Само през 2015 г. около 1,3 милиарда потребители са използвали лондонското метро, за да пътуват из британския град. И всеки ден търсенето се увеличава с повече от 90 000 пътувания - достатъчно хора, за да запълнят футболен стадион - и се очаква да продължи да се увеличава. Как този град е успял да актуализира това древно транспортно средство, без да навреди (твърде много) на своите пътници?
Транспортът за Лондон (TfL), организацията, която отговаря за транспорта в британската столица, инвестира в подобрения на капацитета, включително прехода към комуникационно управление на влака (CBTC), усъвършенствана сигнална технология, която позволява да се увеличат честотата и скоростта на железопътни услуги по съществуващи линии.
TfL работи с Thales за инсталиране на сигнали за CBTC в подземната железопътна система: окръжните, кръговите, Hammersmith & City и Metropolitan линиите (съответно зелените, жълтите, розовите и пурпурните линии на емблематичната карта на метрото). Този набор от линии се счита за най-сложният в света и представлява 40 процента от мрежата.
„Технологията, която инсталираме, е Thales SelTrac CBTC“, обяснява Андрю Хънтър, директор на системното инженерство на Thales за програмата. "Това е доказана система, която е инсталирана на повече от 70 линии по целия свят, включително юбилейната и северната линии на лондонското метро."
Как да смените надписите за по-интелигентни
Системата CBT SelTrac подчертава как цифровите технологии помагат на операторите да използват по-добре съществуващите мрежи. В случая на подземните линии на Лондон, въвеждането на CBTC сигнализация ще допринесе за увеличаване на капацитета с повече от 30 процента. По-доброто обозначаване води и до по-добро време за пътуване, по-малко закъснения и по-голяма надеждност. CBTC носи допълнителен капацитет и надеждност по два основни начина. Първо, намалява интервала между влаковете, така че повече влакове могат да се движат по който и да е участък от линията. Това се постига благодарение на технологията „движещ се блок“: всеки от влаковете в системата знае местоположението си и непрекъснато изчислява подходящото безопасно разстояние между самия влак и този отпред. Тази гъвкавост прави разликата между мобилния блок и конвенционалната сигнализация, при която разделянето се управлява от фиксирани географски блокове, независимо дали влакът се движи с по-висока или по-ниска скорост.
Вторият начин, по който CBTC увеличава капацитета, е чрез автоматична експлоатация на влака (ATO). Ускорението и спирането се контролират прецизно от компютър въз основа на уникалните характеристики на всеки участък от пистата.
„Получихме криви на максималните ограничения на скоростта на подземните линии“, казва Хънтър. „Тъй като влакът се управлява от компютър, вместо от човек, е възможно винаги да се възпроизвежда един и същ оптимален профил на шофиране за маршрута.“
Подобреното наблюдение на трафика също ще има значение. С настоящата система за сигнализация надзорът е разпределен в 13 контролни зали. Когато новата система заработи напълно, метрото в Лондон за първи път ще има оглед на цялата система на подземните линии от един контролен център. Важно е да можете да видите и контролирате всичко от едно място, тъй като четирите реда са много зависими един от друг и проблемите, които възникват на една линия, могат бързо да засегнат останалите.
Предоставянето на програмата поставя някои уникални предизвикателства. Като начало, големият размер на проекта. Четирите линии, които трябва да бъдат повторно сигнализирани, имат около 300 км писта, а две от линиите (областна и столична) отиват до покрайнините на Лондон и извън него. На дистриктната линия Ъпминстър е най-източната станция на метрото в Лондон, а Амершам, последната станция на линията Метрополитън, е на 40 мили северозападно от столицата и вече не е Лондон, а Бъкинхамшир.
Възрастта на инфраструктурата добавя към предизвикателството. Метрополитън е най-старата линия на метрото в света и тунелите между Падингтън и Фарингдън са отворени за движение през 1863 г. Съществуващите надписи също са стари. Например, станцията Edgware Road продължава да наблюдава над 900 трафика на ден със старееща таблица на механични лостове, разположена в сигнализационната кабина на станцията, която е на 90 години.
Оперативната сложност на мрежата е предизвикателство само по себе си. Въпреки че всяка линия се експлоатира отделно, има много места, където инфраструктурите за проследяване и сигнализация са често срещани. Най-претоварените зони на този кръстовище са в централен Лондон. Две от най-натоварените кръстовища на метрото (Baker Street и Edgware Road) са общи за три различни линии.
Подновяване на надписи 24 часа
Модернизирането на мрежата изисква не само технологични, но и логистични познания и опит. Приоритетът е да се гарантира, че новите надписи са инсталирани безопасно, гладко и причиняват възможно най-малко смущения на пътниците.
„Мигрираме 14 секции към новата система“, обяснява Хънтър. „За да опростим логистиката, започваме в близост до контролния център Hammersmith.“
Както при всеки голям инфраструктурен проект, и вие трябва да жонглирате, за да постигнете: „В миналото това, което правехме, беше близо през уикендите. Въпреки че е много ефективен, не е честен или популярен сред потребителите “, казва той. "Една от целите на този проект е да се работи повече в инженерни часове (през нощта) и да се освобождава от затваряния, доколкото е възможно."
Времето е от съществено значение. Докато Лондон спи, екипите на Thales имат само два часа на нощ, за да инсталират и тестват ново оборудване, преди да върнат всичко в норма, готови за сутрешния пик.
Тъй като надписите са от решаващо значение за безопасността, новоинсталираното оборудване трябва да бъде подложено на задълбочени тестове, преди да може да бъде пуснато в експлоатация.
„Имаме възможността да редуваме съществуващата система за сигнализация с нашата система CBTC на SelTrac“, обяснява Хънтър. „Провеждаме задълбочени тестове по време на нощни смени, позволявайки ни да имаме доверие във влаковете и във функционалността на системата, преди да преминем към нашия уикенд от влизане в експлоатация.“
Да имаш само четири часа от всеки двадесет и четири за работа на пътя налага очевидни ограничения. За да ускори доставката, Thales е усъвършенствал техника - наречена мониторинг на производителността - която позволява на инженерите да се възползват максимално от часовете на деня, които обикновено биха били загубени.
„Мониторингът на ефективността е, че цялото ни ново оборудване остава включено, но влаковете не се наблюдават. Това означава, че можете да получите всички записи на данни за цялото оборудване през деня и да идентифицирате всички проблеми, които биха могли да причинят повреда, която засяга услугата ”, обяснява Хънтър. „Мониторингът в стелт режим работи денонощно и означава, че можем да се доверим, че влаковете и железопътните инфраструктури работят перфектно. Ако не, имаме записите, за да ги анализираме ”.
Талес беше първият, който приложи този подход към програмата за обновяване на сигнализацията на Северна линия, проект, който беше успешно завършен през 2012 г. шест месеца преди графика.
"Ние предлагаме подновяване на знаци тук денонощно", казва Хънтър. „Можем да направим много повече тестове (през деня и във фонов режим), без да прекъсваме обслужването на пътуващите. Дори да го сравним със северната линия, това, което правим тук, е революционно. "
Решаването на проблеми лице в лице с клиента също помага да се гарантира, че всичко работи гладко.
„Лондонското метро и Талес работят ръка за ръка в общ офис за проекта“, казва Хънтър. „Изразът, който използваме, е„ екип “и е изключително ефективен. Ако искам да разреша проблем с колегата си, можем да се срещнем и да го решим след десет минути, които иначе биха се превърнали в дни. "
Инженерният дизайн на проекта вече е добре усъвършенстван и работата по пистата трябва да започне скоро. Основните предимства на програмата ще бъдат постигнати през 2022 г., когато честотата в периодите на най-голямо търсене ще бъде 32 влака на час в централната част на Лондон, което ще означава увеличаване на транспортния капацитет на мрежата с още 36 000 пътувания на всеки 60 минути .
Цифровите технологии трансформират железопътния сектор
Подобно на лондонското метро, железопътните линии в Обединеното кралство отдавна изостават от другите технологични сектори, но сега наваксват. Инициативи като британската схема за цифрови железници и подкрепената от ЕС програма Shift2Rail показват, че европейските железопътни оператори и доставчици вече са решени да въведат сектора в цифровата ера.
„Shift2Rail представлява инвестиция на ЕС и индустрията от почти 1 милиард евро за научни изследвания и иновации“, казва Бен Причард, технически директор по технологии и иновации в Thales. "Талес беше един от основателите и ръководи една от петте иновационни програми."
Thales се фокусира върху свързаността между цифровите системи: „Това включва планиране на маршрути, информация за пътници, издаване на билети за пътуване и безпроблемно пътуване от врата до врата. Ние също играем ключова роля в междусекторни дейности, които свързват области като инфраструктура, подвижен състав и товарни превози “, казва Причард.
Решението е да … интегрирате всичко
Предизвикателството е да се въведат усъвършенствани технологии в среда, която традиционно не съществува: „Ако помолите хората да опишат център за управление на въздушното движение, повечето от тях ще си помислят за хора, които седят пред компютрите, които работят усилено“, казва Причард. "С влаковете е различно, последното нещо, което си представяте, са високите технологии."
Връзката между системите е важна, тъй като цифровизацията е много повече от самостоятелни системи. Някои от най-големите успехи идват от нови - а понякога и неочаквани - връзки между различни системи. Системите за съвет на водача са добър пример за това. Тези базирани на GPS устройства в кокпита, подобно на автомобилните навигатори, помагат на водачите да пестят време и да пестят енергия. Въпреки това, настоящите системи използват статични графици, така че те са безполезни, когато има прекъсвания.
„Във Великобритания проектът GEO-DAS, финансиран от Future Railway и ръководен от FirstGroup, ще предостави на водачите по маршрута Бристол-Кардиф актуализации в реално време за текущия план от мениджърите на трафика“, обяснява Причард. Решението работи и в двете посоки: освен че прослушват централната система в реално време, влаковете могат да докладват точното си местоположение.
Един от ключовите елементи е ARAMIS системата за управление на трафика (TMS) на Thales, която в момента се инсталира в новите железопътни оперативни центрове на Network Rail в Кардиф и Ромфорд. Проектът GEO-DAS подчертава как централизираната информация в критични системи може да бъде използвана повторно с допълнителни предимства.
Цифровите технологии, включително анализ на данни и комуникации между машини, също помагат за трансформирането на лондонското метро. Талес работи по изследователски проект „Интелигентно предсказване и предотвратяване (PCIPP), ориентиран към хората“, за да осигури ранно предупреждение за проблеми на активи като писти, влакове и гари.
„Вече можем да наблюдаваме активи като превключващи двигатели, но какво ще стане, ако можете да комбинирате това с данни от влаковете, преминали през тези стрелки?“ „Подходът на PCIPP е да използва контекстна информация, за да разбере какво се случва и да се възползва от нея, за да генерира прогнозни модели, които позволяват да се открият откази, преди да се появят, и да се препоръчат интервенции, за да се предотврати тяхното възникване по време на услугата.“
Очаква се тези видове иновации да трансформират железопътните операции през следващите години и да донесат значителни подобрения в безопасността, капацитета и надеждността.
Можете да прочетете още статии като тази в OneMagazine.