Duurzame spoorwegen mogelijk maken: een kijkje achter de schermen van de evolutie van Trip Optimizer™

Door William Schoonmaker en Kiron Viegas

Afbeelding

Introductie: Het achtergrondverhaal

Nu Trip Optimizer een nieuwe mijlpaal bereikt op het gebied van brandstofoptimalisatie, waarbij spoorwegen elke vijf dagen meer dan een miljoen liter brandstof besparen, is dit een geweldige kans om terug te kijken. Het is een verhaal dat laat zien dat de weg naar innovatie niet lineair is en dat er nooit iets geweldigs wordt bereikt zonder de actieve betrokkenheid van klanten.

Afbeelding

Het begon allemaal in 2005. Een onderzoeks- en ontwikkelingsteam werkte aan het concept van een elektrische locomotief op batterijen. Om deze inspanning te ondersteunen, bestudeerde een groep ingenieurs de rijpatronen van treinexploitanten om te begrijpen wat er nodig was om een locomotief op batterijen op te laden en te ontladen. Daarbij ontdekten ze dat er enorm veel variatie was tussen de ene operator en de andere. De herkenning van deze variatie in rijpatronen had twee gevolgen: ten eerste was het onmogelijk om de regeneratieve remmodellen te voorspellen. En ten tweede: het toonde aan dat de manier waarop treinen werden bestuurd aanzienlijk inefficiënt was, wat resulteerde in een hoger brandstofverbruik en slijtage. Daarom ontwikkelde het technologieteam een algoritme voor het besturen van treinen dat alle juiste regels volgde om de trein consistent en verstandig te besturen. En toen ze klaar waren, beseften ze dat ze onmiddellijk de mogelijkheid hadden om dit nieuwe algoritme, geïntegreerd met automatisering, te gebruiken op reguliere dieseltreinen. Dat was de inspiratie voor Trip Optimizer.

Evolutie van het product

Afbeelding

Trip Optimizer begon als een slim cruisecontrolsysteem voor treinen dat rekening houdt met het terrein, de samenstelling van de trein, snelheidsbeperkingen en bedrijfsomstandigheden om een optimaal snelheidsprofiel en reisplan te berekenen. Aanvankelijk bestuurde Trip Optimizer slechts één treinelement: de gashendelaar. In de loop van de tijd breidde dit zich uit naar het aansturen van dynamische remmen en later het advies over luchtremmen. Trip Optimizer werd vervolgens geïntegreerd met gedistribueerd vermogen om een automatisch onafhankelijke gedistribueerde stroomfunctie te creëren waarmee langere treinen kunnen worden bestuurd met asynchroon draaiende afstandsbedieningen. Dankzij deze treinafhandelingsfunctie konden de bemanningen langere, zwaardere treinen automatisch besturen. Dit werd gevolgd door de introductie van meer brandstofbesparende functies, waaronder Smart HPT, dat de treinprestaties optimaliseert door automatisch het aantal pk's per ton van de trein te verminderen zonder dat dit invloed heeft op de snelheid, en Pacing, dat de wachttijd op het netwerk herverdeelt en optimaliseert. Onlangs werd Auto Air Brake Control toegevoegd, waardoor Trip Optimizer meer tijd nodig heeft om nog meer brandstof te besparen.

Een andere interessante gebeurtenis onderweg was dat de treinen groter werden. Toen het idee voor Trip Optimizer oorspronkelijk werd bedacht, was een grote trein 10 of 12 duizend ton zwaar. Tegenwoordig is 32 duizend ton een grote trein. Dat is een enorme toename in het aantal treinen dat locomotieven trekken. Toch past Trip Optimizer zich voortdurend aan om gelijke tred te houden met deze verandering door de brandstofbesparing te optimaliseren en de treinafhandeling te verbeteren.

De oplossing vormgeven: feedback van klanten

Tijdens de ontwikkeling van Trip Optimizer hebben onze klanten — toonaangevende goederenspoorwegen over de hele wereld — de oplossing vormgegeven. Vanaf de eerste gebruikersconferentie, waar een mock-up van een Trip Optimizer-scherm werd gedeeld en we veel feedback kregen, is Trip Optimizer ontworpen in samenwerking met de input van klanten. In feite heeft de input van klanten de ontwikkeling van Trip Optimizer gestimuleerd of geïnspireerd en die input was essentieel voor het ontwerp en de functieset. Heel vaak waren het de klanten die keken naar hoe hun treinen werkten en zeiden: als Trip Optimizer op mijn spoorweg gaat werken, moet hij hetzelfde kunnen doen als mensen. Daarom hebben we nauw samengewerkt met klanten om ervoor te zorgen dat de oplossing voldeed aan de behoeften van hun spoorwegen.

Platformarchitectuur

Sinds de oprichting is Trip Optimizer ontworpen om een locomotief in realtime te besturen. Oorspronkelijk was de snelste manier om dat te doen, de Trip Optimizer-code samen met de code van het besturingssysteem te lokaliseren, zodat deze direct toegang had tot het regelen van het gaspedaal en het remmen. En hoewel het snel op de markt kwam, kwamen we uit op een platform dat verweven was met de code van het besturingssysteem van de locomotief. Dus hoewel het succesvol was en goed werkte, werd het lastig om het vol te houden.

Als gevolg hiervan werd de Trip Optimizer-code na verloop van tijd gescheiden van de software van het besturingssysteem. Tegenwoordig leeft Trip Optimizer in zijn eigen hoogwaardige omgeving op twee platformopties: 1) GoLinc™, een in de branche bewezen platform voor netwerk-, communicatie- en applicatiebeheer voor de spoorwegindustrie, met HPEAP. En 2) Treinbeheercomputer met CPU 1900. Het maakt gebruik van een AAR-conforme, op berichten gebaseerde interface om te communiceren, waardoor Trip Optimizer kan worden geïntegreerd met elk locomotiefsysteem dat die taal spreekt. Bovendien maakt deze platformarchitectuur snellere productreleases mogelijk, zodat operators snelle verbeteringen en kleine aanpassingen kunnen krijgen voor de beste Trip Optimizer-ervaring. Kortom: de onafhankelijke platformarchitectuur is een groot voordeel voor onze klanten, die nu kunnen genieten van de volledige voordelen van een gemeenschappelijke gebruikersinterface en schaalbare brandstofbesparingen voor hun hele locomotiefvloot.

Afbeelding

Voordelen:

Trip Optimizer helpt goederenspoorwegen op vier fundamentele manieren:

• Bespaart brandstof en vermindert emissies: Als u de trein optimaal bestuurt, bespaart u brandstof. De modulaire systeemarchitectuur van Trip Optimizer maakt een stapsgewijze, gefaseerde integratie van verbeterde brandstofbesparingsfuncties mogelijk. Dit biedt klanten de mogelijkheid om brandstofbesparingen toe te voegen en stapsgewijs op te schalen om hun operationele en milieudoelstellingen op het gebied van duurzaamheid zo goed mogelijk te bereiken, inclusief een traject naar een brandstofbesparing van 30%.
• Verbetert de treinafhandeling: Met Trip Optimizer kunnen klanten de trein bouwen die ze willen en kunnen fysica en automatisering de treinafhandeling laten verzorgen met behulp van algoritmen. Het is een hulpmiddel voor machinisten dat het besturen van treinen eenvoudig maakt.
• Vermindert slijtage van locomotieven: Met Trip Optimizer worden de krachten in de trein verminderd, wat resulteert in minder slijtage van de locomotieven.
• Verhoogt het situationeel bewustzijn: Door het beschikbaar stellen van een rollende kaart kunnen operators geavanceerd inzicht krijgen in de komende baanomstandigheden.

Over de auteurs:

Afbeelding

William Schoonmaker is productmanager bij Wabtec. William heeft meer dan 25 jaar ervaring met het ontwikkelen en implementeren van producten voor de besturing van goederentreinen, waaronder meer dan 10 jaar ervaring met Trip Optimizer.

Afbeelding

Kiron Viegas is productmanager bij Wabtec. Kiron heeft meer dan 25 jaar ervaring in engineering- en productmanagementfuncties in de technologische industrie en heeft een passie voor het oplossen van uitdagingen op het gebied van duurzaamheid en automatisering in het goederenvervoer per spoor.