Разработан прототип прогнозной модели всей сети железных дорог
Если раньше, например, им приходилось искать консенсус во взаимодействии реальных рельса и колеса, то теперь… виртуальных колеса и рельса. О том, как идет создание цифровой железной дороги, как она поможет реальным магистралям работать эффективнее, "РГ" рассказал генеральный директор Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) Сергей Виноградов.
Сергей Александрович, какие вопросы ученые сейчас решают в первоочередном порядке?
Сергей Виноградов: Сегодня перед отраслевой наукой большие задачи. Не буду выстраивать очередность, но, конечно, наиболее актуальным является создание и внедрение цифровых технологий. И ВНИИЖТ, как головной научный центр железнодорожного транспорта страны, конечно, не стоит в стороне от этих тенденций.
Институтом создана, по сути, модель цифровой дороги. Разработан прототип прогнозной модели (макромодель) всей сети дорог, которая позволит анализировать графики движения поездов, выявлять отклонения и аномалии в выполнении нормативного и прогнозного графиков движения. Макромодель позволяет идентифицировать появление на сети узких мест и прогнозировать развитие поездной ситуации на отдельных дорогах, направлениях, полигонах и сети в целом в зависимости от воздействия различных факторов, например, отказов технических средств. Может использоваться для решения тактических задач, например, для оценки реализуемости планов пропуска поездопотоков при существующих условиях.
И для определения стратегии развития сети в целом. Модель позволяет, например, прогнозировать объем парка локомотивов, который требуется для обеспечения прогнозных объемов перевозок, в том числе учитывая "окна" для ремонта инфраструктуры. Наше решение основано на технологиях аппаратно-программного комплекса имитационного моделирования движения поездов, также разработанного учеными института.
Реализация полного функционала модели позволит оптимизировать затраты на обеспечение перевозочного процесса - от энергозатрат до затрат на тягу, а также перейти от экспертных решений по организации перевозочного процесса к оптимальным, основанным на результатах прогнозного моделирования.
Создавая цифровые модели, мы не забываем и, как вы говорите, о консенсусе рельса и колеса. Оптимизация их взаимодействия является одной из краеугольных проблем железнодорожного транспорта во всем мире: как в части минимизации износа, так и в области снижения энергопотерь при трении и вписывании в кривые при сохранении безопасности движения.
Руководством РЖД перед учеными поставлена задача по повышению ресурса верхнего строения пути до 2,5 миллиарда тонн брутто. Ее сложность еще и в том, что необходимо обеспечить равный ресурс множества элементов конструкции. Достижение заданных показателей напрямую увязано и с кратным увеличением ресурса колес подвижного состава, который сейчас явно недостаточен. Решение подобных комплексных многофакторных задач невозможно без построения цифровых моделей, которые позволяют оценивать влияние десятков переменных параметров, определяющих совокупные свойства системы.
Безусловно, такие исследования требуют серьезного финансирования, и компания идет на эти расходы. Эффекты же от правильно выбранных решений в сотни раз превосходят затраты на научные исследования.
Мы также занимаемся разработкой технических требований к рельсам для их применения в особо тяжелых условиях эксплуатации Восточного полигона. Совместно с Российским университетом транспорта разработаны и подтверждены результатами эксплуатационных наблюдений и испытаний на нашем Экспериментальном кольце математические модели развития трещин в рельсах, в том числе при пониженных температурах.
На основании проведенных исследований разрабатываются требования к технологии производства новых рельсов с уникальным сочетанием свойств. Эти разработки чрезвычайно важны для эффективной и безопасной эксплуатации Северного широтного хода, которую ВНИИЖТ проводит по заказу РЖД совместно с ведущими НИИ и вузами страны.
Какими технологиями мы можем поделиться с соседями по Пространству 1520?
Сергей Виноградов: Сам по себе формат единого пространства 1520 определяет схожесть задач и проблем, стоящих перед научным сообществом. Ярким примером сквозной цифровизации, объединяющей пространство 1520, является система "Экспресс-3".
Многие годы продажа билетов на поезда дальнего следования в нашей стране осуществляется через систему "Экспресс-3", созданную в одноименном научном центре института. Сейчас эта система является основным инструментом управления пассажирским комплексом не только железных дорог РФ, но и СНГ, и стран Балтии. Для сохранения статуса российской системы "Экспресс-3", как одной из высокоэффективных железнодорожных систем резервирования, обеспечения насущных потребностей перевозчиков, владельцев инфраструктуры и клиентов на длительную перспективу, уже сегодня начаты работы по созданию новых модулей, которые обеспечат качественный скачок в развитии сервисов для клиентов и перевозчиков.
"Экспресс-3НП" - система нового поколения, которая будет удовлетворять интересам всех участников процесса пассажирских перевозок, включая, конечно, и основного клиента отрасли - пассажира. Мы планируем провести модернизацию в течение 4-5 лет. Уверены, что новая система будет по-прежнему широко востребована не только на российских дорогах, но и на зарубежных рынках.
Какие еще есть примеры взаимодействия ученых ВНИИЖТа с коллегами из других администраций Пространства 1520?
Сергей Виноградов: Отраслевая наука не может существовать без взаимодействия ученых. Наш институт имеет многолетнее партнерство с зарубежными железнодорожными администрациями. Так, например, в рамках деятельности Совета по железнодорожному транспорту государств - участников Содружества институт проводит большое количество научных работ по тематикам вагонного хозяйства, пассажирских перевозок, тарифообразования, нормотворчества.
На протяжении многих лет ВНИИЖТ принимает участие в деятельности рабочих групп по решению вопросов в области безопасности движения, сертификации железнодорожных технических средств в России и за рубежом. У нас действуют Соглашения о научно-техническом сотрудничестве с государственным объединением "Белорусская железная дорога", Казахской академией транспорта. Готовится к подписанию аналогичный документ с коллегами из Узбекистана.
Не так давно институт завершил интересный и масштабный международный проект - разработку технологии по организации движения грузовых поездов на участке Марабда - Ахалкалаки, являющегося частью коридора Баку - Тбилиси - Карс, в рамках которого проводились испытания по установлению критической нормы массы поезда. Наша совместная с коллегами из Азербайджана и Грузии работа позволила создать безопасную систему следования грузовых составов на этом участке. Сейчас мы обсуждаем с ними работу и по другим направлениям.