Călătorii care urcau scările spre peroanele de la Hamburg Dammtor la mijlocul dimineții de 11 octombrie ar fi putut să ierte faptul că au fost încurcați de destinația “Weltpremiere” (premieră mondială) care apare pe ecranul de informații. Dar asta este într-adevăr ceea ce trebuia să aibă loc la peronul 2 în jurul orei 11.00 în acea dimineață. Circulația normală a trenurilor S-Bahn din clasa germană (DB) a fost întreruptă de o garnitură (pereche de EMU3-Electric Multiple Unit (rame electrice multifunctionale) din clasa 474) care urmau să facă istorie. Trenul cu șase vagoane a fost utilizat de DB și Siemens Mobility pentru a demonstra funcționarea autonomă a primului tren S-Bahn prin utilizarea ATO4 (Automatic Train Operation) peste ETCS Level 2 cu un Grade of Automation 2 (GoA 2)5.
DB și Siemens au invitat oaspeții să călătorească în trenul dintre Hamburg Dammtor și Bergedorf. În timpul acestei călătorii, trenul a demonstrat funcționarea la un nivel ridicat de automatizare, pe un tronson de 23 km al liniei S2/S21 de la Berliner Tor la Aumühle complet automatizat. Înainte de a ajunge la Bergedorf (stația finală de pe traseu), trenul a trecut de la operarea manuală la operarea automatizată de înalt nivel a sistemului ATO între Berliner Tor și Rothenburgsort. Acest lucru a fost realizat prin simpla apăsare a butonului ATO din cabină de către mecanicul trenului. Această demonstrație a făcut parte dintr-un proiect de livrare a primului sistem 5G independent din lume pentru operarea automată a trenurilor în Hamburg, ca parte a proiectului de operare S-Bahn extrem de automatizat al DB.
Un acord de dezvoltare a unei linii S-Bahn complet automatizate până în anul 2021 a fost semnat de DB, Siemens și orașul Hamburg pe 12 iunie 2018. Membrul consiliului DB pentru infrastructură, dl. Ronald Pofalla, a numit acordul o “piatră de hotar” și că “a marcat lansarea celei mai mari schimbări tehnologice din ultimii ani”.
“Acest proiect va fi o referință importantă pentru proiectarea și dezvoltarea rețelelor feroviare inteligente și ecologice de care avem nevoie, în special în orașele mari”, a spus el la momentul atribuirii contractului. DB a urmat acest anunț selectând Nokia în decembrie 2019 pentru a testa și implementa ceea ce compania de telecomunicații spune că este prima rețea 5G din lume pentru un proiect de automatizare feroviară principală.
Sistemul 5G a fost dezvoltat folosind standardele 3GPP. Necesitatea de a îmbunătăți aspectul digital al exploatării feroviare este determinată de industriile cu utilizare intensivă a activelor, cum ar fi căile ferate, care analizează din ce în ce mai mult oportunitățile create de banda largă mobilă ca o modalitate de a permite transformarea digitală.
Acest lucru a împins Uniunea Internațională a Căilor Ferate (UIC) să dezvolte în mod activ sistemul FRMCS (Viitorul Sistem de Comunicații Mobile Feroviare) bazat pe tehnologia 5G pentru a înlocui până la mijlocul anilor 2030, sistemul actual GSM-R, care se bazează pe tehnologia 2G, când GSM-R va fi inlocuit complet ca fiind depășit.
Introducerea acestei tehnologii în rețeaua S-Bahn din Hamburg permite creșterea cu peste 30% a numărului de trenuri ce operează pe liniile existente, spune dl Jan Schröder, liderul proiectului DB. De asemenea, el susține că aceste trenuri vor funcționa într-un mod mai punctual (fără întârzieri) și chiar mai eficient din punct de vedere energetic. Când a fost atribuit contractul inițial, 750.000 de călători pe zi foloseau sistemul S-Bahn din Hamburg. În prezent, în Hamburg trăiesc aproximativ 1,84 milioane de persoane, iar până în anul 2040 acest număr se preconizează că va ajunge la 2 milioane de persoane.
Sistemul automat de operare ATO calculează o viteză optimă, controlează sistemul de propulsie al trenului și frânează pe baza situației actuale a orarului (graficului de circulație) și a datelor primite din linie. Vehiculul primește distanțele pe care este permis să le parcurgă și vitezele permise pe acestea prin semnale radio și se asigură că acestea sunt menținute și respectate.
Datele sunt schimbate între tren și centrul de control al secțiunii de linie printr-o legătură radio. Conform GoA 2, mecanicul trenului rămâne la bord pentru a monitoriza funcționarea și va interveni numai în cazul în care există o perturbare a funcționării normale a sistemului.
În același timp, sistemul ETCS monitorizează mișcările trenurilor și limitele de viteză, permițând astfel trenurilor să funcționeze în siguranță pe parcursuri cu distanțe reduse și să utilizeze în mod optim capacitatea căii ferate. Scopul inițial al studiului este de a demonstra manevrarea fără conductor a trenurilor în stația Bergedorf, care se desfășoară numai pe baza transmiterii informațiilor de control al trenului prin rețeaua 5G.
Operațiunea presupune ca trenurile să părăsească pe cale de manevră un peron și să ruleze înapoi către alt peron, acoperind o distanță de 1.000 m. Acest proces are loc în sistemul de automatizare GoA 45, ceea ce ar înseamna că nu există nici un mecanic la bordul trenului.
Semnalizarea ATO Tronsonul de 23 km folosit pentru demonstrație a fost modificat în trei zone. În primul rând, centralizarea electronică existentă în Bergedorf a fost echipată cu tehnologie de la Siemens Mobility pentru implementare sistemului ETCS. Acest lucru protejează calea și asigură siguranța traficului.
În al doilea rând, echipamentul ETCS montat în cale cuprinde tehnologia care a fost integrată cu elementele liniei de cale ferată și cu centrul de control al ETCS situat în clădirea de centralizare Bergedorf care monitorizează trenurile.
În cele din urmă, pentru funcțiile de conducere automată, în Bergedorf se află un alt computer care transmite orarul și datele de linie trenurilor. În timpul călătoriei demonstrative, când trenul a ajuns în stația Mittlerer Landweg, a fost demonstrată deschiderea și închiderea automată a ușilor trenului. Sistemul ATO deschide automat ușile după ce ETCS indică faptul că trenul s-a oprit în siguranță în zona corectă. ATO închide, de asemenea, ușile înainte ca trenul să-și reia călătoria.
Întreruperi ale serviciului La bordul trenului, Mr. Jan Schröder a explicat că acestă capacitatea suplimentară duce la o mai mare fiabilitate, deoarece perturbările pot fi compensate mai bine. El a spus că întârzierile pot fi readuse la operarea punctuală mult mai rapid, deși cu limitări. Dacă există o problemă, atunci impactul nu este atât de dăunător pe cât ar putea fi î
n prezent, deoarece tehnologia este capabilă să facă serviciul să funcționeze din nou rapid folosind datele din graficul de circulație planificat. Dl Boris Dickgiesser, coordonatorul proiectului Siemens Mobility – S-Bahn digitală -a subliniat că ceea ce face ca procesul de la Hamburg să fie diferit este dat de faptul că, sistemul este un sistem deschis în loc de o soluție insulară.
Dickgiesser a explicat că tehnologia montată pe clasa 474 EMU se bazează pe cele mai recente standarde europene. El a mai spus că prin introducerea acestei tehnologii trenurile vor putea învăța să-și optimizeze propria funcționare. Înaintea trenului care își efectua mișcările de manevră în stația Bergedorf, CEO-ul Siemens Mobility, dl Michael Peter, a declarat pentru IRJ că următorul pas a fost asigurarea comenzilor suplimentare. El a spus că trenul a fost ales în mod deliberat pentru că nu a fost construit de Siemens, ci de Alstom (fost Bombardier), demonstrând compatibilitatea tehnologiei în toate scenariile de operare – trenul în cauză avînd o vechime de 15 ani.
Echipamentul ATO este montat sub vehicul pentru a optimiza spațiul. Acest proiectare facilitează, de asemenea, montarea ulterioară a echipamentelor ceea ce înseamnă că nu este nevoie să se reducă capacitatea la bordul trenului. Schröder spune că tehnologia poate fi implementată pe trenurile ICE de mare viteză și pe orice tren urban, independent de tipul și condițiile de linie.
Patru trenuri echipate cu ATO peste sistemul ETCS urmează să înceapă să funcționeze în serviciul de călători în această lună, după ce a fost primită aprobarea de la Autoritatea Federală Feroviară Germană (EBA). Continuarea implementării va avea loc din 2025, când Alstom are programată să înceapă livrarea unui parc de 64 de trenuri clasa 490 S-Bahn echipate cu ETCS Baseline Release 2 și ATO la GoA 2, în baza unui contract semnat în septembrie. Aceasta va fi prima dată când sistemul ATO va fi instalat în noile vehicule S-Bahn.
Dincolo de Hamburg, scopul DB este de a dota întreaga sa rețea cu această tehnologie. Urmează alte rețele S-Bahn din Stuttgart și Köln, în timp ce Siemens Mobility speră să o vândă pe tot globul. “Planul nostru este să mergem în fiecare țară în care avem cerințele pentru o astfel de soluție pentru optimizarea rețelelor feroviare”, spune Dickgiesser. “Aceasta este o soluție disponibilă în beneficiul întreguluil traficului feroviar de pe liniile magistrale.”
Într-un moment în care industria feroviară cere mai multă capacitate, în timp ce încearcă să-și îndeplinească obiectivele de decarbonizare (reducerea emisiilor de carbon) și trebuie să se confrunte cu înăsprirea bugetelor în urma pandemiei Covid19, această soluție testată la Hamburg ar putea contribui totuși la revoluționarea transportului feroviar. Comunitatea feroviară internațională va fi cu siguranță privită cu interes.
Prelucrare după International Railway Journal, nr. 12 / 2021 pag. 30-32
Puteți urmări aici o prezentare video a ”ATO over ETCS animation”
Legendă:
1 DB – Deutsche Bahn AG (acronim DB) este cea mai mare societate feroviară de transporturi (călători și marfă), logistică și tehnica rețelelor din Germania. DB administrează și rețeaua de trenuri de mare viteză Intercity-Express;
2 S-Bahn-prescurtare este un nume comun în Germania , Austria și Elveția pentru o cale ferată care este utilizată pentru transportul feroviar local de pasageri sau transportul regional în diferite orașe și împrejurimile acestora(transport suburban);
3 EMU – rame electrice multifucționale, ele pot funcționa independent sau în diferite combinații, de două, trei sau mai multe unități cuplate,
4 ATO – Automatic Train Operation – sistem de operare automată a trenurilor care permite circulația automată a acestora pe liniile de cale ferată,
- sistemul generează demararea, accelerarea si frînarea automată a trenurilor,
- permite reducerea consumului de energie, crește capacitatea de transport a liniei de cale ferată și îmbunătățeste regularitatea circulației trenurilor prin reducerea la minimum a întîrzierilor față de graficele de circulație,
- asigură oprirea trenurilor la punct fix la peroanele din stații precum și închiderea/deschiderea automată a ușilor de acces numai dacă toate condițiile de siguranță sunt asigurate.
5 GoA-Grade of Automation-Grade de automatizare- sunt 4 sisteme de automatizare GoA1,GoA2, GoA3 și GoA4.
GoA1- trenul este condus de către conductorul de tren,
GoA2-conductorul de tren este în cabina vehiculului și participă la inițierea comenzilor pentru sistemul ATO, la supravegherea funcționării acestuia și intervine în situații periculoase sau de nefuncționare a sistemului ATO,
GoA3 –operarea trenului fară conductor,
GoA4-exploatarea nesupravegheată a trenurilor
