo ak objè yo detekte. Avèk yon erè ang oryantasyon nan 1 °, erè a nan kowòdone objè relatif ak aks chemen an nan yon distans 100 mèt yo pral 1,7 mèt.
Figi 7 Efè erè oryantasyon sou erè kowòdone lateral
Se poutèt sa, erè maksimòm akseptab nan mezire oryantasyon angilè lokomotiv la pa ta dwe depase 0,1 °. Sistèm pwezante abò a li menm konsiste de de reseptè navigasyon doub-frekans nan mòd RTK, antèn yo espace sou tout longè lokomotiv la pou kreye yon baz long, sistèm navigasyon inèrsyèl strapdown ak koneksyon ak detèktè wou (odomèt). Devyasyon estanda nan detèmine kowòdone yo nan locomotive shunting la pa plis pase 5 cm.
Anplis de sa, nan estasyon Luzhskaya, rechèch te fèt sou itilizasyon teknoloji SLAM (lidar ak vizyèl) pou jwenn plis done kote.
Kòm yon rezilta, detèminasyon an nan tren tren an pou shunting lokomotiv nan estasyon an Luzhskaya te pote soti nan konbine rezilta yo nan rekonesans tras ak pozisyon ki baze sou done modèl dijital tras.
Deteksyon obstak yo fèt tou nan plizyè fason ki baze sou:
- done lidar;
- done vizyon stereo;
- operasyon nan rezo neral.
Youn nan sous prensipal done yo se lidars, ki pwodui yon nwaj pwen nan optik lazè. Algoritm yo itilize sitou itilize algorithm klasifikasyon done klasik yo. Kòm yon pati nan rechèch la, efikasite nan lè l sèvi avèk rezo neral pou travay la nan gwoup pwen lidar, osi byen ke pou pwosesis ansanm nan done lidar ak done ki soti nan kamera videyo, yo teste. Figi 8 montre yon egzanp done lidar (yon nwaj pwen ak diferan reflèktivite) ki montre yon mannequin yon moun kont background nan yon cha nan estasyon Luzhskaya.
Figi 8. Egzanp done lidar nan estasyon Luzhskoy
Figi 9 montre yon egzanp idantifye yon gwoup ki soti nan yon machin ki gen fòm konplèks lè l sèvi avèk done ki soti nan de lidar diferan.
Figi 9. Egzanp entèpretasyon done lidar nan fòm yon grap soti nan yon machin Hopper
Separeman, li vo anyen ke dènyèman pri a nan lidar te tonbe nan prèske yon lòd nan grandè, ak karakteristik teknik yo te ogmante. Pa gen okenn dout ke tandans sa a ap kontinye. Ranje deteksyon an nan objè pa lidar yo itilize nan estasyon an Luzhskaya se apeprè 150 mèt.
Yo itilize yon kamera stereo lè l sèvi avèk yon prensip fizik diferan tou pou detekte obstak.
Figi 10. Kat diferans ki soti nan yon pè stereo ak grap detekte
Figi 10 montre yon egzanp done kamera stereo ak deteksyon poto, bwat tras ak yon machin.
Yo nan lòd yo jwenn ase presizyon nan nwaj la pwen nan yon distans ase pou frenaj, li nesesè yo sèvi ak kamera segondè-rezolisyon. Ogmante gwosè imaj la ogmante pri enfòmatik pou jwenn kat diferans lan. Akòz kondisyon ki nesesè pou resous yo okipe ak tan repons sistèm, li nesesè toujou ap devlope ak teste algoritm ak apwòch pou ekstrè done itil nan kamera videyo.
Pati nan tès la ak verifikasyon nan algoritm yo te pote soti lè l sèvi avèk yon similatè tren, ki ap devlope pa PKB TsT ansanm ak JSC NIIAS. Pou egzanp, Figi 11 montre itilizasyon yon similatè pou teste pèfòmans algoritm kamera stereo yo.
Figi 11. A, B - ankadreman gòch ak dwa soti nan similatè a; B - View anlè rekonstriksyon done ki sòti nan yon kamera stereo; D - rekonstriksyon imaj kamera stereo soti nan similatè a.
Travay prensipal la nan rezo neral se detekte moun, machin ak klasifikasyon yo.
Pou travay nan kondisyon metewolojik difisil, espesyalis JSC NIIAS te fè tès tou lè l sèvi avèk kamera enfrawouj.
Figi 12. Done ki soti nan kamera IR
Done ki soti nan tout detèktè yo entegre ki baze sou algoritm asosyasyon, kote pwobabilite pou egzistans obstak (objè) yo evalye.
Anplis, se pa tout objè ki sou track la se obstak; lè w ap fè operasyon shunting, locomotive a dwe otomatikman marye ak machin yo.
Figi 13. Yon egzanp vizyalizasyon apwòch la nan yon machin ak deteksyon obstak pa detèktè diferan
Lè w ap opere locomotive shunting san ekipe, li trè enpòtan pou w konprann byen vit sa k ap pase ak ekipman an ak nan ki kondisyon li ye. Sitiyasyon yo posib tou lè yon bèt, tankou yon chen, parèt devan lokomotiv la. Algoritm abò yo pral otomatikman sispann lokomotiv la, men kisa pou w fè apre si chen an pa deplase soti nan chemen an?
Pou kontwole sitiyasyon an abò epi pran desizyon nan ka ta gen sitiyasyon ijans, yo te devlope yon panèl estasyonè kontwòl remote ak siveyans, ki fèt pou travay ak tout lokomotiv san ekipe nan estasyon an. Nan estasyon Luzhskaya li sitiye nan pòs la EC.
Figi 14 Remote kontwòl ak siveyans
Nan estasyon Luzhskoy, panèl kontwòl yo montre nan Figi 14 kontwole operasyon twa lokomotiv shunting. Si sa nesesè, lè l sèvi avèk kontwòl remote sa a ou ka kontwole youn nan lokomotiv yo konekte lè w transmèt enfòmasyon an tan reyèl (reta pa plis pase 300 ms, pran an kont transmisyon done atravè chanèl radyo).
Pwoblèm sekirite fonksyonèl
Pwoblèm ki pi enpòtan lè w ap entwodwi lokomotiv san ekipe se pwoblèm sekirite fonksyonèl, ki defini nan estanda IEC 61508 "Sekirite fonksyonèl nan sistèm elektrik, elektwonik, pwogramasyon elektwonik ki gen rapò ak sekirite" (EN50126, EN50128, EN50129), GOST 33435-2015 "Aparèy". pou kontwòl, siveyans ak sekirite nan tren woulant tren".
An akò ak kondisyon pou aparèy sekirite abò yo, yo dwe reyalize nivo entegrite sekirite 4 (SIL4).
Pou konfòme yo ak nivo SIL-4, tout aparèy sekirite locomotive ki egziste deja yo bati lè l sèvi avèk lojik majorite, kote kalkil yo fèt an paralèl nan de chanèl (oswa plis) epi rezilta yo konpare pou pran yon desizyon.
Inite enfòmatik la pou trete done ki sòti nan detèktè sou lokomotiv shunting san ekipe tou bati lè l sèvi avèk yon konplo de-chanèl ak yon konparezon nan rezilta final la.
Itilizasyon detèktè vizyon, operasyon nan diferan kondisyon metewolojik ak nan diferan anviwònman mande pou yon nouvo apwòch nan pwoblèm nan pwouve sekirite nan machin san ekipe.
Nan 2019, estanda ISO/PAS 21448 "Veyikil wout. Sekirite Fonksyon Definisyon (SOTIF). Youn nan prensip prensipal yo nan estanda sa a se apwòch senaryo a, ki egzamine konpòtman an nan sistèm nan nan divès sikonstans. Kantite total senaryo reprezante infini. Defi konsepsyon prensipal la se pou minimize rejyon 2 ak 3, ki reprezante senaryo ki pa an sekirite yo konnen ak senaryo ki pa an sekirite yo pa konnen.
Figi 15 Transfòmasyon nan senaryo kòm yon rezilta nan devlopman
Nan kad aplikasyon apwòch sa a, espesyalis JSC NIIAS te analize tout sitiyasyon k ap parèt (senaryo) depi kòmansman operasyon an 2017. Gen kèk sitiyasyon ki difisil pou rankontre nan operasyon reyèl yo travay deyò lè l sèvi avèk similatè PKB CT la.
Pwoblèm regilasyon
Yo nan lòd yo vrèman konplètman chanje nan kontwòl konplètman otomatik san prezans nan yon chofè nan kabin an locomotive, li nesesè tou pou rezoud pwoblèm regilasyon.
Nan moman sa a, JSC Ris Railways te apwouve yon orè pou aplikasyon an nan travay sou sipò regilasyon pou aplikasyon an nan mezi pou aplikasyon an nan sistèm kontwòl pou tren woule stock nan mòd otomatik. Youn nan pwoblèm ki pi enpòtan yo se aktyalizasyon Règleman yo sou pwosedi pou envestigasyon ofisyèl ak anrejistreman ensidan transpò ki te lakòz domaj nan lavi oswa sante sitwayen ki pa gen rapò ak pwodiksyon nan transpò tren. An akò ak plan sa a, an 2021 yo ta dwe devlope ak apwouve yon pake dokiman ki kontwole operasyon veyikil tren san ekipe.
Apreword
Nan moman sa a, pa gen okenn analogue nan mond lan nan lokomotiv shunting san ekipe ki opere nan estasyon an Luzhskaya. Espesyalis ki soti nan Lafrans (konpayi SNCF), Almay, Oland (konpayi Prorail), Bèljik (konpayi Lineas) te vin abitye ak sistèm kontwòl devlope nan 2018-2019 epi yo enterese nan mete ann aplikasyon sistèm menm jan an. Youn nan travay prensipal yo nan JSC NIIAS se elaji fonksyonalite a ak replike sistèm jesyon kreye tou de sou ray tren Ris ak pou konpayi etranje yo.
Kounye a, JSC Ris Railways ap dirije tou yon pwojè pou devlope tren elektrik san ekipe "Lastochka". Figi 16 montre yon demonstrasyon pwototip sistèm kontwòl otomatik pou tren elektrik ES2G Lastochka nan mwa Out 2019 nan kad la. Entènasyonal Railway Salon espas 1520 "PRO//Movement.Expo".
Figi 16. Demonstrasyon operasyon yon tren elektrik san ekipe sou MCC la
Kreye yon tren elektrik san ekipe se yon travay ki pi difisil akòz gwo vitès, distans frenaj enpòtan, epi asire ke pasaje yo monte/debake san danje nan pwen kanpe yo. Kounye a, tès yo aktivman sou pye nan MCC la. Yon istwa sou pwojè sa a te planifye pou pibliye nan fiti prè.
Sous: www.habr.com