PTC 2.0: Wabtec leidt stapsgewijze vooruitgang op het gebied van cruciale spoorwegveiligheidssoftware
Introductie
Positive Train Control, of PTC, markeerde onlangs de vierjarige verjaardag van de succesvolle uitrol in de VS. Toch is deze prestatie, en de ontwikkelingsinspanningen die meer dan tien jaar achter de rug zijn, geworteld in een tragedie die teruggaat tot 12 september 2008, toen een passagierstrein en een goederentrein op elkaar botsten in de wijk Chatsworth in Los Angeles.
Na die vreselijke crash heeft het Congres wetgeving aangenomen die spoorwegen verplichtte een nationaal veiligheidssysteem in te voeren dat de bewegingen van elke trein in de VS over bijna 60.000 mijl spoor zou volgen, bemanningen zou adviseren en automatisch een trein zou stoppen als dat nodig was.
De operationalisering van dat mandaat duurde 12 jaar en vereiste enorme investeringen en innovatie bij spoorwegen van klasse I, kleinere operators en toonaangevende technologieleveranciers, waaronder Wabtec. Om een idee te krijgen van de omvang van dit streven, moet u eens kijken wat een luchtvaartmaatschappij van klasse I tegen de Los Angeles Times-verslaggever David Lauter zei over de naleving: „BNSF moest ongeveer 6.000 torens bouwen langs de weg om signalen over 11.500 mijl spoor over te brengen en boordcomputers installeren op 5.000 locomotieven.” (Bron: Los Angeles Times, „De VS hebben eindelijk een systeem om dodelijke treinongevallen te voorkomen”, 2 januari 2021.)
Lauter wees ook op een andere belangrijke — en veeleisende — eis van PTC: „Omdat motoren van de ene spoorweg vaak over sporen rijden die eigendom zijn van een andere, moesten de systemen die worden gebruikt door elk van de zeven grote goederenspoorwegen van het land en meer dan twee dozijn kleinere goederen- en pendellijnen volledig interoperabel zijn.”
Wat hij toen niet wist, is dat de PTC-software op de 5.000 boordcomputers van BNSF (en de meer dan 22.000 boordcomputers in de bredere spoorwegsector) door Wabtec zou worden ontwikkeld, en dat de PTC-oplossing van Wabtec een industriestandaard zou worden, die elke dag meer dan 1 miljoen kilometer actieve treinbescherming zou bieden bij de belastingdienst, voor 97 wereldwijde spoorwegmaatschappijen.
Een vliegende start bij PTC
Noch de spoorwegindustrie, noch Wabtec werden platvoetig betrapt op de historische PTC-wetgeving. Wabtec was al bezig met de ontwikkeling van een veiligheidsproduct op basis van GPS en een ingebouwde database met essentiële functies voor de route — en het had verschillende pilootklanten onder de klasse I-maatschappijen.
PTC-oplossingen zijn gebaseerd op vier pijlers. Ze zijn ontworpen om treinen te beschermen tegen overschrijding van de bevoegdheidsgrenzen; ontsporingen als gevolg van te hoge snelheid; het passeren van een wissel die niet is voorzien voor die trein; en het binnendringen van werkzones waar werknemers en apparatuur zouden kunnen werken.
Toch zou het een hele uitdaging zijn om al deze capaciteiten op schaal te brengen. De PTC-pilootoplossing van Wabtec werkte alleen op bepaalde delen van het spoor, niet op het hele Noord-Amerikaanse spoorwegnet. Er moest nog veel meer worden 'uitgebouwd' van de signaleringsinfrastructuur en communicatienetwerken langs de weg, om nog maar te zwijgen over de aanpak van het hele probleem van interoperabiliteit.
PTC als 'overlay'
Met veiligheid als 'poolster' en de vier pijlers van bescherming als eerste bestemmingen, was Wabtec een pionier op het gebied van PTC-software-innovatie voor de industrie, waarbij verschillende patenten werden verkregen. Het deed dit echter binnen de praktische parameters van wat de industrie eigenlijk wilde.
„Het is belangrijk om te begrijpen dat de uitrol van PTC werd bepaald door de wens van de spoorwegsector om haar operationele draaiboek te verbeteren, niet te vervangen”, aldus Jeff Kernwein, Group Vice President, Digital Intelligence, Wabtec. „Daarom hebben we onze originele PTC-software ontworpen om 'over de schouder mee te kijken' van de ingenieur om fouten te voorkomen, terwijl ze hun autonomie behouden om veilig te werken en hun dagelijkse verantwoordelijkheden uit te voeren.”
Dat vermogen om het veiligheidsniveau te verhogen met respect voor tradities zorgde ervoor dat de PTC-software van Wabtec een thuis kreeg in de locomotiefcabine van elke klasse I-vervoerder.
Een nieuwe weg voorwaarts voor de rest van de wereld
Wabtec is druk bezig geweest met het testen van de grenzen van PTC-software, waarbij de nieuwste versie klaar is om conventionele veronderstellingen over veiligheid, capaciteit en infrastructuurinvesteringen te herschrijven.
„Tien jaar geleden, toen wij en de klasse I-providers bezig waren met de ontwikkeling van de eerste generatie PTC-oplossingen, lieten we ons leiden door het idee dat PTC-software als een overlay zou fungeren”, herinnert Kernwein zich. „Vandaag horen we van klanten die geïnteresseerd zijn in het verkennen van een nieuw veiligheids- en capaciteitsparadigma dat minder infrastructuur langs de weg vereist.”
Bijvoorbeeld, in plaats van te vertrouwen op een seinaspect of een op een formulier gebaseerde autoriteit, wat als de autoriteit gewoon zou kunnen worden overgedragen naar het PTC-systeem aan boord van de spoorweg zonder dat er bermsignalen nodig zijn?
Zo'n verschuiving zou een aantrekkelijk, goedkoper alternatief kunnen zijn voor opkomende spoorwegnetwerken over de hele wereld. Anders gezegd, spoorwegen in Zuid-Amerika, Afrika, Zuidoost-Azië en Australië zouden kunnen afzien van dure signaliseringsinstallaties langs de weg en rechtstreeks naar PTC 2.0 kunnen overstappen, waardoor hun spoorwegprojecten sneller en goedkoper tot leven kunnen worden gebracht — zonder in te boeten aan veiligheid.
PTC 2.0: het beste scenario voor veiligheid en capaciteit
Om in een wereld te komen waar wegsignalen niet langer nodig zijn en oplossingen aan boord de treinen op zichzelf staande bevoegdheid bieden om te rijden, moeten de veiligheidscapaciteiten van nieuwe PTC-systemen verder worden voorzien van een turbocompressor.
Wabtec geeft een glimp van deze toekomst in zijn PTC 2.0-aanbod, dat de nieuwe „Independent Validation Office Controller” (IVOC) -software bevat die over de hele spoorweg waakt. De IVOC kent de locatie en kenmerken van elke trein, evenals waar elke trein naartoe mag, verbeterd door nauwkeurige navigatie.
„De combinatie van op regels gebaseerde overheidsinformatie en nauwkeurige telemetrie in PTC 2.0 zorgt voor een stapsgewijze verbetering van de veiligheid en tegelijkertijd wordt de capaciteitsplanningsfunctie getransformeerd, waardoor operators meer treinen veilig op hun sporen kunnen plaatsen, zonder dat ze standaard hoeven te kiezen voor de afstand tussen treinen in het slechtste geval”, besluit Craig Green, senior director van Wabtec die toezicht houdt op de ontwikkeling van de IVOC.
Scenarioplanning in het slechtste geval verbetert de lijnveiligheid door ervoor te zorgen dat het baanverkeer voldoende gespreid is om rekening te houden met de slechtste scenario's, zoals een zware trein vol kolen die op topsnelheid rijdt. Dit systeem beveiligt treinen door een grote 'just-in-case' buffer tussen de treinen te bieden.
Met de PTC 2.0-oplossing van Wabtec kunnen spoorwegen echter beginnen over te stappen van 'worst-case' scenarioplanning naar een nieuw paradigma dat op veilige wijze de capaciteit en winstgevendheid maximaliseert — allemaal gebaseerd op de 'echte' locaties en kenmerken van elke trein op het blok.