System wsparcia maszynistów w wykrywaniu zagrożeń i technikach eco-driving -budowa i zastosowanie Wirtualnego Asystenta Maszynisty

Zaprojektowane rozwiązanie charakteryzuje się niskimi kosztami budowy, małymi wymiarami oraz łatwością implementacji w niemal dowolnym pojeździe. Montaż urządzenia nie wymaga ingerencji w elementy pojazdu, a więc nie powoduje zniszczeń, utraty certyfikacji czy gwarancji. Wybrane podsystemy głowicy pomiarowej mogą stanowić wsparcie dla nawigacji inercjalnej, być użyte podczas badań związanych z ergonomią oraz wspierać w ekonomicznym prowadzeniu pojazdu.
Prowadzenie wszelkiego rodzaju pojazdów charakteryzuje się podobnymi zasadami w zakresie bezpieczeństwa, techniki jazdy i eksploatacji. Prowadzący pojazd bierze odpowiedzialność za bezpieczeństwo swoich pasażerów czy przewożonych towarów. Ponadto powinien kierować pojazdem w sposób bezpieczny dla innych uczestników. Kultura techniczna prowadzącego powinna zapewniać prawidłową pracę pojazdu a dzięki odpowiedniej technice jazdy nienadmierne zużywanie się jego podzespołów i paliwa (energii). Wspomniane zasady dotyczą zarówno transportu samochodowego jak i kolejowego. Mając je na uwadze producenci wyposażają pojazdy zarówno w urządzenia poprawiające bezpieczeństwo jazdy jak również wspierające kierującego. Podobne rozwiązania dotyczące ostrzegania przed niebezpieczeństwami implementowane są w aplikacjach nawigacyjnych.
Wpisując się w ogólnie panujący trend związany z budową systemów wsparcia dla kierujących opracowano i wykonano system, który łączy w sobie elementy nawigacyjne, systemy bezpieczeństwa oraz wsparcia w technice jazdy – Wirtualny Asystent Maszynisty (WAM).

Należy zaznaczyć, że system nie ma zastępować któregokolwiek z istniejących systemów bezpieczeństwa czy sterowania wykorzystanych na kolei. W założeniach jest ich uzupełnieniem. W działaniu nie pogarsza bezpieczeństwa czy w jakikolwiek sposób nie wpływa negatywnie na kierowanie pojazdem. Drugim z ważnych założeń ujętych przy projektowaniu było nieingerowanie w systemy znajdujące się na pojeździe oraz brak jakiejkolwiek ingerencji w samą strukturę wyposażenia pojazdu. Było to spowodowane tym, że część używanego taboru posiada różnego rodzaju gwarancje i certyfikaty. Wobec powyższych zaprojektowano urządzenie, które montuje się w sposób bezinwazyjny a jego elementy rozlokowane są tak, aby nie utrudniały prowadzenia pojazdu.

Funkcjonalność systemu WAM
System WAM ma bardzo rozbudowaną funkcjonalność, ze względu na bogate źródła danych i zaawansowane algorytmy przetwarzania ich. Jedną z głównych funkcji systemu jest informowanie maszynisty o niebezpieczeństwach na szlaku oraz jego oznakowaniu. Jest to możliwe dzięki kilku rozwiązaniom: możliwości dodania informacji o zagrożeniach przez innych maszynistów na szlaku, pobrania informacji o zdarzeniach z bazy danych systemu oraz poprzez rozpoznawanie otoczenia i oznakowania.
Kolejną funkcją jest wsparcie w odpowiednim doborze prędkości i drodze hamowania na danym szlaku. Na interfejsie maszynisty wyświetlane są informacje w postaci krzywej prędkości i hamowania (wzorcowej) oraz dane aktualne z nałożoną predykcją punktu zatrzymania się. Krzywe wzorcowe dla danej trasy zostały opracowane w wyniku wielu przejazdów testowych podczas których analizowane były czas przejazdu, ustawienia nastawników, zużycie energii oraz dynamika jazdy. Maszynista może kierować się krzywą wzorcową w doborze parametrów jazdy i dzięki temu między innymi łatwiej trafiać w odpowiedni punkt zatrzymania na stacji, zmniejszać zużycie elementów eksploatacyjnych oraz zużywanej energii. Cechy te mają pozytywny wpływ na środowisko.
Dzięki wbudowaniu w system precyzyjnego odbiornika GPS system WAM posiada funkcję bardzo precyzyjnej nawigacji. Dokładność określania pozycji systemu WAM jest na poziomie pojedynczych centymetrów, więc umożliwia określenie na którym torze dokładnie znajduje się pojazd oraz na bardzo precyzyjne zatrzymanie pojazdu w odpowiednim punkcie. Oprócz ułatwienia prowadzenia ten rodzaj nawigacji poprawia bezpieczeństwo, gdyż umożliwia wykrycie pojazdu na niewłaściwym szlaku.

Budowa systemu
System WAM można podzielić na trzy główne bloki funkcjonalno-użytkowe: interfejs maszynisty, głowicę pomiarową oraz układ przetwarzania danych.
Interfejsem maszynisty jest tablet z ekranem dotykowym montowany w obrębie kokpitu. Montaż tabletu jest zrealizowany za pomocą uchwytu, który montuje się na kokpicie zaciskami śrubowymi. Montaż jest stabilny i nie pozostawia uszkodzeń, natomiast tablet jest zatrzaskiwany w uchwycie. Dzięki takiemu rozwiązaniu maszynista może zapoznać się z rozkładem jazdy i trasą przeglądając ją na tablecie poza pojazdem. Tablet wyposażony jest w modem LTE, dzięki czemu ma połączenie z bazą systemu WAM.