Pelkästään vuonna 2015 noin 1,3 miljardia käyttäjää käytti Lontoon metroa matkustamaan ympäri Britannian kaupunkia. Ja joka päivä kysyntä kasvaa yli 90 000 matkalla - tarpeeksi ihmisiä täyttämään jalkapallostadion - ja sen odotetaan kasvavan edelleen. Kuinka tämä kaupunki on onnistunut päivittämään tämän muinaisen liikennevälineen vahingoittamatta (liikaa) matkailijoita?
Transport for London (TfL), Ison-Britannian pääkaupungin liikenteestä vastaava organisaatio, investoi kapasiteetin parantamiseen, mukaan lukien siirtyminen tietoliikennepohjaiseen junanohjaukseen (CBTC), joka on edistyksellinen signalointitekniikka, jonka avulla liikennetaajuutta ja nopeutta voidaan lisätä. rautatieliikenne nykyisillä radoilla.
TfL työskentelee Thalesin kanssa CBTC-opasteiden asentamiseksi kaikkialle maanalaiseen rautatiejärjestelmään: District-, Circle-, Hammersmith & City- ja Metropolitan-linjat (vastaavasti vihreät, keltaiset, vaaleanpunaiset ja magentanväriset linjat ikonikuvaketjulla). Tätä viivajoukkoa pidetään maailman monimutkaisimpana ja se edustaa 40 prosenttia verkosta.
"Asentamamme tekniikka on Thales SelTrac CBTC", kertoo Andrew Hunter, Thalesin ohjelmistotekniikan johtaja. "Se on todistettu järjestelmä, joka on asennettu yli 70 linjalle ympäri maailmaa, mukaan lukien Lontoon metron Jubilee- ja Northern-linjat."
Kuinka vaihtaa opasteet älykkäämpiä
SelTrac CBTC -järjestelmä korostaa, kuinka digitaaliset tekniikat auttavat operaattoreita hyödyntämään nykyisiä verkkoja paremmin. Lontoon metrolinjojen tapauksessa CBTC-merkinantoinnin käyttöönotto on avainasemassa kapasiteetin kasvattamisessa yli 30 prosentilla. Paremmat opasteet lisäävät myös parempia matka-aikoja, vähemmän viivästyksiä ja luotettavuutta. CBTC tuo lisää kapasiteettia ja luotettavuutta kahdella päätavalla. Ensinnäkin se vähentää junien välistä välimatkaa, joten enemmän junia voi kulkea millä tahansa radan osalla. Tämä saavutetaan "liikkuvan lohkon" tekniikan ansiosta: kukin järjestelmän junista tietää sijaintinsa ja laskee jatkuvasti sopivan turvaetäisyyden itse junan ja edessä olevan välillä. Tämä joustavuus tekee eron matkaviestinlohkon ja tavanomaisen signaloinnin välillä, jossa erottelua säätelevät kiinteät maantieteelliset lohkot riippumatta siitä, kulkeeko juna suuremmalla vai pienemmällä nopeudella.
Toinen tapa, jolla CBTC lisää kapasiteettia, on automaattinen junaliikenne (ATO). Kiihtyvyyttä ja jarrutusta ohjataan tarkasti tietokoneella kunkin radan osan ainutlaatuisten ominaisuuksien perusteella.
"Olemme saaneet käyrät maanalaisten linjojen enimmäisnopeusrajoituksista", Hunter kertoo. "Koska junaa ohjaa tietokone eikä henkilö, on aina mahdollista tuottaa sama optimaalinen ajo-profiili reitille."
Parannetulla liikenteen seurannalla on myös merkitystä. Nykyisellä merkinantojärjestelmällä valvonta on jaettu 13 valvomoon. Kun uusi järjestelmä on täysin toimintavalmis, Lontoon metrolla on ensimmäistä kertaa näkymä koko maanalaisen linjan järjestelmään yhdestä ohjauskeskuksesta. On tärkeää pystyä tarkastelemaan ja hallitsemaan kaikkea yhdestä paikasta, koska neljä viivaa ovat hyvin riippuvaisia toisistaan ja yhdellä rivillä esiintyvät ongelmat voivat nopeasti vaikuttaa muihin.
Ohjelman toteuttaminen asettaa ainutlaatuisia haasteita. Ensinnäkin hankkeen pelkkä koko. Neljällä uudelleenkäynnistettävällä radalla on noin 300 km raitaa, ja kaksi linjoista (piiri ja metropoli) kulkevat Lontoon laitamille ja sen ulkopuolelle. District-linjalla Upminster on Lontoon metroaseman itäisin asema, ja Amersham, Metropolitan-linjan viimeinen asema, on 40 kilometriä pääkaupungista luoteeseen, eikä se ole enää Lontoo, vaan Buckinhamshire.
Infrastruktuurin ikä lisää haasteen. Metropolitan on maailman vanhin metrolinja, ja Paddingtonin ja Farringdonin väliset tunnelit avattiin liikenteelle vuonna 1863. Myös nykyiset opasteet ovat vanhoja. Esimerkiksi Edgware Road -asema seuraa edelleen yli 900 liikennettä päivässä ikääntyvällä mekaanisten vipujen taulukolla, joka sijaitsee aseman merkinantokopissa, joka on 90 vuotta vanha.
Verkon operatiivinen monimutkaisuus on itsessään haaste. Vaikka kutakin linjaa liikennöidään erikseen, on monia paikkoja, joissa raiteiden ja opasteiden infrastruktuurit ovat yhteisiä. Tämän risteyksen ruuhkaisimmat alueet ovat Lontoon keskustassa. Kaksi vilkkainta metroasemaa (Baker Street ja Edgware Road) ovat yhteisiä kolmelle eri radalle.
Opasteiden uusiminen 24 tuntia
Verkon nykyaikaistaminen vaatii paitsi teknistä myös logistista tietoa ja kokemusta. Ensisijaisena tavoitteena on varmistaa, että uudet opasteet asennetaan turvallisesti, sujuvasti ja aiheuttavat matkustajille mahdollisimman vähän häiriöitä.
"Olemme siirtämässä 14 osiota uuteen järjestelmään", Hunter kertoo. "Logistiikan yksinkertaistamiseksi aloitamme Hammersmithin ohjauskeskuksen läheisyydessä."
Kuten minkä tahansa suuren infrastruktuuriprojektin kohdalla, sinun on taisteltava toimittaaksesi: ”Aiemmin tekemämme oli lähellä viikonloppuisin. Vaikka se on erittäin tehokas, se ei ole oikeudenmukainen tai suosittu käyttäjien keskuudessa ”, hän sanoo. "Yksi tämän projektin tavoitteista on työskennellä enemmän suunnittelutunneilla (yöllä) ja luopua sulkemisista mahdollisimman paljon."
Aika on valttia. Lontoon nukkuessa Thalesin joukkueilla on vain kaksi tuntia yössä aikaa asentaa ja testata uusia laitteita ennen kuin kaikki palautetaan normaaliksi, valmiina aamun ruuhka-aikaan.
Koska opasteet ovat turvallisuuden kannalta kriittisiä, uudet asennetut laitteet on läpikäytävä perusteellinen testaus ennen käyttöönottoa.
"Meillä on mahdollisuus vaihtaa nykyinen signalointijärjestelmä SelTrac CBTC -järjestelmäämme", Hunter kertoo. "Suoritamme perusteellisia testejä yövuorojen aikana, jotta voimme luottaa juniin ja järjestelmän toimivuuteen ennen siirtymistä viikonloppuun käyttöönottoon."
Jos tiellä on vain neljä tuntia jokaisesta 24: stä, on ilmeisiä rajoituksia. Toimituksen nopeuttamiseksi Thales on kehittänyt tekniikan, jota kutsutaan suorituskyvyn seurannaksi, jonka avulla insinöörit voivat hyödyntää päivän tunteja, jotka normaalisti menetetään.
”Suorituskyvyn seuranta on, että kaikki uudet laitteistomme ovat päällä, mutta junia ei valvota. Tämä tarkoittaa, että voit saada kaikki laitteiden tietueet päivän aikana ja tunnistaa ongelmat, jotka voivat aiheuttaa palveluun vaikuttavan vian ”, Hunter kertoo. - Varkaustilan seuranta toimii ympäri vuorokauden ja tarkoittaa, että voimme luottaa siihen, että junat ja raiteiden infrastruktuurit toimivat täydellisesti. Jos ei, meillä on tietueet niiden analysoimiseksi.
Thales sovelsi ensimmäisenä tätä lähestymistapaa Northern Line opasteiden kunnostusohjelmaan, joka saatiin onnistuneesti päätökseen vuonna 2012 kuusi kuukautta etuajassa.
"Tarjoamme kylttien uusimista ympäri vuorokauden", Hunter sanoo. ”Voimme tehdä paljon enemmän testejä (päivällä ja taustalla) keskeyttämättä palvelua matkustajille. Vaikka vertaisimme sitä pohjoiseen linjaan, se, mitä täällä teemme, on mullistava. "
Ongelmien ratkaiseminen kasvokkain asiakkaan kanssa auttaa myös varmistamaan, että kaikki sujuu sujuvasti.
"Lontoon metro ja Thales työskentelevät käsi kädessä projektin yhteisessä toimistossa", Hunter sanoo. "Ilmaisu, jota käytämme, on" joukkue ", ja se on erittäin tehokas. Jos haluan ratkaista ongelman kollegani kanssa, voimme tavata ja ratkaista sen kymmenessä minuutissa, mistä muuten olisi tullut päiviä. "
Projektin suunnittelusuunnittelu on jo edennyt hyvin, ja radan rakentamisen on määrä alkaa pian. Ohjelman tärkeimmät edut saavutetaan vuonna 2022, jolloin kysynnän aikoina tiheys on 32 junaa tunnissa Lontoon keskustassa, mikä tarkoittaa verkon kuljetuskapasiteetin kasvua 36 000 uudella matkalla 60 minuutin välein. .
Digitaalinen tekniikka muuttaa rautatiealaa
Kuten Lontoon metro, rautatiet kaikkialla Isossa-Britanniassa ovat pitkään jäljessä muilta tekniikan aloilta, mutta ovat nyt kiinni. Yhdistyneen kuningaskunnan digitaalisen rautatiejärjestelmän ja EU: n tukeman Shift2Rail-ohjelman kaltaiset aloitteet osoittavat, että eurooppalaiset rautatieoperaattorit ja palveluntarjoajat ovat nyt päättäneet tuoda alan digitaaliseen aikakauteen.
"Shift2Rail edustaa EU: n ja teollisuuden lähes miljardin euron investointeja tutkimukseen ja innovaatioihin", sanoo Thalesin teknologian ja innovaatioiden tekninen johtaja Ben Pritchard. "Thales oli yksi perustajista ja johtaa yhtä viidestä innovaatio-ohjelmasta."
Thales keskittyy digitaalisten järjestelmien väliseen liitettävyyteen: ”Tähän sisältyy reittisuunnittelu, matkustajatietoja, matkalippujen myöntäminen ja saumaton ovelta ovelle -matka. Meillä on myös keskeinen rooli monialaisessa toiminnassa, joka yhdistää alueet, kuten infrastruktuuri, liikkuva kalusto ja rahti ”, Pritchard sanoo.
Ratkaisu on… integroida kaikki
Haasteena on tuoda kehittynyttä tekniikkaa ympäristöön, jota perinteisesti ei ollut: "Jos pyydät ihmisiä kuvaamaan lennonjohtokeskusta, suurin osa heistä ajattelee ihmisiä, jotka istuvat tietokoneiden edessä ahkerasti töissä", Pritchard sanoo. "Junien kanssa se on erilainen, viimeinen asia mitä kuvitelet on korkean teknologian."
Järjestelmien välinen liitettävyys on tärkeää, koska digitalisointi on paljon enemmän kuin itsenäiset järjestelmät. Suurimpia menestyksiä ovat saaneet uudet - toisinaan odottamattomat - yhteydet eri järjestelmien välillä. Kuljettajan neuvontajärjestelmät ovat hyvä esimerkki tästä. Nämä GPS-pohjaiset ohjaamon yksiköt, samanlaisia kuin autonavigaattorit, auttavat kuljettajia pitämään aikaa ja säästämään energiaa. Nykyiset järjestelmät käyttävät kuitenkin staattisia aikatauluja, joten ne ovat hyödyttömiä keskeytysten sattuessa.
"Isossa-Britanniassa Future Railway: n rahoittama ja FirstGroupin vetämä GEO-DAS-projekti tarjoaa kuljettajille Bristol-Cardiff -reitille reaaliaikaisia päivityksiä nykyisestä suunnitelmasta liikenteen johtajilta", Pritchard selittää. Ratkaisu toimii molempiin suuntiin: Keskusjärjestelmän reaaliaikaisen kuuntelun lisäksi junat voivat ilmoittaa tarkan sijaintinsa.
Yksi avaintekijöistä on Thalesin ARAMIS-liikenteenhallintajärjestelmä (TMS), jota asennetaan parhaillaan Network Railin uusiin rautatieliikennekeskuksiin Cardiffiin ja Romfordiin. GEO-DAS-projektissa korostetaan, kuinka kriittisten järjestelmien keskitettyä tietoa voidaan käyttää uudelleen lisäetujen avulla.
Digitaaliset tekniikat, mukaan lukien data-analytiikka ja koneiden välinen viestintä, auttavat myös muuttamaan Lontoon metroasemaa. Thales työskentelee ePhople-Centered Intelligent Predict & Prevent (PCIPP) -tutkimushankkeessa varhaisen varoituksen ongelmista omaisuudessa, kuten raiteissa, junissa ja asemilla.
"Voimme jo valvoa voimavaroja, kuten kytkinmoottoreita, mutta entä jos voisit yhdistää tämän junien tietoihin, jotka ovat ohittaneet nämä kytkimet?" Kysyy Pritchard. "PCIPP: n lähestymistapa on käyttää kontekstuaalista tietoa ymmärtääkseen, mitä tapahtuu, ja hyödyntää sitä hyödyntämällä ennustavia malleja, joiden avulla viat voidaan havaita ennen niiden esiintymistä ja suositella toimenpiteitä niiden estämiseksi palvelun aikana."
Tämän tyyppisten innovaatioiden odotetaan muuttavan rautatieliikennettä tulevina vuosina ja parantavan merkittävästi turvallisuutta, kapasiteettia ja luotettavuutta.
Voit lukea lisää tällaisia artikkeleita OneMagazine.