Novinky

Společnost AŽD intenzivně pracuje na zavádění pokročilých autonomních technologií do praxe, a vytváří tak prostor pro novou filozofii vnímání řízení železničního vozidla a železnice jako celku. To může znamenat autonomní obsluhu bez jakékoliv posádky např. na regionální přípojné trati (což je případ Švestkové dráhy), ale také sadu takzvaných asistentů, které ulehčí a podpoří práci strojvedoucího při specifických částech jízdy. „Rozhodně nepracujeme s černobílou vizí nahrazování strojvedoucích, ale s vizí moderního způsobu obsluhy železnice, kde i nadále řada procesů nepůjde zajistit jinak než prací odborné obsluhy,“ říká generální ředitel AŽD Zdeněk Chrdle.

Postupnými kroky tak bude možné zvýšit efektivitu a snížit náklady na provoz železničních tratí. V blízké budoucnosti se bude přistupovat k plné automatizaci specifických provozních postupů (např. autonomní posun vlaků v depu) a bude možné nasadit inteligentní asistenční systémy, které strojvedoucím ulehčí práci. Navíc je nutné připravit se na možnost, že nedostupnost kvalifikované pracovní síly může výrazně omezit standard regionální dopravní obslužnosti.

Systémy umožňující autonomní provoz vlaků ve stupni automatizace GoA3 nebo GoA4 kromě jiného implementují funkce „nahrazující“ smysly strojvedoucího. „V praxi to znamená instalaci řady senzorů, detektorů, umělé inteligence, podpůrných a diagnostických systémů na vozidle a na trati s cílem zajistit požadovanou bezpečnost a efektivitu provozu. Nemalá pozornost je také věnována problematice zajištění bezpečné interakce automatizované železnice se silniční dopravou. Zde využijeme kooperativní ITS systémy a výsledky projektu C-Roads, v němž jde o přímou komunikaci mezi silničními vozidly či vozidly a infrastrukturou včetně železnice,“ vysvětluje Zdeněk Chrdle.

Technologie v oblasti automatizace se vyvíjejí mílovými kroky a AŽD tyto moderní trendy sleduje a aplikuje. Dochází například k neustálému zlepšování vlastností senzorických systémů, objevuje se stále výkonnější výpočetní hardware a tak dále. To vše je třeba skloubit s konceptem bezpečnosti a spolehlivosti provozu.

Přechodu k budoucí plně autonomní železnici v České republice významně brání současné legislativní podmínky, které zatím autonomní provoz vlaků neznají. V návaznosti na to se jedná například i o problematiku definice odpovědností mezi člověkem a systémem či o problematiku stanovení provozních a dopravních pravidel a předpisů autonomního provozu. Společnost AŽD tedy řeší nejenom technické výzvy, ale také oblast legislativy, a to nejen na národní úrovni, ale také ve spolupráci s evropskými partnery a institucemi. Kromě evropských projektů v rámci společného podniku EU a železničního sektoru Shift2Rail AŽD přímo kooperuje s českými výzkumnými centry včetně významných pracovišť v rámci ČVUT v Praze, ZU v Plzni či VUT v Brně. AŽD jako zakládající člen Europe’s Rail (společný podnik EU a železničního sektoru navazující na Shift2Rail) bude i nadále prosazovat vizi digitální železnice ve spolupráci s významnými evropskými partnery, jako jsou železniční správci, dopravci, velcí výrobci a dodavatelé či výzkumná centra.

V rámci Europe’s Rail budou řešena témata úzce svázaná s automatizací železnice. Kromě inovačních aktivit má tento program za cíl zabývat se také standardizací digitální železnice, otázkami certifikace nových technologií, zajištěním kyberbezpečnosti či hledáním možností efektivního zabezpečení a automatizace provozu na vedlejších tratích.

Scénář jízdy autonomního vlaku

V rámci demonstrace jízdy autonomního vlaku byl využit koncept ATO over ETCS (automatické vedení vlaku pod dohledem jednotného evropského zabezpečovacího systému ETCS), který společnost AŽD již úspěšně testovala ve stupni automatizace GoA2. Jedná se o součinnost zabezpečovacího systému ETCS a systému ATO, a to jak vlakové, tak infrastrukturní části.

Záměrem bylo představit komplexní provozní situaci, to znamená provoz od autonomního odjezdu vlaku ze stanice přes vlastní jízdu a zastavení před překážkou až po obnovení jízdy a příjezd do následující stanice. Toho bylo dosaženo díky provázanosti spolupracujících drážních systémů, což přesně reflektuje filozofii digitální železnice – spolupráci vozidla a infrastruktury.

Scénář začal tím, že v systému GTN (graficko-technologická nadstavba) byl autonomní vlak zaveden jako běžný osobní vlak se stanoveným jízdním řádem. Tyto informace z GTN dále zpracovával systém ATO-TS (traťová část ATO), který komunikoval s vozidlem, respektive s ATO-OB (mobilní část ATO). Systém ATO-TS poskytoval vozidlu takzvané segmentové profily, které popisovaly trasu, kudy má daný vlak jet, a dále takzvané journey profily, které obsahovaly informace o jízdním řádu, tedy kdy má jet.

Vlak v současnosti pro svou přesnou lokalizaci na trati využívá systém ETCS L2 (jednotný evropský zabezpečovací systém úrovně 2) a standardizované lokalizační prvky umístěné v kolejišti (balízy).

Na základě informací z GTN o daném vlaku a jeho jízdním řádu systém ASVC (automatické stavění vlakových cest) automaticky postavil vlakovou cestu, která byla plně zabezpečena elektronickým stavědlem společnosti AŽD typu ESA 44. To reflektoval systém ETCS, respektive radiobloková centrála RBC ETCS, která v případě volné jízdní cesty vydala vozidlu (mobilní části OBU ETCS) povolení k jízdě (movement authority).

Vlak počkal na příjem aktuálního journey profilu z ATO‑TS. Profil byl generován automaticky s tím, že mohl být upravován dle aktuálního stavu dopravní situace. To umožňuje dynamicky optimalizovat jízdu vlaku s přihlédnutím k energetickým úsporám a maximálnímu dodržení jízdních dob.

Systém ATO-OB byl poté připraven na plně automatický odjezd vozidla podle jízdního řádu bez zásahu strojvedoucího. Vlak ale neodjel a začal autonomně houkat. V tu chvíli totiž systém detekce překážek prostřednictvím svých senzorů detekoval a klasifikoval objekt před vozidlem, kterým byl stojící figurant vytvářející živou překážku. Systém nahrazující rozhodovací procesy strojvedoucího proto nedovolil vlaku odjet, a to až do doby odstranění překážky.

Pokud překážka opustí kolejiště do jedné minuty od plánovaného odjezdu, systém obnoví automatický odjezd vlaku bez nutnosti dálkového manuálního potvrzení dispečerem.

Protože figurant z kolejiště opravdu odešel, vlak bez zásahu strojvedoucího automaticky odjel ze stanice. Během jízdy pokračovalo prostřednictvím systému pro detekci překážek monitorování prostoru v okolí vozidla. K tomu jsou využity laserové systémy (LiDAR) pro 3D modelování okolí tratě a optické systémy (kamery) ve spolupráci s družicovou lokalizací a digitální mapou tratě. Systém je podpořen funkcemi pro identifikaci (klasifikaci) detekovaných objektů s využitím strojového učení.

Vlak se přiblížil k přejezdu, kde stál porouchaný automobil. Systém automaticky reagoval houkáním, a protože automobil neodjel, železniční vozidlo zastavilo před překážkou bez zásahu strojvedoucího.

Po vyklizení přejezdu se vlak ale automaticky nerozjel. Čekal na souhlas od dispečera (supervizora), který situaci na dálku zkontroloval prostřednictvím kamer na vlaku. Po vydání souhlasu vlak pokračoval do následující stanice, kde automaticky zastavil pro výstup a nástup cestujících.

_auto_generated_thumb_ _auto_generated_thumb_

Takto LiDAR „vidí“ automobil stojící na přejezdu
Živou překážku v podobě figuranta systémy bezpečně identifikovaly

Budoucnost

Vývojové aktivity v oblasti systémů pro autonomní provoz vlaků společnost AŽD ještě letos přesune na svou druhou trať Kopidlno – Dolní Bousov. Tato trať je dnes bez pravidelné osobní dopravy a je v současné době významně technologicky modernizována. Nebudou zde chybět nejmodernější zabezpečovací a dopravně-řídicí systémy, které jsou již instalovány a provozovány na Švestkové dráze. Jde například o staniční zabezpečovací zařízení typu ESA, jednotný evropský zabezpečovací systém ETCS, přejezdová zabezpečovací zařízení, graficko-technologickou nadstavbu (GTN) či automatické stavění vlakových cest (ASVC). Nad rámec toho bude trať vybavena i novými technologiemi, které budou využity pro podporu jízdy autonomního vlaku. Jedná se například o traťovou senzoriku včetně kontroly volnosti přejezdu (KVP) či o komunikační technologie 5G či WLAN umožňující přenos velkého množství dat. Na této trati budou mít vývojové týmy dostatek prostoru pro další rozvoj, ověřování, testování a uvádění veškerých technologií pro digitální/autonomní železnici do běžného provozu.

Kromě své tratě modernizuje společnost AŽD i své experimentální vozidlo. Jedná se o vůz řady 810, který po příslušných úpravách umožní testování všech inovativních technologií vyvíjených v AŽD. Jedním z cílů je, aby toto vozidlo bylo schopno jet zcela autonomně bez obsluhy a samo reagovat na různé situace, které se mohou v otevřeném prostředí „velké“ dráhy odehrát.

Vlastní tratě a vozidla AŽD tak vytváří unikátní podmínky pro to, aby se myšlenky a vize o autonomním provozu vlaků v České republice staly brzkou skutečností.

Ing. Vítězslav Landsfeld, Ing. Peter Gurník,

Ing. Michal Novák, Ing. Jakub Adámek