Az Egyesült Királyságban található „Train Zero” laboratóriumban a mérnökök olyan rendszereket tesztelnek, mint a jel és a sebesség szimuláció segítségével.
Egy vadonatúj személyvonatot tesztelnek az Alstom vasútgyártó gyárában, az észak-angliai Derbyben. Hamarosan szolgálatba áll az Egyesült Királyság délnyugati vasúti hálózatán.
Ám míg a brit gyártású Class 701 Aventra vonat egy szabadtéri tesztpályán fut végig, a legfontosabb munka a Train Zero néven ismert digitális laboratóriumban zajlik.
A létesítmény egy teljes vonatot hoz létre virtuális formában, hardver- és szoftverállványok segítségével szimulálja, hogyan viselkednek a fedélzeti rendszerek valós körülmények között.
„Itt főként egy terméket tesztelünk, ez az úgynevezett Aventra trai,n, és valójában hat különböző projektbe szállítják” – mondta David Cox, az Alstom vonatirányítási vezetője.
A Train Zero az Aventra platform több verziójának tesztelésére szolgál, beleértve a jelenleg működő vagy fejlesztés alatt álló egységeket a londoni Elizabeth Line elővárosi vasúti szolgáltatáshoz és számos regionális vasúthálózathoz Anglia-szerte.
A tesztelési környezet lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy érvényesítsék az összetett változtatásokat és szimulálják a hibákat, mielőtt azokat ténylegesen utasokat szállító vonatokon végrehajtanák.
Valós körülmények újrateremtése szimulációban
A Train Zero lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy egy egész vonatot teszteljenek anélkül, hogy fizikailag jelen kellene lenniük.
A tesztelési környezet lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy szimulálják a hibákat, újra létrehozzák a valós körülményeket, és validálják az összetett változtatásokat, mielőtt azokat a flottajárműveken végrehajtanák.
Mindegyik beállítás valódi hardver, például gombok, relék és kijelzők, valamint virtuális rendszerek kombinációja, amelyek szimulálják, hogyan viselkedik egy teljes vonat mozgás közben.
A vizsgálóberendezések a fedélzeten lévő tényleges konfigurációt utánzó fizikai vezetékekkel vannak csatlakoztatva.
Minden Aventra vonat több mint öt mérföld (körülbelül 8 kilométer) kábelt tartalmaz az adatok és az áramellátás több tucat alrendszer között.
„Bár ez nem egy igazi vonat, valójában bejöhet ide, és úgy érezheti, hogy valójában vagy a vonaton áll, és hallja és látja a vonat különböző aspektusait, vagy azt, hogy egy peronon tartózkodik, és hallja a különböző interakciókat, amelyekkel biztosítjuk, hogy az utastájékoztató rendszer a peronokon ugyanaz legyen, mint a való életben” – mondta Cox.
A tesztelés alatt álló rendszerek között szerepel az utastájékoztató rendszer (PIS).
Vezérli a hangos és vizuális közleményeket, a képernyőket, a vonatmegállók kijelzőit és a külső táblákat, amelyek az úti cél és a szolgáltatás részleteit mutatják.
„Van egy fizikai ajtónk, és megvannak a fizikai képernyőink is, amelyeket TFT-képernyőknek hívnak. Van egy külső elülső kijelzőnk is, amelyet itt láthat, és ez a vonat elején található” – mondta Jabeen Yousaf, az Alstom tesztelő és hitelesítő mérnöke.
„Teszteljük tehát a különböző rendszereket, és különböző alrendszereket integrálunk és különböző dolgokat tesztelünk. Tehát ez a TCMS (Vonatvezérlő és Menedzsment Rendszer), PIS, CCTV (Zártkörű Televízió). Tesztelhetjük az audiorendszert, a vizuális és egyéb rendszereket, amelyek együtt vannak integrálva” – tette hozzá.
A TCMS a vonat agyaként működik.
Összekapcsolja az egyes rendszereket, és koordinálja azok működését. Ha az ajtók kinyílnak, a TCMS gondoskodik a közlemények lejátszásáról és a lámpák frissítéséről. Ha a fékeket behúzzák, gondoskodik a vonóerő beállításáról és az adatok rögzítéséről.
A Train Zero az a hely, ahol az összes interakciót tesztelik, mielőtt elérnék a vasutat.
Tesztek egy „biztonsági szempontból kritikus rendszerhez”
A laboratórium biztonsági és jelzővizsgálatokat is végez, beleértve az Európai Vonatirányító Rendszert (ETCS), amelyet fokozatosan vezetnek be az Egyesült Királyság hálózatának egyes részein.
Az ETCS a digitális jelzések egyik formája, amely a pálya menti jeleket közvetlenül a vonat fedélzeti számítógépére küldött élő adatokkal helyettesíti.
„Balizok lesznek a pályán. Tehát kis nyomkövetők, amelyeken a vonat átmegy. Az ETCS leolvassa őket, és információkat fog tartalmazni arról, hogy hol lesz a következő állomás, milyen messze van, hány ajtót kell kinyitni, mikor kell elkezdeni a fékezést” – mondta Ibtihaj Yousaf, az Alstom szimulációs mérnöke.
„Tehát az ilyen cuccok bekerülnek az ETCS-be. Feldolgozza ezeket az információkat, és a megfelelő időben automatikusan fékezi. Amikor kiérünk az állomásra, automatikusan ajtókioldást is alkalmaz” – tette hozzá.
Ezeket az adatokat a vonat fedélzeti számítógépe folyamatosan feldolgozza.
Az ETCS lehetővé teszi, hogy a vonat valós időben reagáljon a helyzetére, sebességére és útvonalára.
Számos olyan funkció, amely korábban csak a vezetőre támaszkodott, mint például a fékezés, az ajtónyitás, sőt a sebességhatárok beállítása is, most automatikusan aktiválható szoftveren keresztül.
Ez az automatizálási szint növeli a hatékonyságot, de szigorú felügyeletet is igényel.
„Ez azért fontos, mert a vasút jövőjét tekintve talán sok projekt irányul majd rá” – tette hozzá.
„De mivel ez egy biztonsági szempontból kritikus rendszer, természetesen tesztelnünk kell, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy minden problémát felfogunk, mielőtt a vonaton vagy a síneken észlelnék őket. Ezért fontos, hogy a biztonsági szempontból teszteljük most, és teszteljük az összes jelenlegi hiányosságunkat.”
További tesztelt jelző- és vezérlőrendszerek közé tartozik az AWS, az automatikus figyelmeztető rendszer és a TPWS, a vonatvédelmi és figyelmeztető rendszer, amelyeket széles körben használnak az Egyesült Királyságban annak biztosítására, hogy a vonatok ne haladjanak át a piros jelzések mellett, és ne lépjék túl a sebességkorlátozást.
Mindezek a rendszerek kölcsönhatásba lépnek az alapvonat szoftverével és egymással.
Teljesen vezető nélküli vonatok
A fejlesztés alatt álló szoftverek egy része magasabb szintű automatizálást tesz lehetővé a jövőben.
Az Alstom szerint a teljesen vezető nélküli vonatok ötlete még távol áll, de az alapvető technológia fejlődik.
„Úgy gondolom, hogy a technológia azért van, hogy képesek legyenek vezető nélküli vonatokra, függetlenül attól, hogy az emberek boldogan csinálják ezt, vagy sem, nem vagyok benne biztos” – mondta Steve Uttley, az Alstom validációs és tesztvezetője.
„Nyilvánvalóan van ennek egy biztonsági vonatkozása, és 100 százalékig magabiztos a beépített biztonsági rendszerekkel? Egy repülőgépen például mindig szereti, ha ott van egy pilóta, minden esetre, bár az autopilot végzi a munka nagy részét, a leszállási rendszer végzi el a munka nagy részét.
„Még mindig vannak ott pilóták, csak azért, mert így az emberek jobban érzik magukat. Azt hiszem, a technológia ott lesz, de nem hiszem, hogy a mi kezünkben van-e, hogy ez valóban megtörténik-e vagy sem” – tette hozzá.
A Train Zero tesztelési munkálatai mellett a vonatok fizikai összeszerelése folyik a fő gyártóépületben.
Ezek a vonatok az Alstom és a Transport for London társasággal kötött legújabb megrendelés részét képezik, amely további 345-ös osztályú Aventra egységeket szállít az Elizabeth Line számára, miután az útvonalon megnövekedett kereslet.
Minden vonat szakaszokra épül, a csapatok szerelik fel a vezetékeket, a motorokat, a belső tereket és a vezérlőrendszereket, mielőtt a teljes vonat az üzembe helyezési területre kerül.
Minden egység több mint öt mérföldnyi elektromos kábelt tartalmaz, amely a padlón, a mennyezeten és a falakon keresztül csatlakozik az összes alrendszerhez, beleértve a fékeket, a világítást, az áramellátást, a kommunikációt és az utastájékoztató rendszereket.
A mérnökök telepítik a fedélzeti számítógépeket és az interfész hardvert is, amely összeköti a vonatot a pálya menti rendszerekkel és a központi vezérléssel.
Az utolsó szakaszok magukban foglalják az ülések, a vezetőfülke, a kijelzők és a külső alkatrészek felszerelését, mielőtt a vonatot kiszállítják a teljes dinamikus tesztelés céljából a pályán.
