Technologia
cyfryzacja i Przemysł 4.0 w kolejnictwie
Branża kolejowa znajduje się w samym środku cyfrowej transformacji w ramach Przemysłu 4.0, charakteryzującej się wykorzystaniem takich technologii jak Big Data, przetwarzanie w chmurze, modelowanie informacji o budynku (BIM) oraz sztuczna inteligencja.
Rozwój ten nie ma charakteru stopniowego, lecz stanowi gwałtowną przemianę, która stawia przed przedsiębiorstwami kolejowymi i dostawcami zupełnie nowe wyzwania. Dzięki połączonym czujnikom, analizie danych i usługom w chmurze powstają wirtualne odwzorowania rzeczywistych systemów, które służą jako podstawa inteligentnej konserwacji.
Klasyczna, ręczna konserwacja torów ewoluuje w kierunku konserwacji opartej na danych, wiedzy i modelach, w której kluczową rolę odgrywają cyfrowe bliźniaki i systemy cyber-fizyczne.
UCZENIE SIĘ MASZYNOWE I SZTUCZNA INTELIGENCJA W BUDOWIE TORÓW
Sztuczna inteligencja stanowi kluczową technologię w analizie danych. Uczenie maszynowe pozwala systemom
samodzielnie się uczyć, rozpoznawać wzorce i optymalizować działania.
Metody te są coraz częściej łączone i rozszerzane o głębokie uczenie się z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych.
W sektorze kolejowym umożliwiają one prognozowanie stanu maszyn, jakości torów lub optymalnych terminów konserwacji.
Zastosowanie w Universal Tamping Robot 4.0 i Continuous Tamping Robot 4.0
Maszyny podbijające firmy system7 wykorzystują uczenie maszynowe do analizy parametrów, takich jak siła zagęszczenia, twardość tłucznia czy
położenie podkładów. Automatycznie dostosowują czas podbijania, ciśnienie i częstotliwość drgań, optymalizując w ten sposób każdy proces podbijania.
Na podstawie danych optycznych identyfikują elementy mocujące i podkłady z dokładnością ponad 99%
– co stanowi ważną podstawę automatyzacji procesów roboczych.
Od tradycyjnego zatykania do w pełni cyfrowych maszyn
Tradycyjne ubijarki wykorzystują mechaniczne napędy mimośrodowe oraz analogowe systemy pomiarowe i wymagają ręcznej kalibracji. Są głośne, wymagają częstej konserwacji i praktycznie nie są połączone w sieć.
Natomiast maszyny do podbijania firmy system7 są w pełni cyfrowe i oparte na czujnikach:
- W pełni hydrauliczny, sterowany elektronicznie napęd podbijający bez wałów mimośrodowych.
- Automatyczne rejestrowanie sił zagęszczenia, twardości tłucznia i sztywności.
- Redukcja hałasu, zużycia energii i emisji CO₂.
- Aż do 30% dłuższej trwałości podbijania i precyzyjniejsze ułożenie torów.
Cyfrowy bliźniak i system pomiarowy
Cyfrowy bliźniak maszyny analizuje dane z czujników w czasie rzeczywistym, prognozuje zużycie i wspiera planowanie
zadań.
Optyczny system pomiarowy zastępuje tradycyjne liny stalowe i wykorzystuje kamery o wysokiej rozdzielczości oraz technologię LED do precyzyjnych, samokontrolujących się pomiarów.
Inercyjny system nawigacyjny umożliwia dokładny pomiar torów w 3D, automatyczną kalibrację oraz optymalizację położenia torów w czasie rzeczywistym.
Cyfryzacja kolejnych maszyn do budowy nawierzchni
Robot do regulacji podsypki 4.0
Również równiarki podsypki przechodzą cyfryzację. Robot do regulacji podsypki 4.0:
- pracuje częściowo autonomicznie z jednym operatorem,
- wykorzystuje skanery LiDAR do rejestrowania profilu podsypki,
- porównuje profile rzeczywiste i docelowe oraz tworzy automatyczne protokoły odbioru,
- samodzielnie steruje pługami, omija przeszkody i komunikuje się z innymi maszynami (np. podbijarkami firmy system7) za pośrednictwem wspólnych platform danych.
Pługi są sterowane robotycznie (do 11 stopni swobody) i precyzyjnie regulowane za pomocą modeli kinematycznych. Dzięki temu procesy robocze stają się szybsze, bardziej ergonomiczne i bezpieczniejsze.
Systemy eksperckie i monitorowanie stanu
System monitorowania infrastruktury analizuje jakość torowiska na podstawie siły zagęszczenia, twardości podsypki i odchylenia toru, wykrywając w ten sposób słabe punkty.
Wyniki są wizualizowane na platformie internetowej INFrame, wraz z mapami cieplnymi, wykresami i zdjęciami.
Modele sztucznej inteligencji prognozują tempo pogorszenia stanu torów, identyfikują przyczyny usterek (np. ugięcia podkładów, problemy z drenażem) i proponują konkretne działania konserwacyjne.
System nieustannie uczy się na podstawie nowych danych z eksploatacji i stale poprawia swoją zdolność prognozowania.
System prognostyczny RaVeM (Railway Vehicle Monitoring) monitoruje stan elementów maszyn i tworzy prognozy awarii. Dzięki temu można zaplanować konserwację, zanim pojawią się uszkodzenia.
Zdalna konserwacja i cyberbezpieczeństwo
Dzięki całodobowemu wsparciu ekspertów i zdalnej konserwacji operatorzy maszyn mogą w razie problemów nawiązać bezpośredni kontakt z wykwalifikowanym personelem.
Zdalny dostęp odbywa się za pośrednictwem zaszyfrowanego połączenia VPN z uwierzytelnianiem dwuskładnikowym.
Jednak wraz z rosnącą sieciowością rosną wymagania dotyczące cyberbezpieczeństwa.
system7 opiera się na międzynarodowych standardach, aby zapewnić cele ochrony, takie jak poufność, integralność i dostępność.
Dane są chronione za pomocą podpisów cyfrowych, aby zapobiec manipulacjom i nadużyciom danych.
Perspektywa: autonomiczne maszyny do budowy torów
Celem prac rozwojowych firmy system7 jest w pełni zautomatyzowana, a docelowo autonomiczna konserwacja torów.
Gdy tylko jazda autonomiczna stanie się powszechna w transporcie kolejowym, możliwa będzie również w pełni autonomiczna eksploatacja maszyn do budowy torów.
Warunkiem tego są:
- wysokie bezpieczeństwo eksploatacji i odporność na awarie,
- połączona sieć czujników i samokontrola,
- precyzyjna lokalizacja i bezpieczne systemy awaryjne,
- zdolność uczenia się i podejmowania decyzji za pomocą głębokiego uczenia się.
Maszyny do budowy torów firmy system7 już dziś spełniają wiele z tych kryteriów.