Μόνο το 2015, περίπου 1,3 δισεκατομμύρια χρήστες χρησιμοποίησαν το London Underground για να ταξιδέψουν στην πόλη της Βρετανίας. Και κάθε μέρα η ζήτηση αυξάνεται κατά περισσότερα από 90.000 ταξίδια - αρκετά άτομα για να γεμίσουν ένα γήπεδο ποδοσφαίρου - και αναμένεται να συνεχίσει να αυξάνεται. Πώς κατάφερε αυτή η πόλη να ενημερώσει αυτό το αρχαίο μέσο μεταφοράς χωρίς να βλάψει (πάρα πολύ) τους ταξιδιώτες της;
Η Transport for London (TfL), ο οργανισμός που είναι υπεύθυνος για τις μεταφορές στη βρετανική πρωτεύουσα, επενδύει σε βελτιώσεις χωρητικότητας, συμπεριλαμβανομένης της μετάβασης στον έλεγχο τρένων με βάση την επικοινωνία (CBTC), μια προηγμένη τεχνολογία σηματοδότησης που επιτρέπει την αύξηση της συχνότητας και της ταχύτητας σιδηροδρομικές υπηρεσίες σε υπάρχουσες γραμμές.
Η TfL συνεργάζεται με την Thales για την εγκατάσταση σήμανσης CBTC σε όλο το υπόγειο σιδηροδρομικό σύστημα: γραμμές District, Circle, Hammersmith & City και Metropolitan (αντίστοιχα, οι πράσινες, κίτρινες, ροζ και ματζέντες γραμμές στον εικονικό χάρτη του μετρό). Αυτό το σύνολο γραμμών θεωρείται το πιο περίπλοκο στον κόσμο και αντιπροσωπεύει το 40 τοις εκατό του δικτύου.
«Η τεχνολογία που εγκαθιστούμε είναι το Thales SelTrac CBTC», εξηγεί ο Andrew Hunter, διευθυντής μηχανικής συστημάτων του Thales για το πρόγραμμα. "Είναι ένα αποδεδειγμένο σύστημα που έχει εγκατασταθεί σε περισσότερες από 70 γραμμές σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων των γραμμών Jubilee και Northern του μετρό του Λονδίνου."
Πώς να αλλάξετε τη σήμανση για πιο έξυπνο
Το σύστημα SelTrac CBTC υπογραμμίζει τον τρόπο με τον οποίο οι ψηφιακές τεχνολογίες βοηθούν τους χειριστές να κάνουν καλύτερη χρήση των υπαρχόντων δικτύων. Στην περίπτωση των υπόγειων γραμμών του Λονδίνου, η εισαγωγή της σηματοδότησης CBTC θα συμβάλει στην αύξηση της χωρητικότητας κατά περισσότερο από 30 τοις εκατό. Η καλύτερη σήμανση οδηγεί επίσης σε καλύτερους χρόνους ταξιδιού, λιγότερες καθυστερήσεις και μεγαλύτερη αξιοπιστία. Το CBTC προσφέρει επιπλέον χωρητικότητα και αξιοπιστία με δύο βασικούς τρόπους. Πρώτον, μειώνει το διάστημα μεταξύ των αμαξοστοιχιών, έτσι περισσότερα τρένα μπορούν να λειτουργούν σε οποιοδήποτε τμήμα της γραμμής. Αυτό επιτυγχάνεται χάρη στην τεχνολογία «κινούμενου μπλοκ»: καθένα από τα τρένα του συστήματος γνωρίζει τη θέση του και υπολογίζει συνεχώς την κατάλληλη απόσταση ασφαλείας μεταξύ της ίδιας της αμαξοστοιχίας και της εμπρός. Αυτή η ευελιξία είναι που κάνει τη διαφορά μεταξύ του κινητού μπλοκ και της συμβατικής σηματοδότησης, στην οποία ο διαχωρισμός διέπεται από σταθερά γεωγραφικά μπλοκ ανεξάρτητα από το αν η αμαξοστοιχία κινείται με υψηλότερη ή χαμηλότερη ταχύτητα.
Ο δεύτερος τρόπος αύξησης της χωρητικότητας του CBTC είναι μέσω αυτόματης λειτουργίας αμαξοστοιχίας (ATO). Η επιτάχυνση και το φρενάρισμα ελέγχονται με ακρίβεια από τον υπολογιστή με βάση τα μοναδικά χαρακτηριστικά κάθε τμήματος του κομματιού.
"Έχουμε λάβει καμπύλες των μέγιστων ορίων ταχύτητας των υπόγειων γραμμών", λέει ο Hunter. "Καθώς το τρένο ελέγχεται από έναν υπολογιστή αντί για ένα άτομο, είναι δυνατό να αναπαράγεται πάντα το ίδιο βέλτιστο προφίλ οδήγησης για τη διαδρομή."
Η βελτιωμένη παρακολούθηση της κυκλοφορίας θα κάνει επίσης τη διαφορά. Με το τρέχον σύστημα σηματοδότησης, η επίβλεψη κατανέμεται σε 13 αίθουσες ελέγχου. Όταν το νέο σύστημα είναι πλήρως λειτουργικό, ο υπόγειος σιδηρόδρομος του Λονδίνου θα έχει για πρώτη φορά θέα ολόκληρου του συστήματος υπόγειων γραμμών από ένα μόνο κέντρο ελέγχου. Είναι σημαντικό να είστε σε θέση να βλέπετε και να ελέγχετε τα πάντα από ένα μέρος, επειδή οι τέσσερις γραμμές εξαρτώνται πολύ μεταξύ τους και τα προβλήματα που εμφανίζονται σε μια γραμμή μπορούν να επηρεάσουν γρήγορα τις άλλες.
Η παράδοση του προγράμματος θέτει μερικές μοναδικές προκλήσεις. Για αρχάριους, το τεράστιο μέγεθος του έργου. Οι τέσσερις γραμμές που θα σηματοδοτηθούν ξανά έχουν περίπου 300 χιλιόμετρα κομμάτι, και δύο από τις γραμμές (District and Metropolitan) πηγαίνουν στα περίχωρα του Λονδίνου και πέρα. Στη γραμμή District, το Upminster είναι ο ανατολικότερος σταθμός του μετρό του Λονδίνου και ο Amersham, ο τελευταίος σταθμός της γραμμής Metropolitan, βρίσκεται 25 μίλια (40 χλμ.) Βορειοδυτικά της πρωτεύουσας και δεν είναι πλέον το Λονδίνο, αλλά το Buckinhamshire.
Η ηλικία της υποδομής προσθέτει την πρόκληση. Το Metropolitan είναι η παλαιότερη γραμμή του μετρό στον κόσμο και οι σήραγγες μεταξύ Paddington και Farringdon άνοιξαν στην κυκλοφορία το 1863. Η υπάρχουσα σήμανση είναι επίσης παλιά. Για παράδειγμα, ο σταθμός Edgware Road συνεχίζει να παρακολουθεί περισσότερες από 900 κυκλοφορίες την ημέρα με έναν πίνακα γήρανσης μηχανικών μοχλών που βρίσκεται στο θάλαμο σηματοδότησης του σταθμού, ο οποίος είναι 90 ετών.
Η λειτουργική πολυπλοκότητα του δικτύου αποτελεί από μόνη της μια πρόκληση. Αν και κάθε γραμμή λειτουργεί ξεχωριστά, υπάρχουν πολλά μέρη όπου οι υποδομές τροχιάς και σηματοδότησης είναι κοινές. Οι πιο κορεσμένες περιοχές αυτής της διασταύρωσης είναι στο κεντρικό Λονδίνο. Δύο από τις πιο πολυσύχναστες διασταυρώσεις του μετρό (Baker Street και Edgware Road) είναι κοινές για τρεις διαφορετικές γραμμές η καθεμία.
Ανανέωση σήμανσης 24 ώρες
Ο εκσυγχρονισμός του δικτύου απαιτεί όχι μόνο τεχνολογική αλλά και υλικοτεχνική γνώση και εμπειρία. Η προτεραιότητα είναι να διασφαλιστεί ότι η νέα σήμανση εγκαθίσταται με ασφάλεια, ομαλή και προκαλεί όσο το δυνατόν λιγότερη αναστάτωση στους ταξιδιώτες.
«Μετεγκαθιστάμε 14 ενότητες στο νέο σύστημα», εξηγεί ο Hunter. "Για να απλοποιήσουμε την εφοδιαστική ξεκινάμε κοντά στο κέντρο ελέγχου Hammersmith."
Όπως με κάθε μεγάλο έργο υποδομής, πρέπει να κάνετε ταλέντο για να παραδώσετε: «Στο παρελθόν αυτό που κάναμε ήταν κοντά τα σαββατοκύριακα. Αν και είναι πολύ αποτελεσματικό, δεν είναι δίκαιο ή δημοφιλές στους χρήστες », λέει. "Ένας από τους στόχους αυτού του έργου είναι να εργάζεται περισσότερο στις ώρες μηχανικής (τη νύχτα) και να απαλλάσσεται όσο το δυνατόν περισσότερο από το κλείσιμο."
Ο χρόνος είναι η ουσία. Ενώ κοιμάται το Λονδίνο, οι ομάδες του Thales έχουν μόλις δύο ώρες τη νύχτα για να εγκαταστήσουν και να δοκιμάσουν νέο εξοπλισμό πριν επιστρέψουν τα πάντα στο κανονικό, έτοιμο για την πρωινή ώρα αιχμής.
Δεδομένου ότι η σήμανση είναι κρίσιμη για την ασφάλεια, ο εξοπλισμός που εγκαταστάθηκε πρόσφατα πρέπει να υποβληθεί σε εκτεταμένες δοκιμές προτού τεθεί σε λειτουργία.
«Έχουμε τη δυνατότητα να εναλλάξουμε το υπάρχον σύστημα σηματοδότησης με το σύστημα SelTrac CBTC», εξηγεί ο Hunter. "Πραγματοποιούμε διεξοδικές δοκιμές κατά τις νυχτερινές βάρδιες, επιτρέποντάς μας να έχουμε εμπιστοσύνη στα τρένα και στη λειτουργικότητα του συστήματος πριν από τη μετάβαση στο σαββατοκύριακο της έναρξης λειτουργίας".
Έχοντας μόνο τέσσερις ώρες από κάθε εικοσιτέσσερις για να εργαστούμε στο δρόμο επιβάλλει προφανείς περιορισμούς. Για να επιταχύνει την παράδοση, ο Thales έχει τελειοποιήσει μια τεχνική - που ονομάζεται παρακολούθηση απόδοσης - που επιτρέπει στους μηχανικούς να αξιοποιούν στο έπακρο τις ώρες της ημέρας που κανονικά θα χαθούν.
«Η παρακολούθηση της απόδοσης είναι ότι όλος ο νέος εξοπλισμός μας παραμένει σε λειτουργία, αλλά τα τρένα δεν παρακολουθούνται. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να λάβετε όλα τα αρχεία δεδομένων όλου του εξοπλισμού κατά τη διάρκεια της ημέρας και να εντοπίσετε τυχόν προβλήματα που θα μπορούσαν να προκαλέσουν αστοχία που επηρεάζει την υπηρεσία », εξηγεί ο Hunter». «Η παρακολούθηση της λειτουργίας stealth λειτουργεί όλο το εικοσιτετράωρο και σημαίνει ότι μπορούμε να εμπιστευόμαστε ότι οι υποδομές τρένων και τροχιάς λειτουργούν τέλεια. Αν όχι, έχουμε τα αρχεία για να τα αναλύσουμε ».
Ο Thales ήταν ο πρώτος που εφάρμοσε αυτήν την προσέγγιση στο πρόγραμμα ανακαίνισης της σήμανσης Northern Line, ένα έργο που ολοκληρώθηκε με επιτυχία το 2012 έξι μήνες νωρίτερα από το χρονοδιάγραμμα.
«Προσφέρουμε ανανέωση σήματος εδώ 24 ώρες το 24ωρο», λέει ο Hunter. «Μπορούμε να κάνουμε πολύ περισσότερες δοκιμές (κατά τη διάρκεια της ημέρας και στο παρασκήνιο) χωρίς να διακόψουμε την εξυπηρέτηση των ταξιδιωτών. Ακόμα κι αν το συγκρίνουμε με τη βόρεια γραμμή, αυτό που κάνουμε εδώ είναι επαναστατικό. "
Η επίλυση προβλημάτων πρόσωπο με πρόσωπο με τον πελάτη βοηθά επίσης να διασφαλιστεί ότι όλα λειτουργούν ομαλά.
"Το London Underground και το Thales συνεργάζονται σε ένα κοινό γραφείο για το έργο", λέει ο Hunter. «Η έκφραση που χρησιμοποιούμε είναι« μια ομάδα »και είναι εξαιρετικά αποτελεσματική. Αν θέλω να λύσω ένα πρόβλημα με τον ομόλογό μου, μπορούμε να το συναντήσουμε και να το λύσουμε σε δέκα λεπτά που διαφορετικά θα είχαν γίνει ημέρες. "
Ο μηχανικός σχεδιασμός του έργου είναι ήδη πολύ προχωρημένος και οι εργασίες στο κομμάτι προγραμματίζονται να ξεκινήσουν σύντομα. Τα κύρια οφέλη του προγράμματος θα παραδοθούν το 2022, όταν η συχνότητα στις περιόδους της μεγαλύτερης ζήτησης θα είναι 32 τρένα ανά ώρα στο κεντρικό Λονδίνο, πράγμα που σημαίνει αύξηση της μεταφορικής ικανότητας του δικτύου 36.000 επιπλέον διαδρομών κάθε 60 λεπτά .
Οι ψηφιακές τεχνολογίες μετασχηματίζουν τον σιδηροδρομικό τομέα
Όπως ο υπόγειος σιδηρόδρομος του Λονδίνου, οι σιδηρόδρομοι σε ολόκληρο το Ηνωμένο Βασίλειο έχουν καθυστερήσει πολύ σε άλλους τομείς της τεχνολογίας, αλλά τώρα πλησιάζουν. Πρωτοβουλίες όπως το ψηφιακό σύστημα σιδηροδρόμων του Ηνωμένου Βασιλείου και το πρόγραμμα Shift2Rail που υποστηρίζεται από την ΕΕ δείχνουν ότι οι ευρωπαίοι φορείς εκμετάλλευσης σιδηροδρόμων και οι πάροχοι είναι τώρα αποφασισμένοι να φέρουν τον τομέα στην ψηφιακή εποχή.
"Το Shift2Rail αντιπροσωπεύει μια επένδυση ΕΕ και βιομηχανίας ύψους σχεδόν 1 δισεκατομμυρίου ευρώ για έρευνα και καινοτομία", λέει ο Ben Pritchard, τεχνικός διευθυντής τεχνολογίας και καινοτομίας στο Thales. "Ο Thales ήταν ένας από τους ιδρυτές και διευθύνει ένα από τα πέντε προγράμματα καινοτομίας."
Το Thales εστιάζει στη συνδεσιμότητα μεταξύ ψηφιακών συστημάτων: «Περιλαμβάνει προγραμματισμό δρομολογίων, πληροφορίες ταξιδιωτών, έκδοση εισιτηρίων ταξιδιού και απρόσκοπτα ταξίδια από πόρτα σε πόρτα. Παίζουμε επίσης βασικό ρόλο σε οριζόντιες δραστηριότητες που συνδέουν τομείς όπως υποδομές, τροχαίο υλικό και εμπορευματικές μεταφορές », λέει ο Pritchard.
Η λύση είναι να … ενσωματώσουμε τα πάντα
Η πρόκληση είναι η εισαγωγή προηγμένης τεχνολογίας σε ένα περιβάλλον που παραδοσιακά δεν υπήρχε: "Εάν ζητήσετε από τους ανθρώπους να περιγράψουν ένα κέντρο ελέγχου εναέριας κυκλοφορίας, οι περισσότεροι από αυτούς θα σκεφτούν τους ανθρώπους που κάθονται μπροστά από υπολογιστές που εργάζονται σκληρά", λέει ο Pritchard. "Με τα τρένα είναι διαφορετικό, το τελευταίο πράγμα που φαντάζεσαι είναι η υψηλή τεχνολογία."
Η συνδεσιμότητα μεταξύ συστημάτων είναι σημαντική επειδή η ψηφιοποίηση είναι πολύ περισσότερο από τα αυτόνομα συστήματα. Μερικές από τις μεγαλύτερες επιτυχίες προέρχονται από νέες - και μερικές φορές απροσδόκητες - συνδέσεις μεταξύ διαφορετικών συστημάτων. Τα Συμβουλευτικά Συστήματα Οδηγών είναι ένα καλό παράδειγμα αυτού. Αυτές οι μονάδες πιλοτηρίου που βασίζονται σε GPS, παρόμοιες με τις συσκευές πλοήγησης αυτοκινήτων, βοηθούν τους οδηγούς να διατηρούν χρόνο και να εξοικονομούν ενέργεια. Ωστόσο, τα τρέχοντα συστήματα χρησιμοποιούν στατικά χρονοδιαγράμματα, οπότε είναι άχρηστα όταν υπάρχουν διακοπές.
«Στο Ηνωμένο Βασίλειο, το έργο GEO-DAS, χρηματοδοτούμενο από το Future Railway και με επικεφαλής την FirstGroup, θα παρέχει στους οδηγούς της διαδρομής Μπρίστολ-Κάρντιφ ενημερώσεις σε πραγματικό χρόνο για το τρέχον σχέδιο από διαχειριστές κυκλοφορίας», εξηγεί ο Pritchard. Η λύση λειτουργεί και προς τις δύο κατευθύνσεις: εκτός από την ακρόαση του κεντρικού συστήματος σε πραγματικό χρόνο, τα τρένα μπορούν να αναφέρουν την ακριβή θέση τους.
Ένα από τα βασικά στοιχεία είναι το ARAMIS Traffic Management System (TMS) της Thales, το οποίο εγκαθίσταται επί του παρόντος στα νέα σιδηροδρομικά κέντρα της Rail Rail στο Cardiff και στο Romford. Το έργο GEO-DAS υπογραμμίζει πώς οι συγκεντρωτικές πληροφορίες σε κρίσιμα συστήματα μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν με πρόσθετα οφέλη.
Οι ψηφιακές τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένης της ανάλυσης δεδομένων και των επικοινωνιών μεταξύ μηχανών, βοηθούν επίσης στη μετατροπή των λειτουργιών του υπόγειου σιδηρόδρομου του Λονδίνου. Ο Thales εργάζεται σε ένα ερευνητικό έργο Perople-Centered Intelligent Predict & Prevent (PCIPP) για να παρέχει έγκαιρη προειδοποίηση για προβλήματα σε περιουσιακά στοιχεία όπως κομμάτια, τρένα και σταθμούς.
«Μπορούμε ήδη να παρακολουθούμε στοιχεία όπως κινητήρες διακόπτη, αλλά τι γίνεται αν θα μπορούσατε να το συνδυάσετε με δεδομένα από τα τρένα που έχουν περάσει από αυτούς τους διακόπτες;» Ζητά ο Pritchard. "Η προσέγγιση του PCIPP είναι να χρησιμοποιήσει πληροφορίες με βάση τα συμφραζόμενα για να κατανοήσει τι συμβαίνει και να επωφεληθεί από αυτό για τη δημιουργία προγνωστικών μοντέλων που επιτρέπουν την ανίχνευση βλαβών πριν συμβούν και συνιστούν παρεμβάσεις για την αποτροπή τους να συμβούν κατά τη διάρκεια της υπηρεσίας."
Αυτοί οι τύποι καινοτομιών αναμένεται να μεταμορφώσουν τις σιδηροδρομικές επιχειρήσεις τα επόμενα χρόνια και να φέρουν σημαντικές βελτιώσεις στην ασφάλεια, την ικανότητα και την αξιοπιστία.
Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα άρθρα όπως αυτό στο OneMagazine.