Zasilanie zrównoważonej kolei: wtajemniczone spojrzenie na ewolucję Trip Optimizer™

William Schoonmaker i Kiron Viegas

Obraz

Wprowadzenie: Historia z tyłu

Ponieważ Trip Optimizer osiąga nowy kamień milowy w optymalizacji paliwa, oszczędzając kolejom ponad milion galonów paliwa co pięć dni, jest to świetna okazja, aby spojrzeć wstecz. To historia, która pokazuje, że droga do innowacji nie jest liniowa i nic wielkiego nigdy nie osiąga się bez aktywnego zaangażowania klientów.

Obraz

Wszystko zaczęło się w 2005 roku. Zespół badawczo-rozwojowy pracował nad koncepcją lokomotywy akumulatorowo-elektrycznej. Aby wesprzeć ten wysiłek, grupa inżynierów badała wzorce jazdy operatorów pociągów, aby zrozumieć, czego potrzeba do naładowania i rozładowania lokomotywy zasilanej bateryjnie. W ten sposób odkryli, że istnieje ogromna różnica między jednym operatorem a drugim. Rozpoznanie tej zmienności we wzorcach jazdy miało dwa skutki: Po pierwsze, uniemożliwiło przewidywanie modeli hamowania regeneracyjnego. I po drugie: wykazano, że w sposobie eksploatacji pociągów występuje znaczna nieefektywność, co skutkowało zwiększonym zużyciem paliwa i zużyciem. Tak więc zespół technologiczny opracował algorytm jazdy pociągiem, który przestrzegał wszystkich właściwych zasad, aby prowadzić pociąg konsekwentnie i rozsądnie. A kiedy skończyli, zdali sobie sprawę, że mają natychmiastową okazję skorzystać z tego nowego algorytmu, zintegrowanego z automatyzacją, w zwykłych pociągach z silnikiem Diesla. To była inspiracja dla Trip Optimizer.

Ewolucja produktu

Obraz

Trip Optimizer rozpoczął się jako inteligentny system kontroli rejsów dla pociągów, który uwzględnia teren, skład pociągu, ograniczenia prędkości i warunki pracy w celu obliczenia optymalnego profilu prędkości i planu podróży. Początkowo Trip Optimizer kontrolował tylko jeden element pociągu: przepustnicę. Z biegiem czasu rozszerzyło się to na sterowanie hamulcami dynamicznymi, a później zaleceniami dotyczącymi hamulców pneumatycznych. Trip Optimizer został następnie zintegrowany z zasilaniem rozproszonym, aby stworzyć automatycznie niezależną funkcję rozproszonego zasilania, która umożliwia sterowanie dłuższymi pociągami za pomocą pilotów działających asynchronicznie. Dzięki tej funkcji obsługi pociągów załogi były w stanie automatycznie kontrolować dłuższe, cięższe pociągi. Następnie wprowadzono więcej funkcji oszczędzania paliwa, w tym Smart HPT, który optymalizuje osiągi pociągu poprzez automatyczne zmniejszanie mocy na tonę pociągu bez wpływu na prędkość, oraz Pacing, który redystrybuuje i optymalizuje czas wolności w sieci. Ostatnio dodano automatyczną kontrolę hamulców pneumatycznych, która zwiększa obwodowę, podczas której działa Trip Optimizer, zapewniając jeszcze większe oszczędności paliwa.

Kolejnym interesującym wydarzeniem po drodze było to, że pociągi stały się większe. Kiedy pierwotnie powstał pomysł na Trip Optimizer, duży pociąg miał 10 lub 12 tysięcy ton. Dziś 32 tysiące ton to duży pociąg. To ogromny wzrost wielkości pociągów ciągnących lokomotywy. A jednak Trip Optimizer stale dostosowuje się, aby nadążyć za tą zmianą, optymalizując oszczędność paliwa i poprawiając prowadzenie pociągów.

Kształtowanie rozwiązania: opinie klientów

W trakcie rozwoju Trip Optimizer nasi klienci — wiodące w branży koleje towarowe na całym świecie — kształtowali rozwiązanie. Począwszy od pierwszej Konferencji Użytkowników, podczas której udostępniono makietę ekranu Trip Optimizer i otrzymaliśmy wiele opinii, Trip Optimizer został zaprojektowany we współpracy z klientami. W rzeczywistości wkład klienta napędzał lub zainspirował rozwój Trip Optimizer, a ten wkład był niezbędny dla jego projektu i zestawu funkcji. Bardzo często klienci patrzyli na to, jak działają ich pociągi i mówili: jeśli Trip Optimizer będzie działać na mojej linii kolejowej, musi być w stanie zrobić to samo, co robią ludzie. Dlatego bardzo ściśle współpracowaliśmy z klientami, aby upewnić się, że rozwiązanie spełnia potrzeby ich linii kolejowych.

Architektura platformy

Od momentu powstania Trip Optimizer został zaprojektowany do sterowania lokomotywą w czasie rzeczywistym. Pierwotnie najszybszym sposobem na to było wspólne zlokalizowanie kodu Trip Optimizer z kodem systemu sterowania, dzięki czemu miał on bezpośredni dostęp do sterowania przepustnicą i hamowaniem. I chociaż szybko trafił na rynek, znaleźliśmy platformę, która była spleciona z kodem systemu sterowania lokomotywą. Tak więc, chociaż odniósł sukces i działał dobrze, utrzymanie stało się uciążliwe.

W rezultacie z biegiem czasu kod Trip Optimizer został oddzielony od oprogramowania systemu sterowania. Dzisiaj Trip Optimizer żyje we własnym środowisku o wysokiej wydajności na dwóch opcjach platformy: 1) GoLink™, sprawdzonej w branży platformie do zarządzania siecią, komunikacją i aplikacjami dla branży kolejowej, z HPEAP. I 2) Komputer zarządzania pociągiem z procesorem 1900. Do komunikacji wykorzystuje interfejs oparty na komunikatach zgodny z AAR, umożliwiając Trip Optimizer integrację z dowolnym systemem lokomotyw, który mówi tym językiem. Ponadto ta architektura platformy umożliwia szybsze wydanie produktów, zapewniając operatorom szybkie ulepszenia i drobne poprawki dla najlepszego optymalizatora podróży. Krótko mówiąc: niezależna architektura platformy jest ogromną korzyścią dla naszych klientów, którzy mogą teraz korzystać z pełnych zalet wspólnego interfejsu użytkownika i skalowalnych oszczędności paliwa w całej flocie lokomotyw.

Obraz

Korzyści:

Trip Optimizer pomaga kolejom towarowym na cztery podstawowe sposoby:

• Oszczędza paliwo i zmniejsza emisje: Prowadzenie pociągu optymalnie oszczędza paliwo. Modułowa architektura systemu Trip Optimizer pozwala na stopniową integrację ulepszonych funkcji oszczędności paliwa. Pozwala to klientom na zwiększanie i stopniowe skalowanie oszczędności paliwa, aby jak najlepiej spełnić ich cele operacyjne i zrównoważone środowiskowe, w tym drogę do 30% oszczędności paliwa.
• Poprawia obsługę pociągów: Optymalizator podróży umożliwia klientom zbudowanie pożądanego pociągu i pozwala fizyce i automatyzacji zapewnić obsługę pociągu za pomocą algorytmów. Jest to narzędzie dla operatorów, które ułatwia prowadzenie pociągów.
• Zmniejsza zużycie lokomotyw: Optymalizator Trip Optimizer zmniejsza się siły pociągu, co powoduje zmniejszenie zużycia lokomotyw.
• Zwiększa świadomość sytuacyj ną: Dzięki udostępnieniu mapy bieżącej operatorzy mogą uzyskać zaawansowany wgląd w nadchodzące warunki toru.

O Autorach:

Obraz

William Schoonmaker jest Product Manager w firmie Wabtec. William ma ponad 25-letnie doświadczenie w opracowywaniu i wdrażaniu produktów do kontroli pociągów towarowych, w tym ponad 10 lat pracy nad Trip Optimizer.

Obraz

Kiron Viegas jest Produc t Manager w firmie Wabtec. Kiron spędził ponad 25 lat na stanowiskach inżynierskich i zarządzania produktami w branży technologicznej i pasjonuje się rozwiązywaniem wyzwań związanych ze zrównoważonym rozwojem i automatyzacją w transporcie kolejowym towarowym.