Ташаккули технологияи бесарнишин дар рохи охан хеле вакт пеш аз ин, дар соли 1957, вакте ки аввалин системаи тачрибавии автоматии рохбарии поездхои шахр ба вучуд оварда шуда буд, cap шуда буд. Барои фаҳмидани фарқи байни сатҳҳои автоматикунонии нақлиёти роҳи оҳан градатсия ҷорӣ карда шудааст, ки дар стандарти IEC-62290-1 муайян шудааст. Наклиёти рохи охан бар хилофи наклиёти автомобили 4 дарачаи автоматикунонй дорад, ки дар расми 1 нишон дода шудааст.
Расми 1. Дараҷаҳои автоматизатсия мувофиқи IEC-62290
Кариб хамаи поездхое, ки дар сети роххои охани Россия кор мекунанд, бо асбоби бехатарии мувофики дарачаи автоматикунонии дарачаи 1 мучаххаз карда шудаанд. Поездхои автоматикунонии дарачаи 2 дар сети рохи охани Россия зиёда аз 20 сол боз бомуваффакият кор мекунанд, якчанд хазор тепловоз тачхизонида шудаанд. Ин сатҳ тавассути алгоритмҳои танзими кашиш ва тормоз барои ҳаракати энергияи оптималии қатора дар як маршрут бо назардошти ҷадвал ва хониши системаҳои сигнализатсияи автоматии локомотив, ки тавассути канали индуктивӣ аз схемаҳои роҳ гирифта мешавад, амалӣ карда мешавад. Истифодаи сатҳи 2 хастагии ронандаро коҳиш медиҳад ва дар истеъмоли энергия ва дақиқии иҷрои ҷадвал фоида меорад.
Дараҷаи 3 мавҷуд набудани ронанда дар кабинаро дар назар дорад, ки татбиқи системаи биниши техникиро талаб мекунад.
Дарачаи 4 дар киштй тамоман набудани машинистро дар назар дорад, ки ин дар конструк-цияи локомотив (поезди электрики) хеле тагьир додани онро талаб мекунад. Масалан, дар киштӣ дастгоҳҳои барқгиранда мавҷуданд, ки ҳангоми аз кор баромадан бе ягон шахс дар киштӣ аз нав барқарор кардан ғайриимкон хоҳад буд.
Айни замон лоиҳаҳо барои расидан ба дараҷаи 3 ва 4 аз ҷониби ширкатҳои пешрафтаи ҷаҳон, аз қабили Siemens, Alstom, Thales, SNCF, SBB ва ғайра амалӣ карда мешаванд.
Siemens лоиҳаи худро дар соҳаи трамвайҳои бидуни ронанда моҳи сентябри соли 2018 дар намоишгоҳи Innotrans муаррифӣ кард. Ин трамвай дар Потсдам бо сатҳи автоматизатсияи GoA3 аз соли 2018 кор мекунад.
Расми 2 Трамвайи Siemens
Дар соли 2019 Siemens дарозии масири бесарнишинро беш аз 2 маротиба зиёд кард.
Ширкати Роҳҳои оҳани Русия яке аз аввалинҳоест, ки дар ҷаҳон ба таҳияи мошинҳои роҳи оҳани бесарнишин шурӯъ кард. Ҳамин тариқ, соли 2015 дар истгоҳи Лужская лоиҳаи автоматикунонии ҳаракати 3 тепловози маневрӣ оғоз гардид, ки дар он ҶСК «НИИАС» ҳамчун интегратор ва таҳиягари технологияҳои асосӣ баромад мекард.
Эҷоди тепловози бесарнишин як раванди мураккаб ва мураккабест, ки бидуни ҳамкорӣ бо дигар ширкатҳо ғайриимкон аст. Аз ин ру, дар станцияи Лужская якчоя бо ЧШС НИИАС корхонахои зерин иштирок мекунанд:
- ЧШС «ВНИКТИ» дар бобати инкишоф додани системаи идоракунии борт;
- Сименс — аз чихати автоматику-нии кори хамвор (системаи МСР-32) ва автоматикунонии кори мошинхои тела-кунанда;
- ЧШС Радиоавионика аз руи системахои марказонидани микропросессор, ки коммутаторхо ва светофорхоро идора мекунанд;
- PKB CT – сохтани симулятор;
- ҶСК «Роҳи оҳани Русия» ҳамчун ҳамоҳангсози лоиҳа.
Дар мархалаи якум вазифа гузошта шуда буд, ки дарачаи 2-юми автоматиконии харакат ба даст ояд, ки ронанда дар шароити муътадили ташкили кори маневрй аз идорахои тепловоз истифода намебарад.
Хангоми ба кор андохтани тепловозхои маневрии шартй идоракунии харакат бо рохи аз диспетчер ба ронанда фиристодани фармонхои овози бо мукаррар намудани маршрутхои мувофик (харакат додани коммутаторхо, фурузон кардани светофор) ба амал бароварда мешавад.
Ҳангоми гузаштан ба автоматикунонии дараҷаи 2, тамоми алоқаи овозӣ бо системаи фармонҳо, ки тавассути канали рақамии бехатарии радио интиқол дода мешуд, иваз карда шуд. Аз чихати техникй идораи тепловозхои маневрй дар станцияи Лужская дар асоси инхо сохта шудааст.
- модели ягонаи рақамии истгоҳ;
- протоколи назорати ҳаракати тепловозҳои маневрӣ (барои фиристодани фармонҳо ва назорати иҷрои);
- ҳамкорӣ бо системаи мутамарказкунии барқ барои гирифтани маълумот дар бораи маршрутҳои додашуда, мавқеъи тирҳо ва сигналҳо;
- системахои чойгиркунии локомотивхои маневрй;
- алоқаи боэътимоди радиои рақамӣ.
То соли 2017 3 тепловози маневрии ТЭМ-7А дар истгоҳи Лужская 95% вақт дар реҷаи автоматӣ кор карда, амалиёти зеринро иҷро мекарданд:
- Ҳаракати автоматӣ аз рӯи маршрут;
- Дастрасии автоматӣ ба мошинҳо;
- Пайвасткунии автоматӣ бо вагонҳо;
- Мошинхоро ба болои кулба тела додан.
Дар соли 2017 лоиҳаи таъсиси системаи диди техникии локомотивҳои маневрӣ ва ҷорӣ намудани идоракунии фосилавӣ дар ҳолатҳои фавқулодда оғоз гардид.
Моҳи ноябри соли 2017 мутахассисони ҶСК НИИАС дар локомотивҳои маневрӣ, ки аз радарҳо, лидарҳо ва камераҳо иборат аст, намунаи аввалини системаи биниши техникиро насб карданд (расми 3).
Тасвири 3 Намудҳои аввалини системаҳои биниши техникӣ
Ҳангоми санҷишҳо дар истгоҳи Луга системаи биниши техникӣ дар солҳои 2017 - 2018 хулосаҳои зерин бароварда шуданд:
- Истифодаи радарҳо барои ошкор кардани монеаҳо ғайриимкон аст, зеро роҳи оҳан миқдори зиёди ашёҳои металлии дорои инъикоси хуб дорад. Масофаи ошкор кардани одамон дар заминаи онҳо аз 60-70 метр зиёд нест, илова бар ин, радарҳо қобилияти кунҷҳои кофӣ надоранд ва тақрибан 1 ° аст. Бозёфтҳои мо баъдан бо натиҷаҳои санҷиши ҳамкорон аз SNCF (оператори роҳи оҳани Фаронса) тасдиқ карда шуданд.
- Лидарҳо бо ҳадди ақали садо натиҷаҳои хеле хуб медиҳанд. Дар сурати боридани барф, борон ё туман камшавии ғайриқонунии доираи ошкоркунии объектҳо мушоҳида мешавад. Аммо, дар соли 2017, лидарҳо хеле гарон буданд, ки ба нишондиҳандаҳои иқтисодии лоиҳа ба таври назаррас таъсир расониданд.
- Камераҳо як ҷузъи муҳими системаи бинишҳои техникӣ мебошанд ва барои ошкоркунӣ, таснифоти объектҳо ва вазифаҳои идоракунии фосилавӣ заруранд. Барои шабона ва дар шароити душвори обу хаво кор кардан лозим аст, ки камерахои инфрасурх ё камерахои диапазони дарози мавчашон васеъ дошта бошанд, ки дар диапазони наздики инфрасурх кор карда метавонанд.
Вазифаи асосии биниши техникӣ аз ошкор кардани монеаҳо ва дигар ашё дар роҳ иборат аст ва азбаски ҳаракат дар қади роҳ сурат мегирад, онро ошкор кардан лозим аст.
Расми 4. Намунаи сегментатсияи бисёрсинфӣ (трек, мошинҳо) ва муайян кардани меҳвари трек бо истифода аз ниқоби дуӣ
Дар расми 4 мисоли ошкор кардани рут нишон дода шудааст. Барои якхела муайян кардани масири ҳаракат дар баробари тирҳо, маълумоти априорӣ дар бораи мавқеъи тир ва хониши чароғаки светофор истифода мешавад, ки тавассути канали рақамии радио аз системаи марказии барқ интиқол дода мешавад. Холо дар роххои охани чахон тамоюли даст кашидан аз чарогхои светофор ва гузаштан ба системахои идоракунй тавассути канали радиои ракамй мушохида карда мешавад. Ин махсусан барои ҳаракати баландсуръат дуруст аст, зеро дар суръати зиёда аз 200 км/соат пай бурдан ва шинохтани чароғҳои светофор мушкил мегардад. Дар Русия ду участка бе истифодабарии чароғҳои светофор кор мекунанд - Доираи марказии Маскав ва хатти Алпика-Сервис - Адлер.
Дар фасли зимистон вазъиятҳое ба вуқӯъ омада метавонанд, ки роҳ комилан зери барф мемонад ва шинохти роҳ, тавре ки дар расми 5 нишон дода шудааст, қариб ғайриимкон мегардад.
Расми 5 Намунаи роҳе, ки бо барф пӯшида шудааст
Дар ин сурат маълум мешавад, ки оё объектхои ошкоршуда ба харакати локомотив халал мерасонанд, яъне дар рох мебошанд ё не. Дар ин сурат дар станциям «Лужская» модели ракамдои дакикии станция ва системам навигационии борти дакик ба кор бурда мешавад.
Гайр аз ин, дар асоси ченкунихои геодетикии нуктахои база модели ракамхои станция сохта шудааст. Баъд дар асоси коркарди бисьёр гузаргоххои локомотивхо бо системам хеле дакикии мавкеъгирй харита дар кад-кади хамаи роххо тартиб дода шуд.
Расми 6 Модели рақамии рушди роҳи истгоҳи Лужской
Яке аз параметрхои мухимтарини системам мавкеъгирй дар борт хатой хисоб кардани ориентация (азимут)-и локомотив мебошад. Ориентацияи тепловоз барои дуруст ориентация кардани датчикхо ва объектхои муайянкардаи онхо зарур аст. Дар сурати хатогии кунҷи ориентацияи 1° хатогӣ дар координатаҳои объект нисбат ба меҳвари роҳ дар масофаи 100 метр 1,7 метр хоҳад буд.
Расми 7 Таъсири хатои ориентация ба хатогии координата паҳлуӣ
Аз ин ру, хатои максималии рох додашаванда хангоми чен кардани самти кунчи локомотив набояд аз 0,1° зиёд бошад. Худи системаи ҷойгиркунии бортӣ аз ду қабулкунаки навигатсионии дубасомад дар реҷаи RTK иборат аст, ки мавҷгирҳои онҳо дар тӯли тамоми дарозии локомотив барои эҷоди пойгоҳи дароз, системаи навигатсионии инерсиалӣ ва пайвастшавӣ ба датчикҳои чархҳо (одометрҳо) ҷойгир шудаанд. Дар вакти муайян кардани координатахои тепловози маневр инхи-шофи стандартй аз 5 сантиметр зиёд нест.
Гайр аз ин, дар станцияи Лужская тадкикот оид ба истифодаи технологияи SLAM (лидар ва визуал) барои ба даст овардани маълумоти иловагии макон гузаронида шуд.
Дар натиҷа, муайян кардани роҳи оҳан барои тепловозҳои маневрӣ дар истгоҳи Лужская бо роҳи муттаҳид кардани натиҷаҳои шинохти роҳ ва мавқеъгирӣ дар асоси маълумотҳои модели рақамии роҳ сурат мегирад.
Муайян кардани монеаҳо инчунин бо якчанд роҳҳо дар асоси:
- маълумоти лидар;
- маълумоти биниши стерео;
- амалиёти шабакаҳои нейронӣ.
Яке аз сарчашмаҳои асосии маълумот лидарҳо мебошанд, ки абри нуқтаҳоро аз сканкунии лазерӣ ба вуҷуд меоранд. Алгоритмҳои истифодашаванда асосан алгоритмҳои кластерсозии маълумотро истифода мебаранд. Дар доираи тадқиқот, самаранокии истифодаи шабакаҳои нейронӣ барои вазифаҳои кластер кардани нуқтаҳои лидар, инчунин барои коркарди муштараки маълумотҳои лидар ва маълумот аз камераҳои видеоӣ санҷида мешавад. Дар расми 8 мисоли маълумотҳои лидарӣ (абри нуқтаҳо бо рефлексионии гуногун) нишон дода шудааст, ки манекени одамро дар заминаи вагон дар истгоҳи Лужская нишон медиҳад.
Расми 8. Намунаи маълумоти лидар дар станцияи Лужской
Дар расми 9 мисоли муайян кардани кластер аз мошини мураккаб бо истифода аз маълумот аз ду лидарҳои гуногун нишон дода шудааст.
Расми 9. Намунаи тафсири маълумоти лидар дар шакли кластер аз мошини бункер
Ба таври алохида кайд кардан лозим аст, ки дар вактхои охир арзиши лидархо кариб як маротиба кам шуда, хусусиятхои техникии онхо зиёд шуданд. Шубхае нест, ки ин тамоюл давом хохад кард. Масофаи ошкор кардани объектҳои лидарҳо, ки дар истгоҳи Лужская истифода мешаванд, тақрибан 150 метрро ташкил медиҳад.
Камераи стерео бо истифода аз принсипи физикии дигар низ барои ошкор кардани монеаҳо истифода мешавад.
Расми 10. Харитаи нобаробарӣ аз ҷуфти стерео ва кластерҳои ошкоршуда
Дар расми 10 намунаи маълумотҳои камераи стерео бо ошкор кардани сутунҳо, қуттиҳои трек ва вагон нишон дода шудааст.
Барои ба даст овардани дақиқии кофии абри нуқтаҳо дар масофаи кофӣ барои боздорӣ, бояд камераҳои баландсифатро истифода баранд. Баланд бардоштани андозаи тасвир хароҷоти ҳисоббарории гирифтани харитаи нобаробарро зиёд мекунад. Бо назардошти шароити зарурӣ барои захираҳои ишғолшуда ва вақти вокуниши система, бояд ҳамеша алгоритмҳо ва равишҳои истихроҷи маълумоти муфид аз камераҳои видеоӣ таҳия ва озмоиш карда шаванд.
Як қисми санҷиш ва санҷиши алгоритмҳо бо истифода аз симулятори роҳи оҳан, ки аз ҷониби ПКБ ТсТ якҷоя бо ҶСК НИИАС таҳия карда мешавад, амалӣ карда мешавад. Масалан, дар расми 11 истифодаи симулятор барои санҷиши кори алгоритмҳои камераи стерео нишон дода шудааст.
Расми 11. А, В – чаҳорчӯбаҳои чап ва рост аз симулятор; B – намуди боло аз навсозии маълумот аз камераи стерео; D - азнавсозии тасвирҳои камераи стерео аз симулятор.
Вазифаи асосии шабакаҳои нейронӣ ошкор кардани одамон, мошинҳо ва таснифоти онҳост.
Барои кор дар шароити сахти обу ҳаво мутахассисони ҶСК НИИАС низ бо истифода аз камераҳои инфрасурх озмоишҳо гузарониданд.
Расми 12. Маълумот аз камераи IR
Маълумот аз ҳама сенсорҳо дар асоси алгоритмҳои ассотсиатсия муттаҳид карда мешаванд, ки дар он эҳтимолияти мавҷудияти монеаҳо (объектҳо) арзёбӣ карда мешаванд.
Гайр аз ин, на хамаи объектхои дар рох монеа буда, хангоми ичрои корхои маневрй локомотив бояд ба таври автоматй бо вагонхо пайваст шавад.
Расми 13. Намунаи визуализатсияи наздикшавӣ ба мошин бо муайян кардани монеа аз ҷониби сенсорҳои гуногун
Дар вакти кор фармудани тепловозхои манёврии бесарнишин зуд фахмидан дар бораи чй будани тачхизот ва дар кадом холат будани он хеле мухим аст. Вакте ки дар назди локомотив пайдо шудани хайвон, масалан саг, вазъият низ имконпазир аст. Алгоритмҳои бортӣ локомотивро ба таври худкор бозмедоранд, аммо баъд чӣ бояд кард, агар саг аз роҳ набарояд?
Барои назорат кардани вазъият дар борт ва кабули карор дар мавриди вазъияти фавкулодда пульти стационарии идоракуни ва назорат сохта шудааст, ки барои кор бо хамаи тепловозхои бесарнишини станция пешбинй шудааст. Дар станцияи Лужская дар пости ЕК вокеъ аст.
Расми 14 Идоракунии дурдаст ва назорат
Дар станцияи Лужской пульти идоракунй, ки дар расми 14 нишон дода шудааст, кори се тепловози маневиро идора мекунад. Агар зарур бошад, бо истифода аз ин пульти пульт шумо метавонед яке аз тепловозҳои васлшударо тавассути интиқоли маълумот дар вақти воқеӣ идора кунед (таъхир на бештар аз 300 мс бо назардошти интиқоли маълумот тавассути канали радио).
Масъалаҳои бехатарии функсионалӣ
Масъалаи муҳимтарин ҳангоми ҷорӣ намудани тепловозҳои бесарнишин масъалаи бехатарии функсионалӣ мебошад, ки бо стандартҳои IEC 61508 «Бехатарии функсионалии системаҳои электронии барқӣ, электронӣ, барномарезишавандаи марбут ба бехатарӣ» (EN50126, EN50128, EN50129), ГОСТ 33435-2015 «Таҷҳизоти бехатарӣ» муайян карда шудааст. барои назорат, назорат ва бехатарии хайати харакати рохи охан».
Мувофиқи талаботи дастгоҳҳои бехатарии бортӣ, бояд дараҷаи якпорчагии бехатарӣ 4 (SIL4) ба даст оварда шавад.
Барои мувофиқат ба сатҳи SIL-4, ҳамаи дастгоҳҳои бехатарии локомотивҳои мавҷуда бо истифода аз мантиқи аксарият сохта мешаванд, ки дар он ҳисобҳо дар ду канал (ё бештар аз он) мувозӣ анҷом дода мешаванд ва натиҷаҳо барои қабули қарор муқоиса карда мешаванд.
Агрегати хисоббарорй барои коркарди маълумотхо аз датчикхо дар тепловозхои маневрии бесарнишин низ бо схемаи ду-каналй бо мукоисаи натичаи нихой сохта шудааст.
Истифодаи датчикхои биниш, кор дар шароити гуногуни обу хаво ва мухити гуногун муносибати навро ба масъалаи исботи бехатарии наклиёти бесарнишин талаб мекунад.
Дар соли 2019 стандарти ISO/PAS 21448 “Мошинҳои роҳ. Амнияти Функсияҳои Муайяншуда (SOTIF). Яке аз принсипҳои асосии ин стандарт равиши сенария мебошад, ки рафтори системаро дар ҳолатҳои гуногун тафтиш мекунад. Шумораи умумии сенарияҳо беохирро ифода мекунад. Мушкилоти асосии тарҳрезӣ ин кам кардани минтақаҳои 2 ва 3 мебошад, ки сенарияҳои маълуми хатарнок ва сенарияҳои номаълуми хатарнокро ифода мекунанд.
Расми 15 Табдил додани сенарияҳо дар натиҷаи таҳия
Дар доираи татбиқи ин равиш, мутахассисони ҶСК NIIAS тамоми ҳолатҳои (сенарияҳои) ба вуҷуд омадаро аз оғози фаъолият дар соли 2017 таҳлил карданд. Баъзе ҳолатҳое, ки дар амалиёти воқеӣ дучор шудан душвор аст, бо истифода аз симулятори PKB CT кор карда мешаванд.
Масъалаҳои танзим
Барои он ки воқеан комилан ба идоракунии пурраи автоматӣ бидуни ҳузури ронанда дар кабинаи локомотив гузарад, масъалаҳои танзимро низ ҳал кардан лозим аст.
Дар айни замон ҶСК «Роҳи оҳани Русия» ҷадвали иҷрои корҳо оид ба таъмини меъёрии татбиқи чорабиниҳо оид ба татбиқи системаҳои идоракунии ҳайати ҳаракати роҳи оҳан дар реҷаи автоматиро тасдиқ кардааст. Таҷдиди Низомнома дар бораи тартиби тафтиши хизматӣ ва баҳисобгирии ҳодисаҳои нақлиётие, ки боиси расонидани зарар ба ҳаёт ё саломатии шаҳрвандон ба истеҳсолот дар нақлиёти роҳи оҳан мебошад, яке аз масъалаҳои муҳим мебошад. Тибқи ин нақша, дар соли 2021 бояд маҷмӯи ҳуҷҷатҳои танзимкунандаи фаъолияти мошинҳои роҳи оҳани бесарнишин таҳия ва тасдиқ карда шавад.
Пас аз он
Холо дар дуньё ба тепловозхои маневрии бесарнишине, ки дар станцияи Лужская кор мекунанд, монанд нест. Мутахассисони Фаронса (ширкати SNCF), Олмон, Ҳолланд (ширкати Prorail), Белгия (ширкати Lineas) дар солҳои 2018-2019 бо системаи таҳияшудаи назорат шинос шуданд ва ба татбиқи чунин системаҳо таваҷҷӯҳ доранд. Яке аз вазифаҳои асосии ҶСК NIIAS васеъ кардани функсияҳо ва такрори системаи идоракунии таъсисёфтаи ҳам дар роҳҳои оҳани Русия ва ҳам барои ширкатҳои хориҷӣ мебошад.
Айни замон ҶСК «Роҳи оҳани Русия» инчунин лоиҳаи таҳияи қаторҳои бесарнишини электрикии «Ласточка»-ро роҳбарӣ мекунад. Дар расми 16 намоиши прототипи системаи автоматии автоматии қатораи электрикии ES2G Lastochka дар моҳи августи соли 2019 дар доираи чаҳорчӯб нишон дода шудааст. Фазои Салони байналмилалии роҳи оҳан 1520 "PRO//Movement.Expo".
Расми 16. Намоиши кори поезди электрикии бесар дар МСС
Ташкили поезди электрикии бесарнишин аз сабаби суръати баланд, масофахои зиёди тормоздихй ва дар пунктхои истгох бехатар савор шудан/фаровардани пассажирон кори хеле душвортар аст. Айни замон дар МСС санҷишҳо фаъолона идома доранд. Қарор аст дар ояндаи наздик достоне дар бораи ин лоиҳа нашр шавад.
Манбаъ: will.com