Pêşveçûna teknolojiyên bêmirov li ser rêhesinê pir dirêj berê dest pê kir, jixwe di sala 1957-an de, dema ku yekem pergala rêberiya xweser a ceribandinê ya ji bo trênên rêwîtiyê hate afirandin. Ji bo têgihîştina cûdahiya di navbera astên otomasyonê de ji bo veguheztina rêhesinê, gradasyonek, ku di standarda IEC-62290-1 de hatî destnîşan kirin, hatî destnîşan kirin. Berevajî veguheztina rê, veguheztina rêhesinî xwedan 4 dereceyên otomasyonê ye, ku di Xiflteya 1 de tê xuyang kirin.
Wêne 1. Dereceyên xweseriyê li gorî IEC-62290
Hema hema hemî trênên ku li ser tora Rêhesinên Rûsyayê dixebitin bi amûrek ewlehiyê ya ku bi asta otomasyonê 1-ê re têkildar in ve têne saz kirin. Trênên bi asta otomasyonê 2 zêdetirî 20 sal in bi serfirazî li ser tora rêyên hesinî ya Rûsyayê têne xebitandin; çend hezar lokomotîf têne saz kirin. Vê astê bi algorîtmayên kontrolkirina kêşanê û firnê ve ji bo ajotina enerjiyê-optimal a trênê li ser rêyek diyarkirî tête bicîh kirin, li ber çavan bername û xwendinên pergalên îşaretkirina lokomotîfê yên otomatîkî yên ku bi kanalek induktîf ve ji çerxên rêçê têne wergirtin. Bikaranîna asta 2 westandina ajokerê kêm dike û di xerckirina enerjiyê û rastbûna pêkanîna nexşeyê de feydeyan peyda dike.
Asta 3 nebûna muhtemel a ajokerek di kabloyê de digire, ku pêdivî bi pêkanîna pergalek dîtina teknîkî heye.
Asta 4 nebûna tevahî ajokerek li ser sifrê ferz dike, ku di sêwirana lokomotîfê de (trêna elektrîkê) guhertinek girîng hewce dike. Mînakî, li ser keştiyê qutkerên çerxerê hene ku heke bêyî kesek li gemiyê bikevin dê ne gengaz be ku ji nû ve were saz kirin.
Heya nuha, projeyên ji bo bidestxistina astên 3 û 4 ji hêla pargîdaniyên pêşeng ên cîhanê ve têne bicîh kirin, wekî Siemens, Alstom, Thales, SNCF, SBB û yên din.
Siemens projeya xwe ya di warê tramwayên bê şofêr de di Îlona 2018an de li pêşangeha Innotrans pêşkêş kir. Ev tramva ji sala 3-an vir ve li Potsdam-ê bi asta otomasyona GoA2018-ê ve hatî xebitandin.
jimar 2 Tramvaya Siemens
Di sala 2019an de Siemens dirêjahiya rêya bêmirov ji 2 qatan zêdetir kir.
Pargîdaniya Rêhesinê ya Rûsyayê yek ji yekemên cîhanê bû ku dest bi pêşxistina wesayitên rêhesinî yên bêmirov kir. Bi vî rengî, li qereqola Luzhskaya di sala 2015-an de, projeyek ji bo otomatîkkirina tevgera 3 lokomotîfên veguheztinê hate destpêkirin, ku NIIAS JSC wekî entegratorê projeyê û pêşvebirê teknolojiyên bingehîn tevdigere.
Afirandina lokomotîfeke bêmirov pêvajoyek tevlihev û tevlihev e ku bêyî hevkarîya bi pargîdaniyên din re ne gengaz e. Ji ber vê yekê, li stasyona Luzhskaya, digel JSC NIIAS, pargîdaniyên jêrîn beşdar dibin:
- JSC "VNIKTI" di warê pêşkeftina pergala kontrolê ya serhêl de;
- Siemens - di warê otomatîkkirina operasyona hûpê de (pergala MSR-32) û otomatîkkirina xebata xistina otomobîlan;
- JSC Radioavionics di warê pergalên navendîkirina mîkroprosesorê de ku guheztin û roniyên trafîkê kontrol dikin;
- PKB CT - afirandina simulatorê;
- JSC Rêhesinên Rûsyayê wekî koordînatorê projeyê.
Di qonaxa yekem de, peywir gihîştina asta 2-ê ya otomasyona seyrûseferê bû, dema ku ajokar, di bin şert û mercên normal de ji bo organîzekirina xebata veguheztinê, kontrolên lokomotîfê bikar neynin.
Dema ku lokomotîfên guheztina konvansiyonel dixebitin, kontrolkirina trafîkê bi şandina fermanên dengî ji belavker ji ajokar re bi danîna rêyên guncan (veguheztin, vekirina tîrêjên trafîkê) tê meşandin.
Dema ku derbasî asta 2-ya xweseriyê bû, hemî pêwendiya deng bi pergalek fermanan ve hate veguheztin ku li ser kanalek radyoya ewledar a dîjîtal ve hatî veguheztin. Ji hêla teknîkî ve, kontrolkirina lokomotîfên şuştinê li qereqola Luzhskaya li ser bingehê hate çêkirin:
- modela dîjîtal a yekbûyî ya qereqolê;
- protokola ji bo kontrolkirina tevgera lokomotîfên guhêzbar (ji bo şandina fermanan û şopandina darvekirinê);
- danûstendina bi pergala navendîkirina elektrîkê re ji bo bidestxistina agahdariya li ser rêyên diyarkirî, pozîsyona tîr û nîşanan;
- pergalên cihgirtinê yên ji bo lokomotîfên veguheztinê;
- ragihandina radyo dîjîtal pêbawer.
Di sala 2017-an de, 3 lokomotîfên guheztina TEM-7A ji% 95-ê wextê li qereqola Luzhskaya di moda bi tevahî otomatîk de xebitîn, û karên jêrîn kirin:
- Tevgera otomatîkî li ser rêyek diyarkirî;
- Gihîştina otomatîkî ya otomobîlan;
- Bi vagonan re hevgirtina otomatîkî;
- Otomobîlan diavêjin ser qurmê.
Di sala 2017 de, projeyek ji bo afirandina pergalek dîtbarî ya teknîkî ji bo veguheztina lokomotîfan û danasîna kontrola dûr di rewşên awarte de hate destpêkirin.
Di Mijdara 2017-an de, pisporên JSC NIIAS prototîpa yekem a pergala vîzyonê ya teknîkî li ser lokomotîfên veguheztinê, ku ji radar, lidar û kamerayan pêk tê, saz kirin (Wêne 3).
Figure 3 Guhertoyên yekem ên pergalên dîtina teknîkî
Di dema ceribandinên li stasyona Luga ya pergala vîzyona teknîkî ya 2017 - 2018 de, encamên jêrîn hatin girtin:
- Bikaranîna radaran ji bo tespîtkirina astengan ne pratîkî ye, ji ber ku rêhesin xwedî hejmareke girîng a tiştên metal ên bi refleksa baş e. Rêjeya tespîtkirina mirovan li hember paşxaneya wan ji 60-70 metreyan derbas nabe, ji bilî vê, radaran xwedan çareseriya goşeyê ne bes in û bi qasî 1 ° ye. Encamên testê yên ji hevkarên SNCF (operatorê rêyên hesinî yên Fransî) dûvre vedîtinên me hatin piştrast kirin.
- Lidar bi dengek hindiktirîn encamên pir baş peyda dikin. Di bûyera barîna berf, baran, an mijê de, kêmbûnek ne krîtîk di navbera vedîtina tiştan de tê dîtin. Lêbelê, di sala 2017-an de, lidar pir biha bûn, ku bi girîngî bandor li performansa aborî ya projeyê kir.
- Kamera hêmanek bingehîn a pergala vîzyona teknîkî ne û ji bo tespîtkirin, dabeşkirina tiştan, û karên kontrolkirina dûr hewce ne. Ji bo ku bi şev û di şert û mercên hewaya dijwar de bixebitin, pêdivî ye ku kamerayên infrasor an kamerayên bi dirêjahiya pêlê dirêjkirî hebin ku dikarin di nav rêza nêzê-infrasor de bixebitin.
Erka sereke ya vîzyona teknîkî ew e ku asteng û tiştên din ên di rê de bibîne, û ji ber ku tevger li ser rêgezê tê meşandin, pêdivî ye ku wê were tespît kirin.
Figure 4. Nimûneya dabeşkirina pir-çîn (rêk, otomobîl) û destnîşankirina eksê rêyê bi karanîna maskek binary
Xiflteya 4 mînakek tespîtkirina rût nîşan dide. Ji bo ku rêça tevgerê ya li ser tîran bi rengek zelal were destnîşankirin, agahdariya pêşîn a li ser pozîsyona tîrê û xwendinên ronahiya trafîkê tê bikar anîn, ku bi kanalek radyoya dîjîtal ji pergala navendîkirina elektrîkê ve têne şandin. Heya nuha, li ser rêyên hesinî yên cîhanê meyl heye ku dev ji roniyên trafîkê berdin û bi kanalek radyoya dîjîtal veguherînin pergalên kontrolê. Ev bi taybetî ji bo seyrûsefera bilez rast e, ji ber ku di leza ji 200 km / h de, dîtin û naskirina roniyên trafîkê dijwar dibe. Li Rûsyayê, du beş hene ku bêyî karanîna tîrêjên trafîkê têne xebitandin - Xeta Navîn a Moskowê û xeta Alpika-Service - Adler.
Di zivistanê de, dibe ku rewş derkeve holê dema ku rê bi tevahî di bin berfê de ye û naskirina rêyê hema hema ne mumkin dibe, wekî ku di Figure 5 de tê xuyang kirin.
Figure 5 Nimûne rêyek ku bi berfê ve girêdayî ye
Di vê rewşê de, ne diyar dibe ka ew tiştên ku hatine tespîtkirin di tevgera lokomotîfê de asteng dikin, ango ew li ser rê ne an na. Di vê rewşê de, li qereqola Luzhskaya, modelek dîjîtal a pêbawer a qereqolê û pergalek navîgasyonê ya li ser-ê-ya-rast-bilind têne bikar anîn.
Wekî din, modela dîjîtal a qereqolê li ser bingeha pîvandinên jeodezîkî yên xalên bingehîn hate afirandin. Dûv re, li ser bingeha pêvajokirina gelek rêgezên lokomotîfên bi pergalek pozîsyona rast-bilind, nexşeyek li ser hemî rêçikan hate qedandin.
Figure 6 Modela dîjîtal a pêşkeftina şopa qereqola Luzhskoy
Yek ji pîvanên herî girîng ên ji bo pergala pozîsyona li ser balafirê xeletiya hesabkirina rêgez (asîmut) lokomotîfê ye. Rêzkirina lokomotîfê ji bo rêgezkirina rast a senzor û tiştên ku ji hêla wan ve têne kifş kirin hewce ye. Digel xeletiyek goşeyê 1°yê, xeletiya di koordînatên objeyê de li gorî eksena rê li dûrahiya 100 metreyî dê 1,7 metre be.
Figure 7 Bandora xeletiya arasteyê li ser xeletiya hevrêziya alî
Ji ber vê yekê, xeletiya herî zêde ya destûr di pîvandina goşeya lokomotîfê de divê ji 0,1 ° derbas nebe. Pergala pozîsyona serhêl bixwe ji du wergirên navîgasyon-frekansa dualî di moda RTK-ê de pêk tê, antênên ku li seranserê dirêjahiya lokomotîfê têne veqetandin da ku bingehek dirêj, pergala navîgasyonê ya bêhêzî ya bêserûber û girêdana bi senzorên çerxê (odometre) re biafirînin. Di diyarkirina koordînatên lokomotîfê de veguheztina standard ji 5 cm ne zêdetir e.
Wekî din, li stasyona Luzhskaya, lêkolîn li ser karanîna teknolojiyên SLAM (lidar û dîtbar) hate kirin da ku daneyên cîhê zêde bistînin.
Wekî encamek, destnîşankirina rêça trenê ya ji bo lokomotîfên veguheztinê li qereqola Luzhskaya bi berhevkirina encamên nasîna rê û daneyên modela rêgeza dîjîtal a li ser bingeha pozîsyonê pêk tê.
Tespîtkirina astengan jî bi çend awayan li ser bingeha:
- lidar data;
- Daneyên dîtina stereo;
- operasyona torên neuralî.
Yek ji çavkaniyên sereke yên daneyan lîdar in, ku ewrek xalan ji şopandina lazerê çêdike. Algorîtmayên ku têne bikar anîn bi gelemperî algorîtmayên berhevkirina daneya klasîk bikar tînin. Wekî beşek ji lêkolînê, bandoriya karanîna torên neuralî ji bo peywira komkirina xalên lidar, û her weha ji bo pêvajoyek hevbeş a daneyên lidar û daneyên ji kamerayên vîdyoyê, tê ceribandin. Wêneyê 8 mînakek daneya lidar (ewrek xalên bi refleksîfên cihêreng) nîşan dide ku manekek kesek li hember paşnavê erebeyek li qereqola Luzhskaya nîşan dide.
Wêne 8. Nimûne daneyên lidar li qereqola Luzhskoy
Wêneyê 9 mînakek nasîna komek ji gerîdeyek tevlihev-teşe bi karanîna daneyên du lîderên cihêreng nîşan dide.
Figure 9. Nimûneya şirovekirina daneyên lidar di forma komê de ji gerîdeya hopper
Ji hev veqetandî, hêjayî gotinê ye ku di van demên dawî de lêçûna lîderan hema hema bi rêzek mezin daketiye, û taybetmendiyên teknîkî yên wan zêde bûne. Guman tune ku ev meyl wê bidome. Rêjeya tespîtkirina tiştan ji hêla lîderên ku li qereqola Luzhskaya têne bikar anîn bi qasî 150 metre ye.
Kamerayek stereo ku prensîbek laşî ya cûda bikar tîne jî ji bo tespîtkirina astengan tê bikar anîn.
Figure 10. Nexşeya cudahiyê ji cotek stereo û komên kifşkirî
Xiflteya 10 mînakek daneyên kameraya stereo bi tespîtkirina stûnan, qutiyên rêgezê û otomobîlek nîşan dide.
Ji bo bidestxistina rastbûna têr a ewrê xalê li dûrahiyek ku ji bo firandinê bes e, pêdivî ye ku kamerayên rezîliya bilind bikar bînin. Zêdekirina mezinahiya wêneyê lêçûna hesabkirinê ya bidestxistina nexşeya cihêrengiyê zêde dike. Ji ber şert û mercên pêwîst ji bo çavkaniyên dagirkirî û dema bersivdana pergalê, pêdivî ye ku bi berdewamî algorîtma û nêzîkatiyên ji bo derxistina daneyên kêrhatî ji kamerayên vîdyoyê pêşve bibin û ceribandin.
Beşek ceribandin û verastkirina algorîtmayan bi karanîna simulatorek rêhesinê, ku ji hêla PKB TsT ve bi JSC NIIAS ve hatî pêşve xistin, tête kirin. Mînakî, Figure 11 karanîna simulatorek ji bo ceribandina performansa algorîtmayên kamera stereo nîşan dide.
Wêne 11. A, B - çep û çepên çepê yên ji simulatorê; B - dîtina jorîn a nûavakirina daneyan ji kamerayek stereo; D - ji nû ve avakirina wêneyên kamera stereo ji simulatorê.
Karê sereke yê torên neuralî tespîtkirina mirovan, otomobîlan û dabeşkirina wan e.
Ji bo ku di şert û mercên hewaya dijwar de bixebitin, pisporên JSC NIIAS jî bi karanîna kamerayên infrared ceribandinan kirin.
Wêne 12. Daneyên ji kamera IR
Daneyên ji hemî senzoran li ser bingeha algorîtmayên komeleyê têne yek kirin, ku li wir îhtîmala hebûna astengiyan (nesneyan) tê nirxandin.
Digel vê yekê, ne hemî tiştên li ser rêyê asteng in; dema ku operasiyonên guheztinê pêk tînin, lokomotîf divê bixweber bi otomobîlan ve were girêdan.
Figure 13. Nimûneyek xuyangkirina nêzîkbûna otomobîlek bi tespîtkirina astengî ji hêla senzorên cûda ve
Dema ku lokomotîfên guhêzbar ên bêmirov dixebitin, pir girîng e ku meriv zû fam bike ka bi amûrê re çi diqewime û di çi rewşê de ye. Dema ku heywanek wek kûçik li ber lokomotîfê derkeve jî rewş mimkûn e. Algorîtmayên serhêl dê bixweber lokomotîfê rawestînin, lê heke kûçik ji rê dernekeve paşê çi bikin?
Ji bo şopandina rewşa li ser keştiyê û girtina biryarê di rewşên awarte de, panelek kontrol û çavdêriyê ya ji dûr ve ya rawestayî hate pêşve xistin, ku ji bo xebitandina hemî lokomotîfên bêmirov ên li qereqolê hatî çêkirin. Li stasyona Luzhskaya ew li posta EC-ê ye.
Wêne 14 Kontrol û çavdêrîkirina ji dûr ve
Li qereqola Luzhskoy, panela kontrolê ya ku di Figure 14 de tê xuyang kirin xebata sê lokomotîfên guhêzbar kontrol dike. Ger hewce be, bi karanîna vê kontrolê ji dûr ve hûn dikarin yek ji lokomotîfên girêdayî bi veguheztina agahdariya di wextê rast de kontrol bikin (dereng ji 300 ms zêdetir nebe, li gorî veguheztina daneyê bi kanala radyoyê ve tê hesibandin).
Pirsgirêkên ewlehiya fonksiyonê
Pirsgirêka herî girîng dema danasîna lokomotîfên bêmirov pirsgirêka ewlehiya fonksiyonel e, ku bi standardên IEC 61508 "Ewlehiya fonksiyonel a pergalên elektronîkî yên elektrîkî, elektronîkî, bernamekirî yên bi ewlehiyê ve girêdayî" (EN50126, EN50128, EN50129), GOST 33435-2015 ve hatî destnîşankirin. ji bo kontrol, şopandin û ewlekariya stokên rêyên hesinî."
Li gorî hewcedariyên ji bo amûrên ewlehiyê yên li ser panelê, divê asta yekbûna ewlehiyê 4 (SIL4) were bidestxistin.
Ji bo pêkanîna asta SIL-4, hemî amûrên ewlehiya lokomotîfê yên heyî bi karanîna mantiqa piraniyê têne çêkirin, li wir hesab di du kanalan de (an jî zêdetir) paralel têne kirin û encam têne berhev kirin da ku biryarek were girtin.
Yekîneya hesabkirinê ya ji bo hilberandina daneya ji senzorên li ser lokomotîfên veguheztina bêmirov jî bi karanîna nexşeyek du-kanal bi berhevdana encama dawîn ve hatî çêkirin.
Bikaranîna senzorên dîtinê, xebitandina di şert û mercên hewayê yên cihêreng û di hawîrdorên cihê de nêzîkatiyek nû di mijara îsbatkirina ewlehiya wesayîtên bêmirov de hewce dike.
Di sala 2019 de, standarda ISO/PAS 21448 "Wesayîtên rê. Ewlekariya fonksiyonên diyarkirî (SOTIF). Yek ji prensîbên sereke yên vê standardê nêzîkatiya senaryoyê ye, ku tevgera pergalê di rewşên cihêreng de vedikole. Hejmara giştî ya senaryoyan bêdawîtiyê temsîl dike. Pirsgirêka sêwiranê ya sereke kêmkirina herêmên 2 û 3 ye, ku senaryoyên ne ewledar ên naskirî û senaryoyên ne ewledar ên nenas temsîl dikin.
Xiflteya 15 Veguherîna senaryoyan di encama pêşketinê de
Wekî beşek ji sepana vê nêzîkatiyê, pisporên JSC NIIAS ji destpêka xebatê di sala 2017-an de hemî rewşên (senaryoyên) derketine analîz kirin. Hin rewşên ku di operasyona rastîn de dijwar e ku bi karanîna simulatora PKB CT têne xebitandin.
Pirsgirêkên Rêkûpêk
Ji bo ku bi rastî bêyî hebûna ajokerek di kabîneya lokomotîfê de bi tevahî veguheztina kontrola bi tevahî otomatîkî, di heman demê de pêdivî ye ku pirsgirêkên rêziknameyê çareser bikin.
Heya nuha, JSC Rêyên Hesinî yên Rûsyayê nexşeyek ji bo pêkanîna xebata li ser piştgirîya rêziknameyê ji bo pêkanîna tedbîrên ji bo pêkanîna pergalên kontrolê yên ji bo gerîdeya rêwîtiyê di moda otomatîkî de pejirand. Yek ji mijarên herî girîng nûvekirina Rêziknameyên li ser rêgeza lêkolîna fermî û tomarkirina bûyerên veguhestinê ye ku di encamê de zirarê digihîne jiyan an tenduristiya welatiyan ku ne girêdayî hilberîna di veguheztina trenê de ne. Li gorî vê planê, di sala 2021'an de divê pakêtek belgeyên ku karûbarê wesayitên trênê yên bêmirov tertîb dike were çêkirin û pejirandin.
Paşê
Heya nuha, di cîhana lokomotîfên bêmirov ên ku li qereqola Luzhskaya têne xebitandin de analog tune. Pisporên ji Fransa (pargîdaniya SNCF), Almanya, Hollanda (şîrketa Prorail), Belçîka (şîrketa Lineas) di 2018-2019 de bi pergala kontrolê ya pêşkeftî re nas bûn û bi pêkanîna pergalên wekhev re eleqedar in. Yek ji karên sereke yên JSC NIIAS ev e ku fonksiyonê berfireh bike û pergala rêveberiya hatî afirandin hem li ser rêyên hesinî yên rûsî hem jî ji bo pargîdaniyên biyanî dubare bike.
Heya niha, JSC Rêhesinên Rûsyayê jî projeyek ji bo pêşxistina trênên elektrîkê yên bêmirov "Lastochka" bi rê ve dibe. Xiflteya 16 xwenîşandanek prototîpa pergala kontrola otomatîkî ya ji bo trêna elektrîkê ES2G Lastochka di Tebaxa 2019-an de di çarçovê de nîşan dide. Cihê Salona Rêhesinê ya Navneteweyî 1520 "PRO//Movement.Expo".
Xiflteya 16. Xwepêşandana xebata trêneke elektrîkê ya bêmirov li ser MCC
Çêkirina trêneke elektrîkê ya bêpîlot ji ber leza zêde, dûrbûna firnê ya girîng, û misogerkirina siwarbûn/daketina rêwiyan a bi ewle li nuqteyên rawestanê karekî pir dijwartir e. Heya niha, ceribandin li MCC bi rengek çalak tê meşandin. Çîrokek li ser vê projeyê tê plan kirin ku di demek nêzîk de were weşandin.
Source: www.habr.com