Impulsando un ferrocarril sostenible: una mirada privilegiada a la evolución de Trip Optimizer™

Por William Schoonmaker y Kiron Viegas

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Introducción: La historia de fondo

Trip Optimizer alcanza un nuevo hito en la optimización del combustible, ya que permite a los ferrocarriles ahorrar más de un millón de galones de combustible cada cinco días, por lo que es una gran oportunidad para echar un vistazo al pasado. Es una historia que demuestra que el camino hacia la innovación no es lineal y que nunca se logra nada grandioso sin la participación activa de los clientes.

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Todo empezó en 2005. Un equipo de investigación y desarrollo estaba trabajando en el concepto de una locomotora eléctrica a batería. Para apoyar este esfuerzo, un grupo de ingenieros estaba estudiando los patrones de conducción de los operadores de trenes para entender lo que se necesitaría para cargar y descargar una locomotora que funciona con baterías. Al hacerlo, descubrieron que había una enorme variación entre un operador y otro. El reconocimiento de esta variación en los patrones de conducción tuvo dos consecuencias: en primer lugar, hizo que los modelos de frenado regenerativo fueran imposibles de predecir. Y segundo: demostró que había una ineficiencia significativa en la forma en que se operaban los trenes, lo que se traducía en un mayor uso de combustible y en un mayor desgaste. Por eso, el equipo de tecnología desarrolló un algoritmo de conducción de trenes que seguía todas las reglas correctas para conducir el tren de manera coherente y sensata. Cuando terminaron, se dieron cuenta de que tenían una oportunidad inmediata de usar este nuevo algoritmo, integrado con la automatización, en los trenes diésel normales. Esa fue la inspiración para Trip Optimizer.

Evolución del producto

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Trip Optimizer comenzó como un sistema inteligente de control de crucero para trenes que tenía en cuenta el terreno, la composición de los trenes, las restricciones de velocidad y las condiciones de operación para calcular un perfil de velocidad y un plan de viaje óptimos. En un principio, Trip Optimizer controlaba solo un elemento del tren: el acelerador. Con el tiempo, esto se extendió al control de los frenos dinámicos y, más tarde, al control de los frenos neumáticos. Posteriormente, Trip Optimizer se integró con la alimentación distribuida para crear una función de alimentación distribuida autoindependiente que le permitía controlar trenes más largos con controles remotos que funcionaban de forma asincrónica. Gracias a esta función de manejo de trenes, las tripulaciones podían controlar automáticamente los trenes más largos y pesados. A esto le siguió la introducción de más funciones de ahorro de combustible, como el Smart HPT, que optimiza el rendimiento del tren al reducir automáticamente la potencia por tonelada del tren sin afectar a la velocidad, y el sistema Pacing, que redistribuye y optimiza el tiempo de espera en la red. Más recientemente, se añadió el sistema Auto Air Brake Control, que aumenta el margen de maniobra del Trip Optimizer, lo que permite ahorrar aún más combustible.

Otro acontecimiento interesante a lo largo del camino fue que los trenes se hicieron más grandes. Cuando se concibió la idea de Trip Optimizer, un tren grande pesaba entre 10 y 12 mil toneladas. Hoy en día, 32 mil toneladas son un tren grande. Esto supone un enorme aumento del tamaño de los trenes que arrastran las locomotoras. Sin embargo, Trip Optimizer se adapta constantemente para seguir el ritmo de este cambio, optimizando el ahorro de combustible y mejorando la maniobrabilidad de los trenes.

Diseñando la solución: comentarios de los clientes

Durante el desarrollo de Trip Optimizer, nuestros clientes (las principales compañías ferroviarias de carga de todo el mundo) diseñaron la solución. Desde la primera conferencia de usuarios, en la que se compartió una maqueta de una pantalla de Trip Optimizer y recibimos muchos comentarios, Trip Optimizer se diseñó en colaboración con las opiniones de los clientes. De hecho, las opiniones de los clientes han impulsado o inspirado el desarrollo de Trip Optimizer, y esas opiniones han sido fundamentales para su diseño y conjunto de funciones. Con mucha frecuencia, los clientes veían cómo funcionaban sus trenes y decían: si Trip Optimizer va a funcionar en mi ferrocarril, tiene que ser capaz de hacer lo mismo que hace la gente. Por eso, trabajamos muy de cerca con los clientes para asegurarnos de que la solución satisficiera las necesidades de sus ferrocarriles.

Arquitectura de plataforma

Desde su creación, Trip Optimizer fue diseñado para controlar una locomotora en tiempo real. Originalmente, la forma más rápida de hacerlo consistía en ubicar el código del Trip Optimizer junto con el código del sistema de control, de modo que tuviera acceso directo al control del acelerador y el frenado. Y, aunque se comercializó rápidamente, terminamos con una plataforma que estaba entrelazada con el código del sistema de control de la locomotora. Por lo tanto, si bien tuvo éxito y funcionó bien, su mantenimiento resultó oneroso.

Como resultado, con el tiempo, el código de Trip Optimizer se separó del software del sistema de control. En la actualidad, Trip Optimizer funciona en su propio entorno de alto rendimiento con dos opciones de plataforma: 1) GolInc™, una plataforma de gestión de redes, comunicaciones y aplicaciones probada en el sector ferroviario, con HPEAP. Y 2) Ordenador de gestión de trenes con CPU 1900. Utiliza una interfaz basada en mensajes compatible con AAR para comunicarse, lo que permite que Trip Optimizer se integre con cualquier sistema de locomotoras que hable ese idioma. Además, esta arquitectura de plataforma permite lanzar productos con mayor rapidez, lo que proporciona a los operadores mejoras rápidas y correcciones menores para disfrutar al máximo de Trip Optimizer. En resumen: la arquitectura de plataforma independiente es una gran ventaja para nuestros clientes, que ahora pueden disfrutar de todos los beneficios de una interfaz de usuario común y de un ahorro de combustible escalable en toda su flota de locomotoras.

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Ventajas:

Trip Optimizer ayuda a los ferrocarriles de carga de cuatro maneras fundamentales:

• Ahorra combustible y reduce las emisiones: conducir el tren ahorra combustible de manera óptima. La arquitectura del sistema modular de Trip Optimizer permite la integración gradual y gradual de funciones mejoradas de ahorro de combustible. Esto permite a los clientes añadir y ampliar gradualmente los ahorros de combustible para cumplir mejor sus objetivos ambientales operativos y de sostenibilidad, lo que incluye lograr un ahorro de combustible del 30%.
• Mejora el manejo de los trenes: Trip Optimizer permite a los clientes construir el tren que desean y dejar que la física y la automatización se encarguen de la gestión del tren mediante algoritmos. Es una herramienta para los operadores que facilita el manejo de los trenes.
• Reduce el desgaste de las locomotoras: con Trip Optimizer, las fuerzas dentro del tren se reducen, lo que se traduce en un menor desgaste de las locomotoras.
• Aumenta el conocimiento de la situación: al proporcionar un mapa continuo, los operadores pueden obtener información avanzada sobre las condiciones futuras de la vía.

Acerca de los autores:

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William Schoonmaker es gerente de producto en Wabtec. William tiene más de 25 años de experiencia en el desarrollo e implementación de productos para el control de trenes de carga, incluidos más de 10 años trabajando en Trip Optimizer.

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Kiron Viegas es gerente de producto en Wabtec. Kiron lleva más de 25 años desempeñando funciones de ingeniería y gestión de productos en la industria de la tecnología y le apasiona resolver los desafíos de sostenibilidad y automatización en las operaciones ferroviarias de carga.