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

Przemysł

Min. Aktywów Państwowych: fuzja Orlenu, Lotosu i PGNiG zwiększy możliwości inwestowania w morskie farmy wiatrowe. Nowy podmiot ma pomóc sprawnie przeprowadzić transformację energetyczną kraju

– Inwestycje w obszarze morskiej energetyki wiatrowej są szacowane na 130 mld zł. Nawet największe z polskich firm, jak Lotos czy PGNiG, nie byłyby w stanie udźwignąć tego typu projektu samodzielnie – wskazuje wiceminister aktywów państwowych Zbigniew Gryglas. Połączenie PKN Orlen, Grupy Lotos i PGNiG ma stworzyć wielki multienergetyczny koncern, którego możliwości inwestycyjne będą dużo większe. To zaś pozwoli rozwijać nie tylko w offshore, lecz także nowe perspektywiczne obszary, jak np. technologie wodorowe. – Fuzja stworzy koncern, który będzie zdolny do przeprowadzenia w skali całego kraju prawdziwej transformacji energetycznej – podkreśla Zbigniew Gryglas.

Farmacja

Około 30 proc. pacjentów z alergią na jad owadów przez pandemię utraciło możliwość odczulania. Sytuację może poprawić refundacja immunoterapii jadami i leczenie ambulatoryjne

Użądlenie osy, szerszenia czy pszczoły zwykle oznacza miejscowy ból i obrzęk, ale dla niektórych osób może skończyć się wstrząsem anafilaktycznym, który zagraża życiu. Jedyną metodą przyczynowego leczenia alergii na jad owadów i uniknięcia ciężkiej reakcji alergicznej jest immunoterapia alergenowa jadami, która jest lekiem ratującym życie. Dziś odczulanie wykonywane jest wyłącznie w warunkach szpitalnych, ale trwają starania, aby móc je prowadzić w warunkach ambulatoryjnych. To poprawiłoby dostęp do terapii polskich pacjentów i znacznie zmniejszyłoby koszty procedur leczenia szpitalnego. – W wyniku przekształcenia szpitali w jednoimienne liczba odczulanych pacjentów zmniejszyła się przynajmniej o 30–40 proc. – alarmuje Grzegorz Baczewski, wiceprezes Fundacji Centrum Walki z Alergią. Aby możliwe było odczulanie pacjentów w warunkach ambulatoryjnych, potrzebna jest jednak refundacja immunoterapii alergenowej jadami typu depot, czyli o przedłużonym uwalnianiu alergenu.

Przemysł

Na Śląsku ruszyło Centrum Testowania Technologii Przemysłu 4.0. To szansa dla małych i średnich firm na sprawdzenie nowych rozwiązań zanim w nie zainwestują

– W całej Europie zmienił się łańcuch dostaw, co jest dla małych i średnich firm olbrzymią szansą. Mogą ją wykorzystać dzięki technologii, jednak żeby chciały pójść tą drogą, musimy im pokazać, że to jest efektywne, przystępne cenowo i opłacalne – podkreśla Artur Pollak, prezes APA Group. Gliwicka spółka uruchomiła właśnie Centrum Testowania Technologii Przemysłu 4.0. Pozwoli ono w praktyce sprawdzić, jak wygląda proces produkcji opartej o nowe technologie, jak np. IoT, big data czy machine learningu, na których opiera się koncepcja przemysłu 4.0.

Polityka

Temat Chin może zdominować środowe rozmowy rosyjsko-amerykańskie. Eksperci nie widzą większych szans na reset w dwustronnych relacjach

– USA z pewnością będą poszukiwały pól do współpracy z Rosjanami, natomiast nie sądzę, żeby spotkanie Bidena z Putinem doprowadziło do resetu. Chyba że Putin wyjdzie i powie: „Joe, idziemy razem na Chiny!” – mówi Jerzy Marek Nowakowski, prezes Stowarzyszenia Euro-Atlantyckiego. Jak ocenia, rozmowy przywódców USA i Rosji będą głównie dotyczyć Chin, ponieważ cała wizyta amerykańskiego przywódcy upływa pod znakiem przeciągania Europy do wspólnego obozu w rywalizacji z Państwem Środka. W tym kontekście tematy Ukrainy i Białorusi, które z pewnością się pojawią, mogą stać się elementem targów.