10 новых технологий и инноваций в железнодорожной отрасли в 2025 году
Железнодорожную отрасль ждут изменения: новые технологии влияют на дизайн, эксплуатацию и обслуживание инфраструктуры.
Проблемы, такие как старение инфраструктуры, вопросы безопасности и рост затрат, решаются с помощью 3D-печати, искусственного интеллекта, цифровых двойников и робототехники.
Стратегическое использование больших данных и аналитики, усиленные меры кибербезопасности и экологически чистые решения позволяют оптимизировать ресурсы и снизить воздействие на окружающую среду. Облачные вычисления, связь и интернет вещей (IoT) улучшают коммуникацию и повышают эффективность работы.
В этих изменениях важную роль играют железнодорожные технологические стартапы.
1. Аддитивное производство
3D-печать позволяет сократить время выполнения заказа, минимизировать отходы и создавать сложные детали.
Эта технология использует несколько методов:
- моделирование с плавленым напылением (FDM) для изготовления пластиковых прототипов;
- выборочное лазерное плавление (SLM) и стереолитографию (SLA) для производства высокопрочных и термостойких деталей на заказ;
- прямое лазерное спекание металлов (DMLS) для изготовления сложных и лёгких компонентов.
Эти методы снижают эксплуатационные расходы, улучшают техническое обслуживание и поддерживают переход отрасли к нулевым выбросам.
3 практических примера использования аддитивного производства в железнодорожной отрасли
- Производство запасных частей на заказ. Быстрое изготовление нестандартных деталей предполагает изменение существующих конструкций в соответствии с требованиями. Это снижает потребность в больших запасах, что экономит средства и делает техническое обслуживание более эффективным.
- Производство облегчённых компонентов. Оптимизация топологии и выбор материалов, таких как полимеры и углепластик, а также технологии 3D-печати позволяют создавать лёгкие и прочные детали для поездов. Эти компоненты повышают эффективность использования топлива и снижают общий вес поезда, способствуя уменьшению энергопотребления.
- Изготовление устаревших компонентов. 3D-сканирование детали и выбор материала для 3D-печати позволяют изготавливать компоненты. Это помогает железнодорожным компаниям эффективно обслуживать устаревшую инфраструктуру, снижая риски простоя и повышая надёжность.
Replique
Стартап Replique создал цифровую платформу для 3D-печати деталей поездов по запросу. Детали оцифровываются и хранятся в надёжном цифровом хранилище, что позволяет производить их через сеть сертифицированных 3D-принтеров. Это решение устраняет необходимость в физических запасах и минимальных объёмах заказа.
Replique предлагает гибкое решение для операторов железных дорог, которым нужны запасные и нестандартные детали, используя промышленные материалы и запатентованные процессы обеспечения качества.
2. Искусственный интеллект
ИИ использует данные датчиков для прогнозирования отказов оборудования и оптимизации расписания движения поездов. Он сокращает время простоя и оптимизирует графики технического обслуживания с помощью нейронных сетей и метаэвристики. Эти технологии применяются в системах мониторинга пути и обслуживания подвижного состава, чтобы повысить безопасность и снизить расходы.
3 практических примера использования искусственного интеллекта в железнодорожном транспорте
- Прогнозирование неисправностей в режиме реального времени. Железнодорожные компании используют искусственный интеллект для мониторинга состояния путей. Он собирает данные с датчиков и из окружающей среды, чтобы прогнозировать неисправности и заранее их устранять. Это сокращает время простоя, повышает безопасность и снижает затраты на ремонт.
- Оптимизация расписания. Алгоритмы машинного обучения анализируют пассажиропоток и другие данные, чтобы оптимизировать расписание поездов. Проверенные модели сокращают задержки и повышают надёжность обслуживания.
- Автоматизированные проверки. Благодаря искусственному интеллекту, включая робототехнику, беспилотники и датчики, проверки железнодорожной инфраструктуры проходят быстрее. Это позволяет своевременно проводить техническое обслуживание и обеспечивает безопасность и долговечность железнодорожных объектов.
supplai
Голландский стартап supplai предлагает решение Rail OCR для железнодорожной промышленности. Оно основано на искусственном интеллекте и позволяет автоматизировать различные процессы.
supplai использует оптическое распознавание символов (OCR) для вагонов, автоматической идентификации оборудования (AEI) и автоматизированных пропускных систем (AGS). Это позволяет обрабатывать данные без традиционных камер линейного сканирования.
Стартап интегрируется с системами управления терминалами и может быть развёрнут в облаке или локально. Онлайн-платформа постоянно обучает алгоритмы, чтобы повысить операционную эффективность, автоматизировать сбор данных и сократить ошибки ручного ввода.
3. Цифровой двойник
Железнодорожники используют цифровые двойники, чтобы работать эффективнее, проводить обслуживание по состоянию и обеспечивать безопасность. Эта технология помогает избежать неожиданных поломок оборудования, более эффективно его использовать и соблюдать нормативы.
Цифровые двойники собирают информацию с датчиков интернета вещей в реальном времени, прогнозируют обслуживание с помощью искусственного интеллекта и обрабатывают данные через облачные вычисления. Это даёт железным дорогам мощные инструменты для улучшения планирования движения поездов, снижения затрат на обслуживание и повышения безопасности.
3 практических примера использования цифровых двойников на железной дороге
- Сокращение времени простоя. Датчики IoT контролируют состояние колёс и тормозов поезда. Анализ данных в реальном времени помогает предсказать, когда потребуется техническое обслуживание, предотвратить поломки и сократить простои. Это делает работу поездов бесперебойной.
- Управление инфраструктурой. Цифровые двойники BIM и географические информационные системы GIS помогают управлять железнодорожной инфраструктурой. Благодаря их интеграции можно получить детальное представление об активах, что позволяет эффективно планировать, строить и обслуживать объекты.
- Оптимизированное железнодорожное планирование. Цифровые двойники при помощи инструментов моделирования и искусственного интеллекта оптимизируют расписание движения поездов. Они учитывают разные факторы, такие как погода и количество пассажиров, чтобы составить эффективный график и сократить задержки. Это повышает общую эффективность работы.
TheCrossProduct
Стартап TheCrossProduct разрабатывает ПО, которое автоматизирует сканирование больших территорий и создаёт точные 3D-копии объектов инфраструктуры: рельсов, дорожек, кабелей.
Программное обеспечение использует технологию 3D LiDAR и искусственный интеллект для оценки безопасных расстояний и выявления рисков столкновений. Оно обрабатывает облака точек в разных форматах и преобразует их в 3D-полилинии для интеграции с ГИС или BIM-приложениями.
Решение TheCrossProduct также исследует железнодорожную колею, чтобы обеспечить её совместимость с инфраструктурой. Это позволяет повысить эффективность обслуживания благодаря точным данным.
4. Большие данные и аналитика
Ключевые технологии больших данных включают платформы для анализа, например, высокопроизводительные вычислительные кластеры (HPCC). Они анализируют данные в реальном времени и обеспечивают безопасность в железнодорожной отрасли.
Интегрированные системы, такие как киберфизические системы, интернет вещей и облачные вычисления, связывают между собой железнодорожные активы. Интеллектуальные датчики собирают информацию о состоянии инфраструктуры, что позволяет прогнозировать обслуживание и эффективно управлять активами. Это помогает принимать взвешенные решения и оптимизировать жизненный цикл железнодорожных активов.
3 практических примера использования больших данных и аналитики в железнодорожной отрасли
- Упреждающее управление оборудованием. Анализ данных датчиков IoT с поездов и путей позволяет прогнозировать отказы оборудования и проводить техническое обслуживание заранее. Это сокращает время простоя и оптимизирует график ремонта.
- Мониторинг в реальном времени. Позволяет быстро реагировать на проблемы, такие как задержки или сбои в работе оборудования. Это обеспечивает бесперебойную работу и надёжность обслуживания пассажиров и грузов.
- Работа с пассажирами. Анализируются данные о пассажирах (продажа билетов, схемы поездок, демографические данные), чтобы улучшить обслуживание, оптимизировать цены и персонализировать поездки для повышения удовлетворённости клиентов.
Lenz Labs
Британский стартап Lenz Lab создаёт платформу сетевого картографирования для оптимизации обслуживания и логистики на железных дорогах.
С её помощью можно визуализировать, планировать и составлять отчёты о сезонной обработке путей, чтобы устранять проблемы со сцеплением из-за погодных условий. Это влияет на торможение и ускорение поездов.
Также платформа помогает проводить инспекции активов: проверять работоспособность сигналов и систем электроснабжения.
Lenz Lab упрощает анализ задержек. Менеджеры могут изучать исторические инциденты и задержки, создавать отчёты и понимать их финансовые последствия.
5. Кибербезопасность
Отрасль становится уязвимой для киберугроз при интеграции технологий IoT, искусственного интеллекта и облачных технологий в железнодорожные системы.
Решения в области кибербезопасности защищают критически важную инфраструктуру, обеспечивают целостность оперативных данных и соблюдение нормативных требований. Кибербезопасность способствует внедрению таких инноваций, как шифрование для безопасной передачи данных, искусственный интеллект и машинное обучение для обнаружения угроз, блокчейн для защиты записей транзакций от несанкционированного доступа.
3 практических примера использования кибербезопасности в железнодорожном транспорте
- Защита систем управления. Брандмауэры, системы обнаружения вторжений (IDS) и безопасные протоколы связи защищают системы управления поездами. Решения по обеспечению безопасности SCADA и средства мониторинга предотвращают несанкционированный доступ, обеспечивая безопасную эксплуатацию.
- Безопасность данных пассажиров. Шифрование (AES, RSA) и многофакторная аутентификация (MFA) защищают данные пассажиров. Безопасные платёжные шлюзы и системы IAM охраняют конфиденциальную информацию, снижая вероятность кражи личных данных и мошенничества.
- Обнаружение угроз в режиме реального времени. Системы SIEM и платформы на базе искусственного интеллекта отслеживают подозрительную активность и предотвращают кибератаки, обеспечивая непрерывную и безопасную работу железной дороги.
Shift5
Стартап Shift5 создаёт платформу для наблюдения за работой бортовых операционных технологий (OT). Она собирает и анализирует данные последовательной шины, обеспечивает доступ к информации в реальном времени и предоставляет оперативную аналитику.
Платформа полезна для аэрокосмической, железнодорожной и оборонной промышленности. Она предлагает такие функции, как предиктивное обслуживание, обнаружение киберугроз и мониторинг соответствия.
Shift5 также повышает уровень кибербезопасности, обеспечивая непрерывный мониторинг и защиту от кибератак на OT-системы. Платформа предоставляет командам операторов и специалистов по кибербезопасности обзор данных и интеллектуальные решения для защиты и оптимизации работы оборудования.
6. CleanTech
Железнодорожные компании применяют экологически чистые технологии из-за требований регулирующих органов и спроса на «зеленые» решения. Они используют водородные топливные элементы для поездов, системы рекуперативного торможения и лёгкие материалы, такие как углеродное волокно. Эти инновации позволяют снизить выбросы углерода, потребление энергии и эксплуатационные расходы.
3 практических примера использования чистых технологий в железнодорожном транспорте
Поезда на водородных топливных элементах вырабатывают электричество, соединяя водород и кислород. При этом выделяется только водяной пар. Эта технология заменяет дизельные двигатели и позволяет снизить выбросы парниковых газов, а также улучшить качество воздуха.
Рекуперативные тормозные системы преобразуют кинетическую энергию поезда в электрическую во время замедления. Это снижает общее энергопотребление и зависимость от внешних источников энергии.
Железнодорожная инфраструктура на солнечных батареях использует солнечный свет для работы станций, систем сигнализации, освещения и даже зарядки поездов.
SWS Power Solutions
Стартап SWS Power Solutions из Австрии создаёт SWS-PowerBox — устройство, которое работает на литий-ионных аккумуляторах и не производит выбросов. Оно обеспечивает автономное энергоснабжение холодильных установок в грузовых вагонах, поддерживает удалённый мониторинг и диагностику.
SWS-PowerBox имеет модульную конструкцию и быстро заряжается. Устройство надёжно и экологично и подходит для чувствительной к температуре логистики.
7. Облачные вычисления
AWS Cloud, Microsoft Azure и открытые облачные системы помогают железнодорожному сектору управлять данными и анализировать их. Эти решения повышают надёжность систем, улучшают работу и сокращают расходы, так как требуют меньше локальной инфраструктуры.
Облачные вычисления также улучшают взаимодействие: данные больше не изолированы, а информацией можно обмениваться в реальном времени. Широкополосная связь с облачными технологиями помогает проводить техобслуживание по состоянию и внедрять интеллектуальное видеонаблюдение. Это позволяет железнодорожным операторам работать эффективнее и безопаснее.
3 практических примера использования облачных вычислений на железных дорогах
Восстановление после катастроф. Облачные вычисления помогают создавать резервные копии важных данных с железных дорог. Это позволяет быстро восстановить информацию после системного сбоя или кибератаки и избежать потери данных, а также обеспечивает непрерывность работы.
Системы продажи и бронирования билетов. На облачных платформах находятся системы продажи билетов, которые можно масштабировать. Они используют архитектуру микросервисов и аналитику в реальном времени, что позволяет им работать эффективнее в пиковые часы, предоставлять персонализированный сервис и сокращать расходы на эксплуатацию.
Мониторинг поездов в режиме реального времени. Централизованное управление расписанием, отправкой поездов и распределением ресурсов с мониторингом в реальном времени через GPS и IoT. Аналитика на платформах Azure или Google Cloud помогает оптимизировать расписание, уменьшить задержки и повысить безопасность пассажиров за счёт оповещений в реальном времени.
Praedico
Голландский стартап Praedico создаёт программное обеспечение для облачных вычислений. Оно помогает оптимизировать работу сетей лёгкого и тяжёлого транспорта, централизуя и переводя в цифровой формат данные о железных дорогах.
Платформа использует большие данные и алгоритмы искусственного интеллекта для прогнозирования потенциальных дефектов, повышения доступности путей и снижения затрат на обслуживание. Она оценивает риски и производительность с помощью KPI и отслеживания отклонений.
Стартап предлагает функции, которые помогают принимать обоснованные решения:
- спутниковые снимки высокого разрешения;
- картографирование ГИС;
- мобильная доступность;
- упрощённая продажа билетов.
Эти функции повышают безопасность, надёжность и эффективность железнодорожных сетей. Кроме того, Praedico обеспечивает моделирование и сценарное планирование на железной дороге, что позволяет железнодорожным операторам создавать симуляции и прогнозы для анализа различных сценариев.
8. Технологии связи
Технологии связи делают работу на железной дороге эффективнее.
Ключевая технология — 5G. Она обеспечивает высокоскоростную связь с низкой задержкой, что важно для работы и обслуживания пассажиров.
Интеграция 5G с ethernet и сетями TSN позволяет передавать данные без задержек. Это критически важно для систем безопасности.
LoRaWAN поддерживает дальнюю связь с низким энергопотреблением. Эта технология помогает отслеживать активы и мониторить инфраструктуру в удалённых районах.
Сети Wi-Fi и частные сети LTE обеспечивают доступ в интернет для пассажиров и улучшают оперативную связь в железнодорожных сетях.
3 практических примера использования технологий связи на железной дороге
Передовые системы сигнализации. Управление движением поездов с помощью CBTC и ERTMS основано на постоянной связи между поездами и диспетчерами. Это повышает безопасность, надёжность и пропускную способность железных дорог, позволяя сократить расстояние между поездами и эффективнее управлять движением.
Умные станции. Сети Wi-Fi и беспроводные ячеистые сети на станциях дают доступ в интернет, позволяют покупать билеты онлайн и обновлять информацию в реальном времени. Они делают поездки более комфортными за счёт персонализированных услуг, оптимизируют работу станций и помогают внедрять «умные» решения.
Связь между транспортными средствами и всем остальным (V2X). Технология V2X позволяет поездам обмениваться данными друг с другом и с инфраструктурой. Это помогает избежать столкновений, улучшить управление движением и эффективнее использовать железнодорожные сети, особенно в городах.
United ECM
United ECM — компания из США, которая строит и обслуживает высокоскоростные электрифицированные транзитные системы.
Компания объединяет опыт в нескольких областях:
- системы тягового электроснабжения;
- подвесные катенарные системы;
- SCADA (диспетчерское управление и сбор данных);
- управление поездами.
Платформа компании централизует процесс принятия решений. Она предлагает железнодорожным операторам полное представление об инфраструктуре, включая проектирование коммуникаций и критически важных систем безопасности.
Объединяя знания в области эксплуатации с проектированием, United ECM оптимизирует надёжность, безопасность и эффективность транзитных систем. Это позволяет транзитным агентствам управлять сложными проектами и минимизировать перебои в работе.
9. Интернет вещей
IoT преобразует железнодорожную отрасль, объединяя физические объекты с цифровыми платформами. Этому способствуют интеллектуальные датчики, сотовая связь IoT и системы связи «машина-машина» (M2M).
IoT-датчики в поездах, на путях и станциях отслеживают состояние объектов и инфраструктуры в режиме реального времени. А достижения в области компьютерного зрения и интеллектуальных камер повышают безопасность, автоматически оповещая о происшествиях.
Железнодорожные операторы внедряют эти технологии для оптимизации графиков технического обслуживания, повышения эффективности работы и безопасности пассажиров.
3 практических примера использования Интернета вещей на железной дороге
- Умное техническое обслуживание. IoT-датчики отслеживают состояние важных частей поезда: колёс, тормозов и рельсов. Данные в реальном времени отправляются на облачную платформу для анализа. Это позволяет прогнозировать обслуживание, заранее выявлять и устранять неисправности, сокращать простои, снижать затраты на ремонт и обеспечивать безопасность.
- Управление энергопотреблением. IoT-устройства следят за расходом энергии в поездах и на железной дороге. Собранные данные помогают оптимизировать энергопотребление и сократить расходы. Это особенно полезно для электропоездов, где энергоэффективность играет ключевую роль. Железнодорожные компании регулируют энергопотребление в зависимости от условий, чтобы экономить энергию.
- Повышение качества обслуживания пассажиров. В режиме реального времени через подключённые устройства и приложения можно узнать расписание поездов, информацию о задержках и изменениях на платформах. Интеллектуальные системы продажи билетов также упрощают посадку: время ожидания сокращается, а качество обслуживания повышается.
Стартап для наблюдения: Cnection
Стартап Cnection из Великобритании предлагает решения для отслеживания активов на основе RFID для железнодорожного сектора.
TrakStar MQ — это считыватель RFID в погодоустойчивом корпусе со степенью защиты IP67, который позволяет управлять активами без присмотра.
TagSta Pro — это программатор и считыватель RFID-меток, соответствующий стандартам GS1 EPC/RFID. Он упрощает процесс программирования.
Также компания предлагает UHF RFID-метки для автоматической идентификации транспортных средств и интеллектуальный UHF RF-метр для обнаружения активности RFID-считывателей в диапазоне UHF 868 МГц.
10. Передовая робототехника
Роботы с автономными манипуляторами выполняют сварку и шлифовку железнодорожных путей. Они работают непрерывно, снижая риски для человека и время простоя.
Когнитивная аналитика и робототехника помогают принимать решения по техническому обслуживанию на основе данных в реальном времени. Лёгкие роботы для осмотра и технического обслуживания снижают затраты и обеспечивают безопасность железнодорожной инфраструктуры.
Эти технологии решают проблему нехватки рабочей силы и делают железнодорожные сети надёжными на долгое время.
3 практических примера использования передовой робототехники на железных дорогах
Автономные инспекционные и ремонтные роботы. Роботы исследуют железную дорогу с помощью LiDAR и камер, чтобы найти трещины и смещения. Данные передаются по 5G для анализа в реальном времени с использованием искусственного интеллекта. Это повышает безопасность, так как минимизирует участие человека в опасной работе, а также увеличивает точность и скорость осмотра.
Роботизированные системы сварки и ремонта. Роботизированные руки со сварочными инструментами, управляемые компьютером, точно сваривают и ремонтируют в железнодорожных депо. Программное обеспечение автоматизирует эти задачи, делая ремонт более согласованным и быстрым и снижая риск аварий.
Автономное управление поездами. Робототехника и искусственный интеллект позволяют поездам ездить самостоятельно, а датчики LiDAR и радар обеспечивают безопасность движения, контролируя скорость, торможение и обнаруживая препятствия.
NXTGEN Industries
Австралийский стартап NXTGEN Industries создаёт автономные системы проверки железнодорожной инфраструктуры:
- ARIIS (autonomous railway infrastructure inspection system) для инспекции путей и тоннелей, которая использует визуальное изображение высокого разрешения, LiDAR, GPS и лазерные инструменты;
- T.R.E.S. (train examination system) для комплексной проверки поездов с помощью роботизированной руки, беспроводной связи и камер.
Обе системы получают данные в режиме реального времени, что ускоряет осмотр объектов.
27.09.2024, 13 просмотров.