开发铁路自主管理技术

无人驾驶车辆控制系统

微处理器、人工智能以及激光和光学空间扫描系统小型化的快速发展，使自动驾驶汽车在公路和铁路上成为主流成为可能。

未来的运输系统——包括自动机车车辆和必要的基础设施和人员——正在加入俄罗斯的铁路。

俄罗斯首个此类系统于2015年由俄罗斯铁路公司与我们的外国合作伙伴一起建造，用于卢日斯卡亚站(列宁格勒州)的自动化工作。它包括执行以下操作的全自动TEM-7A切换器:

• 沿着特定路线自动移动
• 自动接近车辆
• 自动货车联轴器
• 把马车推到编组站的驼峰上。

为此，开发了车站和车载导航系统的高精度数字模型，并且在测试中，在确定机车坐标时可能达到不超过10厘米的精度。自动化开关的工作仍在继续，复制它的前景广阔。

无人驾驶技术最重要的试验场是莫斯科中环线(MCC)，这是欧洲乘客最密集的线路之一。它的发展经历了几个阶段;2016年，拉斯托卡电动列车开始在高峰时段以6分钟的间隔运行，2019年11月，这一间隔缩短至4分钟。现在，我们将在高峰时间改为三分钟，在非高峰时间改为六分钟。在最大客流量期间，任何偏离计划的情况都不应超过15秒，这需要尽可能地实现自动化。

MCC上的电动列车多回路自动控制系统将根据EN-62290标准对应于GoA4自动化的最高水平。这个系统包括车辆以及基础设施，包括乘客上下机系统、通信、遥控和交通控制中心以及单一调度控制中心。

俄罗斯首列带有自动控制系统的拉斯托卡(Lastochka)电动列车由乌拉尔机车有限责任公司与几家俄罗斯公司共同建造。许多独特的技术解决方案正在开发中，包括遥控制动和气动设备、监控乘客不当行为的系统、带有安全控制的自动门新模块等等。俄罗斯自动机车车辆控制系统的一个重要部分是如何将接口和数据交换协议与改变列车配置、分布式控制和高精度定位的能力相结合。

在Lastochka电动列车的试运行期间，部件正在进行GoA3+自动化阶段的测试，该阶段实现了车辆自动化和监控的主要方面。电动列车的控制系统允许它与为无人驾驶车辆开发的基础设施系统进行交互，包括操作员在远程监控中心的工作场所，有限能见度区域的控制系统，乘客上车/下车和其他自动化基础设施。

电动列车自动控制系统的电路是基于检测障碍物的视觉单元和车载神经网络。在测试中，该系统显示出白天对人和大型障碍物的高探测范围(高达800米)。该系统的反应速度不超过0.3秒，而人类的反应速度平均为1.3秒。自动控制系统正在现场测试中开发，并使用模拟器和数字双胞胎进行建模。这项工作是独一无二的，包括建模传感器，天气条件，照明条件，各种类型的障碍物，以及调试算法来识别它们。

自动控制的一个重要方面是在不超过0.5米的范围内对机车车辆进行连续定位精度，并使用3D电子地图在平台上进行精确停靠。这是通过正在开发的全新高精度定位系统实现的。

俄罗斯铁路公司正在对这些技术和解决方案进行全面测试，以确保安全，并在世界上首次与俄罗斯联邦运输部和专家小组共同形成监管框架的同时，对复杂人工智能系统的安全性进行验证。

智能列车控制技术

俄罗斯铁路公司正在开展的另一个重要项目是在基于数学模拟的列车避碰系统(以下简称TCAS)中使用智能技术，这是一种高精度的机车车辆和车辆座标系统基础设施智能机车系统和列车，故障情况下TCAS的内置诊断和重新配置，以及数字无线电通信。

这使得在现有基础设施的基础上对TCAS进行现代化改造时，可以优化重载路段的承载能力。

为了通过升级TCAS来增加运力，列车之间的间隔需要缩短，即第二列火车的火车头与第一列火车的尾部之间的距离。

这可以通过使用虚拟耦合来实现，这是一种通过连续列车的无线电信道控制列车的组合。该技术基于KLUB-U和BLOK车载机车安全装置的使用，以及用于分布式牵引的自动列车引导的智能系统(ISAVP - RT-M)，该系统经过修改，扩展了安全装置、自动制导和数字无线电通信的功能。

牵引列车和机车牵引列车可以由驾驶员自动控制和手动控制。在这种情况下，第二列(牵引的)火车被引导，考虑到从第一列(牵引的)机车连续接收到的信息:坐标、长度、重量、交通灯读数以及当前和未来的运行模式。

被牵引机车通过对车头信息的处理，选择最优的运行方式。同时，在不使用制动的情况下，以安全装置设定的行驶速度，保持牵引列车和牵引列车之间最短的安全距离。为了计算最佳轨道，对机车和牵引列车的制动系统效率进行了连续计算。确保这项技术安全的一个重要方面是创建一个单一的通用数据载体:电子卡。

这种自动驾驶系统与现代安全装置一起，可以保持一分钟的精确度，并在缩短排队时间的情况下显着减少驾驶员的工作量。用于虚拟耦合技术的设备由俄罗斯制造商批量生产，包括预装的俄罗斯软件更新版本。

其结果是列车自动运行的三级系统，包括以下内容:

• 第一级是不使用彩色灯光信号的避碰系统，配备智能驾驶系统和数字地图的机车，以及数字无线电通信
• 第二级(车站)是在车站使用自动路线设置系统，并结合使用无线电和轨道电路的感应通道进行避碰调节
• 第三层(上层)控制层是一个智能系统，用于根据轨道上发生的情况计算和控制列车时刻表，传输列车控制命令(运行时间表和速度限制)，并得到运营调度人员的支持，以解决任何冲突。

远东铁路和跨贝加尔湖铁路的试运行证明了这项技术的有效性，主要是通过减少连接/分离列车所花费的时间，将列车间隔减少到6至8分钟，同时将黄色交通信号灯的列车速度提高到60公里/小时以上，这使该路段的吞吐量增加了15%，特别是在维修期间。

基于数字无线电通信的虚拟耦合将使同时控制五列列车并符合所有安全规定成为可能。