Newsy

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

2021-05-07  |  06:25
Mówi:Aleksander Lisowiec
Funkcja:kierownik Zakładu Sieci Inteligentnych
Firma:Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Tele- i Radiotechniczny

Do wprowadzenia całkowicie autonomicznych pociągów szykują się już zarówno koleje pasażerskie, jak i towarowe. W tej chwili pociągi bez maszynisty funkcjonują tylko na wyodrębnionych liniach, a systemy autonomicznego kierowania są wykorzystywane w metrze m.in. w Paryżu, Sydney czy Szanghaju. Rozwiązania te są rozwijane dzięki sztucznej inteligencji, która dziś wykorzystywana jest na świecie w kolejach dużych prędkości. Chociaż w Polsce są one dopiero na etapie planowania, technologie z zakresu SI są już rozwijane i wdrażane przez polskich przewoźników oraz inżynierów. Wśród korzyści inteligentnych rozwiązań są m.in. większe bezpieczeństwo i zapobieganie awariom, ograniczenie kosztów, większa punktualność pociągów i komfort podróżnych.

– W styczniu tego roku Rada Ministrów przyjęła dokument określający politykę rozwoju sztucznej inteligencji w Polsce na kolejne lata. Jednym z priorytetów jest rozwój pojazdów autonomicznych. SI potrzebna jest zwłaszcza w kolejach wielkich prędkości, które w Polsce są dopiero na etapie planowania, więc w tej chwili brakuje bezpośredniego 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 Zakładu Sieci Inteligentnych w Łukasiewicz-ITR

Rządowa „Polityka dla rozwoju sztucznej inteligencji w Polsce od 2020 roku” wskazuje, że ta technologia ma duży potencjał wzmocnienia krajowej gospodarki. Rozwój SI w Polsce ma rokrocznie zwiększać dynamikę PKB o ok. 2,65 p.p., a do 2030 roku zautomatyzować nawet 49 proc. czasu pracy w Polsce, generując jednocześnie lepiej płatne miejsca pracy w kluczowych sektorach. Jednym z nich jest transport, w tym także kolejowy, który zalicza się do branż najbardziej podatnych na korzyści wynikające z wdrożenia SI. W Polsce są jednak pewne bariery do jej rozwoju.

– Transport kolejowy jest bardzo szeroką dziedziną i chociaż sztuczna inteligencja w długim czasie przynosi korzyści finansowe, to konieczny jest najpierw wydatek inwestycyjny. W transporcie kolejowym mamy też do czynienia z bardzo rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi bezpieczeństwa. Są pewne opory dotyczące zastąpienia maszyną człowieka, który podejmuje decyzje w sytuacjach krytycznych. Barierami do rozwoju sztucznej inteligencji w kolejnictwie są również normy prawne: zgodnie z polskim prawem w pojeździe szynowym musi znajdować się przynajmniej jeden maszynista, co ogranicza rozwijanie pojazdów autonomicznych – wyjaśnia Aleksander Lisowiec.

Zanim na polskie tory wyjadą autonomiczne pociągi bez maszynisty, inteligentne technologie zaczną być wykorzystywane m.in. do zarządzania taborem kolejowym. Montowane w pociągach czujniki i sensory, zintegrowane z algorytmami SI, są w stanie na bieżąco gromadzić, analizować i dostarczać dane dotyczące m.in. aktualnej lokalizacji, pokonanego dystansu czy prędkości, z którą porusza się pociąg. Dzięki temu przewoźnicy mogą np. zwiększać lub zmniejszać częstotliwość ich kursowania w zależności od potrzeb i liczby pasażerów, redukować koszty i podnosić komfort podróżowania.

 Sztuczna inteligencja pomaga zarządzać pociągami w różnorodny sposób. Przede wszystkim jest to logika transportu, czyli dostosowanie częstotliwości kursowania do natężenia ruchu pasażerskiego, dbanie o brak przestojów, punktualność, bezpieczeństwo 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 prędkości jadącego składu tak, aby zużył on jak najmniej energii elektrycznej.

 Algorytmy sztucznej inteligencji opierają się na danych dostarczanych przez sensory zainstalowane w infrastrukturze kolejowej: na dworcach, w torowiskach i w wagonach. Są to dane dotyczące m.in. prędkości pociągów i ich położenia. Tak działa m.in. Europejski System Zarządzania Ruchem Kolejowym (ERTMS). Szeroko wykorzystywane są również systemy oparte na kamerach wizyjnych – wymienia Aleksander Lisowiec.

Jednym z głównych celów wdrażania na kolei rozwiązań bazujących na SI jest zwiększenie bezpieczeństwa. Jak wynika z danych Urzędu Transportu Kolejowego, w 2020 roku na kolei doszło do 425 wypadków (w tym sześciu poważnych). To co prawda spadek o 19 proc. w porównaniu z poprzednim rokiem, ale jest on głównie efektem pandemii – w 2020 roku pociągi pasażerskie i towarowe przejechały w sumie o blisko 15 mln „pociągokilometrów” mniej niż w 2019 roku. Z kolei podobnie jak co roku najwięcej wypadków miało miejsce na przejazdach kolejowo-drogowych: w ubiegłym roku odnotowano ich 170 (w porównaniu ze 199 rok wcześniej).

Wykorzystanie systemów bazujących na SI pozwoliłoby uniknąć wielu takich wypadków. Przy prędkości pociągu 200–300 km/godz. maszynista na ogół nie jest w stanie dostrzec z wyprzedzeniem wszystkich zagrożeń znajdujących się na torze, w czym może pomóc mu właśnie sztuczna inteligencja. Pomaga ona również odpowiednio wcześniej odkryć awarię lub zużycie części, co też mogłoby doprowadzić do wypadku, np. wykolejenia pociągu.

– Taki przypadek może się zdarzyć na skutek urwania się koła, do którego może przyczynić się zatarcie łożyska. Aby temu zapobiec, w pobliżu łożyska koła montuje się czujniki temperatury. Dane z tych czujników są przekazywane do jednostki centralnej, która na podstawie ich analizy może natychmiast zatrzymać skład albo zaplanować przegląd wagonu w odpowiednim momencie – tłumaczy ekspert Instytutu Tele- i Radiotechnicznego Sieci Badawczej Łukasiewicz. – W przypadku pociągu towarowego wykolejenie może być też spowodowane przesunięciem ładunków w wagonie i tutaj również można zainstalować czujniki, które badają stan zawieszenia. Gdy zostanie wykryty przechył wagonu, skład również jest zatrzymywany.

Jedną z innych częstych awarii jest zablokowanie klocków hamulcowych, które prowadzi do uszkodzenia koła. Czujniki zintegrowane z SI pozwalają monitorować stan hamulców wagonu i zapobiegać takim incydentom.

– W naszym instytucie wraz z firmą Meritus Systemy Teleinformatyczne prowadzimy projekt, który ma za zadanie stworzyć system składający się z sieci sensorów zainstalowanych w wagonie kolejowym. Te sensory mierzą podstawowe parametry jezdne wagonu i przekazują dane do jednostki centralnej. Na tej podstawie jednostka jest w stanie przewidzieć możliwość awarii. Jeśli taka awaria grozi uszkodzeniem wagonu bądź wykolejeniem się pociągu, skład zostaje natychmiast zatrzymany – wskazuje Aleksander Lisowiec.

Czujniki mają postać niewielkich „pudełek” mocowanych za pomocą magnesu w różnych punktach wagonu. Dane z tych sensorów są następnie przesyłane do jednostki centralnej, która gromadzi je i przesyła dalej, do serwera umieszczonego w chmurze za pomocą systemu GSM. Poza tym jednostka centralna wyznacza również położenie wagonu, korzystając z sygnałów systemów nawigacji satelitarnej GPS i Galileo, umożliwiając przewoźnikowi nadzór online nad jego lokalizacją. To istotne zwłaszcza dla przewoźników towarowych, którzy dzięki temu mogą np. przekazywać swoim klientom informacje dotyczące planowanego czasu przeładunku i rozładunku.

Również drugi instytut z Sieci Badawczej Łukasiewicz – KOMEL opracowuje rozwiązania z zakresu wysoko zaawansowanych technik teleinformatycznych na rzecz bezpieczeństwa ruchu kolejowego. Temu służyć ma stworzony przez inżynierów telemetryczny rejestrator parametrów krytycznych TEREPAK wykorzystywany w taborze kolejowym. Urządzenie pozwala na zdalny monitoring ważnych napędów, pomiary i analizy parametrów pracy wybranych urządzeń. Dzięki zastosowaniu łączności przez internet lub GSM TEREPAK ułatwia zdalną kontrolę systemu, obserwację i porównanie parametrów z różnych czujników oraz umożliwia powiadomienie służb odpowiedzialnych za eksploatację maszyn o pojawiających się sytuacjach alarmowych.


Sieć Badawcza Łukasiewicz to trzecia pod względem wielkości sieć badawcza w Europie. Dostarcza atrakcyjne, kompletne i konkurencyjne rozwiązania technologiczne. Oferuje biznesowi unikalny system „rzucania wyzwań”, dzięki któremu grupa 4500 naukowców w nie więcej niż 15 dni roboczych przyjmuje wyzwanie biznesowe i proponuje przedsiębiorcy opracowanie skutecznego rozwiązania wdrożeniowego. Angażuje przy tym najwyższe w Polsce kompetencje naukowców i unikalną w skali kraju aparaturę naukową. Co najważniejsze, przedsiębiorca nie ponosi żadnych kosztów związanych z opracowaniem pomysłu na prace badawcze. Łukasiewicz w dogodny sposób wychodzi naprzeciw oczekiwaniom biznesu. Przedsiębiorca może zdecydować się na kontakt nie tylko przez formularz na stronie https://lukasiewicz.gov.pl/biznes/, ale także w ponad 50 lokalizacjach: Instytutach Łukasiewicza i ich oddziałach w całej Polsce. Wszędzie otrzyma ten sam – wysokiej jakości – produkt lub usługę. Potencjał Łukasiewicza skupia się wokół takich obszarów badawczych jak: zdrowie, inteligentna mobilność, transformacja cyfrowa oraz zrównoważona gospodarka i czysta energia.


 

Czytaj także

Więcej ważnych informacji

Kalendarium

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Firma

Na rynku brakuje specjalistów od cyberbezpieczeństwa. Liczba wakatów wzrosła przez pandemię i pracę zdalną

Rynek IT security rozwija się szybciej niż kiedykolwiek. Zapotrzebowanie na specjalistów z branży cyberbezpieczeństwa najlepiej obrazują liczby. Siedem wolnych miejsc pracy na jednego kandydata, średnie wynagrodzenie na poziomie 15 tys. zł i duża aktywność rekruterów – aż 60 proc. specjalistów otrzymuje jedną–trzy propozycje pracy w tygodniu. – Rynek w tym obszarze jeszcze przed pandemią był mocno niedoceniany. Upowszechnienie pracy zdalnej pokazało, że zabezpieczenie wewnętrznej sieci firmy jest priorytetem – mówi Mikołaj Zbudniewek z HRK.

Ochrona środowiska

Realizacja unijnej strategii bioróżnorodności może uderzyć w polski przemysł drzewny. Zagrożonych może być tysiące miejsc pracy

W Polsce chronione obszary Natura 2000 zajmują ok. 20 proc. powierzchni kraju. Zgodnie z unijną Strategią Bioróżnorodności 2030 ochroną trzeba będzie objąć jeszcze ok. 3 mln ha – wynika z szacunków Lasów Państwowych. Opublikowane przez spółkę ekspertyzy pokazują, że realizacja unijnej strategii, która ma się przyczynić do odbudowy różnorodności biologicznej Europy, może się mocno odbić na polskim przemyśle drzewnym, skutkując m.in. ograniczeniem podaży surowca, wzrostem cen i osłabieniem kondycji przedsiębiorstw działających w branży drzewnej i papierniczej.

Firma

Na rynku brakuje specjalistów od cyberbezpieczeństwa. Liczba wakatów wzrosła przez pandemię i pracę zdalną

Rynek IT security rozwija się szybciej niż kiedykolwiek. Zapotrzebowanie na specjalistów z branży cyberbezpieczeństwa najlepiej obrazują liczby. Siedem wolnych miejsc pracy na jednego kandydata, średnie wynagrodzenie na poziomie 15 tys. zł i duża aktywność rekruterów – aż 60 proc. specjalistów otrzymuje jedną–trzy propozycje pracy w tygodniu. – Rynek w tym obszarze jeszcze przed pandemią był mocno niedoceniany. Upowszechnienie pracy zdalnej pokazało, że zabezpieczenie wewnętrznej sieci firmy jest priorytetem – mówi Mikołaj Zbudniewek z HRK.

Finanse

LED-y pozwalają obniżyć zużycie energii nawet o 80 proc. Dla samorządów mogłoby to oznaczać prawie 1,2 mld zł oszczędności

Przejście na oświetlenie LED w sektorze służby zdrowia, edukacji oraz w oświetleniu dróg i ulic może wygenerować oszczędności w zużyciu energii na poziomie nawet do 80 proc., a co za tym idzie w budżetach polskich samorządów. Analiza potencjału modernizacji oświetlenia przeprowadzona przez firmę Signify wskazuje, że mogą one sięgać 1,2 mld zł rocznie. Koszt takiej inwestycji w skali całego kraju to około 8–10 mld zł, ale w zależności od sektora może ona się zwrócić już po trzech latach. Dużą korzyścią wynikającą ze zmniejszenia zużycia energii elektrycznej będzie także ograniczenie emisji dwutlenku węgla. Inwestycja w LED-y byłaby w skutkach dla środowiska równoważna z uniknięciem emisji, jakie rocznie wytwarza 770 tys. samochodów na polskich ulicach.