Качество щебня проверит компьютерное зрение

В Архангельском и Сольвычегодском регионах Северной дороги проходят испытания блоков фиксации и контроля качества очистки щебня с функциями искусственного интеллекта и машинного обучения. Они оборудованы системой машинного зрения и георадарным комплексом.

Опытные образцы блоков фиксации и контроля качества щебнеочистки установлены на щебнеочистительные машины ЩОМ-1200ПУ, СЧ-601 и ЩОМ-1400. Они контролируют исполнение параметров вырезки и очистки щебня, в том числе его количество и состав.

Сейчас процесс забора щебня механизирован. Щебнеочистительные машины в процессе работы передают его по конвейерам на грохота – сито, отсеивающее мелкие камни, пыль, грязь, просыпавшийся уголь и так далее, оставляя только щебень определенных фракций. Затем очищенный балласт возвращается в путь, все остальное уходит в состав засорителей либо высыпается на обочину железной дороги.
В заводских параметрах щебнеочистительных машин не предусмотрены устройства, контролирующие качество очистки щебня. Оценка качества щебня проходит, согласно инструкции, «на глаз»: сотрудники должны вручную отсеивать, взвешивать, сушить и оценивать качество щебня. Это технологически неудобно на практике в полевых условиях.

Во ВНИИЖТ разработали систему, которая позволяет оценить качество выполненных щебнеочистительных работ по набору критериев и вывести взвешенную оценку процесса в целом.

Новые блоки фиксации и контроля качества щебнеочистки помогут оценить эффективность работы, проделанной щебнеочистительной машиной:

◆ Система машинного зрения определяет размеры, параметры, лещадность, кубовидность щебня, который очистительная машина оставляет за собой, и другие важные параметры. Камера, позволяющая проводить такое наблюдение, закрепляется на задней тележке машины. По собранным данным проводятся необходимые расчеты, которые ложатся в основу анализа качества очистки щебня.
◆ Георадарный комплекс позволяет определить наличие примесей и загрязнителей в оставшемся щебне. По данным, передаваемым двумя антеннами, установленными на входе и на выходе забираемого материала, можно оценить эффективность очистки щебня.

Оборудование для оценки качества очистки щебня на щебнеочистительные машины и конвейеры (приемные, с засорителем, с чистым щебнем) устанавливается в пространство под кабиной, рядом с рабочими приборами. Система с элементами искусственного интеллекта проводит комплексную оценку проектных параметров: глубину вырезки, уклон баровой цепи, место и параметры щебня, количественные и качественные показатели, а также фиксирует все действия машиниста.
Так, в режиме реального времени оборудование позволяет измерять и отслеживать все характеристики забираемого и возвращаемого щебня.

«Уникальность нашей работы заключается в том, что мы разработали методику обучения нейросети: адаптировали ее к тому, чтобы распознавать щебень по заданным параметрам», – сообщил заместитель директора Центра технологических информационных систем АО «ВНИИЖТ» Андрей Воронков.

Также специалисты разработали конструкторскую документацию и программное обеспечение. Ранее в России уже предпринимались попытки по созданию подобных систем.

«Однако мы впервые смогли добиться возможности проводить комплексный анализ, взвешенно оценивать параметры проекта. Также мы впервые применили георадар в задаче оценки объема посторонних примесей в щебне. Это наша совместная разработка вместе с ООО «Логис» – российским производителем георадаров»,– сказал Андрей Воронков.

Переоборудование щебнеочистительных машин блоками фиксации и контроля качества щебнеочистки занимает около одной недели. Основная работа включает в себя прокладку кабелей и подключение питания. После установки системы сотрудники проходят обучение по работе с новым оборудованием. Интуитивно понятный интерфейс позволяет им быстро влиться в процесс и начать использовать установленное оборудование.

В процессе работы щебнеочистительной машины программа выдает данные в режиме реального времени. Через установленные дополнительные камеры оператор видит занятость транспортеров, процесс очистки, может при необходимости принимать решения о торможении, снижении или увеличении скорости движения машины. В ходе работы искусственный интеллект выдает интегральную оценку, показывающую, на какой стадии находится проект и насколько проводимая работа соответствует поставленным задачам.

Новое оборудование точнее показывает, что происходит с рабочими органами, и позволяет оператору на основе объективных наблюдений оценить процесс очистки щебня и скорректировать скорость лент, движение машины, углубление баровой цепи, привести весь рабочий процесс в соответствие с проектом.

На данный момент уже проведена установка систем на машины, идет проверка показаний всех датчиков. Опытные образцы блоков фиксации и контроля качества щебнеочистки установлены на щебнеочистительные машины ЩОМ-1200ПУ, СЧ-601 и ЩОМ-1400.
Испытания продлятся в течение года: за это время будут собраны и проанализированы данные с блоков. Дальнейшие инженерные решения будут приняты после анализа результатов работы всех датчиков.

По планам работ испытания проходят на Северной ЖД, в Архангельской области, Сольвычегодском регионе.
«Мы не выбирали район испытаний и состав щебня. Думаю, хорошо, что машины работают, проверяются и испытываются именно в таких суровых северных «боевых» условиях», – отметил Андрей Воронков.