ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПАРТНЕР – ОАО «РЖД»
Прогноз отличный: как предсказать необходимость ремонта поездов
ИТ-решение уже прошло испытание на беспилотной «Ласточке»
12:28, 28 мая 2024
В России завершается разработка решения по прогнозированию технического состояния электропоездов. Прескриптивная система диагностики (ПСД) электропоезда создается экспертами ВНИИЖТ по заказу РЖД. Она уже прошла серию испытаний, в частности на беспилотной «Ласточке». Решение позволит предсказывать необходимость ремонта, что в свою очередь по максимуму снизит количество и время задержек поездов, а следовательно, снизит затраты, связанные с их неплановым простоем. Первые эффекты разработчики рассчитывают получить в 2025–2026 годах. В конце 2024 года планируется запустить систему в постоянную эксплуатацию.
Из чего состоит система
Прескриптивная система диагностики и аналитики технического состояния (ПСД) электропоезда ЭС2Г «Ласточка» – это программно-аппаратный комплекс, состоящий из бортовой части, расположенной на электропоезде, и серверной части, установленной в центре управления движением беспилотных «Ласточек».
Пилотный проект ПСД разработан для электропоездов «Ласточка» с уровнем автоматизации УА4 как система предсказания отказов для беспилотных систем, когда в поезде отсутствует машинист. Технически данная система может устанавливаться на любой подвижной состав, с любым уровнем автоматизации.
Ключевая задача ПСД – повысить уровень надежности движения «Ласточек», в том числе в беспилотном режиме, улучшить эксплуатационные показатели электропоездов, снизить расходы на вывод электропоезда с линии вспомогательным локомотивом при отказе и остановке электропоезда на перегоне МЦК и при неплановом ремонте.
«ПСД собирает, передает и обрабатывает диагностическую информацию о техническом состоянии оборудования и подсистем электропоезда. Сведения с бортовых систем поступают на сервер, и в процессе анализа выдаются рекомендации по дальнейшей эксплуатации электропоезда», – рассказывает руководитель проекта Алексей Сидоров.
Среди экономических эффектов от применения ПСД Алексей Сидоров назвал дополнительно снижение затрат, связанных с отсутствием неплановых ремонтов, и переход на обслуживание и ремонт по фактическому техническому состоянию, а также исключение издержек, вызванных нарушением графика движения поездов.
Для того чтобы система эффективно работала, создан цифровой двойник электропоезда.
Он уточнил, что бортовая часть представлена концентраторами и хранилищами данных, размещенных в головных вагонах, блоками диагностики подвагонного пространства, контроля комфорта пассажиров, комплектом датчиков, бортовыми аналитическими модулями нейронной сети. Кроме того, на крыше 2-го и 4-го вагонов размещена система диагностики токоприемника.
На этапе проектирования системы по возможности применялись российские датчики сторонних производителей и собственной разработки. Микропроцессорная элементная база в большей части не зависит от санкционного давления и поставляется российскими предприятиями и дружественными странами. Приоритет для разработчиков системы – максимально заместить импортные компоненты на российские.
Интерфейс бортовой части позволяет отслеживать в режиме реального времени показания датчиков и состояние подсистем и оборудования, а также работоспособность бортовой части ПСД.
Для того чтобы система эффективно работала, создан цифровой двойник электропоезда. Благодаря ему экспертам проще находить узлы и агрегаты, требующие технического контроля.
Серверная, или стационарная, часть расположена в центре диспетчерского контроля и управления МЦК. Она регулярно будет получать данные с бортовых устройств, а за их дальнейшую интерпретацию отвечает постоянно обучающаяся нейросеть.
В составе стационарной части – вычислительный сервер обработки и аналитики больших данных, программное обеспечение для разработки математических моделей цифровых двойников электропоездов, автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора ПСД.
Как проводилось тестирование
Впервые разработка ВНИИЖТ начала наладку в 2022 году. Полномасштабные приемочные испытания велись уже в 2023 году.
Результаты предварительных испытаний системы появились у разработчиков системы уже в первой половине 2023-го. С начала тестирования ПСД собрано и обработано 9,51 Тб диагностических данных.
В декабре 2023 года успешно завершились приемочные испытания с присвоением литеры О1.
В настоящее время идет подготовка ПСД к подконтрольной эксплуатации в составе электропоезда «Ласточка» ЭС2Г №136. Также продолжается обучение нейронной сети, чтобы совершенствовать алгоритмы выявления отклонений технических параметров от нормальных значений. По возможности для совершенствования нейросети дополнительно имитируются отказы.
Когда система заработает на полную мощность
Аналогичные ПСД системы также разрабатываются и тестируются компаниями транспортного железнодорожного машиностроения, например, Mitsubishi Rail GE Transportation (Япония), Siemens (Германия), Sung Shin Rolling Stock Technology Limited (Южная Корея). Как следствие, можно оценить эффективность их применения.
Например, после ввода аналогичного решения в подвижных составах производства Siemens сократились до 15% затраты на техническое обслуживание. Это достигнуто за счет эффективного планирования технического обслуживания, более оперативного устранения неполадок и оптимизированной пропускной способности, а также за счет ликвидации ненужных работ, преждевременной замены деталей.
Данные, получаемые в реальном времени, собранные с эксплуатируемых поездов, позволяют точно планировать техническое обслуживание, поэтому остановки в депо производятся лишь по необходимости и количество простоев для корректирующего обслуживания снижается до 30%.
«В дальнейшем планируется использовать систему при запуске беспилотных поездов и локомотивов, где требования к предсказательной диагностике из-за отсутствия персонала повышены», – отметил Алексей Сидоров.
Полный функционал системы и ее запуск в постоянную эксплуатацию ожидается уже в 2024 году.
Вы подписаны!
