Alene i 2015 brugte omkring 1,3 milliarder brugere London Underground til at rejse rundt i den britiske by. Og hver dag øges efterspørgslen med mere end 90.000 ture - nok mennesker til at fylde et fodboldstadion - og forventes at fortsætte med at stige. Hvordan har denne by formået at opdatere dette gamle transportmiddel uden at skade (for meget) sine rejsende?
Transport for London (TfL), organisationen med ansvar for transport i den britiske hovedstad, investerer i kapacitetsforbedringer, herunder overgangen til kommunikationsbaseret togstyring (CBTC), en avanceret signaleringsteknologi, der giver mulighed for at øge frekvensen og hastigheden af jernbanetjenester på eksisterende linjer.
TfL arbejder med Thales for at installere CBTC-skiltning i hele det underjordiske jernbanesystem: District, Circle, Hammersmith & City og Metropolitan linjer (henholdsvis de grønne, gule, lyserøde og magenta linjer på det ikoniske metrokort). Dette sæt linjer anses for at være det mest komplekse i verden og repræsenterer 40 procent af netværket.
“Den teknologi, vi installerer, er Thales SelTrac CBTC,” forklarer Andrew Hunter, Thales direktør for systemteknik til programmet. "Det er et gennemprøvet system, der er blevet installeret på mere end 70 linjer rundt om i verden, inklusive Jubilee og Northern linjer i London Underground."
Sådan ændres skiltningen til en smartere
SelTrac CBTC-systemet fremhæver, hvordan digitale teknologier hjælper operatører med at gøre bedre brug af eksisterende netværk. I tilfælde af Londons underjordiske linjer vil indførelsen af CBTC-signalering være med til at øge kapaciteten med mere end 30 procent. Bedre skiltning fører også til bedre rejsetider, færre forsinkelser og større pålidelighed. CBTC giver yderligere kapacitet og pålidelighed på to hovedmåder. For det første reducerer det intervallet mellem tog, så flere tog kan køre på en hvilken som helst del af linjen. Dette opnås takket være "moving block" -teknologi: hvert af togene i systemet kender dets placering og beregner løbende den passende sikkerhedsafstand mellem selve toget og det forreste. Denne fleksibilitet er det, der gør forskellen mellem mobilblokken og konventionel signalering, hvor adskillelsen styres af faste geografiske blokke, uanset om toget kører med en højere eller lavere hastighed.
Den anden måde, CBTC øger kapaciteten på, er automatisk togdrift (ATO). Acceleration og bremsning styres nøjagtigt af computeren baseret på de unikke egenskaber ved hver sektion af sporet.
”Vi har fået kurver for de maksimale hastighedsgrænser for de underjordiske linjer,” siger Hunter. "Da toget styres af en computer i stedet for en person, er det muligt altid at gengive den samme optimale køreprofil for ruten."
Forbedret trafikovervågning vil også gøre en forskel. Med det nuværende signalsystem er overvågningen spredt over 13 kontrolrum. Når det nye system er fuldt operationelt, vil London Underground for første gang have et overblik over hele det underjordiske linjesystem fra et enkelt kontrolcenter. Det er vigtigt at være i stand til at se og kontrollere alt fra ét sted, fordi de fire linjer er meget afhængige af hinanden, og problemer, der opstår på en linje, kan hurtigt påvirke de andre.
At levere programmet udgør nogle unikke udfordringer. For det første er projektets store størrelse. De fire linjer, der skal signaleres igen, har omkring 300 km spor, og to af linjerne (District og Metropolitan) går til udkanten af London og videre. På District-linjen er Upminster den østligste station i London Underground, og Amersham, den sidste station på Metropolitan-linjen, ligger 40 km nordvest for hovedstaden og er ikke længere London, men Buckinhamshire.
Infrastrukturens alder føjer til udfordringen. Metropolitan er den ældste metrolinje i verden, og tunnellerne mellem Paddington og Farringdon blev åbnet for trafik i 1863. Den eksisterende skiltning er også gammel. For eksempel fortsætter Edgware Road-stationen med at overvåge mere end 900 trafik om dagen med et aldrende bord med mekaniske håndtag placeret i stationens signalboks, som er 90 år gammel.
Netværks operationelle kompleksitet er i sig selv en udfordring. Selvom hver linje drives separat, er der mange steder, hvor spor- og signalinfrastrukturer er almindelige. De mest overbelastede områder i dette kryds er i det centrale London. To af de travleste undergrundskryds (Baker Street og Edgware Road) er fælles for tre forskellige linjer hver.
Fornyelse af skilt 24 timer
Modernisering af netværket kræver ikke kun teknologisk, men også logistisk viden og erfaring. Prioriteten er at sikre, at ny skiltning installeres sikkert, problemfrit og forårsager så lidt forstyrrelse for rejsende som muligt.
”Vi migrerer 14 sektioner til det nye system,” forklarer Hunter. "For at forenkle logistikken starter vi i nærheden af Hammersmith kontrolcenter."
Som med ethvert større infrastrukturprojekt skal du jonglere med at levere: ”Tidligere var det, vi gjorde, tæt på weekender. Selvom det er meget effektivt, er det ikke retfærdigt eller populært blandt brugerne, ”siger han. "Et af målene med dette projekt er at arbejde mere i tekniske timer (om natten) og undlade at lukke så meget som muligt."
Tid er essensen. Mens London sover, har Thales-holdene kun to timer om natten til at installere og teste nyt udstyr, inden de vender tilbage til det normale, klar til morgenrusningen.
Da skiltning er kritisk for sikkerheden, skal nyinstalleret udstyr gennemgå omfattende test, før det kan tages i brug.
”Vi har evnen til at skifte det eksisterende signalsystem med vores SelTrac CBTC-system,” forklarer Hunter. "Vi udfører grundige tests under natskift, så vi kan have tillid til togene og til systemets funktionalitet, inden vi går over til vores weekend, hvor vi går i drift."
At have kun fire timer ud af hver 24 til at arbejde på vejen pålægger åbenlyse begrænsninger. For at fremskynde levering har Thales perfektioneret en teknik - kaldet performance monitoring - der giver ingeniører mulighed for at få mest muligt ud af de timer på dagen, der normalt ville gå tabt.
”Ydelsesovervågning er, at alt vores nye udstyr forbliver tændt, men togene overvåges ikke. Det betyder, at du kan få alle dataposter af alt udstyr i løbet af dagen og identificere eventuelle problemer, der kan forårsage en fejl, der påvirker tjenesten ”, forklarer Hunter”. ”Overvågning af stealth mode fungerer døgnet rundt og betyder, at vi kan stole på, at togene og sporinfrastrukturerne fungerer perfekt. Hvis ikke, har vi optegnelserne til at analysere dem ”.
Thales var den første til at anvende denne tilgang til renoveringsprogrammet Northern Line, et projekt, der blev gennemført med succes i 2012 seks måneder før planen.
"Vi tilbyder skiltfornyelse her døgnet rundt," siger Hunter. ”Vi kan lave mange flere tests (i løbet af dagen og i baggrunden) uden at afbryde service til rejsende. Selvom vi sammenligner det med den nordlige linje, er det, vi laver her, revolutionerende. "
Løsning af problemer ansigt til ansigt med kunden hjælper også med at sikre, at alt kører problemfrit.
"London Underground og Thales arbejder hånd i hånd på et fælles kontor for projektet," siger Hunter. ”Det udtryk, vi bruger, er 'et team', og det er ekstremt effektivt. Hvis jeg vil løse et problem med min modstykke, kan vi mødes og løse det på ti minutter, som ellers ville være blevet dage. "
Det tekniske design for projektet er allerede godt avanceret, og arbejdet på banen er planlagt til at begynde inden længe. De vigtigste fordele ved programmet vil blive leveret i 2022, hvor frekvensen i perioder med størst efterspørgsel vil være 32 tog i timen i det centrale London, hvilket vil betyde en forøgelse af netværkets transportkapacitet med 36.000 flere ture hvert 60. minut .
Digitale teknologier omdanner jernbanesektoren
Ligesom London Underground har jernbaner over hele Storbritannien længe forsinket andre sektorer inden for teknologi, men er nu ved at indhente. Initiativer som Det Forenede Kongeriges Digital Railway-ordning og det EU-støttede Shift2Rail-program indikerer, at europæiske jernbaneoperatører og udbydere nu er fast besluttet på at bringe sektoren ind i den digitale tidsalder.
"Shift2Rail repræsenterer en EU- og industriinvestering på næsten 1 mia. € til forskning og innovation," siger Ben Pritchard, teknisk direktør for teknologi og innovation hos Thales. "Thales var en af grundlæggerne og kører et af de fem innovationsprogrammer."
Thales fokuserer på forbindelsen mellem digitale systemer: “Dette inkluderer rejseplanlægning, information om rejsende, udstedelse af rejsebilletter og sømløs dør-til-dør-rejse. Vi spiller også en nøglerolle i tværgående aktiviteter, der forbinder områder som infrastruktur, rullende materiel og godstransport, ”siger Pritchard.
Løsningen er at … integrere alt
Udfordringen er at introducere avanceret teknologi i et miljø, der traditionelt ikke eksisterede: "Hvis du beder folk om at beskrive et lufttrafikstyringscenter, vil de fleste af dem tænke på folk, der sidder foran computere, der arbejder hårdt," siger Pritchard. "Med tog er det anderledes, det sidste du forestiller dig er højteknologi."
Forbindelse mellem systemer er vigtig, fordi digitalisering er meget mere end enkeltstående systemer. Nogle af de største succeser er kommet fra nye - og undertiden uventede - forbindelser mellem forskellige systemer. Driver Advisory Systems er et godt eksempel på dette. Disse GPS-baserede cockpit-enheder, der ligner bilnavigatorer, hjælper chauffører med at holde tid og spare energi. Nuværende systemer bruger dog statiske tidsplaner, så de er ubrugelige, når der er afbrydelser.
”I Storbritannien vil GEO-DAS-projektet, der er finansieret af Future Railway og ledet af FirstGroup, give chauffører på Bristol-Cardiff-ruten opdateringer i realtid om den aktuelle plan fra trafikledere,” forklarer Pritchard. Løsningen fungerer i begge retninger: ud over at lytte til det centrale system i realtid kan tog rapportere deres nøjagtige position.
Et af nøgleelementerne er Thales 'ARAMIS Traffic Management System (TMS), som i øjeblikket installeres i Network Rail's nye jernbanedriftscentre i Cardiff og Romford. GEO-DAS-projektet fremhæver, hvordan central information i kritiske systemer kan genbruges med yderligere fordele.
Digitale teknologier, herunder dataanalyse og maskine-til-maskinkommunikation, hjælper også med at transformere London Underground-operationer. Thales arbejder på et IPPeople-Centered Intelligent Predict & Prevent (PCIPP) forskningsprojekt for at give tidlig advarsel om problemer på aktiver som spor, tog og stationer.
”Vi kan allerede overvåge aktiver som switchmotorer, men hvad hvis du kunne kombinere dette med data fra togene, der har passeret disse switches?” Spørg Pritchard. "PCIPP's tilgang er at bruge kontekstuelle oplysninger til at forstå, hvad der sker og drage fordel af det til at generere forudsigelige modeller, der gør det muligt at opdage fejl, inden de opstår, og anbefale interventioner for at forhindre dem i at forekomme under service."
Disse typer af innovationer forventes at ændre jernbanedriften i de kommende år og medføre betydelige forbedringer i sikkerhed, kapacitet og pålidelighed.
Du kan læse flere artikler som denne i OneMagazine.