Внедрение цифровых технологий и интернета вещей (IoT) в города не обходит стороной и транспортные коммуникации. Поэтому умные рельсы активно внедряются в странах с развитой системой железных дорог и рельсового городского транспорта. Например, в Индии, где 115 из 131 случаев схождения поездов с рельс происходят из-за человеческого фактора, который возможно исключить благодаря современным технологиям. Разберем основные цифровые тренды в развитии железных дорог.
IoT-технологии
Раньше наземный транспорт был единственным способом передвижения на дальние расстояния. Сегодня же ему приходится конкурировать с водным и воздушным видами. В подобных условиях внедрение интернета вещей и технологий искусственного интеллекта на железнодорожные пути и станции становится конкурентоспособным преимуществом для индустрии в целом.
Датчики IoT способны предоставлять много данных о железной дороге: проблемы контроля вертикального смещения путей и изменения температуры, которые приводят к сходу поездов с рельс. Кроме того, технологическое развитие и преобразование рельс и станций в умные рельсы и умные станции открывают выгодные возможности для стартапов и крупных игроков рынка.
Так, компания Skylo Technologies планирует разработать глобальную узкополосную сеть IoT для сбора машинных данных, собранных с транспортной инфраструктуры и сельскохозяйственного оборудования, начиная с 2020 года. Они протестировали свою разработку — Skylo Hub — совместно с Индийскими железными дорогами и установили портативные интегрированные спутниковые приемопередатчики и концентраторы IoT в железнодорожные вагоны и оборудование.
Skylo Hub беспрепятственно объединяет данные с ранее отключенных датчиков и отправляет эти данные в облако через собственную спутниковую сеть компании. Технология антенны с цифровым управлением в сочетании со встроенной операционной системой Skylo делает его простым в использовании самоустанавливающимся решением.
RFID-система
Технология RFID использовалась только в розничной торговле и в сфере производства потребительских товаров, в то время как сейчас она встречается во всех сферах жизни. RFID-система — способ интеллектуального мониторинга и управления, который работает посредством радиосигналов с RFID-метками.
В январе 2020 года Индийские железные дороги объявили, что к 2021 году они собираются оснастить около 350 000 двигателей и вагонов метками радиочастотной идентификации. Эта технологическая разработка поможет компании отслеживать каждый вагон где и когда это необходимо, вести учет и защищать груз. Кроме этого RFID-система обеспечивает проверки безопасности и обновления в режиме реального времени и отслеживает температуру. Таким образом, Индийские железные дороги перейдут от технического обслуживания на основе времени к техническому обслуживанию по состоянию.
Умные верфи
Распространение умных рельс идет рука об руку с разработкой умных верфей для ремонта и технического обслуживания вагонов и двигателей, использования смазочных материалов для железнодорожных вагонов для бесперебойной работы двигателей, мониторинга железнодорожных путей, прогнозирования поломок гусеничных пластин и фиксации компонентов внутреннего сгорания. Умные верфи состоят из датчиков, установленных на обочине, для сбора данных от проезжающих вагонов и вагонов.
Растущая интеграция интеллектуальных верфей помогает железным дорогам поддерживать подвижной состав и использовать информационные системы, аналитику данных и датчики, которые помогают собирать информацию о состоянии подвижного состава. В Индии правительство разрабатывает инновационную концепцию интеллектуальных верфей, которая будет отслеживать записи подвижного состава и отслеживать дефекты колес, температуру оси, состояние подшипников и профиль колеса. Она также использует информацию для проактивного укомплектования персоналом и объективной оценки неисправностей. Внедрение интеллектуальных верфей сокращает время оборота, одновременно повышая производительность и безопасность
Индийские железные дороги планируют инвестировать 3000 индийских рупий в развитие интеллектуальных верфей.
Водородный двигатель
Повышение интеллектуального уровня железных дорог позволяет внимательнее относиться к экологии в мире. Несколько стран сосредоточили свое внимание на разработке поездов на водородной основе, поскольку они способны создать новое поколение низкоуглеродных транспортных и железнодорожных перевозок. Поезда с водородным двигателем с нулевыми выбросами уже есть в Европе, Азии, а теперь и в Северной Америке.
В сентябре 2018 года Германия стала первой страной, выпустившей первый в мире поезд на водородном топливе — Coradia iLint от французского производителя TGV Alstom — для поддержки экологически чистых технологий. В том же году поезд стал предоставлять коммерческие услуги.
Кроме того, другие страны Северной Америки и Азии начали инвестировать в поезда с нулевым уровнем выбросов. Например, в январе 2020 года Индия объявила, что она также работает над созданием поездов на водородных двигателях для маршрутов дальнего следования.
Гибридный локомотив
Развитие гибридных транспортных средств — еще один устойчивый тренд. Электромобили и электробусы уже пришли в нашу жизнь. Очередь за ЖД-транспортом. Пару лет назад на выставке InnoTrans-2018 почти все крупные мировые производители локомотивов: Toshiba, Alstom, Gmeinder Lokomotiven GmbH и другие — представили серийные образцы гибридных моделей.
В России в 2019 году «Трансмашхолдинг» и компания Ctrl2GO презентовали концепт двухосного маневрового гибридного локомотива. Группе разработчиков впервые удалось системно объединить в концепте широкий набор технологических и цифровых решений. ПО работает на основе данных телеметрии, которые передаются с борта локомотива в режиме онлайн.
Гибридная силовая установка управляется интеллектуальной системой, которая в режиме реального времени обеспечивает оптимальное управление силовой установкой при условии минимального расхода дизельного топлива. По предварительной оценке, экономия топлива составит до 30% по сравнению с существующими маневровыми тепловозами, что способствует снижению вредных выбросов в атмосферу и продлению жизненного цикла накопителя.
Предусмотрена функция дистанционного управления локомотивом на основе машинного зрения. Система работает за счет установленных на локомотиве оптических камер, лидара, ультразвуковых датчиков и высокопроизводительных вычислительных блоков обработки данных. Благодаря машинному зрению в будущем возможен перевод локомотива на полностью автоматизированное управление.
Новый гибрид также оснащен системой прогнозирования технического состояния оборудования на основе искусственного интеллекта от Clover. Это позволяет перейти на обслуживание по состоянию и снизить затраты на него.
Энергетическая установка локомотива состоит из законченных модулей, что позволяет осуществлять быстрый монтаж и демонтаж элементов и дает возможность гибкой конфигурации силовой установки. Так, это может быть двухдизельный тепловоз, гибрид или аккумуляторный электровоз в зависимости от требований заказчика.
В современной быстро развивающейся глобальной экономике технологии помогают железным дорогам оставаться актуальными: повышать планку безопасности, поддерживать конкурентные преимущества и минимизировать воздействие на окружающую среду. Не удивительно, что рынок умных железных дорог будет только расти. Согласно исследованию от MarketsandMarkets, в период 2019-2024 ожидается рост на 13,7%.