Рассказываем в статье
Уже больше года среди обычных электропоездов на Московском центральном кольце, умело скрываясь, ездит беспилотная "Ласточка". С виду вы не отличите её от обычного состава, выдать засланку могут только незаметные датчики на передней части локомотива и отсутствие пассажиров внутри.
Возить людей беспилотная "Ласточка" планирует уже в скором времени.
Давайте разбираться, чем же этот электропоезд отличается от обычного, как работает автопилот и при чём тут лошадь.
Автопилот и его системы
Сейчас по Московскому Центральному Кольцу ездит 44 поезда: по 22 на каждый круг. Основа движения — выдержка графика интервалов в 4 минуты: даже минутную задержку придётся нагонять несколько кругов. Для сокращения времени между поездами хотя бы до 3 минут необходим переход на беспилотное движение.
В прошлом году вышел отечественный ГОСТ по уровням автоматизации от 0 до 4. При нулевом и первом уровнях машинист находится в кабине и управляет локомотивом в привычном понимании.
При втором уровне уже есть система автоведения. Это как круиз-контроль в автомобиле, только умный: он не только выдерживает нужную скорость, но и снижает её в зависимости от ограничений в электронной карте.
Третий уровень позволяет машинисту не находиться в кабине, но быть на борту. При возникновении нештатной ситуации он может вмешаться в работу автоматизированной системы и внести изменения.
При четвёртом уровне человек отсутствует, это полностью автономная система движения, которая контролируется только из центра дистанционного управления.
В испытаниях участвовали два поезда третьего уровня — 113 и 136. Это те же поезда, которые возят пассажиров по кольцу, но с дополнительным оборудованием.
Машинное зрение заменяет поезду глаза машиниста. Оно контролирует состояние пути, видит светофоры и временные сигнальные знаки. Если система замечает посторонний предмет, человека или животное, включается блок обнаружения препятствий.
Он делит пространство на две зоны: красную и жёлтую. Красная — это габариты поезда. Если что-то попадёт в эту зону, автопилот остановит "Ласточку". Жёлтая — зона особого внимания с расстоянием 1,9–4,5 метра от поезда. В ней может находиться, например, совершающий обход работник пути. В таком случае система снизит скорость до безопасной, 30–40 км/ч.
Модуль систем объединяет данные со всех систем электропоезда и передаёт в центр аттестационного контроля управления. Там их получает машинист-оператор. Он оценивает работоспособность систем и при возникновении нештатной ситуации может подключиться к поезду, чтобы устранить проблему и скорректировать работу.
Модуль контроля блокировки дверей стоит на дверях вагонов. При их закрытии он определяет, свободно ли пространство между створками. Похожим образом работают двери лифта, которые снова откроются, если вы вынесете между ними сумку.
Модернизируем всё
Помимо автоматизации самого электропоезда, необходимо автоматизировать и элементы инфраструктуры МЦК. На линии, как и на беспилотном локомотиве, установлена система, которая обнаруживает препятствия.
Так называемый СКОП (стационарный комплекс обнаружения препятствий) нужен на кривых участках пути, чтобы контролировать слепые зоны. Она представляет собой четыре опоры с датчиками и сервер обработки данных, передающий их в центр и на сам поезд. Всё происходит мгновенно.
На станциях установлены платформенные устройства. Система сенсоров обеспечивает безопасную посадку и высадку пассажиров, а также прибытие и отбытие поезда.
А для сокращения интервала попутных поездов спроектирована гибридная система блока управления. В общий сервер стекаются данные с разных станций по занятию рельсовых цепей. Система формирует маршрут поезда и позволит ему приехать на любой путь парка при увеличении интервалов движения в дневное время. Она учитывает фактическую скорость движения поезда, путь, по которому он движется, и стрелочные секции.
Как происходит машинное обучение
Для автоматизации подвижного состава используется технология машинного зрения. Она достаточно сложная и должна постоянно обучаться.
Около двух лет эксперты собирали большой набор данных по разным типам объектов. Их классифицировали, верифицировали, а затем расставляли препятствия на полигоне в Щербинке и испытывали там беспилотный электропоезд. Во время испытаний команда следила, насколько правильно технология определяет тип объекта, расстояния до них и зоны, где они находятся.
Ещё один полигон испытаний — 1-й и 2-й пути МЦК. Там беспилотная "Ласточка" с 12:00 до 15:00, когда интервал в движении составляет 8 минут, ездит между двумя обычными пассажирскими поездами. В испытательном поезде находятся инженерный персонал и руководитель испытаний. Они тестируют системы автоведения, машинного зрения, дистанционного контроля управления, защиты информации и высокоточной навигации, а также общую работу беспилотной "Ласточки" в действующей инфраструктуре.
Кстати, пластмассовая лошадь, которую вы могли видеть в окне поезда на станции, тоже часть команды — это манекен, имитирующий препятствие.
Пульт и центр контроля управления
Для того чтобы машинисту было проще переключиться на работу машиниста-оператора, разработан специальный пульт управления. Он имитирует панель поезда, но вместо лобового стекла локомотива перед глазами — мониторы.
Пульт на фото — переходный вариант. Рабочее место машиниста-оператора будет похоже на рабочее место условного программиста или тестировщика, где есть большой монитор, мышь, клавиатура и несколько специальных кнопок.
За работой беспилотных электропоездов будет следить старший машинист-оператор и четыре помощника. В команду центра контроля управления войдёт и оператор колл-центра. С ним пассажиры смогут общаться так же, как сейчас с машинистом поезда, — через кнопку вызова.
Он ответит на вопросы или поможет в непредвиденной ситуации. Например, если кому-то в поезде станет плохо, пассажиры сообщат об этом оператору колл-центра, он оповестит дежурного, а тот вызовет скорую помощь. Затем информацию передадут машинисту-оператору, он вручную подключится к поезду и, когда пострадавшего передадут медикам, вновь запустит движение.
Беспилотная "Ласточка" сейчас
В этом году на МЦК начнёт возить пассажиров "Ласточка" с третьим уровнем автоматизации — это когда поезд движется в автоматическом режиме с машинистом в кабине. В его обязанности входит контроль посадки и высадки пассажиров, а также разрешение нештатных ситуаций. Сейчас поезд дооснащают необходимым оборудованием и проводят финальный цикл испытаний.
А вы бы хотели прокатиться на таком поезде?
