Potenziare il trasporto ferroviario sostenibile: uno sguardo approfondito sull'evoluzione di Trip Optimizer™

Di William Schoonmaker e Kiron Viegas

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Introduzione: The Back Story

Poiché Trip Optimizer raggiunge un nuovo traguardo nell'ottimizzazione del carburante, facendo risparmiare alle ferrovie oltre un milione di galloni di carburante ogni cinque giorni, è una grande opportunità per dare un'occhiata al passato. È una storia che dimostra che il percorso verso l'innovazione non è lineare e non si ottiene mai nulla di eccezionale senza il coinvolgimento attivo dei clienti.

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Tutto è iniziato nel 2005. Un team di ricerca e sviluppo stava lavorando al concetto di locomotiva elettrica a batteria. Per sostenere questo sforzo, un gruppo di ingegneri stava studiando i modelli di guida degli operatori ferroviari per capire cosa sarebbe necessario per caricare e scaricare una locomotiva a batteria. Così facendo, hanno scoperto che c'era un'enorme differenza tra un operatore e l'altro. Il riconoscimento di questa variazione nei modelli di guida ha avuto due effetti: in primo luogo, ha reso impossibili da prevedere i modelli di frenata rigenerativa. E secondo: ha dimostrato una significativa inefficienza nel modo in cui venivano utilizzati i treni, con conseguente aumento del consumo di carburante e usura. Quindi, il team tecnologico ha sviluppato un algoritmo di guida dei treni che seguiva tutte le regole giuste per guidare il treno in modo coerente e sensato. E quando hanno finito, si sono resi conto di avere l'opportunità immediata di utilizzare questo nuovo algoritmo, integrato con l'automazione, su normali treni diesel. Questa è stata l'ispirazione per Trip Optimizer.

Evoluzione del prodotto

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Trip Optimizer è nato come un sistema intelligente di cruise control per treni che tiene conto del terreno, della composizione del treno, delle limitazioni di velocità e delle condizioni operative per calcolare un profilo di velocità e un piano di viaggio ottimali. Inizialmente, Trip Optimizer controllava solo un elemento del treno: l'acceleratore. Col tempo, questo approccio si è esteso al controllo dei freni dinamici e, successivamente, alla consulenza sui freni ad aria compressa. Trip Optimizer è stato quindi integrato con l'alimentazione distribuita per creare una funzionalità di alimentazione distribuita autoindipendente che gli consente di controllare treni più lunghi con telecomandi che funzionano in modo asincrono. Grazie a questa funzionalità di gestione dei treni, gli equipaggi sono stati in grado di controllare automaticamente i treni più lunghi e pesanti. A ciò è seguita l'introduzione di ulteriori funzionalità per il risparmio di carburante, tra cui Smart HPT, che ottimizza le prestazioni dei treni riducendo automaticamente la potenza per tonnellata del treno senza influire sulla velocità, e Pacing, che ridistribuisce e ottimizza i tempi di attesa sulla rete. Più recentemente, è stato aggiunto l'Auto Air Brake Control, che aumenta l'autonomia durante il funzionamento del Trip Optimizer, per un risparmio di carburante ancora maggiore.

Un altro avvenimento interessante è stato che i treni sono diventati più grandi. Quando l'idea di Trip Optimizer fu originariamente concepita, un grosso treno pesava 10 o 12 mila tonnellate. Oggi, 32mila tonnellate sono un grosso treno. Si tratta di un enorme aumento delle dimensioni dei treni trainati dalle locomotive. Eppure, Trip Optimizer si adatta costantemente per stare al passo con questo cambiamento ottimizzando il risparmio di carburante e migliorando la manovrabilità dei treni.

Dare forma alla soluzione: feedback dei clienti

Durante lo sviluppo di Trip Optimizer, i nostri clienti, le principali ferrovie per il trasporto merci in tutto il mondo, hanno dato forma alla soluzione. A partire dalla prima conferenza degli utenti, in cui è stato condiviso un prototipo di una schermata di Trip Optimizer e abbiamo ricevuto molti feedback, Trip Optimizer è stato progettato in collaborazione con i suggerimenti dei clienti. In effetti, il contributo dei clienti ha guidato o ispirato lo sviluppo di Trip Optimizer e tale contributo è stato fondamentale per il suo design e il set di funzionalità. Molto spesso erano i clienti che osservavano il funzionamento dei loro treni e dicevano: se Trip Optimizer deve funzionare sulla mia ferrovia, deve essere in grado di fare le stesse cose che fanno le persone. Quindi, abbiamo lavorato a stretto contatto con i clienti per garantire che la soluzione rispondesse alle esigenze delle loro ferrovie.

Architettura della piattaforma

Fin dalla sua nascita, Trip Optimizer è stato progettato per controllare una locomotiva in tempo reale. In origine, il modo più rapido per farlo era quello di co-localizzare il codice Trip Optimizer con il codice del sistema di controllo, in modo che avesse accesso diretto al controllo dell'acceleratore e della frenata. E, sebbene il suo lancio sul mercato fosse rapido, ci siamo ritrovati con una piattaforma che si intrecciava con il codice del sistema di controllo della locomotiva. Quindi, sebbene abbia avuto successo e abbia funzionato bene, è diventato oneroso mantenerla.

Di conseguenza, nel tempo, il codice Trip Optimizer è stato separato dal software del sistema di controllo. Oggi, Trip Optimizer vive in un proprio ambiente ad alte prestazioni su due opzioni di piattaforma: 1) GoLinc™, una piattaforma di rete, comunicazione e gestione delle applicazioni collaudata nel settore ferroviario, con HPEAP. E 2) Computer per la gestione dei treni con CPU 1900. Utilizza un'interfaccia basata su messaggi conforme all'AAR per comunicare, consentendo a Trip Optimizer di integrarsi con qualsiasi sistema locomotore che parli quella lingua. Inoltre, questa architettura della piattaforma consente rilasci di prodotto più rapidi per fornire agli operatori miglioramenti rapidi e correzioni minori per la migliore esperienza con Trip Optimizer. In breve: l'architettura indipendente della piattaforma è un grande vantaggio per i nostri clienti, che ora possono godere di tutti i vantaggi di un'interfaccia utente comune e di un risparmio di carburante scalabile su tutta la flotta di locomotive.

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Vantaggi:

Trip Optimizer aiuta il trasporto ferroviario di merci in quattro modi fondamentali:

• Risparmia carburante e riduce le emissioni: guidare il treno consente di risparmiare carburante in modo ottimale. L'architettura di sistema modulare di Trip Optimizer consente l'integrazione graduale e graduale di funzionalità avanzate per il risparmio di carburante. Ciò consente ai clienti di aggiungere e aumentare in modo incrementale i risparmi di carburante per raggiungere al meglio i loro obiettivi ambientali operativi e di sostenibilità, incluso un percorso verso un risparmio di carburante del 30%.
• Migliora la gestione dei treni: Trip Optimizer consente ai clienti di costruire il treno che desiderano e lascia che la fisica e l'automazione provvedano alla gestione del treno utilizzando algoritmi. È uno strumento per gli operatori che semplifica la gestione dei treni.
• Riduce l'usura delle locomotive: con Trip Optimizer, le forze all'interno del treno vengono ridotte e ciò si traduce in una riduzione dell'usura delle locomotive.
• Aumenta la consapevolezza della situazione: grazie alla fornitura di una mappa continua, gli operatori sono in grado di ottenere informazioni avanzate sulle condizioni imminenti dei binari.

Informazioni sugli autori:

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William Schoonmaker è Product Manager di Wabtec. William ha oltre 25 anni di esperienza nello sviluppo e nell'implementazione di prodotti per il controllo dei treni merci, tra cui oltre 10 anni di lavoro su Trip Optimizer.

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Kiron Viegas è Product Manager presso Wabtec. Kiron ha lavorato per oltre 25 anni in ruoli di ingegneria e gestione dei prodotti nel settore tecnologico ed è appassionato di risolvere le sfide di sostenibilità e automazione nelle operazioni ferroviarie di trasporto merci.