A Siemens a korábbi évekhez hasonlóan számos újdonsággal készült a 2016-os InnoTrans vásárra, olyan digitális innovációkat mutatott be, amelyek fokozzák a közlekedési ágazat versenyképességét, és vonzóbb mobilitási megoldásokat kínálnak.
A mobilitás digitalizálása
Világunk egyre inkább digitalizálttá válik – ami hatással van a termékek fejlesztésére, gyártására, és végül a felhasználásukra. A digitalizáció a vasúti közlekedést is átalakítja. Az új ügyféligények és technológiák alapvetően változtatják meg a mobilitás világát az elkövetkező tíz-húsz évben. Az emberek és áruk mozgatása egyre inkább hálózatokhoz fog kapcsolódni, rugalmas és multimodális lesz – köszönhetően az intelligens érzékelőknek, az egyre kifinomultabb adatátvitelnek, a tárolási, hírközlési lehetőségeknek. A digitalizáció a kulcsa, hogy a vasúti közlekedésben jobb minőséget, nagyobb vonzerőt, nagyobb kapacitást és megbízhatóságot tudjunk garantálni. A szektor jövője az integrált, digitalizált vasúti hálózatokban, a hálózatba kapcsolt vonatok növekvő alkalmazásában és az egyes közlekedési ágakba történő integrációjában rejlik. Egyedül Németországban az intelligens megoldásoknak köszönhető hatékonysági és növekedési eredmények együttesen várhatóan 16 milliárd euróra rúgnak 2022-re.
Közös innovációk Európában
A pozitív hatás elérésében nagy szerepe van az interfészeknek és adatcserének mind az egyes közlekedési ágazatokon belül, mind pedig közöttük. A szabványosított és átjárható interfészek és az integrált közlekedési információk lehetővé teszik az intermodális utazást és szállítmányozást „háztól házig”. Lehetővé válik a különféle közlekedési módok zökkenőmentes kombinálása a közúti és vasúti rendszerektől egészen a gépkocsikig és bérautókig. Végeredményben a lecsökkent közúti forgalomnak köszönhetően utazási időt és költségeket takarítunk meg, miközben a környezetszennyezést is csökkentjük. A vasúti rendszerek digitalizálása az elmúlt évek során az üzemeltetők és az ipar közös törekvésévé vált. A „Váltás a vasútra” (Shift2Rail) olyan, a köz- és magánszfé-ra közötti partnerség, amelyet 2014-ben alapítottak az EU közlekedési miniszterei a vasútipar és az Európai Közösség közreműködésével, a vasúti szektor kutatásának és innovációjának előmozdítása érdekében. Az Európai Unióban hozzávetőleg egymilliárd eurót irányoztak elő a vasúti szállítás optimalizálására és versenyképességének javítására 2020-ig. A digitalizálás az egyik legfontosabb tényező lesz ebben a folyamatban. A cél: biztonságos adatcsere biztosítása a részt vevő partnerek számára egy nyitott architektúrájú modell alapján.
Kapacitásnövekedés intelligens vasútautomatizálás segítségével
Az embereknek a nagyvárosokba és az agglomerációkba költözése egyre nagyobb kihívások elé állítja a közlekedési szektort, világszerte kapacitásuk végső határáig terhelve ezáltal a vasúti hálózatokat. A vasúti irányító rendszerek modernizációja és a folyamatok automatizálása – beleértve a biztonságos, teljesen automatizált vasúti közlekedést – megteremti az alapot a működés teljes digitalizálásához. Pontosan ez történik a vasúti szállítással az Egyesült Királyságban. A vasutak már évek óta folyamatosan növekvő keresletet tapasztalnak. Valójában az 1990-es évek óta az utasszám megduplázódott, a különösen forgalmas útvonalakon a kapacitás kihasználtsága pedig 200 százalékra emelkedett. A kapacitások növelése érdekében a brit vasúti útvonalakon a tervek szerint a lehető leggyorsabban bevezetik az Egységes Európai Vasúti Közlekedésirányítási Rendszert (ERTMS) az Egységes Európai Vonatbefolyásoló Rendszer (ETCS) telepítésével. Németországban pedig már üzembe is helyezték az első olyan vasútvonalat, amely az ETCS-re támaszkodva működik. Az új nagysebességű vonalon, amelyen az Erfurt és Lipcse/Halle (VDE8) közötti ICE járatok is közlekednek, a vonatok irányítása, illetve a biztonságuk garantálása úgy történik, hogy a pálya mentén elhelyezett berendezések vezeték nélküli kapcsolaton kommunikálnak a járművek fedélzeti berendezéseivel, elhagyva a hagyományos, az útvonalat térközökre (blokkokra) felosztó, állandó telepítésű pálya menti jelzőket. Az új rendszer lehetővé teszi, hogy az útvonalon egyik vonatot a másik után indítsák – ami nem sokban különbözik attól, mintha hálózatba kapcsolt autók járnának az autópályán biztonságos, számítógéppel vezérelt távolsággal, amelyeket a járművek féktávolsága alapján számítanak ki. Azzal, hogy felhasználják a vonattal, a vasútvonallal és a vonat útjával kapcsolatosan rendelkezésre álló adatok teljes skáláját, pontosan ki lehet számítani a vonatok fékezett súlyát, ezzel pedig tovább rövidíthető a vonatok közötti biztonságos követési távolság. Ennek a technológiának a segítségével egy-egy szakasz kapacitása akár 40 százalékkal is növelhető. Az ETCS rendszer telepítése Magyarországon is folyamatban van. Az ETCS Európa-szerte egyre jobban terjed, és más földrészeken is szabvánnyá fog válni a jövőben. A szakemberek a metrórendszerek tekintetében is azt tűzték ki célul szerte a világon, hogy a digitális technológia révén növeljék a kapacitásukat. Ez különösen érvényes a működés automatizálására: a világ 35 városában már jelenleg is több mint 50 metróvonal működik teljesen automatikusan, automatizált vonatbefolyásoló rendszerekkel. Az UITP, a közösségi közlekedés nemzetközi szövetsége arra számít, hogy az automatizált metrórendszerek hossza megháromszorozódik az elkövetkező tíz év során, így teljes vonalhossza eléri az 1800 kilométert.
A megbízhatóság növelése és az üresjáratok elkerülése digitális diagnosztika segítségével
A digitalizálás egyik fő előnye az, hogy a vasúti rendszerek zavarai és hibái előre jelezhetővé, ezáltal pedig elkerülhetővé válnak. A lépésről lépésre történő digitalizálás növeli a hatékonyságot, amely biztosítja a gördülőállomány és a vasúti infrastruktúra százszázalékos rendelkezésre állását mindenféle működés során. A jövőben a veszteglő vonatok vagy a járműalkatrész-hiány és az infrastruktúrában fellépő műszaki hibák miatti késedelmek sokkal kisebb problémát jelenthetnek. Az adatok gyűjtése, becsatornázása és intelligens kiértékelése révén a szolgáltatási és karbantartási folyamatok alapvetően javulni fognak a vasúti szektorban. Ez a folyamat már meg is kezdődött: a távoli diagnosztikát arra használják, hogy észleljék az éppen futó járművekben fellépő hibákat, és értesítsék a járműtelepet a szükséges javításokról vagy cserékről. A digitalizálás emellett automatizált folyamatokat is eredményez a járműtelepeken, lézeresés szenzoros alapú diagnosztikai rendszerek használatával, amelyek figyelik pl. a fékeket, a forgóvázakat vagy az áramszedőket. De vannak más jövőbeni lehetőségek is, mint például 3D-s nyomtatók használata, amelyekkel helyben és gyorsan elő tudják állítani a kopó alkatrészeket. Az úgynevezett „gördülőállomány-intelligencia” – vagyis állapotinformációk előállítása és felhasználása vasúti járművekről – az összes, a vasúti működésről elérhető információ zökkenőmentes hálózatba kapcsolását igényli, ami számos formában már ma is rendelkezésre áll, így például az alkatrészekről, a vonatok súlyáról, az útvonal paramétereiről, az időjárási viszonyokról stb. szóló információk. Menet közben minden mozdony és szerelvény folyamatosan és automatikusan továbbít sok ezer diagnosztikai jelentést és mérési adatot, amelyet sok száz érzékelő útján gyűjtenek össze. Egyetlen év során ezek a fedélzeti diagnosztikai rendszerek nagyjából egymillió diagnosztikai jelentést és hozzávetőleg egymilliárd szenzoros értéket továbbítanak egyetlen mozdonyról. Ezt a hatalmas adatmennyiséget természetesen fel kell dolgozni és ki kell értékelni, amihez viszont tökéletesen működő adatátviteli kapacitások szükségesek. A modern adattárolási és elemző technológiák segítségével az összegyűjtött adatokat az erre a célra kifejlesztett összetett gépi tanulási programok felhasználásával elemzik és értékelik ki. Ez az adathalmaz feltárja azokat a rendellenességeket is a vonatok műszaki állapotában, amelyek még a tapasztalt vasúti mérnökök és járműtelepi dolgozók figyelmét is elkerülnék. Az intelligens programok lehetővé teszik olyan iránymutatások kidolgozását, amelyek jelzik, mikor válnak szükségessé meghatározott szerviz- vagy karbantartási munkák egy mozdonyon, szerelvényen, vagy mikor kell kicserélni valamilyen alkatrészt. Így kizárólag akkor végeznek beavatkozást, amikor az szükségessé vált, ezáltal elkerülhetők a költséges üresjáratok. A digitalizálás emellett a járműkarbantartás hagyományos rendszereinek a végét is jelentheti. A múltban a jogszabályok előírták a szerelvények rendszeres vizsgálatát a járműtelepeken – ami azt jelentette, hogy időről időre ki kellett azokat vonni a forgalomból. A digitális diagnosztika révén viszont elérhető, hogy kizárólag azokat a vasúti járműveket küldjék a járműtelepre, amelyek ténylegesen javítást vagy szervizt igényelnek. Ez biztosítja a gördülőállomány magasabb fokú rendelkezésre állását, így javítja a vasúti szolgáltatás versenyképességét. Ugyanakkor a költségek 20-30%-kal csökkenthetők, ha kizárólag a meghibásodott alkatrészeket kell kicserélni. Az előre jelezhető karbantartás azt is biztosítja, hogy maga a vasúti infrastruktúra biztonságosabb és megbízhatóbb legyen. A szenzorok már évek óta észlelik a hibákat a vasúti pályán, a modern digitális észlelőrendszereket és a technikai monitorozást pedig folyamatosan tökéletesítik.
Ezek a rendszerek elektronikusan felügyelik a vasúti pályákat, és vibrációs mérések segítségével észlelik a sínek elváltozásait. Ugyanezt elvégzik a váltókon is, amelyek a vasúti hálózatokban a legkönnyebben elromló alkotórészek közé tartoznak. A DB Netz német vasúti hálózatüzemeltető például azt tervezi, hogy nagyjából 70 000 váltót szerel fel olyan szenzorokkal, amelyek egy ellenőrző rendszerhez csatlakoznak. Ez a rendszer jelzi – elektromos mérések alapján, a váltó működése közben –, hogy a mechanizmus megfelelően működik-e vagy akadozik. Az elektronikus hálózatok kiépítése is kulcsfontosságú részévé vált a nagyobb infrastrukturális fejlesztéseknek. Németország Közlekedési és Digitális Infrastruktúra Minisztériumának vezetése alatt kidolgozták az Épületinformációs Modellezést (BIM) – ez egy olyan információs és adatplatform, amelyeket a nagy közlekedési beruházások során alkalmaznak. A rastatti alagút megépítése az új Karlsruhe–Basel (Németország/Svájc) vasútvonalon szolgál pilot projektként. A BIM hálózatba kapcsolja a projekt minden elemét – így a projekt koncepcióját, a szükségletek felmérését, a tervezést, az engedélyezési eljárásokat, a tendereztetést, a kivitelezést, a számlázást és az üzembe helyezést is. Ez a platform biztosítja, hogy a projekt minden résztvevője elérhesse ugyanazokat az információkat. A Rastatt projekt kivitelezésétől tízszázalékos költségmegtakarítást várnak, és vizsgálják annak a lehetőségét, hogy hasonló platformot alkalmazzanak az infrastruktúra karbantartási folyamatainál is.
Automatizált vezetés kötött pályán
A vasúton alkalmazható automatizált megoldások iránti kereslet folyamatosan nő. A vasútnak kiváló esélye van arra, hogy a jövőben a leghatékonyabb közlekedési eszközzé váljon. Ez azonban csak akkor lehetséges, ha növeli versenyképességét más közlekedési módokhoz viszonyítva. Ez akkor valósulhat meg, ha a vonatok pontosan járnak, és a járatok gyorsan követik egymást. A Siemens szakértői éppen ezért már évek óta dolgoznak az automatizált vasúti közlekedés megalkotásán. A vállalat jelentős eredményeket ért el a területen.
Úttörő szerep a vasúti szolgáltatások automatizálásában
A Siemens az RWTH Aacheni Egyetemmel közösen már 2002-ben kifejlesztett egy teljesen automatikusan irányított, önjáró vasúti teherszállító vagont a Cargomover projekt keretében. Ma már évek óta számos metróvonalon közlekednek vezető nélküli kocsik. Például a Siemens szállította 2008-ban Nürnberg városa számára a világ egyik első számítógépes vezérlésű metrókocsirendszerét. Azóta Barcelonában, Párizsban és Budapesten is járnak már a Siemens automatizált metrószerelvényei. A Siemens a tömegközlekedésben szerzett sokéves tapasztalatára támaszkodva tudta kiterjeszteni az automatizált működést a regionális és a fővonali közlekedésre. Ezt úgy éri el a vállalat, hogy összekapcsolja az Európai Egységes Vonatbefolyásoló Rendszert (ETCS) a metrórendszerekben már bevált Automatikus Vonatüzemeltető rendszerrel (ATO), amely automatikusan gyorsítja és fékezi a szerelvényeket. A Siemens napjainkban telepíti az ATO ETCS-en rendszert a londoni Thameslink projektben. Ez a félautomata működés fekteti le az alapot a további fejlesztéshez, melynek az a célja, hogy 2030-ra teljesen automatikusan működjenek a vonatok, még a fő közlekedési útvonalakon is.
Hogyan működik az ATO ET CS-en?
A Siemens világszerte több mint 300 kilométer hosszúságú vasúti pályát tett alkalmassá teljesen automatizált működésre, ezzel a vállalat piacvezetőnek tekinthető a területen. Az előnyök egyértelműek: 99 százalékos pontosság, közvetlenül a járműtelepről automatikusan indíthatóak további vonatok, a kapacitás akár 50 százalékkal is megemelkedik, és 15 százalékos energiamegtakarítás érhető el. Ezek a bevált automatizálási funkciók a tömegközlekedésből sikeresen átvihetők a regionális közlekedésre, középtávon pedig az általános közlekedési szolgáltatásokba is, ezáltal jelentősen növelhető mind a hatékonyság, mind a kapacitás. De pontosan hogyan is működik az ATO ETCS-en?
- Az ETCS figyelemmel kíséri, hogy a regionális és a távolsági forgalomban a vonat futása igazodik-e a helyben érvényes sebességkorlátozásokhoz és a vonat maximális engedélyezett sebességéhez. A magát az ETCS-t kiszolgáló vonat-pálya kommunikáció és a pálya menti közlekedésirányító rendszer (TMS), valamint az ATO közötti kommunikáció is automata működésben valósul meg az ETCS 2. szintjén, GSM-R-en keresztül.
- Míg az ETCS közvetítőként működik a vonat és a pálya menti rendszer között – más szóval a pálya menti rendszer továbbítja a biztonságos menetengedélyt a vonatnak, ezáltal gondoskodik arról, hogy a vonat haladása biztonságos legyen –, az ATO tovább optimalizálja a vonat mozgását.
- Az ATO felhasználható a normál működés automatizálására, így minden vonat ugyanazzal az optimalizált sebességprofillal haladhat (optimalizált futás). Az ATO az automatizálási modul, amely részben vagy teljes egészében átveszi a vonat irányítását a vezérlő számítógéptől. Ez a fék és a hajtás vezérlésén keresztül nemcsak a sebességet vezérli, hanem a megállóhelyeken a hajtás irányításáról is gondoskodik.
- A fedélzeti ETCS és ATO berendezés információkat és pontos elhelyezkedési adatokat vesz át a balízokból, a rádiós hírközlést pedig a GSM-R rendszeren (Globális Mobil Hírközlési Rendszer – Vasút) keresztül bonyolítja le, a vonatkozó szabványok szerint.
- Az ATO automatikusan lefordítja a kiszámított, energiaoptimalizált utazási profilt pontos irányítási parancsokra, amelyeket a vonat meghajtó- és fékezőrendszere kap meg. Mindez jelentősen javítja nemcsak az energiafogyasztást, de a közlekedés menetét is.
- Technikai értelemben az ATO egy irányítási, nem pedig egy védelmi rendszer. Az ATO a mozdonyvezetőhöz hasonlóan nemcsak a meghajtást és a fékezést vezérli, hanem más funkciókat is – így például az ajtók mozgatását – ellát. Eközben az ETCS kezeli a biztonsági funkciókat a vasúti berendezéseknél. Az előnyök egyértelműek, és régóta ismeretesek a regionális és a távolsági közlekedésben. Például az ETCS 2. szintje nemcsak jelentősen csökkenti az infrastruktúraköltségeket, de akár 300 km/h-t meghaladó sebességű haladásra is képessé teszi a vonatokat. Az ETCS alkotja az alapját a magas szinten automatizált, mindenekelőtt pedig az átjárható, határokon átnyúló szállításnak, és biztos jövőt garantál a vasúti üzemeltetők számára. Ugyanakkor az ETCS akkor válik valóban érdekessé, amikor az ATO-val kombinálva alkalmazzák. Ez főként az energiahatékonyságot és a vonali kapacitást növeli.
- Az ATO olyan eszközökkel rövidíti le az út megtételéhez szükséges időt, mint az időoptimalizált monitoring, a pontos megállások, az automatikus ajtónyitás, a pontos tartózkodási idő előírása a mozdonyvezető számára, és a pontosan az ETCS fékezés beavatkozási görbéje mentén történő haladás.
- Energiahatékonyság: Az ATO lehetővé teszi a vonat számára az optimális sebességprofil követését az útvonal adatai, a menetrend és az infrastruktúra oldalról kapott valós idejű információk alapján. Az ATO segítségével az energiaköltségeknek akár a 20 százaléka is megtakarítható.
Mireo – a Siemens új regionális és elővárosi járműcsaládja
Az új motorvonat virtuális bemutató formájában is komoly érdeklődést keltett az InnoTrans 2016 vásáron. Világszerte egyre többen élnek a nagyvárosokban, ez a tény pedig növekvő mobilitási igényt eredményez. Ezzel szemben a világ számos nagyvárosának útjain átlagosan 20 km/h alatti sebességgel lehet csak haladni, ráadásul ez az érték folyamatosan csökken. Ennek eredményeként a tömegközlekedési eszközök egyre inkább teret nyernek az egyéni közlekedéssel szemben. Egyedül Németországban hat-tíz millió, nagyvárosok környezetében élő ember használja majd napi rendszerességgel a vasúti közlekedést 2030-ra. Ez a fejlődés kihívásokat támaszt a közösségi közlekedési rendszerek üzemeltetői számára. Ki kell elégíteni a mobilitás iránti növekvő keresletet, miközben meg kell felelni a kiváló teljesítményre, a nyereségességre, pontosságra, környezetbarát működésre, biztonságra és az ügyfélbarát szolgáltatásra vonatkozó igényeknek is. A Siemens új, Mireo nevet viselő regionális és elővárosi vasúti járműcsaládját kifejezetten úgy fejlesztették ki a vállalat szakemberei, hogy eleget tegyen az összes említett követelménynek.
Az innovációkkal ötvözött, bizonyított technológia egyben környezetkímélő is
A Mireo járműveket méretezhető, csuklós motorvonatként tervezték meg. Belső hajtással ellátott, a kocsik között elhelyezett forgóvázaival jelentős mértékű energia takarítható meg, ráadásul a felépítés eredményeképpen a kevesebb forgóvázzal és a kocsiszekrénnyel költség takarítható meg. A járműszekrényt könnyű súlyú, hegesztett, integrált alumínium héjszerkezettel tervezték meg, amely elsősorban nagy, kiterjesztett profilokon alapszik. Minden alkatrész a jármű tetején vagy a padló alatt kapott helyet. korábbi modellekhez viszonyítva a javított aerodinamika és az energiahatékony alkatrészek rendkívüli mértékben csökkentik a súlyt és az energiafogyasztást. A hatékonyabb transzformátor és az elektrodinamikus (ED) fékrendszer optimális kihasználása csökkenti a vontatáshoz szükséges energiafelhasználást. Az új aerodinamikus formatervezés és a csendes forgóvázak segítségével sikerült lecsökkenteni a Mireo járműcsalád szerelvényeinek zajterhelését. A könnyű súlyú kialakítás, az energiahatékony alkatrészek és az intelligens fedélzeti kezelőrendszer 25 százalékkal csökkentik az energiafelhasználást, a vezetőt segítő rendszer pedig további 30 százalékos energiamegtakarítást jelent. A Mireót elektromos, akkumulátoros hajtással is fel lehet szerelni, így az útvonalnak azokat a részeit is át tudja hidalni, ahol nincs kiépítve a villamos felsővezeték. Emellett a jármű hasznos élettartamának végén 95 százalékban újrahasznosítható, a kifejezetten erre a célra kiválasztott anyagok a Mireo járműcsalád szerelvényeit különösen környezetbaráttá teszik.
A moduláris koncepció nagyobb kapacitást és rugalmasságot kínál
A járműcsalád koncepciója lehetővé teszi különböző hosszúságú járműszekrények, vonatkonfigurációk és belépőmagasságok alkalmazását, így különböző kapacitásigényeket is képes kiszolgálni. A két és hét kocsihosszúság közötti vonatkonfigurációk hossza 50 és 140 méter között változhat, a maximális sebességük pedig 140 és 160 km/h között lehet. A teljes belső tér rugalmasan konfigurálható a jármű teljes hasznos élettartama alatt, és könnyen hozzáigazítható a változó igényekhez. A Mireo szerelvényei több ülőhelyet tartalmaznak, mint a vele azonos hosszúságú korábbi modellek. A használható belső tér teljes mértékben az utasok rendelkezésére áll, a „cantilever” típusú ülések pedig lehetővé teszik a könnyű és költséghatékony takarítást. Mivel az utasok számára fontos, hogy az utazás közben is folyamatos internet-hozzáféréssel rendelkezzenek, a Mireo koncepciónak természetesen részét képezi a fedélzeti internet, az utassegítő és -tájékoztató, valamint a fedélzeti szórakoztatórendszer és a zárt láncú tévékamerás biztonsági felügyelet.
Siemens Zrt.
