PTC 2.0: Wabtec guida i progressi rivoluzionari nel software fondamentale per la sicurezza ferroviaria
Introduzione
Positive Train Control, o PTC, ha recentemente celebrato il quarto anniversario del successo del suo lancio negli Stati Uniti. Eppure questo risultato, e l'impegno di sviluppo decennale che ne è alla base, affondano le radici in una tragedia che risale al 12 settembre 2008, quando un treno passeggeri e un treno merci si scontrarono nel quartiere Chatsworth di Los Angeles.
In seguito a quel terribile incidente, il Congresso approvò una legge che imponeva alle ferrovie di implementare un sistema di sicurezza nazionale che monitorasse il movimento di ogni treno negli Stati Uniti, su quasi 60.000 miglia di binari, avvisando gli equipaggi e fermando automaticamente un treno se necessario.
L'attuazione di tale mandato ha richiesto 12 anni e ha richiesto ingenti investimenti e innovazioni tra le ferrovie di classe I, gli operatori più piccoli e i principali fornitori di tecnologia, inclusa Wabtec. Per avere un'idea della portata di questo sforzo, si consideri ciò che un vettore di Classe I ha detto al giornalista del Los Angeles Times David Lauter in merito alla conformità: «La BNSF ha dovuto costruire circa 6.000 torri lungo la strada per trasmettere segnali lungo 11.500 miglia di binari e installare computer di bordo su 5.000 locomotive». (Fonte: Los Angeles Times, «Gli Stati Uniti hanno finalmente un sistema per prevenire incidenti ferroviari mortali», 2 gennaio 2021.)
Lauter ha anche notato un altro requisito chiave e rigoroso di PTC: «Poiché i motori di una ferrovia viaggiano spesso su binari di proprietà di un'altra, i sistemi utilizzati da ciascuna delle sette principali ferrovie merci del paese e da più di due dozzine di linee merci e pendolari più piccole dovevano essere completamente interoperabili».
Ciò che all'epoca non sapeva era che il software PTC sui 5.000 computer di bordo di BNSF (e sugli oltre 22.000 computer di bordo del settore ferroviario in generale) sarebbe stato sviluppato da Wabtec e che la soluzione PTC di Wabtec sarebbe diventata uno standard del settore, fornendo oltre 1 milione di miglia di protezione attiva dei treni in servizio ogni giorno, per 97 operatori ferroviari globali.
Un ottimo inizio per PTC
Né l'industria ferroviaria né Wabtec sono stati colti di sorpresa dalla storica legislazione PTC. Wabtec stava già sviluppando un prodotto di sicurezza basato sul GPS e su un database di bordo ricco di caratteristiche critiche per il percorso e aveva diversi clienti pilota tra i vettori di classe I.
Le soluzioni PTC si basano su quattro pilastri. Sono progettate per proteggere i treni dal superamento dei limiti di autorità, dai deragliamenti dovuti all'eccessiva velocità, dal passaggio attraverso un interruttore non previsto per quel treno e dall'intrusione nelle zone di lavoro in cui potrebbero essere operativi lavoratori e attrezzature.
Tuttavia, portare tutte queste funzionalità su larga scala rappresenterebbe una sfida ardua. La soluzione PTC pilota di Wabtec ha funzionato solo su alcuni tratti di binari, non sull'intera rete ferroviaria nordamericana. Era necessario fare molto di più per «costruire» l'infrastruttura di segnalamento stradale e le reti di comunicazione, per non parlare dell'intera questione dell'interoperabilità.
PTC come «overlay»
Con la sicurezza come «stella polare» e i quattro pilastri della protezione come primo obiettivo, Wabtec ha aperto la strada all'innovazione del software PTC per il settore, ottenendo diversi brevetti. Tuttavia, lo ha fatto entro i parametri pratici di ciò che il settore desiderava effettivamente.
«È importante capire che l'introduzione di PTC è stata determinata dal desiderio del settore ferroviario di migliorare la propria strategia operativa, non sostituirla», afferma Jeff Kernwein, Group Vice President, Digital Intelligence, Wabtec. «A tal fine, abbiamo progettato il nostro software PTC originale in modo da «guardare oltre le spalle» dell'ingegnere per prevenire errori, preservando al contempo la sua autonomia per operare in sicurezza e svolgere le proprie responsabilità quotidiane».
Questa capacità di aumentare i livelli di sicurezza nel rispetto delle tradizioni ha fatto sì che il software PTC Wabtec trovasse posto nella cabina di ogni locomotiva di classe I.
Un nuovo percorso in avanti per il resto del mondo
Wabtec è stata impegnata a testare i limiti del software PTC, con la sua ultima versione pronta a riscrivere i presupposti convenzionali in materia di sicurezza, capacità e investimento nelle infrastrutture.
«Dieci anni fa, quando noi e i gestori di Classe I eravamo nel bel mezzo dello sviluppo della prima generazione di soluzioni PTC, eravamo guidati dall'idea che il software PTC fungesse da sovrapposizione», ricorda Kernwein. «Oggi riceviamo notizie da clienti interessati a esplorare un nuovo paradigma di sicurezza e capacità che richieda meno infrastrutture secondarie».
Ad esempio, anziché affidarsi a un'autorità basata sull'aspetto del segnale o sulla forma, cosa succederebbe se l'autorità potesse essere semplicemente trasmessa al sistema PTC di bordo della ferrovia senza richiedere affatto segnali stradali?
Un tale cambiamento potrebbe fornire un'alternativa convincente e a basso costo alle reti ferroviarie emergenti in tutto il mondo. In altre parole, le ferrovie in Sud America, Africa, Sud-est asiatico e Australia potrebbero rinunciare ai costosi impianti di segnalamento stradale e passare direttamente a PTC 2.0, dando vita ai loro progetti ferroviari in modo più rapido ed economico, senza sacrificare la sicurezza.
PTC 2.0: lo scenario ottimale in termini di sicurezza e capacità
Per arrivare in un mondo in cui i segnali stradali non siano più necessari e le soluzioni di bordo forniscano un'autorità autonoma per la circolazione dei treni, le capacità di sicurezza dei nuovi sistemi PTC devono essere ulteriormente potenziate.
Wabtec offre un assaggio di questo futuro nella sua offerta PTC 2.0, che contiene il nuovo software «Independent Validation Office Controller» (IVOC) che sorveglia l'intera ferrovia. L'IVOC conosce la posizione e le caratteristiche di ogni treno, nonché dove ogni treno può andare, grazie a una navigazione di precisione.
«La combinazione di informazioni sulle autorità basate su regole e telemetria di precisione in PTC 2.0 è in grado di fornire un significativo miglioramento della sicurezza trasformando al contempo la funzione di pianificazione della capacità, consentendo agli operatori di inserire più treni sui loro binari in modo sicuro, senza dover impostare di default la distanza tra i treni nel caso peggiore», conclude Craig Green, Senior Director di Wabtec che supervisiona lo sviluppo dell'IVOC.
La pianificazione dello scenario del «treno peggiore» migliora la sicurezza della linea garantendo che il traffico sui binari sia adeguatamente distanziato per far fronte agli scenari peggiori, come un treno pesante carico di carbone che viaggia alla massima velocità. Questo sistema protegge i treni fornendo un ampio margine di sicurezza tra di essi.
Tuttavia, con la soluzione PTC 2.0 di Wabtec, le ferrovie possono iniziare a passare dalla pianificazione dello scenario «peggiore» verso un nuovo paradigma che massimizza in sicurezza la capacità e la redditività, il tutto basato sulle posizioni e sulle caratteristiche «reali» di ciascun treno sul blocco.