Siemens Mobility: Mireo gotowe do jazdy autonomicznej

Przystosowanie Mireo do jazdy bez udziału maszynisty było częścią projektu badawczego „Automated Train”, dofinansowanego z unijnego Funduszu Odbudowy i rozpoczętego w lipcu 2023 r. – Partnerami były – między innymi – Koleje Niemieckie (DB) oraz Bosch, a także szereg uczelni oraz instytucji naukowych. Sięgnęliśmy między innymi po doświadczenia z branży motoryzacyjnej – informuje Stephan Schellhaus z Siemens Mobility.

Dziś eksperyment, w przyszłości – norma?

– Zbudowaliśmy nie tylko sam pojazd pokazowy, ale coś, co może stać się bazą dla przyszłych regulacji europejskich i powszechnym standardem – podkreśliła kierowniczka projektu Eva Windeker. Opracowano pełen zestaw wymagań i definicji dla systemu jazdy autonomicznej. – Opracowaliśmy całość, począwszy od warunków wstępnych poprzez wymagania systemowe, architekturę całego systemu i poszczególnych modułów oraz wymagań dla podsystemów. W efekcie mamy definicje systemowe dla systemu ochrony pociągu w ruchu zautomatyzowanym oraz dla systemu samej jazdy automatycznej, a także dokumentację i wymagania dla nowych części – wylicza przedstawicielka Siemens Mobility.

W przyszłości dorobek ten może być wykorzystany np. przy tworzeniu nowych norm TSI dla pojazdów autonomicznych. Na razie jednak, jak twierdzą przedstawiciele koncernu, gotowe rozwiązania techniczne znacznie wyprzedzają stan prawny.

Mireo – pojazd gotowy do autonomizacji

Choć zespół trakcyjny jest w stanie jeździć bez udziału maszynisty, producent woli nazywać ten tryb „w pełni zautomatyzowaną operacją” niż jazdą autonomiczną. – Pojazd ma poruszać się ściśle po zaprogramowanej trasie i według rozkładu jazdy, nie według własnych decyzji – uzasadnia Windeker. Rozwiązanie opiera się na współdziałaniu systemu Automatic Train Operation (ATO), technologii sterowania ruchem kolejowym opartej na ETCS, inteligentnych systemów kontroli pojazdu oraz innowacyjnych technologii obserwacji otoczenia.

Wstępne testy, obejmujące czujniki oraz pozostałe komponenty, przeprowadzono w laboratorium testowym w Berlinie. Następnie zainstalowano je i przeprowadzono integrację systemu w wyprodukowanej już wcześniej jednostce wodorowej Mireo (Siemens zapewnia jednak, że możliwe byłoby także wprowadzenie takiego samego systemu w pojeździe bateryjnym lub w zwykłym ezt). Sprawdzenie możliwości takiego zabudowania i współdziałania systemu z pojazdem było jednym z celów projektu badawczego – jak zaznacza Windeker, próby wypadły pomyślnie. Na etapie testów, aby ułatwić sprawdzanie parametrów na bieżąco, umieszczono stanowisko testowe przy jednym z zespołów siedzeń. W normalnej eksploatacji byłoby jednak możliwe takie rozplanowanie całości, by uniknąć utraty miejsc siedzących.

Znak rozpoznawczy – niebieskie światło

Jedną z najważniejszych części systemu jest moduł detekcji, oparty na czujnikach i bardzo precyzyjnej (z dokładnością co do metra) lokalizacji pojazdu w oparciu o wgraną mapę będącą „cyfrowym bliźniakiem” otoczenia. – Zastępuje on oczy maszynisty – wyjaśnia obrazowo dyrektorka projektu. W połączeniu z pozostałymi częściami systemu – jak udowodniono podczas testów – jest on w stanie przejąć wszystkie obowiązki prowadzącego, z reagowaniem w sytuacjach nagłych włącznie. System (co zademonstrowano podczas pokazu na ok. trzykilometrowym odcinku nieczynnej w ruchu pasażerskim linii na obrzeżach Berlina) wykrywa przeszkodę na torze, nie rozróżniając jej rodzaju – i wdraża hamowanie. Przy zbliżaniu się do przejazdu kolejowo-drogowego lub przejścia przez tory automatycznie jest zaś włączany sygnał dźwiękowy.

Po otrzymaniu polecenia przygotowania się do jazdy system przejmuje kontrolę nad jednostką, włącza konieczne systemy, przeprowadza wszystkie testy (w tym – próbę hamulca; rozlega się wtedy charakterystyczne buczenie), a jeśli wynik jest pozytywny – odblokowuje tryb jazdy. Po zakończeniu tej procedury aktualizacja statusu pojazdu jest przesyłana do centrum operacyjnego. Widoczną z zewnątrz oznaką jest niebieskie podświetlenie wokół przedniej szyby kabiny.

Wyjazdy z bazy możliwe bez maszynisty

Rdzeniem układu zautomatyzowanej jazdy (czwarty stopień automatyzacji – GoA 4) jest system AVVO (Advanced Vital Vehicle Operation). To nowy produkt Siemens Mobility, odpowiadający za reakcję po wykryciu przez czujniki przeszkody. Integruje ona wszystkie systemy związane z automatyczną eksploatacją, zarządza przygotowaniem pojazdu do jazdy, wyborem kierunku czy hamowaniem, monitoruje bezpieczny ruch pociągu, zapewnia automatyczne przejście pojazdu w stan bezpieczny w razie awarii oraz zapewnia bezpieczną komunikację z centrum sterowania.

Do najważniejszych zadań prowadzącego przejętych przez AVVO należy też m. in. ograniczanie w razie potrzeby prędkości oraz zatrzymywanie pociągu przy peronach. Po rozpoczęciu postoju tryb może – ale nie musi – być zmieniany, tak by o zamknięciu drzwi i odjeździe decydował maszynista lub kierownik pociągu, nadzorujący wymianę pasażerską. Testowy Mireo jest również wyposażony w interfejs pozwalający sterować pociągiem zdalnie z centrum kontroli.

Podczas testów na sieci kolejowej prędkość jest ograniczona do 30 km/h (25 km/h w obszarze stacji, 10 km/h na rozjazdach). Takie wartości nie wystarczą do zapewnienia akceptowalnego poziomu obsługi linii pasażerskiej – ale mogą być wykorzystane np. do zautomatyzowanego podsyłania pojazdu z bazy technicznej lub z torów postojowych do krawędzi peronowej, gdzie przejmuje go już maszynista, i odstawianiu z powrotem na zaplecze. We własnym centrum testowym Siemensa udało się zaś osiągać przy jeździe autonomicznej prędkości rzędu 80-100 km/h.

Techniczne możliwości – już potwierdzone

Pojazd nie ma jeszcze homologacji. Podczas jazdy w kabinie – ze względów bezpieczeństwa – musiał wobec tego znajdować się przeszkolony maszynista. Jego interwencja nie była jednak potrzebna ani razu.

– Automated Train pokazuje, że w pełni zautomatyzowana jazda w otwartych systemach kolejowych jest możliwa. Wspólnie z naszymi partnerami opracowaliśmy kluczowe technologie i z powodzeniem zademonstrowaliśmy je na naszym pociągu Mireo. Tworzy to technologiczne fundamenty dla kolejnej generacji transportu kolejowego i stanowi znaczący krok naprzód w rozwoju automatyzacji kolei – podsumowuje cytowany w komunikacie Siemens Mobility Marc Ludwig, dyrektor koncernu do spraw infrastruktury kolejowej.

Zebrane podczas testów 324 terabajty danych z 51 tysięcy przypadków hamowania również zostaną wykorzystane do dalszego ulepszania czujników – ale też np. w oprogramowaniu wspomagającym maszynistów w eco-drivingu, a także w tym służącym do monitorowania stanu infrastruktury (pociąg rozkładowy może w takim wypadku pełnić zarazem funkcje pojazdu diagnostycznego). Podobny zespół czujników – na razie w celach badawczych – zainstalowano w jednym ze składów kursujących na okrężnej linii berlińskiej S-Bahn S42. Możliwe są tez dalsze rozszerzenia systemu – np. integracja z kamerami monitoringu wnętrza i automatycznego zgłaszania niebezpiecznych sytuacji (np. zasłabnięcia pasażera).