Sztuczna inteligencja pomoże zapobiegać wypadkom kolejowym i zwiększy punktualność pociągów. Nad takimi rozwiązaniami pracują polscy inżynierowie

Do wprowadzenia caÅ‚kowicie autonomicznych pociÄ…gów szykujÄ… siÄ™ już zarówno koleje pasażerskie, jak i towarowe. W tej chwili pociÄ…gi bez maszynisty funkcjonujÄ… tylko na wyodrÄ™bnionych liniach, a systemy autonomicznego kierowania sÄ… wykorzystywane w metrze m.in. w Paryżu, Sydney czy Szanghaju. RozwiÄ…zania te sÄ… rozwijane dziÄ™ki sztucznej inteligencji, która dziÅ› wykorzystywana jest na Å›wiecie w kolejach dużych prÄ™dkoÅ›ci. Chociaż w Polsce sÄ… one dopiero na etapie planowania, technologie z zakresu SI sÄ… już rozwijane i wdrażane przez polskich przewoźników oraz inżynierów. WÅ›ród korzyÅ›ci inteligentnych rozwiÄ…zaÅ„ sÄ… m.in. wiÄ™ksze bezpieczeÅ„stwo i zapobieganie awariom, ograniczenie kosztów, wiÄ™ksza punktualność pociÄ…gów i komfort podróżnych.

– W styczniu tego roku Rada Ministrów przyjęła dokument okreÅ›lajÄ…cy politykÄ™ rozwoju sztucznej inteligencji w Polsce na kolejne lata. Jednym z priorytetów jest rozwój pojazdów autonomicznych. SI potrzebna jest zwÅ‚aszcza w kolejach wielkich prÄ™dkoÅ›ci, które w Polsce sÄ… dopiero na etapie planowania, wiÄ™c w tej chwili brakuje bezpoÅ›redniego bodźca do rozwoju tej technologii. Wiele firm prowadzi jednak projekty nad zastosowaniem sztucznej inteligencji w transporcie kolejowym, zarówno pasażerskim, jak i towarowym – mówi agencji informacyjnej Newseria Biznes Aleksander Lisowiec, kierownik ZakÅ‚adu Sieci Inteligentnych w Åukasiewicz-ITR

RzÄ…dowa „Polityka dla rozwoju sztucznej inteligencji w Polsce od 2020 roku” wskazuje, że ta technologia ma duży potencjaÅ‚ wzmocnienia krajowej gospodarki. Rozwój SI w Polsce ma rokrocznie zwiÄ™kszać dynamikÄ™ PKB o ok. 2,65 p.p., a do 2030 roku zautomatyzować nawet 49 proc. czasu pracy w Polsce, generujÄ…c jednoczeÅ›nie lepiej pÅ‚atne miejsca pracy w kluczowych sektorach. Jednym z nich jest transport, w tym także kolejowy, który zalicza siÄ™ do branż najbardziej podatnych na korzyÅ›ci wynikajÄ…ce z wdrożenia SI. W Polsce sÄ… jednak pewne bariery do jej rozwoju.

– Transport kolejowy jest bardzo szerokÄ… dziedzinÄ… i chociaż sztuczna inteligencja w dÅ‚ugim czasie przynosi korzyÅ›ci finansowe, to konieczny jest najpierw wydatek inwestycyjny. W transporcie kolejowym mamy też do czynienia z bardzo rygorystycznymi wymaganiami dotyczÄ…cymi bezpieczeÅ„stwa. SÄ… pewne opory dotyczÄ…ce zastÄ…pienia maszynÄ… czÅ‚owieka, który podejmuje decyzje w sytuacjach krytycznych. Barierami do rozwoju sztucznej inteligencji w kolejnictwie sÄ… również normy prawne: zgodnie z polskim prawem w pojeździe szynowym musi znajdować siÄ™ przynajmniej jeden maszynista, co ogranicza rozwijanie pojazdów autonomicznych – wyjaÅ›nia Aleksander Lisowiec.

Zanim na polskie tory wyjadÄ… autonomiczne pociÄ…gi bez maszynisty, inteligentne technologie zacznÄ… być wykorzystywane m.in. do zarzÄ…dzania taborem kolejowym. Montowane w pociÄ…gach czujniki i sensory, zintegrowane z algorytmami SI, sÄ… w stanie na bieżąco gromadzić, analizować i dostarczać dane dotyczÄ…ce m.in. aktualnej lokalizacji, pokonanego dystansu czy prÄ™dkoÅ›ci, z którÄ… porusza siÄ™ pociÄ…g. DziÄ™ki temu przewoźnicy mogÄ… np. zwiÄ™kszać lub zmniejszać czÄ™stotliwość ich kursowania w zależnoÅ›ci od potrzeb i liczby pasażerów, redukować koszty i podnosić komfort podróżowania.

– Sztuczna inteligencja pomaga zarzÄ…dzać pociÄ…gami w różnorodny sposób. Przede wszystkim jest to logika transportu, czyli dostosowanie czÄ™stotliwoÅ›ci kursowania do natężenia ruchu pasażerskiego, dbanie o brak przestojów, punktualność, bezpieczeÅ„stwo podróżnych i maksymalne skrócenie czasu przejazdów kolejowych – wymienia ekspert Sieci Badawczej Łukasiewicz.

Jednym z systemów sztucznej inteligencji już wykorzystywanym w transporcie kolejowym jest tzw. system ekojazdy. Polega on na dostosowaniu prÄ™dkoÅ›ci jadÄ…cego skÅ‚adu tak, aby zużyÅ‚ on jak najmniej energii elektrycznej.

– Algorytmy sztucznej inteligencji opierajÄ… siÄ™ na danych dostarczanych przez sensory zainstalowane w infrastrukturze kolejowej: na dworcach, w torowiskach i w wagonach. SÄ… to dane dotyczÄ…ce m.in. prÄ™dkoÅ›ci pociÄ…gów i ich poÅ‚ożenia. Tak dziaÅ‚a m.in. Europejski System ZarzÄ…dzania Ruchem Kolejowym (ERTMS). Szeroko wykorzystywane sÄ… również systemy oparte na kamerach wizyjnych – wymienia Aleksander Lisowiec.

Jednym z gÅ‚ównych celów wdrażania na kolei rozwiÄ…zaÅ„ bazujÄ…cych na SI jest zwiÄ™kszenie bezpieczeÅ„stwa. Jak wynika z danych UrzÄ™du Transportu Kolejowego, w 2020 roku na kolei doszÅ‚o do 425 wypadków (w tym szeÅ›ciu poważnych). To co prawda spadek o 19 proc. w porównaniu z poprzednim rokiem, ale jest on gÅ‚ównie efektem pandemii – w 2020 roku pociÄ…gi pasażerskie i towarowe przejechaÅ‚y w sumie o blisko 15 mln „pociÄ…gokilometrów” mniej niż w 2019 roku. Z kolei podobnie jak co roku najwiÄ™cej wypadków miaÅ‚o miejsce na przejazdach kolejowo-drogowych: w ubiegÅ‚ym roku odnotowano ich 170 (w porównaniu ze 199 rok wczeÅ›niej).

Wykorzystanie systemów bazujÄ…cych na SI pozwoliÅ‚oby uniknąć wielu takich wypadków. Przy prÄ™dkoÅ›ci pociÄ…gu 200–300 km/godz. maszynista na ogóÅ‚ nie jest w stanie dostrzec z wyprzedzeniem wszystkich zagrożeÅ„ znajdujÄ…cych siÄ™ na torze, w czym może pomóc mu wÅ‚aÅ›nie sztuczna inteligencja. Pomaga ona również odpowiednio wczeÅ›niej odkryć awariÄ™ lub zużycie części, co też mogÅ‚oby doprowadzić do wypadku, np. wykolejenia pociÄ…gu.

– Taki przypadek może siÄ™ zdarzyć na skutek urwania siÄ™ koÅ‚a, do którego może przyczynić siÄ™ zatarcie Å‚ożyska. Aby temu zapobiec, w pobliżu Å‚ożyska koÅ‚a montuje siÄ™ czujniki temperatury. Dane z tych czujników sÄ… przekazywane do jednostki centralnej, która na podstawie ich analizy może natychmiast zatrzymać skÅ‚ad albo zaplanować przeglÄ…d wagonu w odpowiednim momencie – tÅ‚umaczy ekspert Instytutu Tele- i Radiotechnicznego Sieci Badawczej Łukasiewicz. – W przypadku pociÄ…gu towarowego wykolejenie może być też spowodowane przesuniÄ™ciem Å‚adunków w wagonie i tutaj również można zainstalować czujniki, które badajÄ… stan zawieszenia. Gdy zostanie wykryty przechyÅ‚ wagonu, skÅ‚ad również jest zatrzymywany.

JednÄ… z innych czÄ™stych awarii jest zablokowanie klocków hamulcowych, które prowadzi do uszkodzenia koÅ‚a. Czujniki zintegrowane z SI pozwalajÄ… monitorować stan hamulców wagonu i zapobiegać takim incydentom.

– W naszym instytucie wraz z firmÄ… Meritus Systemy Teleinformatyczne prowadzimy projekt, który ma za zadanie stworzyć system skÅ‚adajÄ…cy siÄ™ z sieci sensorów zainstalowanych w wagonie kolejowym. Te sensory mierzÄ… podstawowe parametry jezdne wagonu i przekazujÄ… dane do jednostki centralnej. Na tej podstawie jednostka jest w stanie przewidzieć możliwość awarii. JeÅ›li taka awaria grozi uszkodzeniem wagonu bÄ…dź wykolejeniem siÄ™ pociÄ…gu, skÅ‚ad zostaje natychmiast zatrzymany – wskazuje Aleksander Lisowiec.

Czujniki majÄ… postać niewielkich „pudeÅ‚ek” mocowanych za pomocÄ… magnesu w różnych punktach wagonu. Dane z tych sensorów sÄ… nastÄ™pnie przesyÅ‚ane do jednostki centralnej, która gromadzi je i przesyÅ‚a dalej, do serwera umieszczonego w chmurze za pomocÄ… systemu GSM. Poza tym jednostka centralna wyznacza również poÅ‚ożenie wagonu, korzystajÄ…c z sygnaÅ‚ów systemów nawigacji satelitarnej GPS i Galileo, umożliwiajÄ…c przewoźnikowi nadzór online nad jego lokalizacjÄ…. To istotne zwÅ‚aszcza dla przewoźników towarowych, którzy dziÄ™ki temu mogÄ… np. przekazywać swoim klientom informacje dotyczÄ…ce planowanego czasu przeÅ‚adunku i rozÅ‚adunku.

Również drugi instytut z Sieci Badawczej Łukasiewicz – KOMEL opracowuje rozwiÄ…zania z zakresu wysoko zaawansowanych technik teleinformatycznych na rzecz bezpieczeÅ„stwa ruchu kolejowego. Temu sÅ‚użyć ma stworzony przez inżynierów telemetryczny rejestrator parametrów krytycznych TEREPAK wykorzystywany w taborze kolejowym. UrzÄ…dzenie pozwala na zdalny monitoring ważnych napÄ™dów, pomiary i analizy parametrów pracy wybranych urzÄ…dzeÅ„. DziÄ™ki zastosowaniu Å‚Ä…cznoÅ›ci przez internet lub GSM TEREPAK uÅ‚atwia zdalnÄ… kontrolÄ™ systemu, obserwacjÄ™ i porównanie parametrów z różnych czujników oraz umożliwia powiadomienie sÅ‚użb odpowiedzialnych za eksploatacjÄ™ maszyn o pojawiajÄ…cych siÄ™ sytuacjach alarmowych.

Sieć Badawcza Łukasiewicz to trzecia pod wzglÄ™dem wielkoÅ›ci sieć badawcza w Europie. Dostarcza atrakcyjne, kompletne i konkurencyjne rozwiÄ…zania technologiczne. Oferuje biznesowi unikalny system „rzucania wyzwaÅ„”, dziÄ™ki któremu grupa 4500 naukowców w nie wiÄ™cej niż 15 dni roboczych przyjmuje wyzwanie biznesowe i proponuje przedsiÄ™biorcy opracowanie skutecznego rozwiÄ…zania wdrożeniowego. Angażuje przy tym najwyższe w Polsce kompetencje naukowców i unikalnÄ… w skali kraju aparaturÄ™ naukowÄ…. Co najważniejsze, przedsiÄ™biorca nie ponosi żadnych kosztów zwiÄ…zanych z opracowaniem pomysÅ‚u na prace badawcze. Łukasiewicz w dogodny sposób wychodzi naprzeciw oczekiwaniom biznesu. PrzedsiÄ™biorca może zdecydować siÄ™ na kontakt nie tylko przez formularz na stronie https://lukasiewicz.gov.pl/biznes/, ale także w ponad 50 lokalizacjach: Instytutach Łukasiewicza i ich oddziaÅ‚ach w caÅ‚ej Polsce. WszÄ™dzie otrzyma ten sam – wysokiej jakoÅ›ci – produkt lub usÅ‚ugÄ™. PotencjaÅ‚ Łukasiewicza skupia siÄ™ wokóÅ‚ takich obszarów badawczych jak: zdrowie, inteligentna mobilność, transformacja cyfrowa oraz zrównoważona gospodarka i czysta energia.