Код, металл и большая дорога: кто создаёт транспорт XXI века

Фото: Shutterstock

В биографии Джорджа Стефенсона, написанной Самуэлем Смайлсом, приведено воспоминание инженера Джона Диксона о разговоре, состоявшемся незадолго до открытия железной дороги Стоктон — Дарлингтон. Стефенсон предсказывал, что наступит время, когда рабочему станет дешевле ехать по железной дороге, чем идти пешком. Спустя десятилетия Смайлс вернулся к этой фразе уже как к сбывшемуся прогнозу: железнодорожные перевозки к тому времени стали массовыми. За два столетия изменились не только скорость поездов и масштабы перевозок, но и сам процесс создания железнодорожной техники.

Современный локомотив или электропоезд объединяет механическую часть, электрооборудование, преобразовательную технику, микропроцессорные системы управления и диагностики. Поэтому работа над новой машиной распределена между конструкторами, расчётчиками, технологами, электронщиками, разработчиками программного обеспечения и специалистами по данным. На карьерной странице ТМХ сегодня указано более 700 профессий и направлений работы, а также свыше 150 проектов и инициатив по цифровой трансформации, реализованных за два года. Цифровые инструменты при этом используются не только при разработке: сведения, полученные уже во время эксплуатации локомотивов, возвращаются в проектирование и помогают корректировать последующие технические решения.

Заместитель генерального директора ТМХ по развитию локомотивостроения Андрей Власенко в 2026 году рассказывал об объединении конструкторских, производственных и сервисных данных, развитии бортовой диагностики и анализе информации, накопленной при эксплуатации техники. Эти сведения нужны разным подразделениям: сервису — для обслуживания конкретной машины, конструкторам — для модернизации существующих локомотивов, разработчикам — при создании новых моделей.

— Основа эффективного управления — владение информацией, быстрый доступ к необходимым данным и качественный анализ, — пояснил Андрей Власенко.

Как цифровая модель появляется раньше металлического кузова, зачем машиностроительному предприятию разработчики программного обеспечения, каким образом данные с локомотивов возвращаются к конструкторам и где готовят специалистов для такой работы, рассказываем в рамках проекта «Как это работает?», реализуемого при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.

Что появляется раньше готовой конструкции

Работа над новым подвижным составом начинается с требований к будущей машине. Заказчик определяет её назначение, условия эксплуатации, необходимые тяговые характеристики, требования к надёжности и другим параметрам, а инженерам приходится связывать эти характеристики между собой. Более мощное оборудование может увеличить массу, занять дополнительное пространство или потребовать другой системы охлаждения, а снижение массы, в свою очередь, не должно ухудшить прочность конструкции. Поэтому ещё до выпуска подробной документации необходимо проверить, как изменение одного параметра отразится на остальных частях изделия.

Для этого в транспортном машиностроении применяются математические модели. В конце 2025 года «ТМХ Инжиниринг» сообщал о пилотном внедрении системного, или 1D-моделирования. Компания описывала его как инструмент ранних стадий разработки, позволяющий прогнозировать характеристики будущего изделия и точнее задавать требования к отдельным компонентам до подготовки детальной конструкторской документации. Одновременно ТМХ заявлял о намерении с января 2026 года включить этот подход в стандартную работу над проектами, однако отдельного публичного сообщения, подтверждающего его применение во всех проектах компании, к августу 2026 года опубликовано не было.

Название «1D-моделирование» при этом не означает возвращения от объёмной модели к простому плоскому чертежу. Будущая машина представляется как совокупность связанных математических моделей отдельных систем: тягового привода, энергетической установки, тормозного оборудования, охлаждения и других компонентов. Инженер может изменить параметр одного элемента и посмотреть, как это отразится на поведении всей системы, ещё до окончательной проработки геометрии. Такой расчёт не заменяет последующее конструирование, а позволяет раньше определить требования, которым должны соответствовать будущие узлы.

Параллельно используется трёхмерное проектирование. «ТМХ Инжиниринг» относит создание детальных 3D-моделей и связанных с ними двухмерных чертежей к основным направлениям работы, а численность инженеров-конструкторов и инженеров-технологов компании превышает 1,2 тыс. человек. Разные подразделения занимаются локомотивами, электро- и дизель-поездами, вагонами метро и пассажирскими вагонами локомотивной тяги. По мере детализации проекта расчётная схема постепенно превращается в конкретные детали, оборудование и документацию, с которой затем будут работать производство и сервис.

Почему трёхмерной модели недостаточно

Трёхмерная модель показывает геометрию будущей конструкции и помогает проверить взаимное расположение деталей. На ней можно увидеть, помещается ли оборудование в предусмотренном объёме, достаточно ли пространства для его обслуживания и не пересекаются ли между собой разные элементы. Для прочности, тепловых процессов, аэродинамики или электромагнитных характеристик используются отдельные расчётные инструменты. Однако после выпуска машины появляется новая информация, которой в первоначальной геометрической модели ещё не было: сведения о фактической комплектации, ремонтах, заменённых деталях и состоянии оборудования.

В июле 2026 года ТМХ сообщил о работе по объединению конструкторско-технологической подготовки производства, сервисных процессов и ремонтных предприятий локомотивного дивизиона в едином информационном пространстве. В нём должна использоваться актуальная конструкторская документация, а сведения о производстве, обслуживании и ремонтах — связываться с конкретными изделиями и их компонентами. Для технического обслуживания формируются ресурсные спецификации, в которых указаны необходимая операция, материалы, оборудование, инструмент и трудоёмкость. Такая система позволяет прослеживать состояние локомотива и отдельных узлов на протяжении жизненного цикла.

Продолжительность этого цикла может измеряться десятилетиями. ТМХ сообщает об обслуживании более 17 тыс. локомотивов в рамках контрактов жизненного цикла сроком до 40 лет. За это время меняются техническая документация, программное обеспечение и комплектация отдельных машин, а детали проходят ремонты или заменяются. Поэтому инженерным подразделениям важно работать не просто с «моделью локомотива вообще», а с актуальными сведениями о конкретной технике и внесённых в неё изменениях.

Данные из эксплуатации возвращаются и в проектирование. Андрей Власенко связывает информацию от систем управления, диагностики и мониторинга с модернизацией действующего парка и созданием последующих поколений локомотивов. В этом случае цифровая среда связывает разные этапы работы: первоначальный расчёт, производство, эксплуатацию и последующее изменение конструкции. Для сбора такой информации самой машине необходима развитая электронная инфраструктура.

Зачем машиностроительному предприятию электроника и код

Современный подвижной состав содержит большое количество электронного оборудования. Бортовые системы получают информацию от датчиков, управляют отдельными устройствами, контролируют технические параметры и передают сведения машинисту или сервисным подразделениям. Поэтому создание локомотива или электропоезда требует не только механических деталей и силового электрооборудования, но и печатных плат, вычислителей, каналов связи и программного обеспечения. Работа с ними сформировала внутри транспортного машиностроения отдельный набор инженерных специальностей.

В июле 2025 года на омском Научно-исследовательском институте технологии, контроля и диагностики, входящем в дивизион интеллектуальных систем ТМХ, открылся новый производственный цех. На площадке выпускают печатные платы, кабельную продукцию, бортовые системы и диагностические комплексы. Проектная мощность нового производства составляет до 60 тыс. печатных плат в год — более чем в шесть раз выше прежнего объёма. Однако сама изготовленная плата становится рабочим устройством только вместе с электронной схемой, установленными компонентами, встроенной программой и последующей проверкой оборудования.

Разработчики программного обеспечения нужны и за пределами бортовых систем. ТМХ относит к применяемым цифровым технологиям компьютерное зрение, промышленный интернет вещей, работу с большими данными, предиктивную аналитику, цифровые двойники и технологии виртуальной и дополненной реальности. Такие инструменты могут использоваться при проектировании, на производстве, в диагностике или обучении персонала, однако каждая задача требует знания реального технологического процесса. Программисту необходимо понимать, какие данные он получает, какие действия допустимы и каким техническим требованиям должен соответствовать результат.

Поэтому цифровизация не отделяет ИТ-специалистов от инженеров и технологов. Например, разработчик компьютерного зрения может построить алгоритм обработки изображения, но критерии допустимого и недопустимого состояния детали задаются специалистами, которые знают технологию её изготовления. То же происходит с бортовыми программами: разработчик отвечает за реализацию алгоритма, но исходные требования определяются устройством машины и условиями её эксплуатации. Особенно заметна такая взаимозависимость при работе с технической диагностикой.

Как локомотив сообщает о состоянии своих узлов

В 2025 году Центр перспективных технологий ТМХ совместно с «ЛокоТехом» внедрил в сервисном локомотивном депо Кандалакша систему расчёта остаточного ресурса оборудования локомотивов 2ЭС5К и 3ЭС5К «Ермак». Её задача связана с обнаружением признаков предотказного состояния критически важных узлов. Алгоритмы учитывают физические процессы износа, режим эксплуатации и внешние условия, в том числе температуру и влажность. К июлю 2026 года специалисты разработали 25 алгоритмов для разных серий локомотивов и получили возможность оценивать состояние десяти критически важных узлов.

Для одного из алгоритмов — оценки износа щёток тягового электродвигателя — ТМХ сообщил точность более 90%. Эта цифра относится именно к указанной задаче и не характеризует весь комплекс предиктивной диагностики. Для более широкой системы компания сформулировала на 2026 год отдельный целевой показатель: довести точность прогнозирования отказов до 60% и получить возможность принимать меры за 25 дней до предполагаемой неисправности. На 2027 год заявлена следующая цель — 85%.

Разделение этих показателей необходимо, поскольку разные дефекты имеют разную природу и обеспеченность данными. Для конкретной детали может быть известен физический механизм износа и накоплена достаточная история измерений, тогда как универсальная система должна работать сразу с несколькими видами оборудования и различными сценариями эксплуатации. Поэтому опубликованный результат одного алгоритма нельзя переносить на все узлы локомотива. То же относится и к плановым показателям: поставленная на 2026 год цель не является сообщением о уже достигнутой точности.

Полученные данные предназначены для нескольких подразделений одновременно. Сервис использует их при планировании обслуживания, производственные и инженерные подразделения получают сведения о поведении оборудования в реальных условиях, а разработчики могут учитывать эту информацию при дальнейшем изменении конструкции. В такой работе математический алгоритм становится только одним звеном между датчиком на реальной машине и инженерным решением.

Почему алгоритму нужен инженер

Предиктивная диагностика ТМХ строится с учётом физических процессов, влияющих на износ оборудования. Это означает, что работа не сводится к поиску статистической связи между двумя столбцами данных. Необходимо понимать устройство узла, режим его эксплуатации и причины, по которым определённый параметр способен изменяться. К анализу поэтому подключаются специалисты по диагностике и надёжности, инженеры конкретных технических направлений и разработчики алгоритмов.

Та же зависимость возникает при интерпретации результата. Сообщение об изменении показателя ещё не определяет автоматически ремонтную операцию: необходимо связать обнаруженное отклонение с конкретным оборудованием и проверить его техническое состояние. Сервисному подразделению требуется не абстрактная вероятность аномалии, а информация, позволяющая принять решение о проверке или обслуживании узла. Для этого цифровая модель должна быть связана с инженерным описанием реальной машины.

Отдельно проверяется сама инженерная документация. «ТМХ Инжиниринг» указывает, что разработанные конструкторские, технологические документы и программная документация проходят обязательную верификацию. В компании действует собственная система оценки качества инженерных работ и учитывается коэффициент верификации. Поэтому разработка программного обеспечения в транспортном машиностроении включена в общий процесс инженерной проверки, а не существует отдельно от него.

Распределение ответственности продолжается и на последующих стадиях. После разработчика к системе подключаются испытатели, специалисты по надёжности, сервисные подразделения и сотрудники, отвечающие за конфигурацию конкретного изделия. По мере усложнения техники увеличивается не только количество программного кода, но и число профессий, которые должны согласовать между собой механическую, электрическую и цифровую части машины.

Кто создаёт современный железнодорожный транспорт

В структуре «ТМХ Инжиниринга» работают подразделения, специализирующиеся на разных видах подвижного состава и отдельных инженерных компетенциях. Одни команды занимаются локомотивами, другие — электропоездами, метро или пассажирскими вагонами; отдельные специалисты отвечают за надёжность и подтверждение характеристик разработанных решений. В проектной структуре есть генеральные и главные конструкторы, отвечающие за продукт и выполнение требований заказчика. При этом конкретный узел или систему разрабатывают специалисты более узкого профиля.

Инженеры-конструкторы отвечают за устройство деталей и узлов, расчётчики проверяют необходимые характеристики, а технологи должны обеспечить возможность серийного изготовления разработанной конструкции. Электронное оборудование требует инженеров-схемотехников и разработчиков встроенных систем, а программная часть — специалистов, способных работать с ограничениями реального оборудования. После завершения проектирования к работе подключаются испытательные подразделения, которые сопоставляют расчётные характеристики с поведением физического образца. Для железнодорожной техники этот этап включает проверку разных систем и условий эксплуатации в зависимости от типа изделия.

После начала эксплуатации набор профессий снова расширяется. Сервисные инженеры работают с конкретными машинами, специалисты по диагностике анализируют их состояние, а подразделения надёжности изучают накопленную статистику отказов и ремонтов. Полученные данные затем возвращаются конструкторам и могут становиться основанием для модернизации уже выпускаемой техники. Поэтому современный транспортный проект существует не как последовательность изолированных отделов, а как длительный обмен инженерной информацией между разработкой, производством и эксплуатацией.

Именно такая структура определяет требования к подготовке специалистов. Единственной образовательной программы, которая одновременно готовила бы конструктора, программиста, технолога, диагноста и аналитика, не существует. В отрасль приходят из разных инженерных и цифровых специальностей, а конкретная профессиональная траектория зависит от той части транспортной системы, с которой человек хочет работать.

Где этому учат

Один из прямых образовательных маршрутов предлагает Российский университет транспорта. На специальности 23.05.03 «Подвижной состав железных дорог» представлены программы, связанные с локомотивами, пассажирскими вагонами, технологиями производства и ремонта, электрическим железнодорожным транспортом и инжинирингом подвижного состава высокоскоростных магистралей. Очное обучение рассчитано на пять лет. Такая подготовка ориентирована на конструкцию транспортной техники, её энергетическое оборудование, эксплуатацию, производство и обслуживание.

Отдельный профиль посвящён подвижному составу высокоскоростных железнодорожных магистралей. Для него действует учебный план 2026 года, рассчитанный на пять курсов. Программа «Электрический транспорт железных дорог» объединяет механическую часть, электрические машины, преобразовательную технику и цифровые микропроцессорные системы управления и диагностики. Поэтому программные и цифровые инструменты здесь входят в инженерную подготовку вместе с фундаментальными дисциплинами.

Для специалистов, уже имеющих высшее образование, РУТ предлагает магистратуру «Аналитика для цифровой трансформации на транспорте». Учебный план 2026 года рассчитан на два года и включает направления, связанные с цифровой трансформацией транспортных компаний, анализом данных, технологиями Индустрии 4.0 и прогнозированием технологического развития. Такой маршрут больше связан не с конструированием отдельной детали, а с цифровыми процессами и использованием информации в транспортных системах.

Ещё одна площадка — Передовая инженерная школа «ИСКРА» Петербургского государственного университета путей сообщения. В её программах объединены железнодорожная автоматика, искусственный интеллект, большие данные, интернет вещей, цифровые двойники и проектирование безопасных микропроцессорных систем. Поэтому подготовка охватывает не только подвижной состав, но и системы управления движением и инфраструктуру. Выбор конкретной программы в таком случае зависит от того, хочет ли специалист заниматься конструкцией машины, автоматикой, программным обеспечением или анализом данных.

Можно ли прийти в отрасль уже после первого образования

Переход в транспортное машиностроение возможен и из смежной специальности. Разработчик программного обеспечения может начать с бортовых систем, промышленной автоматизации или анализа данных, а затем изучать особенности железнодорожной техники. Инженер-механик способен дополнить базовую подготовку цифровым моделированием и расчётными программами, а специалист по электротехнике — перейти к тяговому оборудованию или бортовой электронике. Для работы с диагностическими данными, в свою очередь, необходимо дополнительно разбираться в устройстве тех узлов, состояние которых оценивается.

Корпоративный университет ТМХ проводит профессиональное обучение, повышение квалификации и программы переподготовки. На актуальных страницах компании речь идёт о сотнях образовательных программ и десятках тысяч обучающихся сотрудников ежегодно. Часть программ создаётся совместно с университетами и под конкретные производственные задачи, а отдельные траектории профессиональной переподготовки занимают четыре–шесть месяцев. Такой формат предназначен для развития определённых компетенций и не заменяет базовую подготовку, необходимую для инженерной профессии.

— Мы формулируем перед вузами задачу не просто подготовить специалистов, а сформировать конкретные компетенции, необходимые нашей компании, — рассказала вице-президент ТМХ, директор Корпоративного университета Наталия Шишлакова.

Для студентов и молодых специалистов действует направление «Старт карьеры», включающее практики и взаимодействие с университетами и колледжами-партнёрами. При этом отдельной верхней возрастной границы для обучения на рассмотренных программах РУТ и ПИШ ПГУПС не указано. Ограничения определяются уровнем необходимого предыдущего образования и требованиями конкретной специальности, а для отдельных производственных или эксплуатационных профессий могут действовать дополнительные квалификационные и медицинские условия.

Современный железнодорожный транспорт поэтому создаётся специалистами с разной профессиональной базой. Конструкторы отвечают за физическую машину, технологи переводят проект в серийное производство, разработчики создают электронные и программные системы, а диагносты и аналитики работают с данными, которые техника формирует уже в эксплуатации. В локомотивном дивизионе ТМХ эти этапы постепенно объединяются общим информационным пространством, чтобы проектирование, производство и сервис могли использовать связанные сведения об одном изделии.

— Вузы развивают научную и академическую базу, а компания — технологическую, — отметила Наталия Шишлакова.