Bare i 2015 brukte rundt 1,3 milliarder brukere London Underground til å reise rundt i den britiske byen. Og hver dag øker etterspørselen med mer enn 90 000 turer - nok folk til å fylle et fotballstadion - og forventes å fortsette å øke. Hvordan har denne byen klart å oppdatere dette gamle transportmidlet uten å skade (for mye) sine reisende?
Transport for London (TfL), organisasjonen med ansvar for transport i den britiske hovedstaden, investerer i kapasitetsforbedringer, inkludert overgangen til kommunikasjonsbasert togkontroll (CBTC), en avansert signaleringsteknologi som gjør det mulig å øke frekvensen og hastigheten på jernbanetjenester på eksisterende linjer.
TfL samarbeider med Thales for å installere CBTC-skilting gjennom det underjordiske jernbanesystemet: District, Circle, Hammersmith & City og Metropolitan linjer (henholdsvis de grønne, gule, rosa og magenta linjene på det ikoniske T-banekartet). Dette settet med linjer anses å være det mest komplekse i verden og representerer 40 prosent av nettverket.
"Teknologien vi installerer er Thales SelTrac CBTC," forklarer Andrew Hunter, Thales direktør for systemteknikk for programmet. "Det er et bevist system som er installert på mer enn 70 linjer rundt om i verden, inkludert Jubilee og Northern-linjene i London Underground."
Hvordan endre skiltingen for en smartere
SelTrac CBTC-systemet fremhever hvordan digitale teknologier hjelper operatører med å utnytte eksisterende nettverk bedre. Når det gjelder Londons underjordiske linjer, vil innføringen av CBTC-signalering være medvirkende til å øke kapasiteten med mer enn 30 prosent. Bedre skilting fører også til bedre reisetider, færre forsinkelser og større pålitelighet. CBTC gir ekstra kapasitet og pålitelighet på to hovedmåter. For det første reduserer det intervallet mellom tog, slik at flere tog kan kjøre på hvilken som helst del av linjen. Dette oppnås takket være "moving block" -teknologien: hvert av togene i systemet vet hvor det er plassert og beregner kontinuerlig passende sikkerhetsavstand mellom selve toget og det foran. Denne fleksibiliteten er det som utgjør forskjellen mellom mobilblokken og konvensjonell signalering, der separasjonen styres av faste geografiske blokker, uavhengig av om toget kjører med høyere eller lavere hastighet.
Den andre måten CBTC øker kapasiteten på er automatisk togdrift (ATO). Akselerasjon og bremsing styres nøyaktig av datamaskinen basert på de unike egenskapene til hvert spor.
"Vi har fått kurver for de maksimale hastighetsgrensene for de underjordiske linjene," sier Hunter. "Ettersom toget styres av en datamaskin i stedet for en person, er det mulig å alltid reprodusere den samme optimale kjøreprofilen for ruten."
Forbedret trafikkovervåking vil også utgjøre en forskjell. Med dagens signalanlegg er tilsynet spredt over 13 kontrollrom. Når det nye systemet er fullt operativt, vil London Underground for første gang ha utsikt over hele det underjordiske linjesystemet fra et enkelt kontrollsenter. Det er viktig å kunne se og kontrollere alt fra ett sted fordi de fire linjene er veldig avhengige av hverandre og problemer som oppstår på en linje kan raskt påvirke de andre.
Å levere programmet gir noen unike utfordringer. For det første, den store størrelsen på prosjektet. De fire linjene som skal signaliseres på nytt, har rundt 300 km spor, og to av linjene (District og Metropolitan) går til utkanten av London og utover. På District-linjen er Upminster den østligste stasjonen i London Underground, og Amersham, den siste stasjonen på Metropolitan-linjen, ligger 40 km nordvest for hovedstaden og er ikke lenger London, men Buckinhamshire.
Infrastrukturens alder legger til utfordringen. Metropolitan er den eldste t-banelinjen i verden, og tunnelene mellom Paddington og Farringdon ble åpnet for trafikk i 1863. Den eksisterende skiltingen er også gammel. For eksempel fortsetter Edgware Road-stasjonen å overvåke mer enn 900 trafikker om dagen med et aldrende bord med mekaniske spaker som ligger i stasjonens signalbås, som er 90 år gammel.
Nettverkets operasjonelle kompleksitet er en utfordring i seg selv. Selv om hver linje drives separat, er det mange steder der spor- og signalinfrastruktur er vanlig. De mest overbelastede områdene i dette krysset er i sentrum av London. To av de travleste t-banekryssene (Baker Street og Edgware Road) er vanlige for tre forskjellige linjer hver.
Skiltfornyelse 24 timer
Modernisering av nettverket krever ikke bare teknologisk, men også logistisk kunnskap og erfaring. Prioriteten er å sikre at ny skilting installeres trygt, jevnt og forårsaker så lite forstyrrelse for reisende som mulig.
"Vi migrerer 14 seksjoner til det nye systemet," forklarer Hunter. "For å forenkle logistikken starter vi i nærheten av Hammersmith kontrollsenter."
Som med ethvert større infrastrukturprosjekt, må du sjonglere for å levere: “Det vi gjorde tidligere var i nærheten av helgene. Selv om det er veldig effektivt, er det ikke rettferdig eller populært blant brukerne, sier han. "Et av målene med dette prosjektet er å jobbe mer i tekniske timer (om natten) og å dispensere fra nedleggelser så mye som mulig."
Tiden er essensen. Mens London sover, har Thales-team bare to timer om natten til å installere og teste nytt utstyr før de returnerer alt til det normale, klar for rushtid om morgenen.
Siden skilting er avgjørende for sikkerheten, må nyinstallert utstyr gjennomgå omfattende testing før det kan tas i bruk.
"Vi har muligheten til å alternere det eksisterende signalsystemet med vårt SelTrac CBTC-system," forklarer Hunter. "Vi utfører grundige tester i løpet av nattevakter, slik at vi kan ha tillit til togene og til funksjonaliteten til systemet før vi går over til vår helg med å ta i bruk."
Å ha bare fire timer av hver tjuefire til å jobbe på veien pålegger åpenbare begrensninger. For å få raskere levering har Thales perfeksjonert en teknikk - kalt ytelsesovervåking - som gjør det mulig for ingeniører å utnytte timene på dagen som normalt ville gått tapt.
“Ytelsesovervåking er at alt vårt nye utstyr forblir på, men togene blir ikke overvåket. Dette betyr at du kan få alle datapostene til alt utstyret i løpet av dagen og identifisere eventuelle problemer som kan forårsake en feil som påvirker tjenesten ”, forklarer Hunter”. “Skjult modusovervåking fungerer døgnet rundt og betyr at vi kan stole på at tog og sporinfrastruktur fungerer perfekt. Hvis ikke, har vi postene for å analysere dem ”.
Thales var den første som brukte denne tilnærmingen til Northern Line skiltoppussingsprogram, et prosjekt som ble fullført i 2012 seks måneder før planen.
"Vi tilbyr skiltfornyelse her døgnet rundt," sier Hunter. “Vi kan gjøre mange flere tester (om dagen og i bakgrunnen) uten å forstyrre tjenesten til reisende. Selv om vi sammenligner det med den nordlige linjen, er det vi gjør her revolusjonerende. "
Å løse problemer ansikt til ansikt med kunden bidrar også til å sikre at alt går som det skal.
"London Underground og Thales jobber hånd i hånd på et felles kontor for prosjektet," sier Hunter. - Uttrykket vi bruker er "et team", og det er ekstremt effektivt. Hvis jeg vil løse et problem med min kollega, kan vi møtes og løse det på ti minutter som ellers ville blitt dager. "
Ingeniørdesignet for prosjektet er allerede godt avansert, og arbeidet med banen skal etter planen starte. De viktigste fordelene med programmet vil bli levert i 2022, når frekvensen i periodene med størst etterspørsel vil være 32 tog i timen i sentrum av London, noe som vil bety en økning i transportkapasiteten til nettverket med 36 000 flere turer hvert 60. minutt .
Digital teknologi forvandler jernbanesektoren
I likhet med London Underground har jernbaner over hele Storbritannia lenge forsinket andre sektorer innen teknologi, men er nå i ferd med å ta igjen. Initiativer som Storbritannias Digital Railway-ordning og det EU-støttede Shift2Rail-programmet indikerer at europeiske jernbaneoperatører og leverandører nå er fast bestemt på å bringe sektoren inn i den digitale tidsalderen.
"Shift2Rail representerer en EU-investering og næringsinvestering på nesten 1 milliard euro for forskning og innovasjon," sier Ben Pritchard, teknisk direktør for teknologi og innovasjon i Thales. "Thales var en av grunnleggerne og driver et av de fem innovasjonsprogrammene."
Thales fokuserer på tilkobling mellom digitale systemer: “Dette inkluderer planlegging av reiseruten, informasjon om reisende, utstedelse av reisebilletter og sømløs reise fra dør til dør. Vi spiller også en nøkkelrolle i tverrgående aktiviteter som knytter områder som infrastruktur, rullende materiell og godstransport, sier Pritchard.
Løsningen er å … integrere alt
Utfordringen er å introdusere avansert teknologi i et miljø som tradisjonelt ikke eksisterte: "Hvis du ber folk om å beskrive et lufttrafikksentral, vil de fleste av dem tenke på folk som sitter foran datamaskiner som jobber hardt," sier Pritchard. "Med tog er det annerledes. Det siste du forestiller deg er høyteknologi."
Tilkobling mellom systemer er viktig fordi digitalisering er mye mer enn frittstående systemer. Noen av de største suksessene har kommet fra nye - og noen ganger uventede - forbindelser mellom forskjellige systemer. Driver Advisory Systems er et godt eksempel på dette. Disse GPS-baserte cockpitenhetene, som ligner på bilnavigatorer, hjelper sjåfører med å holde tid og spare energi. Nåværende systemer bruker imidlertid statiske tidsplaner, så de er ubrukelige når det er avbrudd.
"I Storbritannia vil GEO-DAS-prosjektet, finansiert av Future Railway og ledet av FirstGroup, gi sjåfører på Bristol-Cardiff-ruten sanntidsoppdateringer om gjeldende plan fra trafikksjefer," forklarer Pritchard. Løsningen fungerer i begge retninger: i tillegg til å lytte til sentralsystemet i sanntid, kan tog rapportere sin nøyaktige posisjon.
Et av nøkkelelementene er Thales ARAMIS Traffic Management System (TMS), som for tiden blir installert på Network Rail sine nye jernbanesentre i Cardiff og Romford. GEO-DAS-prosjektet fremhever hvordan sentralisert informasjon i kritiske systemer kan brukes på nytt med ekstra fordeler.
Digital teknologi, inkludert dataanalyse og maskin-til-maskin-kommunikasjon, er også med på å transformere London Underground-operasjoner. Thales jobber med et IPPeople-Centered Intelligent Predict & Prevent (PCIPP) forskningsprosjekt for å gi tidlig varsling om problemer på eiendeler som spor, tog og stasjoner.
"Vi kan allerede overvåke eiendeler som brytermotorer, men hva om du kan kombinere dette med data fra togene som har passert disse bryterne?" Spør Pritchard. "Tilnærmingen til PCIPP er å bruke kontekstuell informasjon for å forstå hva som skjer og dra nytte av den til å generere prediktive modeller som gjør det mulig å oppdage feil før de oppstår, og anbefale inngrep for å forhindre at de oppstår under tjenesten."
Denne typen innovasjoner forventes å transformere jernbanedriften i de kommende årene og gi betydelige forbedringer i sikkerhet, kapasitet og pålitelighet.
Du kan lese flere artikler som dette i OneMagazine.