Беспилотные системы управления транспортом, опыт в железнодорожном транспорте

Беспилотные системы управления транспортом (БСУТ) по своей сути представляют собой инновационные технологии, которые находят все более широкое применение в различных видах транспорта, отметим же, что их наиболее перспективных направлений внедрения БСУТ является железнодорожный транспорт, который традиционно играет ключевую роль в обеспечении грузо- и пассажирских перевозок на больших расстояниях. Автоматизация и роботизация процессов управления железнодорожным транспортом способствуют повышению безопасности, эффективности и экономичности железнодорожных перевозок.

По своей сути введение беспилотных систем в железнодорожный транспорт обусловлено несколькими ключевыми факторами. Для начала отметим что это конечно же необходимость повышения уровня безопасности движения. Автоматические системы управления снижают влияние человеческого фактора, уменьшают вероятность ошибок и аварийных ситуаций.

Основные исчисления производимые при работе систем автоведения поездов следующие:

IT)

u ( t ) = K p * e ( t )+ K i * J e ( t ) dt + K_d *

Где,

• 1.    u(t) — управляющий сигнал,

• 2.    e(t) — ошибка (разница между заданным значением и текущим состоянием),

• 3.    K_p — коэффициент пропорциональной составляющей,

• 4.    K_i — коэффициент интегральной составляющей,

• 5.    K_d — коэффициент дифференциальной составляющей.

mini ( c i * x i ) ( дляiот 1 доп )

при условиях : £ ( a ij * x j ) < b i ( для jom 1 до m ) ,x j > 0

где,

• 1.    x_i — переменные, представляющие маршрут или время на участке,

• 2.    c_i — коэффициенты затрат (например, время или энергия),

• 3.    a_ij — коэффициенты ограничений (например, ограничения на время),

• 4.    b_i — правые части ограничений.

R =( v ² )/( g *( e +( v ² /( g * r ))))

Где,

• 1.    R — радиус кривизны,

• 2.    V — скорость поезда,

• 3.    g — ускорение свободного падения,

• 4.    e — возвышение наружного рельса,

• 5.    r — радиус кривизны пути без возвышения.

Автоматизация процессов позволяет по сути своей увеличить пропускную способность железнодорожной инфраструктуры за счет оптимизации расписаний и улучшения координации движения поездов. Внедрение беспилотных технологий способствует снижению эксплуатационных затрат, поскольку уменьшает потребность в обслуживающем персонале и позволяет более эффективно использовать ресурсы.

AutoHaul™ — это инновационная система беспилотного управления грузовыми поездами, разработанная для компании Rio Tinto и работающая в регионе Пилбара, Австралия и конечно же данная система управляет самыми тяжелыми в мире поездами, перевозящими железную руду между шахтами и портами. Длина каждого поезда на самом деле может достигать 2 км [1]. Система использует комплекс технологий, среди которых конечно же искусственный интеллект, камеры и алгоритмы машинного обучения, данные технологии позволяют поездам "видеть" объекты на пути, распознавать и реагировать на препятствия, такие как дикие животные или транспортные средства на переездах, а также в некотором смысле корректировать скорость в зависимости от рельефа местности. Управление осуществляется дистанционно из операционного центра в Перте.

Операторы все же могут вмешиваться в случае необходимости, однако в большинстве случаев система работает автономно, принимая решения в реальном времени на основе данных, поступающих от множества датчиков и камер, установленных на поездах [2]. Система оснащена многоуровневыми средствами безопасности, и тут конечно надо упомянуть автоматическую остановку в случае обнаружения препятствий и постоянный мониторинг технического состояния поездов, что безусловно довольно таки значительно снижает вероятность аварий и повышает общую надежность перевозок. Сиднейский метрополитен — это один из самых современных и высокоавтоматизированных метрополитенов в мире. Здесь используются поезда Metropolis компании Alstom, оснащенные системой Urbalis 400 CBTC (Communication-Based Train Control), которая как раз таки обеспечивает полную автоматизацию движения поездов [3].

CBTC позволяет поездам как бы общаться с центральной системой управления в реальном времени, что позволяет точно координировать движение, минимизировать интервалы между поездами и оптимизировать использование энергии. Внедрение Urbalis 400 CBTC позволило снизить потребление энергии на 45% и увеличить пассажировместимость на 30%. Система обеспечивает более плавное и точное торможение и ускорение, что как раз таки также улучшает комфорт пассажиров и снижает износ оборудования. Поезда оснащены системами видеонаблюдения кондиционирования и современными информационными дисплеями для пассажиров [4]. Система автоматически контролирует двери и гарантирует безопасность пассажиров на платформах и в вагонах. Внедрение систем AutoHaul™ и Urbalis 400 CBTC демонстрирует значительный прогресс в области автоматизации железнодорожного транспорта, данные системы не только повышают эффективность и безопасность перевозок, но и снижают эксплуатационные затраты, предоставляя при этом высокий уровень комфорта для пассажиров и надежность для операторов железнодорожных сетей [5].

Рисунок 1. Принцип работы систем автоведения

Лимский метрополитен в Перу является одним из самых современных и технологически продвинутых в Латинской Америке. Построенный компанией Hitachi Rail, он безусловно подразумевает беспилотные поезда рассчитанные на 166 сидячих и 1105 стоячих пассажиров, отметим же что данные поезда обеспечивают высокий уровень комфорта и безопасности для пассажиров благодаря оснащению системами видеонаблюдения кондиционирования и современными информационными системами, которые предоставляют информацию о маршруте и состоянии поезда в реальном времени. Поезда работают на линии протяженностью 35 км, на каждом километре по станции, то есть в общей сложности 35 станций. Для движения используется контактная сеть с напряжением 1500 В, что по сути обеспечивает стабильное электроснабжение и высокую скорость передвижения. Внутри поезда предусмотрены широкие проходы и открытые переходы между вагонами, что способствует равномерному распределению пассажиров и повышает комфорт при передвижении по составу. К слову что не менее важно - эргономично расположенные сиденья и большие окна создают светлую и приятную атмосферу для пассажиров (Hitachi Rail -Home).

Копенгагенский метрополитен в Дании также является примером успешного внедрения беспилотных технологий в городской транспорт. С 2002 года здесь функционируют беспилотные поезда, изготовленные компанией Hitachi Rail. На линиях M1 и M2 эксплуатируются 34 поезда, каждый из которых может перевозить 48 сидячих и 232 стоячих пассажира. Поезда оснащены современными системами безопасности и контроля движения, что позволяет обеспечить высокий уровень надежности и безопасности.

Система управления поездами в Копенгагенском метрополитене подразумевает в том числе автоматическое управление движением, которое позволяет поездам точно следовать расписанию, минимизировать интервалы между поездами и обеспечивать плавное торможение и ускорение. Внутреннее пространство поездов спроектировано таким образом, чтобы максимизировать пассажировместимость и комфорт. Автоматизированные двери и системы безопасности на платформах гарантируют безопасность пассажиров при посадке и высадке (Hitachi Rail - Home). Внедрение передовых систем существующих в Лиме и Копенгагене, демонстрирует значительный прогресс в области автоматизации городского транспорта данные системы не только повышают эффективность и безопасность перевозок, но и обеспечивают высокий уровень комфорта для пассажиров что делает их довольно таки важным элементом современной транспортной инфраструктуры.

Беспилотные системы управления транспортом (БСУТ) по сути также кроют в себе инновационные технологии, которые как раз таки находят все более широкое применение в различных видах транспорта, при том современным из перспективных направлений внедрения БСУТ является железнодорожный транспорт, который традиционно играет ключевую роль в обеспечении грузо- и пассажирских перевозок на больших расстояниях. Автоматизация и роботизация процессов управления железнодорожным транспортом способствуют повышению безопасности, эффективности и экономичности железнодорожных перевозок.