Машиностроение / 01.12.21 22:32

Цифровые двойники для «Ласточек». Для скоростных поездов разработан виртуальный симулятор

Симулятор разработан на основе тренажёрного комплекса для подготовки машинистов с использованием реалистичной 3D-графики железнодорожной инфраструктуры

Симулятор разработан на основе тренажёрного комплекса для подготовки машинистов с использованием реалистичной 3D-графики железнодорожной инфраструктуры | Машиностроение
фото:Сергей Гусев / Пресс-служба ОАО «РЖД»

Команда АО «НИИАС» и Проектно-конструкторское бюро локомотивного хозяйства (ПКБ ЦТ) завершила разработку цифрового симулятора, предназначенного для виртуального тестирования алгоритмов блока обнаружения препятствий системы беспилотного управления поездов «Ласточка». 

Синтезированные данные не только помогают сократить сроки тестирования бортовой системы управления, но и позволяют воспроизвести сценарии, с которыми в ходе полевых испытаний можно вообще не столкнуться.

Важным требованием к бортовым системам автоматического (беспилотного) управления поездами, использующим машинное зрение, является обнаружение препятствий на пути следования с учётом сложных погодных условий и уровня освещённости. Необходимо обнаружить препятствие, распознать его, определить расстояние до него, выбрать темп торможения для автоматической остановки перед препятствием. 

Как объяснил «Гудку» заместитель генерального директора НИИАС, технический руководитель проектов по беспилотным поездам Павел Попов, существует несколько подходов к решению этой задачи. Первый – статическое тестирование, когда перед поездом устанавливаются препятствия и проверяется их обнаружение машинным зрением в разных зонах и расстояниях. Второй – динамическое тестирование на полигоне с установкой препятствий (манекенов) с проверкой алгоритмов их обнаружения во время движения поезда и алгоритмов автоматической остановки. Ещё один способ – проверка возможных ложных обнаружений препятствий непосредственно на участке эксплуатации. Все эти способы тестирования требуют больших трудозатрат и не позволяют проверить все возможные сценарии. К примеру, затруднительно или невозможно в момент испытания создать условия тумана, дождя или метели.

Чтобы не сталкиваться с такими проблемами, специалисты петербургского отделения АО «НИИАС» совместно с ПКБ ЦТ разработали ещё один способ тренировки системы беспилотного управления – цифровой симулятор.

Как рассказал «Гудку» Павел Попов, симулятор разработан на основе тренажёрного комплекса ПКБ ЦТ для подготовки машинистов с использованием реалистичной 3D-графики железнодорожной инфраструктуры. 

Симулятор синтезирует данные видеокамер и лидаров и позволяет задавать различные сценарии, такие как нахождение на пути следования человека или животного, а также устанавливать самые различные условия освещённости и погодные условия – туман, снег, дождь. Синтезируемые данные камер, лидаров и других сенсоров подаются на вход вычислительного блока, отвечающего за обнаружение препятствий. 

Цифровые симуляторы тестируются в ходе внедрения систем автоматизированного управления поездами «Ласточка» на Московском центральном кольце, однако в дальнейшем возможно их применение и на маневровых локомотивах.

По словам Павла Попова, эта технология позволяет произвести тестирование алгоритмов и программного обеспечения блока обнаружения препятствий, проверив в сжатые сроки огромное количество всевозможных сценариев – погодных условий, обнаружения самых разнообразных препятствий и дефектов инфраструктуры. Таким образом, отпадает необходимость в проведении большого числа полевых испытаний и появляется возможность на ранней стадии обнаружить ошибки в алгоритме или в программном обеспечении. Фактически создаётся цифровой двойник инфраструктуры и электропоезда для отработки алгоритмов и поведения системы управления. 
В случае успешного прохождения испытаний на симуляторе проводятся полевые испытания алгоритмов на подвижном составе. Результаты испытаний на симуляторе должны совпадать с результатами полевых тестов при заданности одинаковых условий.

Применение цифровых двойников и проведение испытаний на них – актуальное направление при разработке новых технически сложных систем в транспортной отрасли. Так, в рамках европейской инициативы Shift2Rail реализуется проект Zero on-site testing, основной целью которого является переход на тестирование железнодорожной техники и оборудования в цифровых двойниках. Работы, реализуемые АО «НИИАС» и ПКБ ЦТ, направлены в том числе на создание цифрового двойника бортовой системы управления беспилотным электропоездом.
В первом полугодии 2022 года планируется завершить работы по автоматизации симулятора. В дальнейшем набор сценариев для тестирования будет пополняться. 

Ещё больше интересных новостей в нашем телеграм-канале.

Все наши публикации читайте на канале «Гудка» в «Яндекс Дзене»

Лев Марков

Первые лица

В раздел →

Новости

Все новости →

Популярное из регионов

Актуальное

Пресс-релизы

В раздел →