Usprawnianie systemów autonomicznego wykrywania obiektów na potrzeby kolei
Pociągi dysponują wyłącznie jednym sposobem na unikanie kolizji z przeszkodami – jest nim całkowite zatrzymanie składu. Z tego powodu systemy automatycznie wykrywające przeszkody w odległości większej niż droga zatrzymania pociągu stanowią niezwykle obiecujące rozwiązanie dla operatorów kolejowych. Problemem pozostają jednak kwestie zasięgu oraz pola widzenia, a sporym wyzwaniem jest ogromna liczba zmiennych wpływających na drogę hamowania pociągu. W ramach projektu SMART, który stanowił część inicjatywy Shift2Rail (obecnie przekształconej we Wspólne Europejskie Przedsięwzięcie Kolejowe), badacze opracowali system wykorzystujący wiele czujników, zdolny do wykrywania przeszkód znajdujących się w odległości od 80 do 200 metrów od czoła składu (w trybie średniego zasięgu) oraz nawet do 1 000 metrów (w trybie dalekiego zasięgu) w zróżnicowanych warunkach. Obecnie w ramach finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu SMART2 powstały dwa uzupełniające systemy wykrywania przeszkód – przytorowy i powietrzny. Co więcej, wszystkie trzy systemy zostały połączone między sobą i sprzężone z systemem wspomagania decyzji. „Zastosowanie takiego kompleksowego podejścia pozwoliło nam na rozszerzenie zasięgu wykrywania do 2 000 metrów, a dodatkowo umożliwiło wykrywanie przeszkód znajdujących się za przeszkodami takimi jak zakręty, zbocza czy tunele”, wyjaśnia Danijela Ristic-Durrant, koordynatorka projektu.
Zwiększenie zasięgu wykrywania
Obecnie maszyniści wykrywają zagrożenia zbyt późno, by mogli skutecznie uniknąć kolizji. Problemem pozostaje też fakt, że droga hamowania pociągu jest w dużym stopniu uzależniona od szeregu czynników takich jak rozkład masy składu, prędkość rozwijana w chwili hamowania czy warunków pogodowych. Zgodnie z przepisami krajowymi w większości państw członkowskich Wspólnoty, droga hamowania pociągu towarowego ciągnącego ładunek o masie 2 000 ton z prędkością 80 kilometrów na godzinę powinna wynosić około 700 metrów – w porównaniu z pojazdami poruszającymi się po drogach, składy wymagają znacznie większej ilości miejsca, by skutecznie się zatrzymać. „Obecnie trwają intensywne prace nad opracowaniem lepszych systemów wykrywania przeszkód dla składów szynowych – zasięg większości istniejących systemów jest ograniczony do około 80 metrów”, wyjaśnia Ristic-Durrant. Choć niektóre systemy wykrywania kolizji wykorzystują kamery połączone z czujnikami zasięgu wykorzystującymi technologię LIDAR, ich skuteczność ogranicza pole widzenia, które jest możliwe do uzyskania. Zespół projektu SMART2 postanowił dodać systemy wykrywające przeszkody działające w powietrzu (oparte na pojazdach bezzałogowych) oraz przy torach, które uzupełniają działanie czujników instalowanych na czole składu. Dane rejestrowane przez czujniki wchodzące w skład każdego podsystemu są przesyłane do opartego na chmurze systemu podejmowania decyzji i interpretowane przez algorytmy w celu wykrywania potencjalnych zagrożeń.
Prototyp
Prototyp systemu SMART2 został przetestowany w realistycznych warunkach na stanowiskach testowych Kolei Serbskich. Testy rozwiązania zostały przeprowadzone na 5-kilometrowym odcinku torów, na którym znalazły się przeszkody, w tym rower na przejeździe kolejowym i powalone drzewo. Wyposażony w pokładowy system wykrywania kolizji skład pociągu poruszał się wzdłuż torów, z kolei dwa pozostałe podsystemy zostały rozmieszczone w strategicznych miejscach wzdłuż torów. „Przeprowadzone testy pozwoliły nam wykazać, że nasz prototyp obejmujący trzy wzajemnie powiązane i uzupełniające się systemy wykrywania przeszkód zapewnia zasięg znacząco przekraczający dwa kilometry – to znaczy, że udało się zrealizować jeden z głównych celów projektu”, zauważa Ristic-Durrant. Podczas testów dynamicznych badacze zweryfikowali osiągi pokładowego podsystemu wykrywania przeszkód, który został zainstalowany w składzie towarowym obsługującym regularną trasę Czerwony Krzyż (w mieście Nisz) – Ristovac (w pobliżu granicy z Macedonią Północną) o długości wynoszącej 120 kilometrów.
Mnogość korzyści
Technologia wykrywania przeszkód opracowana w ramach projektu SMART2 przyczynia się do poprawy bezpieczeństwa, konkurencyjności, wydajności i niezawodności operacyjnej europejskiej sieci kolejowej. Rezultaty projektu wpisują się także w założenia Europejskiego Zielonego Ładu, gdyż dzięki nim kolej staje się dla pasażerów atrakcyjniejszym rozwiązaniem, co zwiększa szanse na wybór tego środka transportu na co dzień. „Obecnie trwają działania mające na celu wprowadzenie systemów wykrywania przeszkód, w tym naszego rozwiązania, na rynki. Mamy spore szanse, by czerpać korzyści z takich rozwiązań. Nasi partnerzy rozwijają podsystemy rozwiązania SMART2 w ramach różnych projektów finansowanych przez Unię Europejską i będą kontynuować działania w ramach inicjatywy Flagship Project 2 – R2DATO, realizowanej w ramach Wspólnego Europejskiego Przedsięwzięcia Kolejowego”, podsumowuje Ristic-Durrant.
Słowa kluczowe
SMART2, kolej, pociąg, bezpieczeństwo, wykrywanie przeszkód, czujniki
