Len v roku 2015 cestovalo po britskom meste londýnskym metrom asi 1,3 miliardy používateľov. A každý deň sa dopyt zvyšuje o viac ako 90 000 ciest - dostatok ľudí na zaplnenie futbalového štadióna - a očakáva sa, že bude naďalej stúpať. Ako sa tomuto mestu podarilo aktualizovať tento starodávny dopravný prostriedok bez toho, aby poškodil (príliš) svojich cestujúcich?
Transport for London (TfL), organizácia zodpovedná za dopravu v britskom hlavnom meste, investuje do zlepšenia kapacity vrátane prechodu na komunikačné riadenie vlakov (CBTC), pokrokovú signalizačnú technológiu, ktorá umožňuje zvýšiť frekvenciu a rýchlosť železničné služby na existujúcich tratiach.
TfL spolupracuje s Thales na inštalácii značenia CBTC v celom systéme podzemnej dráhy: trate District, Circle, Hammersmith & City a Metropolitan (zelená, žltá, ružová a purpurová na ikonickej mape metra). Táto sada liniek sa považuje za najkomplexnejšiu na svete a predstavuje 40 percent siete.
„Technológia, ktorú inštalujeme, je Thales SelTrac CBTC,“ vysvetľuje Andrew Hunter, riaditeľ systémového inžinierstva spoločnosti Thales pre tento program. „Je to osvedčený systém, ktorý bol nainštalovaný na viac ako 70 tratiach po celom svete, vrátane tratí Jubilee a Northern v londýnskom metre.“
Ako zmeniť značenie na inteligentnejšie
Systém SelTrac CBTC zdôrazňuje, ako digitálne technológie pomáhajú operátorom lepšie využívať existujúce siete. V prípade londýnskeho metra bude zavedenie signalizácie CBTC zásadné pri zvyšovaní kapacity o viac ako 30 percent. Lepšie značenie vedie aj k lepšiemu cestovnému času, menšiemu počtu meškaní a vyššej spoľahlivosti. CBTC prináša ďalšiu kapacitu a spoľahlivosť dvoma hlavnými spôsobmi. Najskôr znižuje interval medzi vlakmi, takže na ktoromkoľvek úseku trate môže jazdiť viac vlakov. Toto je dosiahnuté vďaka technológii „moving block“: každý z vlakov v systéme pozná svoju polohu a neustále počíta príslušnú bezpečnú vzdialenosť medzi samotným vlakom a vlakom pred ním. Táto flexibilita robí rozdiel medzi mobilným blokom a konvenčnou signalizáciou, pri ktorej je oddelenie riadené pevnými geografickými blokmi bez ohľadu na to, či vlak jazdí vyššou alebo nižšou rýchlosťou.
Druhým spôsobom, ako CBTC zvyšuje kapacitu, je automatická vlaková prevádzka (ATO). Zrýchlenie a brzdenie sú presne riadené počítačom na základe jedinečných charakteristík každého úseku trate.
„Získali sme krivky maximálnych povolených rýchlostí podzemných vedení,“ hovorí Hunter. „Pretože vlak je riadený počítačom namiesto osoby, je možné vždy reprodukovať rovnaký optimálny jazdný profil pre danú trasu.“
Vylepšené bude tiež sledovanie dopravy. Pri súčasnom signalizačnom systéme je dohľad rozložený do 13 velína. Keď bude nový systém plne funkčný, bude mať londýnske metro po prvýkrát výhľad na celý systém podzemných vedení z jedného riadiaceho centra. Je dôležité mať možnosť prehliadať a ovládať všetko z jedného miesta, pretože štyri riadky sú navzájom veľmi závislé a problémy, ktoré sa vyskytujú na jednom riadku, sa môžu rýchlo dotknúť ostatných.
Realizácia programu predstavuje niekoľko jedinečných výziev. Pre začiatočníkov samotná veľkosť projektu. Štyri trate, ktoré sa majú znovu signalizovať, majú zhruba 300 km trate a dve z nich (okresná a metropolitná) smerujú na okraj Londýna a ďalej. Na trati District je Upminster najvýchodnejšou stanicou londýnskeho metra a Amersham, posledná stanica na trati Metropolitan, je vzdialená 40 kilometrov severozápadne od hlavného mesta a už nejde o Londýn, ale o Buckinhamshire.
Vek infraštruktúry prispieva k výzve. Metropolitan je najstaršou linkou metra na svete a tunely medzi Paddingtonom a Farringdonom boli spustené do prevádzky v roku 1863. Existujúce značenie je tiež staré. Napríklad stanica Edgware Road naďalej monitoruje viac ako 900 premávku denne pomocou tabuľky starnutia mechanických pák umiestnených v signalizačnom boxe stanice, ktorý je starý 90 rokov.
Samotná prevádzková zložitosť siete je sama osebe výzvou. Aj keď je každá trať prevádzkovaná osobitne, existuje veľa miest, kde sú spoločné traťové a signalizačné infraštruktúry. Najviac preťažené oblasti tohto spoja sú v centre Londýna. Dve z najrušnejších križovatiek metra (Baker Street a Edgware Road) sú spoločné pre každú z troch rôznych liniek.
Obnovenie značenia 24 hodín
Modernizácia siete si vyžaduje nielen technologické, ale aj logistické znalosti a skúsenosti. Prioritou je zabezpečiť, aby bolo nové značenie nainštalované bezpečne, plynulo a čo najmenej rušilo cestujúcich.
„Migrujeme 14 sekcií na nový systém,“ vysvetľuje Hunter. „Pre zjednodušenie logistiky začíname v blízkosti riadiaceho centra Hammersmith.“
Ako pri každom významnom projekte infraštruktúry, aj pri tomto musíte žonglovať: „V minulosti sme boli cez víkendy blízko. Aj keď je to veľmi efektívne, nie je to férové alebo populárne medzi užívateľmi, “hovorí. „Jedným z cieľov tohto projektu je pracovať viac v strojárskych hodinách (v noci) a čo najviac sa vyvarovať výluk.“
Čas je tu veľmi podstatný. Zatiaľ čo Londýn spí, tímy Thales majú len dve hodiny v noci na inštaláciu a testovanie nového vybavenia, kým vrátia všetko do normálu, pripravené na rannú dopravnú špičku.
Pretože značenie je pre bezpečnosť zásadné, novo inštalované zariadenie musí byť pred uvedením do prevádzky podrobené rozsiahlym testom.
„Máme schopnosť striedať existujúci signalizačný systém s naším systémom SelTrac CBTC,“ vysvetľuje Hunter. „Vykonávame dôkladné testy počas nočných zmien, ktoré nám umožňujú mať dôveru vo vlaky a vo funkčnosť systému pred prechodom do víkendu uvedenia do prevádzky.“
Mať iba štyri hodiny z každých dvadsiatich štyroch na prácu na ceste znamená zjavné obmedzenia. Na urýchlenie dodania Thales zdokonalil techniku - nazývanú monitorovanie výkonu -, ktorá umožňuje inžinierom vyťažiť maximum z denných hodín, ktoré by sa za normálnych okolností stratili.
„Monitorovanie výkonu spočíva v tom, že všetko naše nové vybavenie zostáva zapnuté, ale vlaky sa nesledujú. To znamená, že môžete získať všetky dátové záznamy všetkých zariadení počas dňa a identifikovať všetky problémy, ktoré by mohli spôsobiť poruchu ovplyvňujúcu službu, “vysvetľuje Hunter. „Monitorovanie utajeného režimu funguje nepretržite a znamená to, že sa môžeme spoľahnúť, že infraštruktúra vlakov a koľajníc funguje perfektne. Ak nie, máme záznamy na ich analýzu. “
Thales ako prvý uplatnil tento prístup na program renovácie značenia Northern Line, ktorý bol úspešne dokončený v roku 2012 šesť mesiacov pred plánovaným termínom.
"Ponúkame obnovenie nápisu tu nepretržite," hovorí Hunter. „Môžeme urobiť oveľa viac testov (počas dňa a na pozadí) bez prerušenia služieb cestujúcim. Aj keď to porovnáme so severnou líniou, to, čo tu robíme, je revolučné. ““
Riešenie problémov tvárou v tvár so zákazníkom tiež pomáha zabezpečiť, aby všetko prebehlo hladko.
„Londýnske metro a Thales pracujú ruka v ruke pre spoločnú kanceláriu projektu,“ hovorí Hunter. „Výraz, ktorý používame, je„ tím “a je mimoriadne efektívny. Ak chcem vyriešiť problém so svojím kolegom, môžeme sa stretnúť a vyriešiť ho za desať minút, ktoré by sa inak stali dňami. “
Inžiniersky návrh projektu je už veľmi pokročilý a práce na trati sa majú začať čoskoro. Hlavné výhody programu budú dosiahnuté v roku 2022, keď frekvencia v obdobiach najväčšieho dopytu bude v centre Londýna 32 vlakov za hodinu, čo bude znamenať zvýšenie prepravnej kapacity siete o ďalších 36 000 jázd každých 60 minút .
Digitálne technológie transformujú sektor železníc
Rovnako ako londýnske metro, aj železnice v Spojenom kráľovstve dlho zaostávali za ostatnými technologickými odvetviami, ale teraz ich dobiehajú. Iniciatívy ako britská schéma digitálnej železnice a program Shift2Rail podporovaný EÚ naznačujú, že európski operátori a poskytovatelia železníc sú teraz odhodlaní uviesť tento sektor do digitálneho veku.
„Shift2Rail predstavuje investíciu v EÚ a priemysle vo výške takmer 1 miliardy EUR na výskum a inovácie,“ hovorí Ben Pritchard, technický riaditeľ pre technológie a inovácie v spoločnosti Thales. „Thales bol jedným zo zakladateľov a vedie jeden z piatich inovačných programov.“
Thales sa zameriava na prepojenie medzi digitálnymi systémami: „Zahŕňa to plánovanie itinerára, informácie o cestujúcich, vydávanie cestovných lístkov a bezproblémové cestovanie od domu k domu. Hráme tiež kľúčovú úlohu pri prierezových činnostiach, ktoré prepájajú oblasti ako infraštruktúra, železničné koľajové vozidlá a nákladná doprava, “hovorí Pritchard.
Riešením je … integrovať všetko
Výzvou je predstaviť pokročilú technológiu v prostredí, ktoré tradične neexistovalo: „Ak požiadate ľudí, aby opísali stredisko riadenia letovej prevádzky, väčšina z nich si bude myslieť, že ľudia sedia pred počítačmi, ktorí tvrdo pracujú,“ hovorí Pritchard. „S vlakmi je to iné, posledná vec, ktorú si predstavíte, je špičková technológia.“
Pripojenie medzi systémami je dôležité, pretože digitalizácia je oveľa viac ako samostatné systémy. Niektoré z najväčších úspechov priniesli nové - a niekedy neočakávané - spojenia medzi rôznymi systémami. Dobrým príkladom sú systémy Driver Advisory Systems. Tieto jednotky kokpitu založené na GPS, podobné ako automobilové navigátory, pomáhajú vodičom udržiavať čas a šetriť energiu. Súčasné systémy však používajú statické plány, takže v prípade prerušenia sú nepoužiteľné.
„Vo Veľkej Británii poskytne projekt GEO-DAS, financovaný spoločnosťou Future Railway a vedený spoločnosťou FirstGroup, vodičom na trase Bristol-Cardiff aktuálne informácie o aktuálnom pláne od manažérov dopravy,“ vysvetľuje Pritchard. Riešenie funguje oboma smermi: okrem počúvania centrálneho systému v reálnom čase môžu vlaky hlásiť svoju presnú polohu.
Jedným z kľúčových prvkov je Thalesov systém riadenia dopravy ARAMIS (TMS), ktorý sa v súčasnosti inštaluje v nových železničných prevádzkových centrách spoločnosti Network Rail v Cardiffe a Romforde. Projekt GEO-DAS zdôrazňuje, ako možno centralizované informácie v kritických systémoch znovu použiť s ďalšími výhodami.
Digitálne technológie vrátane analýzy údajov a komunikácie medzi strojmi tiež pomáhajú transformovať operácie londýnskeho metra. Thales pracuje na výskumnom projekte IPĽudia zameraní na inteligentné predpovedanie a prevenciu (PCIPP), ktorého cieľom je včasné varovanie pred problémami na majetku, ako sú koľaje, vlaky a stanice.
"Už môžeme monitorovať prostriedky, ako sú výhybkové motory, ale čo keby ste to mohli skombinovať s údajmi z vlakov, ktoré prešli týmito výhybkami?" Pýta sa Pritchard. „Prístupom PCIPP je použitie kontextových informácií na pochopenie toho, čo sa deje, a ich využitie na generovanie prediktívnych modelov, ktoré umožňujú detekovať poruchy skôr, ako sa vyskytnú, a odporučiť zásahy, aby sa zabránilo ich výskytu počas prevádzky.“
Očakáva sa, že tieto typy inovácií transformujú železničnú prevádzku v nasledujúcich rokoch a prinesú významné zlepšenie bezpečnosti, kapacity a spoľahlivosti.
Viac takýchto článkov si môžete prečítať v OneMagazine.