Уже в конце 2023 года в России будут готовы технологии для электропоезда с четвертым, максимальным уровнем автоматизации. Об этом в ноябре на форуме Digital Innopolis Days рассказал заместитель гендиректора «Научно-исследовательского и проектно-конструкторского института информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (НИИАС) Павел Попов. Однако уже сегодня искусственный интеллект готов помогать человеку на железных дорогах, а различные беспилотные системы проходят тестирование как на земле, так и под ней –например, в казанском метро. Рассказываем, как устроены беспилотные поезда, и какого прогресса в этом направлении уже достигли российские разработчики.
На пути к четвертому уровню
Прежде всего, необходимо понимать, что на железной дороге сегодня существует несколько уровней автоматизации. Нулевой уровень не предусматривает никаких дополнительных систем помощи человеку. На первом уровне машинист управляет поездом, однако его действия проверяет и контролирует система безопасности. Второй, полуавтоматический уровень, предполагает, что машинист находится в кабине, но берет на себя управление только в чрезвычайной ситуации. На третьем уровне машинист может вовсе отсутствовать в кабине, но в самом составе должен находиться сотрудник, способный вмешаться в аварийных случаях – например, проводник.
Последний, четвертый уровень, подразумевает, что компьютер самостоятельно управляет подвижным составом. Однако, если речь идет о метрополитене, на всех станциях необходимо установить платформенные раздвижные двери, которые отгораживают посадочные платформы от станционных путей.
Такая инфраструктура вскоре может появиться, в частности, в метрополитене столицы Татарстана, Казани. Подрядчик, компания «ТМХ-Интеллектуальные системы», уже согласовала всю необходимую документацию по Второй линии метро с городскими властями.
«Беспилот» под дистанционным контролем
В целом устройство беспилотного поезда не сильно отличается от обычного подвижного состава. Ключевых отличий два: технология передачи видео и дистанционного управления, а также система машинного зрения. Несмотря на то, что «беспилотность» предполагает отсутствие человека в кабине управления, она вовсе не исключает его присутствия удаленно.
Для этого вместо машиниста в каждом локомотиве достаточно одного машиниста-оператора на несколько поездов. Специалист в центре управления следит за движением этих составов в режиме реального времени: ему на мониторы приходят видео с камер, а также данные о состоянии систем локомотива. Обратно он может отправлять команды: набор скорости, торможение и так далее. При общем контроле нескольких поездов такой оператор в экстренных случаях также может взять на себя управление одним составом – правда дистанционно.
Если камеры и системы связи служат для передачи видеопотока человеку, то другие компоненты необходимы самой автоматизированной системе управления поездом. Они объединены в так называемую систему машинного (иначе: компьютерного или технического) зрения. Это специальные сенсоры, оптические и инфракрасные камеры, а также лидары – системы, которые позволяют измерять расстояние до объекта с помощью лазерного луча.
Показатели со всех этих устройств собираются в системе управления и обрабатываются для принятия быстрых оптимальных решений. В этом им помогают нейросети и машинное обучение. Например, если камеры засекли движение на рельсах перед составом, обученная система может быстро сравнить ситуацию с сотней похожих и с большой долей вероятности определить, что именно попало в поле ее зрения: человек, животное или, например, мешок, который «передвигается» из-за порывов ветра.
Однако ко всему необходимо идти постепенно. По этой причине многие эксперты считают, что сначала необходимо полноценно протестировать систему управления поездом на третьем уровне автоматизации. В частности, такое мнение в ноябре 2021 года высказал заместитель генерального директора ОАО «РЖД» Дмитрий Пегов.
«Здесь мы, может быть, делаем какой-то переходной этап. То есть система работает, но сидит человек, тот же машинист, как сейчас это происходит на высокоскоростном движении. Это переходной этап: он (машинист) смотрит, как работает система, приезжает и делает какой-то чек-лист, отчет. Он эту систему все время контролирует», – отметил он в ходе общения с участниками всероссийского конкурса «Большая перемена».
Сейчас готовый поезд с третьем уровнем автоматизации в России служит лабораторией для дальнейших испытаний.
Системы-помощники
Однако полностью беспилотные поезда – это лишь финальный этап развития интеллектуальных систем управления подвижным составом. Искусственный интеллект может не замещать человека, а помогать ему в управлении. И в этой сфере российские разработчики уже достигли значительных успехов.
Например, компания Cognitive Pilot (совместное предприятие Сбербанка и Cognitive Technologies) разработала и уже завершила совместные с РЖД испытания комплексов-автопилотов Cognitive Rail Pilot с искусственным интеллектом. Техническое зрение и обработка ИИ позволяют системе распознавать объекты на железной дороге: это могут другие составы, стрелки, люди, светофоры.
Тесты подтвердили, что автопилот достаточно точно оценивает обстановку на дороге. Кроме того, он способен выдавать машинисту предупреждающие сигналы, а в случае необходимости – самостоятельно принимать решения, чтобы обеспечить безопасность состава. Пока что такая технология не применяется нигде в мире.
Комплекс-автопилот способен работать в любых погодных условиях, при температурах от -40 до +50 градусов. Сначала их планируется установить на грузовые поезда, а именно локомотивы на сортировочных станциях. Операции на них – одни из самых сложных на железных дорогах в целом, и компания-разработчик с началом серийных поставок рассчитывает выйти на качественно новый уровень безопасности, снизив число инцидентов на сортировочных станциях на 70%. После дополнительных испытаний уже к 2024 году компаний Cognitive Pilot планирует начать поставки комплексов также для пассажирских поездов РЖД.
Вячеслав Кокуркин
