InnoTrans 2026: Hitachi Rail stawia na sztuczną inteligencję. Od 2027 roku wszystkie nowe pociągi z czujnikami HMAX

Rozwiązanie obejmie także pociągi dużych prędkości ETR1000. Technologia jest już wykorzystywana w około 2500 pociągach, a w kolejnych latach liczba ta ma wzrosnąć do prawie 3500.

Rozkład jazdy:

1. Kiedy pierwsze nowe pojazdy Hitachi Rail wyposażone standardowo w system HMAX trafią do regularnej eksploatacji?
2. W jaki sposób HMAX będzie wykorzystywany do przewidywania usterek i planowania prac utrzymaniowych w pociągach?
3. Na jakim etapie są prace Hitachi Rail nad autonomicznymi tramwajami wykorzystującymi sztuczną inteligencję, LiDAR, radar i kamery?

Wszystkie nowe pojazdy z HMAX

Nowa inicjatywa nosi nazwę „Enhanced by HMAX” i została ogłoszona podczas targów InnoTrans w Berlinie. Jej założeniem jest szersze wykorzystanie sztucznej inteligencji oraz analizy danych w czasie rzeczywistym w praktycznie wszystkich obszarach funkcjonowania systemu kolejowego.

HMAX ma pozwolić operatorom przejść od reagowania na występujące już problemy do ich wcześniejszego przewidywania. Dane zbierane z pojazdów i infrastruktury będą wykorzystywane do monitorowania stanu urządzeń, wykrywania potencjalnych usterek oraz optymalizacji prac utrzymaniowych.

Od 2027 roku Hitachi Rail będzie standardowo montować własną technologię czujników HMAX we wszystkich nowych pojazdach szynowych.

Obejmie to również flagowe konstrukcje producenta, w tym pociągi dużych prędkości ETR1000.

Czujniki będą rejestrować w czasie rzeczywistym informacje pochodzące z najważniejszych systemów pojazdu. Operatorzy będą dzięki temu mogli stale obserwować jego stan i wydajność, wykrywać pojawiające się zakłócenia oraz lepiej planować utrzymanie w całym cyklu życia taboru.

HMAX nie jest jednak rozwiązaniem dopiero rozpoczynającym wdrażanie. Od premiery technologii podczas InnoTrans w 2024 roku została ona zainstalowana w około 2500 pociągach.

Na podstawie obecnego portfela zamówień Hitachi Rail przewiduje, że w najbliższych latach liczba pociągów wyposażonych w HMAX zwiększy się do prawie 3500.

Jedna platforma dla pociągów i infrastruktury

HMAX for Rail jest cyfrową platformą zarządzania aktywami. Jej zadaniem jest integracja i ujednolicenie danych pochodzących z pociągów, systemów sygnalizacji oraz infrastruktury.

System wykorzystuje zaawansowaną sztuczną inteligencję oraz przetwarzanie informacji w czasie rzeczywistym na urządzeniach brzegowych. W tym zakresie Hitachi współpracuje między innymi z NVIDIA.

Rozwiązanie ma zmieniać sposób zarządzania koleją z modelu reaktywnego na predykcyjny. Zamiast podejmowania działań dopiero po wystąpieniu awarii dane mają umożliwić wcześniejsze rozpoznawanie niepokojących zmian i zaplanowanie odpowiednich działań.

– Nasze zobowiązanie do zainstalowania HMAX we wszystkich nowych pojazdach od przyszłego roku pokazuje, jak ogromne znaczenie dla wydajności, niezawodności i efektywności nowoczesnych flot kolejowych ma obecnie cyfrowe zarządzanie zasobami – powiedział Giuseppe Marino, CEO Hitachi Rail.

Jak dodał, „Enhanced by HMAX” ma być kolejnym etapem transformacji w kierunku cyfrowej mobilności poprzez wykorzystanie sztucznej inteligencji i analizy danych w czasie rzeczywistym w każdym elemencie systemu kolejowego.

– Łącząc tabor, infrastrukturę i eksploatację za pośrednictwem jednej platformy danych, umożliwiamy naszym klientom czerpanie większej wartości z ich aktywów i działalności operacyjnej – dodał Giuseppe Marino.

Zarządzanie ruchem i utrzymanie w jednym systemie

Ważnym elementem programu będzie również rozwój centrów iOCC, czyli Integrated Operations Control Centres.

Rozwiązanie ma zacierać tradycyjną granicę pomiędzy zarządzaniem ruchem a utrzymaniem. Operatorzy kolejowi będą mogli korzystać z tych samych informacji dotyczących stanu taboru i infrastruktury, które trafiają do zespołów odpowiedzialnych za utrzymanie.

HMAX ma na bieżąco analizować dane pochodzące z całego systemu kolejowego i ustalać priorytety.

Ma to ograniczyć konieczność wymiany informacji za pomocą spotkań planistycznych, arkuszy kalkulacyjnych czy rozmów telefonicznych. Zespoły operacyjne będą mogły szybciej reagować na zakłócenia, a jednocześnie informacje o problemach będą przekazywane do służb odpowiedzialnych za utrzymanie.

Wspólny obraz stanu sieci ma ułatwiać koordynowanie działań w czasie rzeczywistym, zwiększać niezawodność i wydajność przewozów oraz ograniczać całkowite koszty utrzymania.

Hitachi rozwija technologie autonomicznych tramwajów

HMAX będzie wykorzystywany także w pracach nad autonomicznymi tramwajami.

Hitachi rozszerza zastosowanie bibliotek NVIDIA Omniverse, wykorzystywanych do symulacji środowisk monitorowania sieci trakcyjnej, właśnie na technologie związane z automatyzacją tramwajów.

Rozwijane systemy wykorzystują autonomiczne pozycjonowanie nowej generacji NGAP, które ma pozwalać na określenie położenia pojazdu na torze z dokładnością poniżej jednego metra.

Drugim istotnym elementem jest wykrywanie, klasyfikowanie i śledzenie przeszkód. W tym celu system łączy informacje pochodzące z IMU, radarów, LiDAR-u, kamer stereoskopowych oraz pozycjonowania satelitarnego GNSS.

Modele sztucznej inteligencji odpowiedzialne za te funkcje rozwijane są również z wykorzystaniem symulowanych danych kolejowych. Hitachi korzysta między innymi z otwartego modelu świata NVIDIA Cosmos oraz rozwiązania NVIDIA Metropolis Blueprint.

AI może ćwiczyć sytuacje, które na kolei zdarzają się bardzo rzadko

Wykorzystanie symulacji pozwala trenować systemy na znacznie większej liczbie scenariuszy, niż byłoby to możliwe wyłącznie przy użyciu danych zbieranych podczas normalnego ruchu.

Dotyczy to szczególnie rzadkich zdarzeń, sytuacji związanych z bezpieczeństwem oraz wydarzeń o kluczowym znaczeniu. Bez symulacji zebranie odpowiedniej liczby takich przypadków mogłoby wymagać wielu lat eksploatacji.

Według Hitachi takie podejście może w przyszłości zmniejszyć zapotrzebowanie na infrastrukturę naziemną, ograniczyć koszty instalacji i utrzymania oraz zwiększyć przepustowość.

Korzyścią ma być również poprawa efektywności energetycznej dzięki optymalizacji profili prędkości pojazdów.

Z 10 dni do analizy w czasie rzeczywistym

Jednym z przykładów praktycznego wykorzystania HMAX jest monitorowanie sieci trakcyjnej.

Kamery zamontowane w poruszających się pociągach rejestrują stan infrastruktury. Wcześniej przetworzenie materiału zgromadzonego w ciągu jednego dnia mogło zajmować nawet 10 dni. Było to związane z ręcznym pozyskiwaniem danych oraz ich późniejszym przetwarzaniem w chmurze.

Po wdrożeniu platformy NVIDIA IGX Thor dane mogą być za pośrednictwem HMAX analizowane w czasie rzeczywistym. Do dalszej weryfikacji kierowane są przede wszystkim przypadki, w których system wykryje potencjalną usterkę.

Pozwala to szybciej podejmować decyzje dotyczące ewentualnych napraw i jednocześnie ograniczać zakłócenia w ruchu kolejowym.

Koszty utrzymania i energii niższe o 15 procent

Hitachi Rail wskazuje również na ekonomiczne efekty wykorzystania cyfrowego zarządzania aktywami.

Około połowy kosztów funkcjonowania kolei przypada na utrzymanie oraz energię. HMAX ma optymalizować właśnie te dwa obszary poprzez wydłużanie żywotności poszczególnych elementów oraz ograniczanie zbędnych czynności konserwacyjnych.

W przypadku wybranych klientów wykorzystanie platformy pozwoliło zmniejszyć koszty utrzymania o 15 proc. Jednocześnie o 15 proc. udało się ograniczyć zużycie energii.

Program „Enhanced by HMAX” ma rozszerzyć wykorzystanie takich rozwiązań na cały ekosystem kolejowy – od pojedynczego pojazdu, przez infrastrukturę i systemy sterowania, aż po codzienne zarządzanie ruchem całej sieci.