👨🏻‍✈️ 🖖🏾 👍🏿 Alors que nous écrivions le pilote automatique le plus cool du monde pour une locomotive de manœuvre 🙅 🧓🏿 🌲

L'un des premiers prototypes utilisés pour les tests.

Je dois dire tout de suite: il est le plus cool car il est le seul pilote automatique du troisième niveau mis en opération. Et il a été le seul à être mis à l'épreuve car sans l'expérience du pilotage automatique des tramways et autre chose, cela n'a tout simplement aucun sens d'entrer sur ce marché. Il y a beaucoup de locomotives diesel, la tâche est intéressante et importante pour la production, mais elle ne paie pas en tant que locomotive séparée. Nous connaissons les développements sur ce sujet chez NIIAS et Siemens, mais nous ne savons pas que leurs tramways ont voyagé quelque part dans un environnement urbain et que les locomotives ont transporté des biens immobiliers.

Puisque nous avons déjà beaucoup de développements et de solutions différents avec les tramways sans pilote en Russie et en Chine, nous avons décidé d'expérimenter avec une grande entreprise avec une grande flotte de locomotives diesel de manœuvre utilisées pour livrer les matières premières aux ateliers.

Là, le problème est que le mouvement de la locomotive est régulé par de nombreux signaux, les positions des personnes et des infrastructures, ainsi que les équipes du répartiteur. Le conducteur doit rester extrêmement attentif tout au long du quart de travail (environ 12 heures), y compris la nuit. En conséquence, tôt ou tard, il manque quelque chose et a un accident, ou renverse quelqu'un. C'est la vie, les blessures de transport se produisent, mais spécifiquement dans ces situations, vous pouvez vous permettre d'installer des radars sur les locomotives diesel, car non pas une seule locomotive diesel se lève, mais une grande entreprise. Pendant longtemps. L'évitement des collisions et le pilote automatique peuvent réduire considérablement la charge sur une personne dans le cockpit, puis la production ne montera pas.

Le module dans l'image est l'un des premiers prototypes de l'unité de caméra avec laquelle nous avons commencé. À partir de ce moment, il a subi des changements importants, mais il est toujours intéressant de voir comment tout a commencé. Je vais maintenant vous expliquer comment les robots peuvent généralement naviguer dans les stations, car la tâche n'est en fait pas anodine.

Notre pilote automatique assure un fonctionnement sûr dans des conditions météorologiques et climatiques difficiles et dans toutes les conditions d'éclairage.

Voici ce qui est mis sur la locomotive:

La version actuelle du matériel de la caméra est très différente des premiers prototypes.

Trois caméras sont nécessaires car cette conception peut se déplacer assez rapidement, la distance d'arrêt, contrairement au tramway, est grande (les tramways se mettent presque en place en cas d'urgence), et la charge est lourde derrière. Par conséquent, il est nécessaire de prévoir la situation à l'avance. Très souvent, il est nécessaire de lire les indications des feux de circulation dans de telles histoires:

Par conséquent, il y a trois caméras:

Voici ce qu'ils voient:

Plus le radar.

Une configuration est nécessaire assez chère, environ 15 mille dollars. Cela ne sera pas mis sur une voiture, car le complexe ne devrait pas coûter plus cher qu'une voiture. Mais il est raisonnable de déployer un tel complexe matériel-logiciel sur des locomotives diesel, et c'est payant. Et la tâche est différente. Lors de la dernière conférence, Google a montré son ensemble complet de capteurs, qui, à son avis, devraient être installés sur chaque véhicule sans pilote, où le prix est bien plus de 100 mille dollars. Eux et nous avons une duplication convergente: si l'un des sous-systèmes tombe en panne, il sera possible de se rendre au dépôt (service) pour le reste.

Pourquoi a commencé en Russie

Parce que nous sommes dans le TOP-3 de la machinerie agricole, dans le TOP-5 du ferroviaire et nous avons l'un des réseaux de tramway les plus développés au monde (mais au-delà du top 10, comparer au moins avec la Chine). Le marché mondial des tracteurs, moissonneuses-batteuses, tramways et locomotives diesel représente un tiers de l'automobile. Troisième. Et nous avons un pays idéal pour le développement de tout cela, aussi parce que dans les années 90, ils se sont tous effondrés et n'ont pas acheté, et une grande partie de l'équipement est maintenant presque frais, c'est-à-dire presque aucune génération avant la fin.

Dans le monde - 300 mille locomotives. Dans notre pays - 50 mille locomotives des chemins de fer russes. De ce nombre, 15 000 manœuvrent. En outre, il existe 10 000 locomotives de propriétaires privés. Ce sont le plus souvent de grandes usines - des usines métallurgiques. 250 locomotives - sur Novolipetsk, par exemple, où nous avons effectué des tests. Ils résolvent un problème spécifique: la continuité du processus de livraison des matières premières à la production ou à l'expédition des produits finis vers le chemin de fer principal. Il existe des entreprises chimiques, métallurgiques et minières avec de telles tâches.

Moins de 1 000 locomotives diesel sont produites par an. Il s'agit du marché secondaire - vous devez gérer la flotte actuelle. Il faut l'équiper.

Et nous pouvons très bien le faire.

Le nombre d'accidents dans les zones fermées est plus important qu'il n'y paraît de l'extérieur. Ils sont presque toujours sans sacrifices, mais avec des dégâts matériels (flèche coupée, le train a déraillé), et le rythme de production est toujours rompu pendant la réparation.

La tâche consiste à fabriquer la L3 - une locomotive sans pilote.

Décision

Le temps de fonctionnement du tramway vous permet de bien garder le chemin:

Et c'est bien de voir les obstacles:

Mais juste obtenir et rouler le code sur la locomotive ne fonctionnera pas. Le fait est que si l'itinéraire de tramway est assez simple (deux voies avec un minimum de branches), la locomotive a une complexité de stations beaucoup plus élevée et vous devez très bien naviguer dans un groupe dense de voies.

De plus, les locomotives diesel de manœuvre - elles ne voyagent pas dans tout le pays, mais se déplacent le long de leurs itinéraires fermés. La première chose que nous avons faite a été de commencer à faire des cartes de piste en tant que source de données auxiliaire basée sur des plans et des images satellites (nous devons admettre que cela s'est avéré être beaucoup plus rapide et plus fiable avec des images satellites). Autrement dit, ils ont formé un réseau neuronal pour mettre en évidence les chemins, mais jusqu'à présent, nous ajustons le résultat à la main. Les schémas suivants ont été obtenus:

À bord, il y a un GPS + GLONASS de haute précision (également cher, mais ici vous pouvez), un schéma d'orientation visuelle et un radar. Cela signifie que vous pouvez attacher des coordonnées approximativement à une section de l'itinéraire et, en raison de la reconnaissance des objets environnants, «trouver» l'endroit exact.

C'est pratique quand il y a une carte satellite.

Par conséquent, nous avons ensuite commencé à enseigner les locomotives diesel aux gares. En fait, à chaque passage le long du parcours, la locomotive se souvient des objets environnants et les reconnaît afin de les diviser en permanents et temporaires (c'est étrange de naviguer par un bidon ou une personne, mais par la totalité des poteaux, feux de circulation et flèches c'est tout à fait possible). Puis il se projette sur la carte. C'est l'une des sources de données, et elle permet d'améliorer considérablement la précision de la prise de décision par pilote automatique. L'algorithme de stockage est approximativement le même qu'avec FaceID: de nouvelles données réussies sont ajoutées à l'ensemble d'entraînement.

Naturellement, nous devions marquer les jeux de données manuellement au début. Pas le travail le plus agréable et le plus rapide, mais très nécessaire. Il était possible de collecter des ensembles de données uniquement dans l'installation, car beaucoup à l'intérieur ne ressemblait en rien aux banques commerciales.

L'une des caractéristiques des stations est une lumière vive et de mauvaises conditions de reconnaissance. Ici, il faut nécessairement le radar pour rechercher des piétons, l'analyse vidéo en elle-même ne tire pas:

voici comment vous pouvez dessiner les mauvaises scènes (obstacles arbitraires sur les pistes, estimation de la distance aux objets) au détriment de la vision stéréo, ce qui crée encore plus de données pour la définition de bas niveau de l'image environnementale:

depuis radar - de notre propre conception, nous sommes en mesure de recevoir des données de bas niveau de tous les capteurs et d'extraire plus de corrélations des réseaux de neurones directement à la volée que d'habitude. Y compris à partir du balayage radar d'origine. Cela s'est également avéré très important pour le projet.

Bien sûr, nous utilisons également des prévisions de la circulation des personnes (plus de détails sont dans le dernier post sur le tram). Mais ici, tout est simple, les gens n'y vont presque pas et n'essaient pas de sauter sous une locomotive diesel pour y entrer. Voici l'évitement d'obstacles:

C'est ainsi que la position des flèches est détectée: nous attendons la flèche dans la navigation, recherchons la flèche, passons à la caméra éloignée pour regarder de plus près, sélectionnons le segment avec la flèche dans le cadre en le faisant glisser dans le neurone, nous obtenons le résultat de l'état de la flèche.

Quelle est la différence entre les tâches d'une locomotive diesel de manœuvre par rapport à l'habituelle?

La manœuvre - ce sont de tels dispositifs:

Ici, c'est plus beau:

Une telle locomotive est presque constamment occupée par le fait qu'elle s'approche et accoste avec le train.

Les caractéristiques du mouvement sont qu'il tire et pousse. Il se déplace dans deux directions, c'est-à-dire qu'une demi-journée va à l'encontre de la vue principale depuis la cabine.

Il y a beaucoup de restrictions sur les manœuvres, il y a ses propres feux de circulation, en plus des feux habituels.

S'il y a peu de flèches sur les lignes ordinaires, le shuntage à l'intérieur de la station a généralement tout un réseau de commutateurs. Les corrections GPS + RTK ne sont pas suffisantes dans les stations, car il y a beaucoup de fer différent autour. Le filtrage de Kalman ne garantit pas la conservation du chemin. Nous avons constamment un mètre et demi - la voie suivante, et nous pouvons nous positionner là-bas, cela conduit à des erreurs d'algorithme. Nous avons utilisé un filtre à particules pour les données de bas niveau - il a permis 10 fois d'améliorer la précision de positionnement. Le filtrage des particules est difficile en informatique (cela peut être contourné), et nous ne pouvons pas spécifier explicitement un modèle de mouvement. Mais vous pouvez lui donner des données de tous les capteurs: c'est l'odométrie, les poteaux à la station, les feux de circulation et les flèches, nous nous lions à une carte virtuelle. Fonctionne sous les ponts. Distribution devant les piliersle tireur et les feux de circulation à la station vous permettent de donner une évaluation beaucoup plus précise de leur propre position que le GPS. À l'avenir, nous prévoyons d'abandonner complètement les corrections RTK, le GPS ne sera nécessaire que pour une première évaluation de la situation. Vient ensuite la corrélation des piliers sur la carte et sur la caméra / radar.

Les feux de circulation sont plus complexes que dans un tramway. Il est nécessaire de distinguer les feux de circulation. Sur les lignes, il y a un ALSN, et pour les tâches de manœuvre, le signal le long du rail n'est pas dupliqué à l'intérieur de la station. Besoin d'un mode nuit, c'est lorsque les feux de circulation illuminent la caméra. En mode jour, ils sont parfois aussi pâles. Pour cela, ils ont mis au point un système de filtrage. Il faut reconnaître sur 300 mètres pour avoir le temps d'arrêter la composition.

Avec une carte satellite préparée et balisée, cela se passe bien, mais le pilote automatique peut apprendre après cinq ou six voyages vers la nouvelle station elle-même.Par conséquent, si le bureau ne prépare pas la carte, vous devrez voyager vide dans les nouvelles stations. En revanche, si la carte est périmée, notre robot ne se perdra pas. Il est important que cela consomme beaucoup de ressources, car vous devez non seulement regarder les objets, mais analyser le type de chacun. L'officier de transfert peut devenir un objet permanent, car il est toujours au même endroit, mais s'il se voit attribuer une classe d'une personne, le robot comprend que cela n'a aucun sens de le mettre sur la carte.

Le conducteur a besoin d'un assistant pour surveiller 180 degrés dans le sens de la marche, car la locomotive a une structure avec le compartiment moteur à l'avant, et elle ferme la vue au conducteur sur tout ce qui se trouve à gauche. Et soit le conducteur doit conduire avec un assistant (généralement un n'est pas autorisé), soit un système d'examen et de pilote automatique est nécessaire.

Après les tests et la certification, notre système peut être supprimé sans assistant sur le site. Le système ne s'endormira pas.

Voici l' une des meilleures illustrations qui se produit. BelAZ est entré en collision avec une locomotive diesel. La locomotive a perdu et la suspension de BelAZ s'est envolée et le faisceau s'est cassé. Maintenant vous savez, la baleine gagne ou l'éléphant.

C'était assez difficile avec le freinage. Dans le cas d'un tramway, nous contrôlons le processus de manière flexible et pouvons effectuer un freinage partiel. Dans le cas d'un train - uniquement jusqu'à un arrêt complet, sinon une rupture de train peut se produire. Le tram pourrait ralentir et contrôler le temps avant la collision. Cela est dû à son système de freinage et à son poids fixe. Chaque fois que le train est différent, il y a jusqu'à 100 voitures et le frein à air est retiré pendant quelques secondes. Le gros problème est que si nous contrôlons les freins du train, nous devons contrôler la pression dans tout le train, qui était légèrement hors de contrôle pour le pilote automatique.

Que fait exactement le système?

Maintenant, il déclenche le freinage automatique à un feu de circulation qui interdit la position d'une flèche laineuse, à l'approche d'un train, c'est plus rapide que la tolérance ou lorsqu'il y a des obstacles sur les voies (y compris une personne). Nous calculons la prévision de la collision, la trajectoire des objets, la vitesse du train. Si une personne, selon ses intentions, croise les chemins en même temps que le train s'y rend, alors d'abord un avertissement, si le temps est court, on déclenche l'inhibition.

Principe général:

La base de test était à Vologda, car là, ils prennent la sécurité très au sérieux. Il y a quelques années, le conducteur de la locomotive s'est endormi et a pénétré dans les réservoirs par un signal d'interdiction. En conséquence, la voiture s'est retournée, un tas de réservoirs a déraillé, c'est bien qu'ils étaient vides. Il y a des photos, elles sont très impressionnantes.

Si les réservoirs n'étaient pas vides, il n'y aurait pas eu de photographies, tout aurait décollé dans les airs. Un conducteur fatigué recevra un feu d'interdiction plus souvent qu'il n'y paraît de l'extérieur. Un cas très probable n’est pas le gougeage, mais une mauvaise compréhension de la commande du répartiteur sur le talkie-walkie (vous pouvez rouler sous le bleu si la permission du répartiteur le fait). Mais si vous ne regardez pas la flèche, elle sera piratée. Rien n'arrivera à l'équipe actuelle, mais la suivante qui la suivra dans la direction opposée risque de dérailler.

Voici à quoi cela ressemble depuis la cabine de conduite:

Comme vous pouvez le voir, nous nous dirigeons à juste titre vers le fait que les anciens ChMEZiki (dans certaines régions, ils sont aussi appelés Chmukhs) seront des véhicules sans pilote très parfaits. Eh bien, ou avec un copilote adjoint au moins. Il a déjà et fonctionne.

Épilogue

En décembre 2019, nous avons achevé un projet avec les chemins de fer russes pour créer un complexe matériel-logiciel pour aider le conducteur, présenté un prototype de locomotive de manœuvre avec possibilité de contrôle autonome. Les premiers résultats des travaux ont été présentés à la direction des chemins de fer russes en juillet de l'année dernière et ont été très appréciés. Aujourd'hui, en vertu de l'accord, des systèmes intelligents Cognitive Rail Way Pilot sont installés sur dix locomotives de manœuvre de la marque ChMEZ.

Le chef des chemins de fer russes Oleg Belozerov avec les gestionnaires des routes et le gouverneur de la région de Tula, Alexei Dyumin, prennent des emplois avec des spécialistes du pilote cognitif dans le cadre de la XV Assemblée des chefs de chemin de fer à la gare de Shchekino Tula.

L'équipe de Cognitive Pilot après avoir démontré avec succès les résultats d'un projet commun à la gestion des chemins de fer russes et de la région de Tula à la gare de Schekino du chemin de fer de Tula.

Alors que nous écrivions le pilote automatique le plus cool du monde pour une locomotive de manœuvre

Pourquoi a commencé en Russie

Décision

Quelle est la différence entre les tâches d'une locomotive diesel de manœuvre par rapport à l'habituelle?

Que fait exactement le système?

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