Au service d'un réseau ferroviaire durable : un aperçu de l'évolution de Trip Optimizer™

Par William Schoonmaker et Kiron Viegas

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Présentation : The Back Story

Alors que Trip Optimizer franchit une nouvelle étape en matière d'optimisation du carburant, en permettant aux chemins de fer d'économiser plus d'un million de gallons de carburant tous les cinq jours, c'est une excellente occasion de revenir sur le passé. Cette histoire montre que le chemin vers l'innovation n'est pas linéaire et que rien de grand n'est jamais réalisé sans la participation active des clients.

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Tout a commencé en 2005. Une équipe de recherche et développement travaillait sur le concept d'une locomotive électrique à batterie. Pour soutenir cet effort, un groupe d'ingénieurs étudiait les habitudes de conduite des conducteurs de train afin de comprendre ce qu'il faudrait pour charger et décharger une locomotive alimentée par batterie. Ce faisant, ils ont découvert qu'il existait une énorme variation entre un opérateur et l'autre. La reconnaissance de cette variation des habitudes de conduite a eu deux impacts : tout d'abord, elle a rendu les modèles de freinage régénératif impossibles à prévoir. Et deuxièmement, cela a démontré que la façon dont les trains étaient exploités était très inefficace, ce qui entraînait une augmentation de la consommation de carburant et une usure normale. L'équipe technologique a donc développé un algorithme de conduite de train qui suivait toutes les bonnes règles pour conduire le train de manière cohérente et raisonnable. Et quand ils ont terminé, ils ont réalisé qu'ils avaient une opportunité immédiate d'utiliser ce nouvel algorithme, intégré à l'automatisation, sur des trains diesel réguliers. C'est ce qui a inspiré Trip Optimizer.

Évolution du produit

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Trip Optimizer a commencé comme un système de régulation de vitesse intelligent pour les trains qui prend en compte le terrain, la composition des trains, les restrictions de vitesse et les conditions d'exploitation afin de calculer un profil de vitesse et un plan de trajet optimaux. Au départ, Trip Optimizer ne contrôlait qu'un seul élément du train : l'accélérateur. Au fil du temps, cela s'est étendu au contrôle des freins dynamiques et, plus tard, au conseil des freins pneumatiques. Trip Optimizer a ensuite été intégré à l'alimentation distribuée pour créer une fonction d'alimentation distribuée autonome qui lui permet de contrôler des trains plus longs à l'aide de télécommandes fonctionnant de manière asynchrone. Grâce à cette fonction de gestion des trains, les équipes ont pu contrôler automatiquement des trains plus longs et plus lourds. Cela a été suivi par l'introduction de nouvelles fonctionnalités d'économie de carburant, notamment Smart HPT, qui optimise les performances des trains en réduisant automatiquement la puissance par tonne du train sans affecter la vitesse, et Pacing, qui redistribue et optimise les temps morts sur le réseau. Plus récemment, la commande automatique des freins à air a été ajoutée, ce qui augmente l'enveloppe pendant laquelle Trip Optimizer fonctionne, pour des économies de carburant encore plus importantes.

Un autre événement intéressant en cours de route est que les trains sont devenus plus grands. Lorsque l'idée de Trip Optimizer a été initialement conçue, un gros train pesait 10 ou 12 000 tonnes. Aujourd'hui, 32 000 tonnes, c'est un gros train. Cela représente une augmentation considérable de la taille des trains tractés par les locomotives. Pourtant, Trip Optimizer s'adapte constamment pour suivre le rythme de ce changement en optimisant les économies de carburant et en améliorant la gestion des trains.

Conception de la solution : commentaires des clients

Tout au long du développement de Trip Optimizer, nos clients, les principales compagnies ferroviaires de fret du monde entier, ont façonné la solution. En commençant par la première conférence des utilisateurs, au cours de laquelle une maquette d'écran d'un Trip Optimizer a été partagée et nous avons reçu de nombreux commentaires, Trip Optimizer a été conçu en collaboration avec les commentaires des clients. En fait, les commentaires des clients ont motivé ou inspiré le développement de Trip Optimizer et ces commentaires ont été essentiels à sa conception et à ses fonctionnalités. Très souvent, les clients regardaient le fonctionnement de leurs trains et disaient : pour que Trip Optimizer fonctionne sur mon chemin de fer, il doit être capable de faire la même chose que les autres. Nous avons donc travaillé en étroite collaboration avec les clients pour nous assurer que la solution répondait aux besoins de leurs chemins de fer.

Architecture de la plateforme

Depuis sa création, Trip Optimizer a été conçu pour contrôler une locomotive en temps réel. À l'origine, le moyen le plus rapide d'y parvenir était de colocaliser le code Trip Optimizer avec le code du système de commande, afin qu'il ait un accès direct au contrôle de l'accélérateur et du freinage. Malgré sa mise sur le marché rapide, nous nous sommes retrouvés avec une plateforme étroitement liée au code du système de commande de la locomotive. Ainsi, même si elle a été couronnée de succès et a bien fonctionné, elle est devenue onéreuse à entretenir.

Par conséquent, au fil du temps, le code Trip Optimizer a été séparé du logiciel du système de contrôle. Aujourd'hui, Trip Optimizer vit dans son propre environnement de haute performance sur deux options de plate-forme : 1) GoLinc™, une plateforme de gestion des réseaux, des communications et des applications éprouvée pour le secteur ferroviaire, avec HPEAP. Et 2) Ordinateur de gestion de train avec CPU 1900. Il utilise une interface basée sur des messages conforme à l'AAR pour communiquer, ce qui permet à Trip Optimizer de s'intégrer à n'importe quel système de locomotive parlant cette langue. En outre, cette architecture de plate-forme permet des lancements de produits plus rapides afin de fournir aux opérateurs des améliorations rapides et des corrections mineures pour la meilleure expérience Trip Optimizer. En résumé : l'architecture de plate-forme indépendante constitue un avantage considérable pour nos clients, qui peuvent désormais profiter de tous les avantages d'une interface utilisateur commune et d'économies de carburant évolutives sur l'ensemble de leur parc de locomotives.

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Avantages :

Trip Optimizer aide les chemins de fer de marchandises de quatre manières fondamentales :

• Économise du carburant et réduit les émissions : Conduire le train permet d'économiser du carburant de manière optimale. L'architecture du système modulaire de Trip Optimizer permet l'intégration progressive de fonctionnalités améliorées d'économie de carburant. Cela permet aux clients de réaliser des économies de carburant supplémentaires et de les augmenter progressivement afin d'atteindre au mieux leurs objectifs environnementaux opérationnels et de durabilité, y compris une voie vers des économies de carburant de 30 %.
• Améliore la gestion des trains : Trip Optimizer permet aux clients de construire le train de leur choix et laisse la physique et l'automatisation gérer les trains à l'aide d'algorithmes. Il s'agit d'un outil destiné aux opérateurs qui facilite la manipulation des trains.
• Réduit l'usure des locomotives : Grâce à Trip Optimizer, les forces exercées sur le train sont réduites, ce qui réduit l'usure des locomotives.
• Améliore la connaissance de la situation : grâce à la fourniture d'une carte évolutive, les opérateurs peuvent obtenir des informations avancées sur l'état des pistes à venir.

À propos des auteurs :

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William Schoonmaker est chef de produit chez Wabtec. William a plus de 25 ans d'expérience dans le développement et la mise en œuvre de produits pour le contrôle des trains de marchandises, dont plus de 10 ans de travail sur Trip Optimizer.

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Kiron Viegas est chef de produit chez Wabtec. Kiron a occupé pendant plus de 25 ans des postes d'ingénierie et de gestion de produits dans le secteur des technologies et est passionné par la résolution des problèmes de durabilité et d'automatisation dans les opérations de transport ferroviaire de marchandises.