Дорожные заботы: поездка из Петербурга в Москву может сократиться до двух часов
Технологию, которая позволит отслеживать малейшие сдвиги и изменения в расположении элементов инфраструктуры высокоскоростной железнодорожной магистрали, разработали в Российском университете транспорта. Авторы надеются, что ее применят при строительстве и мониторинге работы ВСМ-1 — нового пути, который свяжет Москву и Санкт-Петербург и позволит с 2028 года преодолевать расстояние между ними примерно за два часа. В РЖД «Известиям» сообщили, что пока решение об использовании технологии не принималось, но в компании рассматривают все инновационные предложения. О том, как разработка поможет в строительстве железнодорожных путей, что в ней нового и где, помимо ВСМ-1, можно ее применить, — в материале «Известий».
Мониторинг больших расстояний
В России создали технологию, которая позволит выявлять любое минимальное отклонение в координатах объектов железнодорожной инфраструктуры — в том числе на больших расстояниях. Она разработана в Передовой инженерной школе (ПИШ) «Академия ВСМ» Российского университета транспорта (МИИТ) и представлена на научно-техническом совете ОАО «РЖД». Авторы уверены, что ее возможно использовать в ближайшее время в ходе строительства и последующей эксплуатации ВСМ-1 — высокоскоростной магистрали между Москвой и Санкт-Петербургом.
Строительство основного участка нового железнодорожного пути запланировано на 2025 год, сдача и запуск движения — на 2028 год. По этой магистрали будут курсировать поезда, которые способны разогнаться до 400 км/ч. В результате расстояние между Москвой и Петербургом поезда смогут преодолеть чуть более чем за два часа. Средства на строительство выделит Фонд национального благосостояния, оно должно потребовать 1,7 трлн рублей.
Проект строительства высокоскоростной магистрали Москва – Санкт-Петербург сейчас находится на этапе всесторонней проработки, сообщили «Известиям» в пресс-службе ОАО «РЖД»: для нее разрабатываются технические решения, которые будут отвечать требованиям безопасности.
«Проект предполагает широкую производственную кооперацию, участие многих инженерных и производственных команд, — добавили в компании. — РЖД рассматривают все предлагаемые инновационные технологии, которые позволят повысить эффективность проекта, безопасность, надежность и разумную экономию затрат».
Технология ПИШ будет основываться на высокоточных геодезических данных, которые будут непрерывно собираться в реальном времени, что позволит обеспечить контроль за строительством на всех его этапах, рассказал руководитель инженерной школы Дмитрий Манойло.
— Главным новшеством разработки стало использование единой системы координат и автоматизированных методов геодезических измерений положения объектов инфраструктуры ВСМ, — добавил он. — Это позволит точно отслеживать отклонения в координатах объектов железнодорожной инфраструктуры, таких как верхнее строение пути (часть пути, принимающая нагрузку от колес подвижного состава. — Ред.), земляное полотно и искусственные сооружения на всем жизненном цикле магистрали.
Дмитрий Манойло пояснил, что новое высокоскоростное полотно будет функционировать в условиях перепадов температуры, разнообразных геологических условий на разных территориях, поэтому уже в ходе эксплуатации важно максимально точно отслеживать, насколько все показатели находятся в том же состоянии, в котором были спроектированы и построены. Так что, по его словам, технология будет востребована и после завершения строительства.
Независимость от зарубежных аналогов
Замдиректора Центра компетенций НТИ «Технологии доверенного взаимодействия» на базе Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники Руслан Пермяков назвал предложенную технологию уникальной, пояснив, что она может обеспечить комплексный подход и учет специфики российской географии, климата, требований к работе для высокоскоростных магистралей.
— Главное здесь — это сочетание спутниковых и инерциальных данных (система отсчета, в которой свободные тела движутся прямолинейно и равномерно. — Ред.) для достижения высокой точности координатных измерений в режиме реального времени, — пояснил Руслан Пермяков. — Инерциальная система компенсирует временные потери или погрешности спутникового сигнала, например, при прохождении под мостами, в туннелях или в условиях сильных помех. А спутниковые данные обеспечивают глобальную привязку к единой координатной системе.
Ведущий эксперт Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Искусственный интеллект» на базе МФТИ Александр Родин полагает, что технология подвижного модуля на основе совокупности данных спутниковой навигации и инерциальных систем сама по себе не нова.
— Но она очень своевременная в условиях, когда в России наконец приступили к строительству первой скоростной железнодорожной магистрали, — сказал он.
На мировом рынке есть компании, выпускающие аналогичные решения для высокоточных геодезических работ и мониторинга строительных объектов, отметил Руслан Пермяков.
— Каждая из этих систем ориентирована либо на геодезическую съемку, либо на контроль состояния рельсовых нитей в относительном формате, — рассказал он.
Использование координатных систем для построения цифрового двойника железнодорожной инфраструктуры обеспечит независимость системы мониторинга от зарубежных аналогов, полагает руководитель направления технологического консалтинга ЦК НТИ по большим данным на базе МГУ им. М.В. Ломоносова Дмитрий Архипов.
По его словам, зарубежные железнодорожные компании активно используют сочетание спутниковых данных и технологию информационного моделирования для мониторинга состояния объектов железнодорожной инфраструктуры. Наиболее близкими аналогами к новой российской разработке он назвал системы ArcGIS GeoBIM (оператор Network Rail), Sensors4Rail (компания Deutsche Bahn) и Railway GIS (компания Japan Railways).
— По точности российская разработка находится на паритетных позициях, а с учетом условий эксплуатации, возможно, будет опережать зарубежные аналоги, — полагает он. — Данная система может существенно оптимизировать процесс железнодорожного строительства за счет сокращения сроков проверки качества укладки пути, но главное система может повысить безопасность движения благодаря прогнозированию износа пути и формирования рекомендаций по его ремонту.
Концепция цифрового двойника
Одна из особенностей предложенной российской технологии — концепция цифрового двойника, сообщил Дмитрий Манойло. По его словам, применение такого метода в области высокоскоростных железных дорог позволит проводить своевременный ремонт и модернизацию, а также оптимизировать работу транспортного процесса.
— Цифровой двойник — это пространственная модель данных, которая позволяет моделировать поведение в будущем и запускать сценарии «Что, если?», — пояснил специалист. — Она строится на единой системе координат, которая помогает измерять весь путь вплоть до миллиметра. В частности, за весь жизненный цикл магистрали осадка основной площадки земляного полотна верхнего строения пути не должна превышать 15 мм за 50 лет. Это нужно мониторить непрерывно и во время стройки, и во время эксплуатации.
Он напомнил, что сейчас на железных дорогах применяется так называемый «относительный метод измерения», который имеет высокую эффективность только на коротких расстояниях.
— С нарастанием дистанции измерения становятся неточными, появляется систематическая погрешность, — сказал руководитель проекта. — Новая технология фиксирования относительных и координатных методов позволяет сохранить точность измерений на длинных расстояниях. Для скоростных железных дорог это критически важно из-за требований к геометрии железнодорожного пути. Наша разработка основана на соединении координатных и относительных измерений, объединяет достоинства обоих методов.
В дальнейшем новая система сможет найти применение в гражданском строительстве — например, для мониторинга состояния мостов, тоннелей и высотных зданий на предмет деформации, автономного транспорта, создания высокоточных карт для городского планирования, полагает Дмитрий Архипов.
А Руслан Пермяков уверен, что разработка может применяться в строительстве и эксплуатации автодорог, при контроле смещений грунта и сооружений в местах, подверженных землетрясениям или оползням. Также, по его мнению, при помощи этой технологии можно отследить деформацию инженерных коммуникаций, таких как трубопроводы и линии электропередачи.