Параметры цифровой архитектуры РЖД были обозначены в выступлении директора по информационным технологиям ОАО "РЖД" Евгения Чаркина на Международном железнодорожном конгрессе в Вене в марте этого года. А 16 апреля состоялось заседание комитета Некоммерческого партнерства "Объединение производителей железнодорожной техники" (НП "ОПЖТ") по координации локомотивостроения, в том числе "умных" локомотивов. Как холдинг переходит от теории к практике в деле цифровизации железной дороги, выяснял "Пульт управления".

Планы перехода

Выступая на конгрессе, Евгений Чаркин сообщил, что цифровая архитектура РЖД будет базироваться на открытых цифровых платформах и интеграции с глобальной транспортной системой. Цифровые платформы будут встроены в общую экосистему цифрового транспорта в России. Разработка цифровых технологических платформ, которые составят основу будущей цифровой железной дороги, идет полным ходом, отметил он.

"Мы рассматриваем цифровизацию как источник нашего конкурентного преимущества в долгосрочной перспективе. Цифровая трансформация затрагивает все сферы нашего бизнеса", – подчеркнул Евгений Чаркин.

Цифровая трансформация ОАО "РЖД" основывается на технологиях облачного хранения, больших данных, блокчейне, алгоритмах искусственного интеллекта, Интернете вещей и дружественном пользовательском интерфейсе для пассажиров и грузоотправителей.

На цифровую основу будут переведены все услуги и сервисы железных дорог – как внешние, как и внутренние. Так, к 2025 году в цифровую сферу планируется перевести 70% продаж билетов на поезда дальнего следования и 75% транспортных и связанных с ними услуг. Цифровой портал "Попутчик" и мобильное приложение "РЖД Пассажирам" уже сейчас предоставляют пользователям услуг железнодорожного транспорта в пригородном сообщении и дальнем следовании множество сервисов – от приобретения электронных билетов до навигации по вокзалам и предоставления мультимедийного контента на борту поездов.

Построенная на технологии блокчейн цифровая платформа "Грузоперевозки" должна обеспечить перевод на цифровую основу услуг по заказу и оформлению и перевозке грузов. Работа с помощью платформы позволит грузоотправителям сократить процесс оформления груза и других связанных с этим услуг с трех недель до 7 минут.

В течение этого года через платформу можно будет заказать доставку не только по железной дороге, но и с помощью автотранспорта, а также оформить услуги складского хранения и страхования и финансовые услуги. Оформление всех услуг будет основано на технологии смарт-контрактов.

"Мы хотели бы, чтобы платформы принадлежали РЖД, но были бы при этом открытыми и бесплатными для участников рынка", – сказал Евгений Чаркин.

В настоящее время ведущий отраслевой институт ОАО "РЖД" – ВНИИЖТ – занят разработкой двух цифровых технологических платформ. Ожидается, что они будут запущены уже в этом году.

"Умная" инфраструктура

В конце февраля этого года на прошедшем в Сочи совещании по подведению итогов производственно-хозяйственной деятельности инфраструктурного комплекса за 2018 год было принято решение о поэтапном внедрении на сети программного комплекса "Нейроэксперт", разработанного специалистами научного центра "Путевая инфраструктура и взаимодействие колесо – рельс" (ЦПРК) АО "ВНИИЖТ".

"Нейроэксперт" представляет собой ряд связанных физико-статистических моделей, позволяющих оценивать состояние инфраструктуры в реальном времени и прогнозировать возможные поломки и отказы. В основу реализации комплекса физико-статистических моделей положена технология искусственной нейронной сети. Жизнеспособная версия платформы была разработана в прошлом году.

Задача комплекса – оценивать состояние инфраструктуры на основании максимально актуальных данных, собранных статичными датчиками на пути или подвижным составом, прогнозировать возможные поломки, сроки и объемы ремонтов и необходимых затрат. Платформа представляет собой финансовый инструмент, позволяющий давать объективную оценку финансовых затрат на обслуживание инфраструктуры как минимум на год.

По словам разработчиков, применение "Нейроэксперта" позволит сократить затраты на 10–15%. Внедрение программного комплекса "Нейроэксперт" может начаться в IV квартале этого года.

Доверенная среда для локомотивов

Второй цифровой технологической платформой является "Доверенная среда локомотивного комплекса". Это разработка Центра технологических информационных систем АО "ВНИИЖТ". Эта платформа предназначена для сбора и аналитической обработки информации о состоянии локомотивов. Она состоит из двух компонентов – системы обработки и анализа больших данных и блокчейн-платформы для создания распределенного неизменяемого реестра записей.

Доступ к платформе будут иметь все участники эксплуатационного процесса локомотивов – РЖД, локомотивостроительные компании, ремонтные депо и производители запчастей.

На основе собранной с датчиков информации с помощью алгоритмов машинного обучения будут сформированы "цифровые двойники локомотивов" – интеллектуальные модели, позволяющие осуществлять эксплуатацию, обслуживание и ремонт тягового подвижного состава по показателям предиктивной диагностики. Это позволит перейти от обслуживания локомотивов по нормативам к ремонту по состоянию.

После внедрения системы Дирекция тяги будет заранее получать информацию о необходимых ремонтах, депо – об объеме работ, а также о необходимых запчастях, что позволит более эффективно планировать использование локомотивного парка и снизить время простоев. При этом локомотивостроительные предприятия и производители запчастей смогут в реальном времени получать объективные данные о состоянии тех или иных узлов локомотива относительно нормативных значений и повысить качество и надежность узлов локомотива. Кроме того, сравнительный анализ данных об эксплуатации локомотивов одной и той же модели в различных климатических условиях может дать возможность более оперативно вносить изменения в конструкцию для повышения надежности.

Программное обеспечение платформы способно принимать и обрабатывать данные со всех типов локомотивов, оснащенных соответствующим оборудованием. В перспективе по мере обновления парка планируется подключить к платформе все локомотивы на сети. Архитектура "Доверенной среды для локомотивов" формируется по принципу кластерного распределенного хранения данных и не требует серьезных аппаратных ресурсов. Система может быть размещена на уже имеющихся мощностях дата-центров РЖД и масштабирована по мере необходимости.

Предусмотрены два уровня защиты. Во-первых, положенные в основание системы программные продукты содержат встроенные системы обеспечения безопасности. Во-вторых, "Доверенная среда для локомотивов" будет размещена в Системе передачи данных ОАО "РЖД", защищенной от внешних воздействий.

Разработка жизнеспособной версии "Доверенной среды для локомотивного комплекса" завершилась в прошлом году. В июле 2018 года холдинг "Синара – Транспортные машины" (входит в Группу "Синара") заключил с Фондом развития интернет-инициатив, BFG Group и Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого соглашение о создании "цифровых двойников" локомотивов. В этом году планируется начать их построение.

ООО "ЛокоТех" осенью прошлого года провело на Восточном полигоне опытное внедрение системы SmartMaintenance с функционалом "Доверенной среды для локомотивов" производства АО "Трансмашхолдинг". По словам разработчиков, платформа способна обрабатывать около 300 параметров работы оборудования локомотива и определять до 60 видов сбоев. Однако пока система не позволяет контролировать состояние локомотива в режиме реального времени.

Интеллектуальные системы

В рамках разработки цифровой платформы для локомотивного комплекса предполагается и создание платформ "Умный локомотив" и "Цифровое депо". Концепция "Умного локомотива" была утверждена в конце прошлого года, а 16 апреля текущего года состоялось заседание комитета НП ОПЖТ по координации локомотивостроения.

Участники совещания согласились, что система "Умного локомотива" должна включать системы самодиагностики и определения остаточного ресурса критических узлов; единую цифровую карту инфраструктуры с возможностью ее актуализации, защищенный комплексный цифровой канал передачи телеметрической информации, управляющих сигналов и информационных сообщений.

По их мнению, для успешного внедрения концепции необходима разработка систем "умный вагон", а также программно-аппаратных средств автоматизации диспетчерского управления, бортовых систем машинного зрения и системы многофакторного контроля психофизического состояния машиниста.

Председатель комитета Владимир Шнейдмюллер отметил, что локомотив должен иметь возможность диагностировать не только себя, но и инфраструктуру. По его мнению, этот взаимный контроль локомотива и инфраструктуры позволит повысить уровень безопасности на сети.

Ведущий инженер отдела новой техники Дирекции тяги ОАО "РЖД" Александр Омельченко сообщил, что для реализации концепции "Умный локомотив" созданы несколько рабочих групп. В сферу обсуждения входят единый бортовой вычислитель, интеллектуальный ассистент машиниста, система диагностики, система обслуживания, система передачи данных, система позиционирования, система технического зрения и система управления безопасностью.

Исполнительный директор Дирекции автоматизированных систем и информационных технологий инжинирингового центра "ЛокоТех" Игорь Лакин сообщил, что система "Умный локомотив" должна включать в себя алгоритмическую защиту микропроцессорных систем управления и диагностики для предотвращения нарушений режимов эксплуатации (НРЭ).

Он рассказал об итогах испытаний таких систем. Так, испытание алгоритмических защит на 65 секциях локомотивов трех серий (2ТЭ116У, ТЭП70БС, 3ТЭ10УК/МК/МКО) в I квартале 2019 года помогло предотвратить 55 случаев НРЭ, 32 из которых были связаны с перегревом дизельного двигателя. До конца этого года планируется оснастить системами алгоритмической защиты все локомотивы указанных серий – всего 325 секций. По словам Игоря Лакина, в будущем алгоритмические системы защиты должны быть интегрированы в систему "Умный локомотив".

Кроме того, "Умный локомотив" должен обеспечивать как контроль собственной работоспособности в целом, так и контроль исправности основных узлов, своевременное обслуживание которых наиболее важно, передачу диагностической информации в АСУ ТОиР в режиме онлайн.

По словам Игоря Лакина, необходимо также присвоить всем запчастям уникальные номера (RFID- и или NFC-метки), а также обеспечить возможность ведения электронного журнала замечаний машиниста.

Участники совещания пришли к выводу, что для успешной разработки системы "Умный локомотив" в первую очередь необходима разработка соответствующих стандартов, в частности, в области передачи данных и цифровых интерфейсов. Было принято решение создать в рамках работы над системой "Умный локомотив" две рабочие группы: по системе управления движением и системе управления рисками.