Зачем оцифровывать рельсы, мосты, вагоны и локомотивы
Как переводят на «цифру» один из самых больших железнодорожных комплексов мира
В России свыше 85,6 тыс. километров железных дорог (больше только в США и Китае), на которых работают более 20 тыс. локомотивов и около 1,4 млн грузовых и пассажирских вагонов. Посадку и погрузку обеспечивает сеть из почти 14 тыс. станций и остановочных пунктов. Представить себе управление такой системой без цифровых инструментов сегодня сложно.
Прогнозные модели и эффективное управление
Одна из главных задач цифровизации — прогнозировать будущее на основе анализа огромных объемов данных. Мосты и тоннели, рельсы, контактная сеть, вагоны и локомотивы сегодня оснащены многочисленными датчиками, которые в реальном времени передают диагностические данные в отраслевые системы РЖД. Их дополняет информация со стационарных диагностических комплексов, которые проверяют проходящие мимо них поезда, с ручных приборов железнодорожников и даже с беспилотников, облетающих пути. Если где-то есть проблемы, они будут быстро обнаружены и решены.
Новые локомотивы и вагоны производят уже «цифровыми», с комплектом датчиков. Массив собираемых диагностических данных постоянно растет, и на их основе можно строить предиктивные (прогнозные) модели. Зная основные причины поломки локомотивов в целом на РЖД и отслеживая в реальном времени состояние конкретного локомотива, можно предвидеть отказы в его работе. В таком случае получится заранее провести диагностику состояния машины и отремонтировать, и в перевозках не возникнет сбой из-за вставшего на перегоне поезда.
Второе ключевое направление — повышение эффективности управления инфраструктурой.
«Сюда входит автоматический сбор данных, планирование и организация ремонтов, бюджетирование, управление трудовыми и материальными ресурсами, — перечисляет Наталья Старостина, заместитель начальника департамента информатизации РЖД. — Наша задача — оптимизировать затраты и так управлять процессом перевозок, чтобы он был бесперебойным».
Следующий этап в развитии цифрового управления — ресурсно-сервисное планирование: система будет автоматически, без участия человека, планировать и назначать исполнителей на разные задачи в зависимости от доступных ресурсов. Контроль работ тоже будет автоматизирован с помощью мобильных рабочих мест, диагностических комплексов, беспилотников и других цифровых решений.
Диагностировать, управлять и планировать помогают цифровые двойники — подробные цифровые модели инфраструктуры и подвижного состава, от локомотива до целой сортировочной станции. Собирая данные из различных систем, двойник отображает текущее состояние реального объекта. Это помогает заранее оценивать эффективность модернизаций, предсказывать внештатные ситуации (когда реальные показатели начинают расходиться с цифровой моделью), планировать обслуживание и ремонт. В будущем двойники помогут РЖД перейти от плановых ремонтов к ремонтам по фактическому состоянию техники. Это в 2–5 раз снизит затраты на содержание инфраструктуры и подвижного состава, а главное, на порядок сократит число отказов и сбоев перевозок.
Полигон инноваций
Многие цифровые инфраструктурные решения уже реализованы на российских железных дорогах.
- Технология интеллектуального коммерческого осмотра (датчики определяют смещение груза) внедрена на 33 пунктах осмотра и экономит РЖД 60 млн рублей в год.
- Интеллектуальный помощник маневрового диспетчера помог на 20% снизить простой транзитных вагонов на станции Челябинск-Главный.
- Строящийся железнодорожный мост через канал имени Москвы — «умный». В него заложена система мониторинга, опирающаяся на данные 48 датчиков. Она в реальном времени будет транслировать информацию о вибрации, температуре, деформации и целостности моста. Это позволит обнаруживать и устранять проблемы до того, как они станут критическими, сократит время простоев и увеличит срок службы моста.
- Цифровые модули (автоматический контроль вагонов и локомотивов, автоматическая сортировка, беспилотный маневровый локомотив, контроль путей машинным зрением и др.) внедрены и работают более чем на 10 станциях.
«Все основные цифровые технологии, которые сейчас используются в мире, применяются и в наших проектах, — говорит Наталья Старостина. — Мы постоянно мониторим разработки ведущих компаний в области цифровизации инфраструктуры, таких как Siemens, Thalys, Alsthom, Rail Vision».
В России компания РЖД также стала флагманом импортозамещения в своей отрасли.
«Мы успешно импортозамещаем и развиваем функциональность сложных программных продуктов, в том числе на основе ИИ, — рассказывает начальник департамента информатизации РЖД Кирилл Семион. — Ожидаем, что к 2025 году в Реестр отечественного ПО войдет 250 систем нашей разработки».
ОАО «РЖД» с дочерними компаниями самостоятельно разрабатывает, апробирует и внедряет программно-аппаратные комплексы, датчики и прочее оборудование даже для такой технологически сложной сферы, как IoT. Компания также плотно сотрудничает с отечественными производителями радиоэлектронной продукции. Например, на станции Бекасово Московской железной дороги развернули опытный полигон, на котором российские производители телекоммуникационного оборудования регулярно тестируют свои изделия. Так производители начинают лучше понимать особенности работы железной дороги, а РЖД закупают проверенное в реальных условиях оборудование.
Погодный анализ и цифровое строительство
В ближайшем будущем ОАО «РЖД» будет развивать существующие решения: расширять набор данных с диагностических комплексов, внедрять ИИ и IoT-решения и т. д. Будут оцифрованы новые для РЖД направления, в частности строительство.
«Одно из перспективных направлений — внедрение BIM-технологий, информационное моделирование в строительном комплексе, — поясняет Кирилл Семион. — Это важно, поскольку перед компанией стоят серьезные задачи по развитию сети железных дорог, в частности Восточного полигона».
Дополнительные возможности откроются благодаря взаимодействию РЖД с цифровыми системами других организаций.
«Мы планируем разработку системы влияния природных факторов на объекты инфраструктуры, которая позволит своевременно принимать меры и не допускать инцидентов, связанных с погодными явлениями. Одна из идей — интегрировать данные о железнодорожной инфраструктуре с базами Гидрометцентра», — приводит пример Наталья Старостина.
В будущем цифровые двойники помогут РЖД перейти от плановых ремонтов к ремонтам по фактическому состоянию техники
К 2030 году в области инфраструктуры и подвижного состава будет реализована единая система поддержки принятия решений на основе ИИ, цифровых моделей, прогнозной аналитики и оценки рисков. Отдельные цифровые решения объединят в рамках проекта «Цифровая железнодорожная станция». В результате ремонт и обслуживание будут выполняться по фактическому состоянию техники, автоматические комплексы избавят сотрудников от необходимости находиться в опасных зонах, беспилотное движение и автоматизация станций ускорят сортировку и перевозки.
В конечном счете цифровые инструменты помогут снизить стоимость содержания железных дорог, сделать их безопаснее и обеспечить максимально быстрые и бесперебойные перевозки пассажиров и грузов по всей стране.
Автоматические комплексы избавят сотрудников от необходимости находиться в опасных зонах
