Статистика несчастных случаев на железнодорожных путях в России неутешительная: около 2 тысяч человек ежегодно получают травмы, половина из них настолько серьёзны, что заканчиваются летальным исходом. За 2022 год, в том числе из-за несанкционированного перехода через рельсы, было травмировано 1886 человек, из них — 1297 со смертельным исходом. За январь – сентябрь 2023 на железнодорожной инфраструктуре по своей неосторожности травмы получили 1210 человек, из них — 854 погибли.

20-летняя студентка факультета «Информационные системы и технологии» ПГУТИ Екатерина Зеленина вместе со своим наставником – доцентом, кандидатом технических наук Оксаной Захаровой попыталась найти решение для повышения безопасности. Проектом «Аларм-система защиты от заступов на железнодорожной платформе» позволяет распознавать и предупреждать о пересечении ограничительной линии на путях, что позволит предотвращать несчастные случаи.

В основе разработки лежат две современные концепции, не имеющие, на первый взгляд, отношения к железной дороге – теория массового обслуживания и сеть IoT – Интернет вещей.
Теория массового обслуживания была разработана для крупных супермаркетов с большим трафиком посетителей. Для оптимизации работы касс и сокращения очередей в залах устанавливается специальное оборудование, потоки информации с которого выводятся в единую систему, где искусственный интеллект проводит обработку и анализ данных. На основании анализа принимается ряд решений, позволяющих оптимизировать работу, минимизировать задержки и повысить пропускную способность сети. Все вместе позволяет повысить качество сервиса.

Интернет вещей (Internet of Things, IoT) – это система, объединяющая технические устройства в единую сеть, внутри которой они обмениваются информацией без участия человека. Системы IoT применяются во многих сферах, например, система мониторинга тяжелого пациента в больнице, для создания контура безопасности на объектах. Самый простой пример, известный многим – «умный» дом.

Применение этих технологий на объектах железнодорожной инфраструктуры обусловлен несколькими параметрами. Трафик пассажиров на железнодорожных станциях в часы пик сравним с пиком посетителей супермаркета, а значит, для создания системы мониторинга теория массового обслуживания подходит.
Принципы системы IoT позволят объединить все датчики, необходимые для мониторинга, обеспечить отправку данных на сервер и позволить оператору управлять их работой, исходя из времени суток, уличной температуры и других условий.

Екатерина Зеленина предложила использовать в разрабатываемой аларм-системе массивы данных, интегрируемых с различных устройств. Например, связать датчики движения поездов и данные системы видеонаблюдения, следящих за людьми, находящимися вблизи железнодорожных путей.

Аларм-система включает в себя специальную программу, устанавливаемую на уже имеющиеся сервера. Вторая часть – чип, интегрированный в систему наблюдения.

Данные с камер видеонаблюдения и датчиков движения поступают на сервер, где обрабатывается информация о местонахождении людей, их траектории движения, скорости движения. Нейросеть анализирует аспекты поведения человека и может дать прогноз вероятности возникновения инцидент на путях. Проще говоря, система будет распознавать переход за ограничительную линию на объектах железнодорожной инфраструктуры – перроны, мостовые переходы, переезды и прочее. Если линии пересечена, сигнал об опасности передается оператору, а тот решает, включать ли звуковое оповещение участке, где зафиксировано нарушение. Он также может подать сигнал о ЧП машинисту поезда для экстренного торможения.

Сейчас проект Екатерины Зелениной находится на стадии предварительной разработки, студентка планирует получить финансирование за счёт грантов. Алгоритм аларм-системы разработан, следующие этапы – сбор данных, прототипирование и тестирование.

Один из любимых предметов Екатерины Зелениной – «Операционные системы и оболочки». Изучение принципов работы операционных систем и управления ресурсами вдохновляет самарчанку на создание множества полезных технологий. Система массового обслуживания и IoT вместе с растущими возможностями искусственным интеллектом открывают новые горизонты и позволяют создавать разработки, делающие жизнь людей более простой, комфортной и главное – безопасной. Именно в этом она видит предназначение науки.

«Сегодня перед нами, молодыми учеными, открыты все двери. Нам буквально дали «карт-бланш», когда мы можем, наконец, воплотить в реальность все наши идеи. Так, разработки в области беспилотных аппаратов таят в себе грандиозные возможности. Они точно сделают жизнь людей безопаснее, здоровее и, может, даже чуточку счастливее, освободив от рутинной работы и лишних физических нагрузок», – делится он своим мнением.