PTC 2.0: Wabtec jest liderem postępów w zakresie kluczowego oprogramowania bezpieczeństwa kolejowego
Wprowadzenie
Positive Train Control, czyli PTC, niedawno obchodziło czteroletnią rocznicę udanego wdrożenia w USA. Jednak to osiągnięcie i trwające dziesięciolecie wysiłki rozwojowe, które za nim stoją, są zakorzenione w tragedii sięgającej 12 września 2008 roku, kiedy pociąg pasażerski i pociąg towarowy zderzyły się w dzielnicy Chatsworth w Los Angeles.
Po tej strasznej katastrofie Kongres uchwalił ustawodawstwo wymagające od kolei wdrożenia krajowego systemu bezpieczeństwa, który monitorowałby ruch każdego pociągu w Stanach Zjednoczonych przez prawie 60 000 mil torów, doradzając załogom i automatycznie zatrzymując pociąg w razie potrzeby.
Funkcjonalizacja tego mandatu trwała 12 lat i wymagała ogromnych inwestycji i innowacji wśród kolei klasy I, mniejszych operatorów i wiodących dostawców technologii, w tym Wabtec. Aby zrozumieć skalę tego przedsięwzięcia, zastanów się, co jeden przewoźnik klasy I powiedział dziennikarzowi Los Angeles Times Davidowi Lauterowi o przestrzeganiu przepisów: „BNSF musiała zbudować około 6000 przydrożnych wież, aby przesyłać sygnały wzdłuż 11 500 mil toru i zainstalować komputery pokładowe na 5000 lokomotyw”. (Źródło: Los Angeles Times, „Stany Zjednoczone wreszcie mają system zapobiegający śmiertelnym wypadkom kolejowym”, 2 stycznia 2021 r.)
Lauter zauważył również inny kluczowy - i wymagający - wymóg PTC: „Ponieważ silniki z jednej linii kolejowej często poruszają się po torach należących do innej, systemy stosowane przez każdą z siedmiu głównych kolei towarowych w kraju oraz ponad dwa tuziny mniejszych linii towarowych i podmiejskich musiały być w pełni interoperacyjne”.
Nie wiedział wówczas, że oprogramowanie PTC na 5000 komputerach pokładowych BNSF (i ponad 22 000 komputerów pokładowych w szerszej branży kolejowej) zostanie opracowane przez Wabtec, a rozwiązanie PTC firmy Wabtec stanie się standardem branżowym, zapewniającym ponad milion mil aktywnej ochrony pociągów w ramach usług przychodów każdego dnia dla 97 globalnych operatorów kolejowych.
Start biegu w PTC
Ani przemysł kolejowy, ani Wabtec nie zostały złapane na płasko przez przełomowe ustawodawstwo PTC. Wabtec opracował już produkt bezpieczeństwa oparty na GPS i pokładowej bazie danych wypełnionej krytycznymi cechami trasy - i miał kilku klientów pilotażowych wśród przewoźników klasy I.
Rozwiązania PTC zbudowane są na czterech filarach. Zostały one zaprojektowane w celu ochrony pociągów przed przekroczeniem granic uprawnień, wykopaniami z powodu nadmiernej prędkości, przechodzeniem przez przełącznik, który nie jest ustawiony dla tego pociągu; i wkraczaniem do stref pracy, w których mogą pracować pracownicy i sprzęt.
Jednak wprowadzenie wszystkich tych możliwości na skalę stanowiłoby zniechęcające wyzwanie. Pilotażowe rozwiązanie PTC firmy Wabtec działało tylko na wybranych odcinkach torów, a nie na całej sieci kolejowej Ameryki Północnej. Trzeba było zrobić znacznie więcej „budowania” przydrożnej infrastruktury sygnalizacyjnej i sieci łączności, nie wspominając już o zajęciu się całą kwestią interoperacyjności.
PTC jako „nakładka”
Z bezpieczeństwem jako „gwiazdą północną” i czterema filarami ochrony swoich pierwszych miejsc docelowych, Wabtec był pionierem innowacji oprogramowania PTC dla branży, zdobywając kilka patentów. Zrobił to jednak w ramach praktycznych parametrów tego, czego rzeczywiście pragnęła branża.
„Ważne jest, aby zrozumieć, że wdrożenie PTC zostało ukształtowane przez dążenie przemysłu kolejowego do ulepszenia swojego podręcznika operacyjnego, a nie zastępowania go”, mówi Jeff Kernwein, wiceprezes grupy ds. wywiadu cyfrowego, Wabtec. W tym celu zaprojektowaliśmy nasze oryginalne oprogramowanie PTC tak, aby „patrzyło przez ramię” inżynierowi, aby zapobiec błędom, zachowując jednocześnie jego autonomię w bezpiecznej pracy i wykonywaniu codziennych obowiązków.
Ta zdolność do zwiększania poziomu bezpieczeństwa przy jednoczesnym poszanowaniu tradycji sprawiła, że oprogramowanie Wabtec PTC stało się domem w każdej kabinie lokomotywy przewoźnika klasy I.
Nowa droga naprzód dla reszty świata
Wabtec jest zajęty testowaniem limitów oprogramowania PTC, a jego najnowsza wersja ma na nowo napisać konwencjonalne założenia dotyczące bezpieczeństwa, pojemności i inwestycji w infrastrukturę.
„Dziesięć lat temu, kiedy my i operatorzy klasy I zajmowaliśmy się opracowywaniem pierwszej generacji rozwiązań PTC, kierowaliśmy się ideą oprogramowania PTC działającego jako nakładka” - wspomina Kernwein. „Dzisiaj słyszymy od klientów zainteresowanych badaniem nowego paradygmatu bezpieczeństwa i przepustowości, który wymaga mniej infrastruktury drogowej”.
Na przykład, zamiast polegać na aspekcie sygnałowym lub autorytecie opartym na formularzu, co by było, gdyby władza mogła zostać po prostu przekazana do pokładowego systemu PTC kolei bez konieczności wymag ania w ogóle sygnałów drogowych?
Taka zmiana mogłaby stanowić atrakcyjną, tańszą alternatywę dla powstających sieci kolejowych na całym świecie. Innymi słowy, linie kolejowe w Ameryce Południowej, Afryce, Azji Południowo-Wschodniej i Australii mogą zrezygnować z drogich budynków sygnalizacyjnych i przeskoczyć bezpośrednio do PTC 2.0, przyspieszając i ekonomiczniej realizując projekty kolejowe — bez poświęcania bezpieczeństwa.
PTC 2.0: najlepszy scenariusz dla bezpieczeństwa i pojemności
Aby dotrzeć do świata, w którym sygnały drogowe nie są już wymagane, a rozwiązania pokładowe zapewniają samodzielne uprawnienia do poruszania się pociągów, możliwości bezpieczeństwa nowych systemów PTC muszą być dodatkowo turbodoładowane.
Wabtec daje wgląd w tę przyszłość w swojej ofercie PTC 2.0, która zawiera nowe oprogramowanie „Independent Validation Office Controller” (IVOC), które czuwa nad całą linią kolejową. IVOC zna położenie i charakterystykę każdego pociągu, a także o tym, gdzie każdy pociąg może jechać, dzięki precyzyjnej nawigacji.
„Połączenie informacji autorytetowych opartych na zasadach i precyzyjnej telemetrii w PTC 2.0 zapewnia stopniową zmianę bezpieczeństwa przy jednoczesnym przekształceniu funkcji planowania przepustowości, umożliwiając operatorom bezpieczne dopasowanie większej liczby pociągów na torach bez konieczności domyślnego odstępu w najgorszym przypadku pociągów” - podsumowuje Craig Green, starszy dyrektor Wabtec nadzorujący rozwój IVOC.
Planowanie scenariusza „najgorszego przypadku pociągu” zwiększa bezpieczeństwo linii, zapewniając odpowiednie rozmieszczenie ruchu torowego, aby dostosować się do najgorszych scenariuszy, takich jak ciężki, obciążony węglem pociąg poruszający się z maksymalną prędkością. System ten zabezpiecza pociągi, zapewniając między nimi duży bufor „na wszelki wypadek”.
Jednak dzięki rozwiązaniu PTC 2.0 firmy Wabtec koleje mogą zacząć wychodzić poza planowanie „najgorszego” scenariusza do nowego paradygmatu, który bezpiecznie maksymalizuje przepustowość i rentowność — wszystko w oparciu o „rzeczywiste” lokalizacje i charakterystykę każdego pociągu na bloku.