Проверка видимости ж/д сигналов с помощью VR

Организация системы видимых и звуковых сигналов для передачи приказов и указаний, относящихся к движению поездов и маневровой работе, типы сигнальных приборов, при помощи которых эти сигналы подаются, строго регламентируется специальными инструкциями.

Видимые сигналы передаются с помощью сигнальных приборов, включая светофоры, диски, щиты, фонари, флаги, сигнальные указатели и сигнальные знаки. Они должны быть четко различимы на определенных дистанциях и в различных условиях видимости, а машинисты должны однозначно прочитать сигнал за определенное расчетное время. На основании этого определяется требуемое расстояние считывания (англ. термин Required Readable Distance, RRD).

Факторы, которые могут повлиять на видимость сигнала, включают: положение столба или портала; такие сооружения, как электрические опоры, мосты и здания станций; время суток и погодные условия; кабины машинистов и углы обзора, включая прямое солнце; риск перечитывания (видение неправильного сигнала); мешающие местные условия, такие как внешнее освещение; наличие множества сигналов; тип сигнала, например, его цвет, семафор, наземный сигнал, транспарант-ретранслятор или указатель маршрута; кривизна пути; тоннели и светлые/темные контрасты в вырубках.

Проверка видимости сигналов - это процесс, который подтверждает, что машинисты поездов способны надежно считать, интерпретировать и среагировать на сигнальные знаки. В Великобритании оценка видимости сигналов проводится Комитетом по наблюдению за сигналами (SSC). Традицонная проверка видимости сигналов / моделирование их расстановки проводится путем выезда проверяющей комиссии на место для инспекции. Для осмотра путей с высоты машиниста специалисты используют перископ, и, иногда, макеты сигналов, которые размещаются в предполагаемых точках установки для согласования.

Сложность подобного подхода заключается в том, что велика вероятность ошибки, особенно если новые объекты инфраструктуры еще не построены или если доступ к реальной среде нецелесообразен или небезопасен.

При этом, идея видеосъемки маршрута из кабины поезда, на котором будет производится изменение системы сигнализации, обеспечивает только один угол обзора и может не отражать картинку, которую видит машинист. Существуют видеозаписи из кабины, на которых видно, что в кабину попадает много солнечного света, что затрудняет видимость сигналов поезда. Однако сами машинисты таких поездов с камерами на борту часто сообщают, что у них нет проблем с видением сигналов. Кроме того, трудно смоделировать предлагаемые сигналы на видео.

Британская компания True North Rail была создана в 2018 году двумя инженерами-железнодорожниками. Их идея заключалась в разработке VR-инструмента, который позволил бы изучать в виртуальной реальности проблемы с видимостью ж/д сигналов, их перекрытием другими объектами инфраструктуры, моделированием плохих условий освещенности и т.д.

Разработка прототипа решения для проверки сигналов была начата в апреле 2019 года. За его основу был взят популярный игровой движок Unreal Engine компании Epic Games. В октябре 2019 года была завершена демонстрация и создание рабочей бета-модели.

Первым проектом, в котором использовался инструмент True North Rail, стал проект модернизации сигнальной системы на железной дороги из Раджли в Колвич. Этот маршрут был известен как один из самых сложных для визирования сигналов: на 42 милях маршрута (67,5 км) расположено 59 сигналов (16 сигнальных столбиков и 43 портальных сигнала). Максимальная скорость движения по маршруту составляет 125 миль в час (200 км/ч), на нем расположены 44 моста, 600 воздушных линий, один тоннель, одна станция и множество поворотов, что создает многочисленные помехи для видимости.

Кроме того, в рамках проекта требовалось создание модели для Комитета по наблюдению за сигналами в ограниченные сроки - в течение шести недель, начиная с июня 2020 года.

Особую проблему представляло дерево на заднем дворе одного из жителей, которое могло повлиять на видимость сигнала. Компания True North смогла быстро и точно смоделировать дерево, используя данные лидарной вертолетной съемки. Это позволило комитету оценить его влияние на видимость сигнала. Кроме того, в рамках проекта удалось отказаться от использования нескольких баннерных ретрансляторов на огромных сигнальных порталах, которые считались необходимыми в ходе первоначальных видеоисследований. Отмечается, что это позволило сэкономить "миллионы фунтов стерлингов".

Среди преимуществ VR-решения по сравнению с традиционными САПР-системами отмечается:

• возможность учитывать влияние яркого солнечного света;
• автоматическое ухудшение видимости (затуманивание);
• изменять время дня и тип погоды;
• быстро модифицировать "картинку";
• быстро анимировать изображение.

Решение поддерживает взаимодействие с системами САПР и географическими информационными системами. Также в него могут быть загружены материалы САПР и изображения, полученные из фотографий местности и записей поездок в кабинах машинистов.