Цифровая железнодорожная станция

RZD Digital: цифровая трансформация железнодорожного транспорта

«Кванторианцы» выходят на железные дороги

12 июля
Подробнее

Новый сервис упростит планирование работы локомотивных бригад

14 июня
Подробнее

Блокчейн помогает РЖД контролировать состояние рельсов

05 мая
Подробнее

Корпоративный университет РЖД готовит кадры для цифровизации холдинга

В конце 2022 года стартовала обновленная программа повышения квалификации «Лидеры цифровой трансформации: методы реализации стратегии».

Большие данные (big data) – совокупность непрерывно увеличивающихся объемов информации одного контекста, но разных форматов представления, а также методов и средств для эффективной и быстрой обработки.

Иначе говоря, это наборы данных, часто из нестандартных источников, размер которых настолько велик, что традиционные программы для обработки не могут с ними эффективно справиться.

Искусственный интеллект – это комплекс технологий и процессов, алгоритмов и программных систем, которые могут действовать как человек при выполнении задач разной сложности. Иными словами, такие компьютерные системы должны уметь рассуждать, анализировать, обучаться.

Кирилл Колесников, заместитель директора научного центра «Динамика и прочность тягового подвижного состава» АО «ВНИИЖТ».

Цифровой двойник – это цифровая копия физического объекта либо процесса, помогающая повысить эффективность бизнеса. Даже при наличии минимального объема данных, технология позволяет воспроизводить ключевые показатели объекта, несмотря на его сложность. Цифровые двойники уже широко используются во многих отраслях. На сегодняшний день созданы цифровые копии целых заводов, производств, самолетов, электростанций. Технология хорошо изучена и многим понятна, но в каждой отрасли она имеет свои особенности.

Какие задачи решает технология цифровых двойников для железнодорожного транспорта?

Одним из основных видов деятельности ОАО «РЖД» является обеспечение перевозочного процесса как пассажирского, так и грузового. В свою очередь цифровые двойники, которые разрабатываются для оптимизации и повышения эффективности перевозочного процесса, нацелены на повышение безопасности движения. Основные задачи, которые решаются с помощью технологии цифровой двойник, это планирование, анализ технического состояния и различного рода испытания.

Планирование – основной экономический процесс для принятия управленческих решений в холдинге ОАО «РЖД». На сегодняшний день процесс планирования технического обслуживания инфраструктуры и подвижного состава основывается на нормативной базе по нормированию затрат на плановопредупредительные ремонты и внеплановые ремонты без учета фактического состояния инфраструктуры и фактического технического состояния подвижного состава. Если нормирование и планирование осуществлять на основе данных, полученных из цифровых двойников подвижного состава и инфраструктуры, то с применением методов предиктивной и прескриптивной аналитики возможно определить степень нагрузки и износа инфраструктуры и технических средств, что позволит прогнозировать отказы и снизит количество неплановых ремонтов, а плановые ремонты позволит распределить во времени для повышения эффективности и качества выполняемых работ.

Анализ технического состояния – как подвижного состава, так и инфраструктуры позволит выстраивать диагностические комплексы нового поколения, позволяющие прогнозировать отказы и оценивать качество ремонтных работ, что повысит безопасную эксплуатацию и эффективность перевозочного процесса.

Следующий этап, который необходим – это испытания. Любая продукция, поставляемая в холдинг АО «РЖД», должна пройти ряд испытаний по постановке на производство – типовые, периодические, приемочные, сертификационные. Технология цифровых двойников в этом направлении выступает неотъемлемым помощником и позволяет заменить целые виды испытаний без потери качества, тем самым ускорить постановку изделия на производство.

Что может обеспечить эта технология для участников перевозочного процесса?

Для РЖД один из главных показателей – безопасная эксплуатация подвижного состава. Для собственника подвижного состава и инфраструктуры эта технология позволит видеть открытую картину сервиса, технического обслуживания, насколько качественно выполнен сервис. На сегодняшний день нет подобных комплексов, которые могли бы оценить качество выполнения ремонтных работ.

Кроме того, технология позволяет в режиме реального времени получать информацию о точном местонахождении подвижного состава, что с ним происходит, насколько эффективно он эксплуатируется. Это особенно актуально, если объект был сдан в аренду. На основании этих параметров можно увеличивать межсервисные интервалы, повышать эффективность эксплуатации подвижного состава из-за того, что подвижной состав будет больше времени находиться в эксплуатации.

Цифровые двойники имеют высокий потенциал для сервиса – технология позволяет объединить в себе различные системы сбора данных, информация по которым очень часто разрознена и может отличаться на 30-40%.

Еще одно преимущество – это потенциал планирования ремонта, исходя из фактического технического состояния. В рамках железнодорожного состава, когда для проведения ремонтных работ необходимо отцеплять вагоны и выводить подвижной состав из эксплуатации, технология цифровых двойников позволяет делать это только в том случае, когда необходимо провести какие-то виды ремонта.

Что это может дать разработчикам, проектировщикам подвижного состава?

Технология цифровых двойников дает возможность видеть, как подвижной состав работает в эксплуатации и при проектировании следующих типов подвижного состава учесть ошибки, которые были допущены раннее.

Почему в рамках акселератора РЖД и GenerationS мы ищем проекты, разрабатывающие технологии цифровых двойников?

Применение таких технологий, насыщение большими данными, сможет позволить нам не только видеть, но и анализировать процесс эксплуатации подвижного состава. Преимущество таких решений в первую очередь –повышение надежности эксплуатируемого парка, цифровые двойники позволяют прогнозировать, что будет происходить в процессе эксплуатации, и разрабатывать меры по преодолению. Технология обеспечивает высокую эффективность и точность оценки технического состояния. Цифровой двойник является универсальным инструментом и, разработанный под один объект, путем некоторой модернизации модели, может быть применен и для других объектов подобного типа. Немаловажным также становится увеличение межсервисного интервала, что позволит планировать более эффективно процесс проведения ремонта.

До конца августа РЖД и GenerationS принимают заявки в корпоративный акселератор, если у вас есть технологические проекты, применимые в железнодорожной отрасли, подавайте заявку на сайте: https://accelerator.rzd.ru/

Цифровая ж/д станция и планирование маневровых работ

Формирование и разгрузка поездов, прицепка и отцепка вагонов, перегруппировка и подача ж/д составов на станции — всё это поддаётся оптимизации. Об IT-технологиях в этой области рассказывает руководитель направления систем бизнес-аналитики BIA Technologies Станислав Воронин.

Мы уже разбирали, как ж/д операторы (владельцы собственного парка вагонов) могут оптимизировать свою деятельность с помощью автоматизированных решений. Но в сфере железнодорожных грузоперевозок есть и другие области с большим потенциалом для автоматизации.

Большинство крупных промышленных предприятий, которые отгружают значительный объем продукции по железной дороге, имеют в своем ведении пути необщего пользования, погрузочные и сортировочные станции — это ж/д инфраструктура, которая выведена из-под управления РЖД и относится к самим предприятиям, — как раз на ней и можно решать задачи оптимизации.

Чтобы понимать масштабы, о которых мы говорим: месячный оборот вагонов одного предприятия может находиться в пределах 2 000–10 000 отправлений, в зависимости от интенсивности движения и масштабов завода. На ж/д путях ежедневно разыгрывается большое количество комбинаций: вагоны приходят с определенным сырьем, их необходимо разгрузить по цехам, выполнить погрузку готовой продукции; заполненные вагоны нужно сгруппировать в определенные составы и подать на пути РЖД, где уже будет осуществлена отправка в сторону грузополучателя. В рамках данных процессов у предприятий, которые владеют грузом, возникают логистические издержки на его прием и отправку.

Повысить операционные показатели промышленной компании с помощью математической оптимизации здесь можно по двум ключевым направлениям:

1. Составление эффективного плана маневровых работ

Расписание маневровых работ может составляться до нескольких раз в день. Короткий план заключается в формировании последовательности перемещения вагонов с тем, чтобы сгруппировать состав и обеспечить его убытие на станцию. Целевой функцией при решении такого рода задачи является суммарный пробег локомотива.

В данном случае задача может решаться комбинацией математических подходов. Сначала с помощью инструментов имитационного моделирования мы создаем цифровую копию существующей ж/д платформы и наглядно визуализируем всю физику процесса и имеющиеся ограничения (длину путей, количество и расположение стрелок). Затем с помощью методов линейной оптимизации мы задаем те или иные правила по формированию/расформированию составов и находим оптимальное решение задачи. Это напоминает детскую игру в пятнашки: у нас в распоряжении есть ограниченное количество путей, и нам нужно правильно переставить подвижной состав.

В результате оптимизации маневровых работ локомотив совершает меньше перемещений, что, в свою очередь, приводит к сокращению затрат, повышению эффективности использования ж/д инфраструктуры и локомотивного парка и минимизации времени нахождения вагона на путях необщего пользования. Поскольку существуют штрафы за превышения времени простоя вагонов на станции, то чем меньше вагон стоит под погрузкой–разгрузкой, тем меньше суммарные потери отправителя груза.

2. Организация групповых отправок по грузополучателям/станциям назначения

Если выполнить подготовительные работы по группировке вагонов и заранее отсортировать их по грузополучателям или станциям назначения, то можно получить скидку на ж/д тариф транспортировки и тем самым снизить стоимость логистической составляющей.

Эта задача также может быть решена средствами имитационного моделирования и линейной оптимизации.

Автоматизированное планирование маневровых работ помогает предприятию максимально быстро формировать и загружать поезда на локальной станции при заводе и существенно сокращать расходы. Что касается эффективного использования железнодорожных путей всеми участниками ж/д инфраструктуры, это и вовсе помогает не допустить транспортного коллапса — что особенно актуально для юго-восточных направлений России, которые испытывают повышенную нагрузку в связи с текущим перераспределением транспортных потоков.

В России десятки железнодорожных сортировочных станций стали цифровыми

Внедрение специального программного комплекса повысило пропускную способность.

ОАО «РЖД» реализует проект «Цифровая железнодорожная станция», который позволит поднять доходность компании за счёт более эффективного использования уже существующей инфраструктуры. Работа станции планируется на 24 часа вперёд, при этом анализируется текущая ситуация, формируется список заданий и контролируется работа персонала. Все процессы происходят при минимальном участии человека.

Система, созданная концерном «Телематика», агрегирует графики движения составов, местоположение вагонов, наличие маневровых локомотивов, загрузку путей и занятость персонала. На основе этой информации планируется отправление поездов и распределение задач, а диспетчеру остается согласовывать формируемые системой решения.

Задания сотрудникам станции направляются на мобильные рабочие места – смартфоны, на которых установлено специальное программное обеспечение. Сотрудники получают сформированный системой наиболее эффективный сценарий. А конкретный сотрудник загружает информацию об итогах выполнения своей работы.

И продлжая тему железнодорожного транспорта. В парке ОАО «РЖД» сейчас находится 16 высокоскоростных «Сапсанов» и около двухсот скоростных «Ласточек». Кроме того, в этом году Siemens AG планировала поставить ещё 13 «Сапсанов», но поставки были остановлены после прибытия четвёртого поезда.

Как рассказал редакции Quto эксперт из машиностроительной отрасли, сейчас Россия не способна оперативно наладить производство поездов, аналогичных «Сапсану». Правда, в поставках такой техники для нашей страны больше всех заинтересована китайская компания CRRC.