После успешного завершения в 2019 г. проекта Autohaul с вводом в эксплуатацию беспилотных тяжеловесных поездов на сети горнодобывающей компании Rio Tinto в регионе Пилбара в Западной Австралии прошло уже более 6 лет. За эти годы компания расширила полигон обращения беспилотных поездов, обновила системы ЖАТ и опробовала бортовые системы обнаружения и классификации препятствий на пути и вблизи него.
В настоящее время по железнодорожной сети Rio Tinto в регионе Пилбара протяженностью около 2000 км единовременно обращаются до 53 беспилотных поездов, каждый из которых имеет длину до 2,5 км и состоит примерно из 240 вагонов. Поезда следуют с интервалом 18 мин, перевозя железную руду из 18 рудников в два порта, расположенные в Дампьере и на мысе Ламберт.
Объем перевозок в 2025 г. составил 326,2 млн т и прогнозируется примерно на том же уровне в 2026 г. Существенного роста перевозок по сравнению с периодом, непосредственно предшествовавшим развертыванию беспилотного движения, не произошло, однако эффективность эксплуатационного процесса значительно выросла, в том числе за счет повышения скорости движения поездов и снижения расхода топлива на их тягу. Ранее компании приходилось доставлять две-три локомотивные бригады в определенные пункты в пустынной местности на маршруте движения каждого поезда, чтобы менять одну бригаду на другую.
В настоящее время управление локомотивами в ручном режиме машинистами на борту осуществляется только на станциях, примыкающих к портам, где тепловозы готовят к рейсам. В дальнейшем руководство движением беспилотных поездов к рудникам берет на себя интегрированный центр управления в Перте (столице штата Западная Австралия), расположенный в 1500 км от региона Пилбара. Погрузка железной руды в грузовые вагоны также осуществляется в автоматическом режиме. Время оборота поезда между рудником и портом составляет до 42 ч при общей протяженности маршрута от 600 до 1000 км (в зависимости от конкретного рудника).
На сети в регионе Пилбара внедрен модифицированный вариант европейской системы управления движением поездов ETCS уровня 2, адаптированный к местным условиям. В нем используется не GSM-R, а собственная сеть цифровой радиосвязи, внедренная ранее компанией Rio Tinto и обновленная для реализации требований проекта Autohaul. На случай ее отказа предусмотрено несколько режимов резервирования, в том числе с использованием спутниковой системы связи и передачи данных по волоконно-оптическим кабелям. Эти резервные средства обеспечивают бесшовный и непрерывный обмен информацией с поездами.
Функции центра радиоблокировки в данной системе выполняет безопасный центральный сервер VSS, который совместно с системами централизации и напольными объектными контроллерами обеспечивает безопасное и гибкое управление поездными передвижениями. Линии сети оборудованы также рельсовыми цепями с генерацией кодов АЛС. Информация о маршрутах, установленных системами централизации, поступает на сервер VSS, который транслирует ее на поезд в составе динамически обновляемого разрешения на движение до места препятствия. Как и в стандартной ETCS, в системе применяются путевые приемоответчики, сигналы от которых служат для коррекции показаний бортовых устройств измерения пройденного пути и инициализации воздействий со стороны системы управления, в виде, например, ограничений для разрешения на движение. Это обусловлено интеграцией в систему функций контроля состояния объектов инфраструктуры железной дороги. Например, такие ограничения могут вводиться при возникновении проблем на каком‑либо из 42 переездов, имеющихся на железнодорожной сети Rio Tinto. Соответствующая информация поступает на сервер VSS и затем по радиоканалу передается на поезд.
Параллельно с проектом Autohaul на сети Rio Tinto компания Hitachi Rail — его разработчик и системный интегратор обновляла внедренную на линиях сети интегрированную систему управления и контроля. На ряде участков компания развернула современную микропроцессорную технику вместо устаревших систем централизации. Этот проект охватывал три этапа, первые два из которых были выполнены к осени 2023 г. На конец 2025 г. было запланировано завершение третьего этапа, который предусматривал внедрение системы микропроцессорной централизации MicroLok II с рельсовыми цепями, генерирующими коды АЛС, на линии длиной 200 км, ведущей к руднику Параберду в южной части региона Пилбара.
В ходе реализации проекта Autohaul эксплуатируемые на сети локомотивы и вагоны были оборудованы электропневматическими тормозами, позволяющими оптимизировать замедление тяжеловесных поездов и уменьшить продольные силы в них. Соблюдение допустимой скорости движения контролирует бортовое устройство безопасности. Локомотивы также оснастили фронтальными видеокамерами, при помощи которых персонал центра управления в Перте может в реальном времени контролировать обстановку перед поездом.
Бортовое устройство автоведения ATO определяет режим управления поездом на основе получаемых от бортовой системы безопасности сведений о маршруте движения поезда, его текущем местоположении и скорости, информации от локомотивных систем тяги, торможения и др., а также данных об оперативном графике движения, передаваемых из центра управления. Используя все эти данные, устройство автоведения управляет движением и торможением поезда, другим бортовым оборудованием и включает при необходимости локомотивный гудок. Для реализации функции автоведения применяется технология на основе системы LEADER компании Knorr-Bremse.
На этапе подготовки к внедрению беспилотного движения в рамках проекта Autohaul локомотивы были оснащены устройствами распознавания столкновений с препятствиями, тревожные предупреждения от которых отправлялись диспетчерам центра управления в Перте. Вскоре после перехода к беспилотному движению в масштабе сети компания Rio Tinto приступила к опробованию построенных на основе искусственного интеллекта систем обнаружения и классификации препятствий на пути и вблизи от него.
В мае 2021 г. компания Hitachi Rail подписала соглашение об испытаниях на одном из локомотивов Rio Tinto опытного образца системы обнаружения препятствий Main Line, разработанной израильским стартапом Rail Vision, основным инвестором которого является немецкая Knorr-Bremse. К этому времени прототипы устройств израильского разработчика уже тестировались на маневровых локомотивах в Швейцарии. Год спустя с Rail Vision был заключен контракт об ее участии в пилотной программе, направленной на создание такой бортовой системы для локомотивного парка Rio Tinto.
В середине 2021 г. на сети Rio Tinto начались также испытания системы обнаружения препятствий HORUS, разработанной стартапом 4AI Systems, которая была образована в 2021 г. в составе австралийской инжиниринговой компании 4Tel — одного из ведущих поставщиков систем управления движением поездов и ИТ-систем для железных дорог этой страны.
Обе системы способны обнаруживать и классифицировать препятствия на расстоянии до 1,5 – 2 км. Для безопасной и бесперебойной работы комплекса систем Autohaul важно обеспечить точное и своевременное обнаружение таких препятствий, как люди, животные и автомобили на линии и вблизи от нее, а также неисправностей пути, включая нарушение геометрии рельсовой колеи вследствие жары. Испытания систем компаний Rail Vision и 4AI Systems в рамках исследования возможности технологий машинного зрения на основе искусственного интеллекта были завершены в 2022 г.
Обе системы находятся еще на этапе подготовки к массовому коммерческому развертыванию и опробуются на железных дорогах разных стран. Так, компания Rail Vision в период 2023 – 2025 гг. подписала контракты на поставку образцов системы MainLine одной из латиноамериканских горнорудных компаний, грузовому оператору в Центральную Америку и железным дорогам Израиля . В начале 2026 г. она успешно провела двухмесячные демонстрационные испытания этой системы на железных дорогах Индии.
Компания 4AI Systems в середине 2024 г. заключила соглашения на опробование системы HORUS на локомотивах грузового оператора Pacific National в австралийском штате Квинсленд. Кроме того, техническое решение 4AI Systems вместе с бортовыми системами других поставщиков тестируется в Пуэбло (штат Колорадо) на полигоне испытательного центра MxV Rail Ассоциации американских железных дорог (AAR).
Система HORUS разработана как многофункциональный комплекс для поддержки машиниста и повышения безопасности движения поезда. В максимальной комплектации система способна наряду с обнаружением и классификацией препятствий определять с высокой точностью местоположение поезда (за счет включения в ее состав бортовых приемников спутниковой навигации и инерциальных датчиков), осуществлять мониторинг технического состояния путевой инфраструктуры (в том числе с использованием бортовых датчиков вибраций), контролировать приближение поезда к месту препятствия (в соответствии с выданным поезду разрешением на движение).
В настоящее время на сети Rio Tinto продолжаются испытания системы HORUS, при этом в ходе каждой поездки эта система обнаруживает около 130 тыс. объектов, из числа которых она примерно 2000 объектов классифицирует как потенциально опасные и оперативно вырабатывает меры по реагированию на них. Цель Rio Tinto состоит в том, чтобы отправлять эту информацию непосредственно в комплекс систем Autohaul, чтобы беспилотные поезда могли сами обеспечивать безопасное движение. Для этого должны быть разработаны детальные правила реагирования поезда на те или иные события.
Окончательный выбор в пользу конкретного технического решения для внедрения на локомотивах компании Rio Tinto, курсирующих по сети в регионе Пилбара, еще не сделан, не установлен также срок его полного развертывания.
В нормальном режиме функции диспетчеров центра управления в Перте ограничены контролем движения беспилотных поездов. При этом они должны быть готовы вмешаться в эксплуатационный процесс при возникновении нештатной ситуации. Компания Rio Tinto предпринимает усилия к тому, чтобы оптимизировать и автоматизировать операции, которые необходимо выполнить для восстановления нормального хода перевозок. Так, при выходе из строя автосцепки на перегонах в традиционных системах ЖАТ приходится отключать АЛС, чтобы вспомогательный локомотив мог заехать на занятый блок-участок и после замены автосцепки помочь восстановить составность поезда. На сети Rio Tinto в таких случаях для конкретного локомотива действует специальный защитный режим, позволяющий обойтись без отключения средств обеспечения безопасности.
Эффективность комплекса систем с точки зрения организации эксплуатационного процесса подтверждается, в частности, снижением на две трети числа случаев остановки поездов на линии за последние 5 лет. Программное обеспечение комплекса обновляется ежеквартально, причем этот процесс занимает теперь 8 мин вместо требовавшихся ранее 4 ч. Обновления направлены на устранение имеющихся в ПО ошибок, которые могут приводить к временному прерыванию связи или другим проблемам.
Кроме того, наращивается производительность системы с добавлением в нее новых функций. В интегрированной базе данных накапливается информация от инфраструктуры ЖАТ, напольных систем мониторинга состояния подвижного состава и бортовых датчиков на грузовых вагонах. Эта информация обрабатывается и анализируется при помощи разработанного Rio Tinto и основанного на искусственном интеллекте инструментария Recon AI с целью принятия решений по организации работы железнодорожной сети. Благодаря такой технологии в настоящее время 60 % поездов, прибывающих на конечные станции маршрутов, могут отправляться в следующий рейс без инспектирования каждого из 240 вагонов состава с участием персонала. До ее внедрения доля таких поездов составляла около 40 %. Recon AI анализирует данные о состоянии парка подвижного состава и в режиме, близком к реальному времени, автоматически идентифицирует потенциальные проблемы, что позволяет повысить эффективность технического обслуживания.
Кроме того, перед принятием решения об изъятии из эксплуатации и отправкой, например, локомотива в ремонтное депо система анализирует влияние данного решения на работу железнодорожной сети в целом, что позволяет избегать негативных последствий для перевозочного процесса.
Дальнейшее развитие проекта Autohaul не предполагает радикальных изменений и будет сосредоточено на постепенном совершенствовании систем, причем особое внимание планируется уделять обновлению устаревающих компонентов по мере приближения к окончанию их жизненного цикла.
Источник: zdmira
