Тест на зоркость

С лета этого года на Московском центральном кольце (МЦК) проходят испытания технологии управления беспилотным движением поездов. Способность оснащённой ими «Ласточки» автоматически останавливаться перед препятствием на путях была продемонстрирована во время международного железнодорожного салона «PRO//Движение.Экспо». О том, как проходят испытания и какие технологии применяются для организации беспилотного движения, «Пульту управления» рассказал главный специалист Центра систем управления и обеспечения безопасности движения (ЦСУиОБД) АО «НИИАС» Сергей Кудряшов.

– Испытания беспилотной «Ласточки» будут проходить до конца следующего года. Каков график испытаний? Какие именно технологии испытываются сейчас?
– Испытания электропоезда «Ласточка» ЭС2Г начались в июле 2019 года. Основные функции, которые проверяются во время испытаний, – это дистанционный режим движения электропоезда под управлением машиниста-оператора из Центра дистанционного контроля и управления (ЦДКУ) и полностью автоматический режим движения электропоезда.
Предусмотрено три вида испытаний, как и при испытаниях другой техники: предварительные (автономные и комплексные), опытная эксплуатация и приёмочные. В период с июля по август 2019 года проведены предварительные автономные испытания на станции Андроновка и испытательном полигоне ВНИИЖТа в Щербинке.
В ходе этого этапа испытаний проверялись взаимодействие электропоезда с ЦДКУ: передача управляющих команд, фактического состояния органов управления и систем электропоезда, остановка перед препятствием-манекеном посредством воздействия на тормозную систему. Тестировались алгоритмы взаимодействия систем электропоезда – управления и безопасности, связи и дистанционного управления, блока обнаружения препятствий.
На станции Андроновка производятся калибровка и настройка компонентов «технического зрения» в статическом состоянии (расположение сенсоров в пространстве). Далее происходит сбор статистических данных при движении электропоезда по МЦК (производится запись данных каждого сенсора). После накопления данных информация передаётся для последующей обработки.

– Какова дальнейшая программа испытаний?
– На декабрь 2019 года намечено проведение предварительных комплексных испытаний на полигоне МЦК при движении электропоезда в режиме без пассажиров и в ночное время, будут испытываться остановка электропоезда перед препятствием с разных значений фактической скорости движения, дистанционный режим движения под управлением машиниста-оператора.
Если эти предварительные комплексные испытания пройдут успешно, начнётся опытная эксплуатация. Целью её проведения является определение фактических значений качественных и количественных характеристик системы (при эксплуатации в различных погодных условиях, времени года и времени суток) и готовности оперативного персонала к работе в условиях функционирования системы.
После проведения опытной эксплуатации будут производиться приёмочные испытания на соответствие системы техническому заданию, оценки качества опытной эксплуатации и возможности приёмки системы в постоянную эксплуатацию.

– Специалисты каких институтов и лабораторий работают на проекте?
– Перечень этих научных учреждений очень длинный. В настоящий момент осуществляется взаимодействие с кафедрой Математического обеспечения ЭВМ университета ЛЭТИ, лабораторией автономных транспортных систем АНО ВО «Университет Иннополис», факультетом безопасности информационных технологий Университета ИТМО, Институтом прикладной математики и механики СПбПУ (Политех), МУНЛ «Интеллектуальная робототехника» Института интеллектуальных кибернетических систем (ИИКС) НИЯУ МИФИ, кафедрой СМ7 «Робототехнические системы и мехатроника» МГТУ им. Баумана, Институтом транспортных систем НГТУ им. Р.Е. Алексеева.
Мы планируем дальнейшее привлечение вузов к участию в нашем проекте. Цель привлечения высших учебных заведений и студентов – популяризация в академической среде темы беспилотного движения на железнодорожном транспорте, подготовка будущих кадров с последующим трудоустройством лучших студентов.

– Какие технологии применяются при осуществлении беспилотного движения?
– Комплексирование данных от различных сенсоров: камеры видимого спектра с различными объективами, тепловизионные камеры, лидары.
В настоящее время на электропоезде «Ласточка» установлены шесть камер видимого спектра с тремя фокусными расстояниями (для детектирования препятствий на различных дистанциях от электропоезда), два лидара (для детектирования препятствий в ближней зоне) и одна тепловизионная камера (для детектирования препятствий в плохих погодных условиях).
Локомотив определяет себя в пространстве с помощью датчиков геолокации, постобработки и накопления данных от них, а также с помощью технологии SLAM – построения трёхмерной карты и локализации с помощью видеокамер.

– Технологии искусственного интеллекта используются в управлении беспилотными поездами?
– Используются, но не играют главной роли в принятии управляющего воздействия. Глубокие нейронные сети применяются для задач распознавания образов, классификации препятствий и объектов инфраструктуры. Параллельно ведётся обработка на основе классических подходов за счёт стереозрения, кластеризации данных. Обработка результатов ведётся строгим алгоритмом, который в зависимости от наличия препятствия, его класса и относительного расположения применяет определённую последовательность действий по выдаче оповестительных сигналов и изменению кривой торможения состава.

– Самый сложный процесс с точки зрения безопасности – это остановка и старт состава на платформе, открывание-закрывание дверей. Как будут производиться эти операции в автоматическом режиме?
– Это зависит от уровня автоматизации. Сейчас уровень автоматизации МЦК Go2, на котором все операции – старт, остановка, открытие-закрытие дверей – выполняет машинист.
При уровне автоматизации GOA3, который первоначально будет внедрён на МЦК, торможение и старт подвижного состава осуществляются автоматически, открытие дверей – тоже, а вот закрытие и контроль посадки-высадки пассажиров выполняются персоналом на борту электропоезда.
При автоматизации четвёртого уровня после прибытия электропоезда на остановочный пункт и остановки бортовой компьютер проверяет выполнение нескольких условий остановки электропоезда относительно платформы – скорость движения 0 км/ч, расположение платформы, остановка электропоезда в габаритах платформы. После этого система автоведения подаёт команду на разблокировку автоматических дверей. Далее посадка производится в режиме индивидуального открытия дверей при нажатии пассажирами на кнопку зелёного цвета.
Система автоведения содержит данные по расписанию движения и времени стоянки, сформированные Единой интеллектуальной системой управления и автоматизации производственных процессов на железнодорожном транспорте (ИСУЖТ). Они передаются на борт электропоезда в режиме онлайн. То есть бортовой компьютер поезда располагает информацией о том, на каком остановочном пункте поезд находится и сколько времени должна продлиться стоянка. По истечении времени стоянки система автоведения подаёт команду на блокировку дверей, и в случае штатной блокировки всех автоматических дверей (то есть никто не держит двери или не пытается вскочить в поезд в последний момент) формируется разрешение на начало движения («сбор тяги»).

– Даже при четвёртом уровне автоматизации движение всё равно будет осуществляться под контролем машиниста-оператора? В чём его функция?
– Рабочее место машиниста-оператора позволяет контролировать работу нескольких электропоездов ЭС2Г «Ласточка» с возможностью перехода на дистанционное управление любым контролируемым электропоездом в случае возникновения внештатной ситуации, которая не может быть отработана в автоматическом режиме управления.
Машинист-оператор ведёт переговоры с пассажирами в случае запроса связи из вагона.
Контроль работы электропоездов осуществляется на основе передачи видеоизображения и диагностических данных в реальном времени с контролируемого электропоезда.
Удалённое рабочее место машиниста-оператора оснащено информацией с отображением схемы МЦК, положения электропоездов, заданных маршрутов и другой информации систем СЦБ. Также обеспечивается связь с поездными диспетчерами и дежурными по станциям, осуществляющими управление движением на МЦК.

– Каким образом осуществляется связь между пультом машиниста-оператора и подвижным составом?
– Связь осуществляется по радиоканалу цифровой технологической сети радиосвязи. Предполагается, что основным каналом управления на МЦК должен быть канал GSM-R. При его использовании предусмотрены все необходимые и достаточные механизмы информационной безопасности. Для передачи видеопотоков используется цифровая широкополосная система связи на основе стандарта LTE. Информационная безопасность в сети связи стандарта LTE и сети связи GSM-R обеспечивается за счёт применения сертифицированных средств защиты информации.

Беседовал Лев Кадик