Alleen al in 2015 gebruikten ongeveer 1,3 miljard gebruikers de Londense metro om door de Britse stad te reizen. En elke dag stijgt de vraag met meer dan 90.000 reizen - genoeg mensen om een voetbalstadion te vullen - en zal naar verwachting blijven toenemen. Hoe is het deze stad gelukt om dit eeuwenoude vervoermiddel te moderniseren zonder (te veel) schade te berokkenen aan haar reizigers?
Transport for London (TfL), de organisatie die verantwoordelijk is voor het transport in de Britse hoofdstad, investeert in capaciteitsverbeteringen, waaronder de overgang naar op communicatie gebaseerde treincontrole (CBTC), een geavanceerde signaleringstechnologie die het mogelijk maakt om de frequentie en snelheid van spoordiensten op bestaande lijnen.
TfL werkt samen met Thales om CBTC-bewegwijzering te installeren in het hele ondergrondse spoorwegsysteem: de District-, Circle-, Hammersmith & City- en Metropolitan-lijnen (respectievelijk de groene, gele, roze en magenta lijnen op de iconische metrokaart). Deze reeks lijnen wordt beschouwd als de meest complexe ter wereld en vertegenwoordigt 40 procent van het netwerk.
"De technologie die we installeren is Thales SelTrac CBTC", legt Andrew Hunter uit, Thales Director of Systems Engineering voor het programma. "Het is een bewezen systeem dat is geïnstalleerd op meer dan 70 lijnen over de hele wereld, waaronder de Jubilee en Northern Lines van de London Underground."
Hoe de bewegwijzering te veranderen voor een slimmere?
Het SelTrac CBTC-systeem laat zien hoe digitale technologieën operators helpen om beter gebruik te maken van bestaande netwerken. In het geval van de Londense metrolijnen zal de introductie van CBTC-signalering een belangrijke rol spelen bij het vergroten van de capaciteit met meer dan 30 procent. Betere bewegwijzering leidt ook tot betere reistijden, minder vertragingen en een grotere betrouwbaarheid. De CBTC zorgt op twee manieren voor extra capaciteit en betrouwbaarheid. Ten eerste verkleint het de interval tussen treinen, zodat er meer treinen op elk deel van de lijn kunnen rijden. Dit wordt bereikt dankzij de 'moving block'-technologie: elk van de treinen in het systeem kent zijn locatie en berekent voortdurend de juiste veiligheidsafstand tussen de trein zelf en de voorligger. Deze flexibiliteit maakt het verschil tussen het mobiele blok en de conventionele seingeving, waarbij de scheiding wordt bepaald door vaste geografische blokken, ongeacht of de trein met een hogere of lagere snelheid rijdt.
De tweede manier waarop de CBTC de capaciteit vergroot, is door middel van automatische treinbediening (ATO). Acceleratie en remmen worden nauwkeurig gecontroleerd door de computer op basis van de unieke kenmerken van elk baanvak.
"We hebben curven van de maximumsnelheid van de metrolijnen verkregen", zegt Hunter. "Omdat de trein wordt bestuurd door een computer in plaats van een persoon, is het mogelijk om altijd hetzelfde optimale rijprofiel voor de route te reproduceren."
Verbeterde verkeersmonitoring zal ook een verschil maken. Met het huidige signaleringssysteem is het toezicht verdeeld over 13 meldkamers. Wanneer het nieuwe systeem volledig operationeel is, heeft de London Underground voor het eerst zicht op het hele ondergrondse lijnsysteem vanuit één enkel controlecentrum. Het is belangrijk om alles vanaf één plek te kunnen bekijken en besturen, omdat de vier lijnen erg van elkaar afhankelijk zijn en problemen die zich op één lijn voordoen, snel invloed kunnen hebben op de andere.
Het leveren van het programma brengt een aantal unieke uitdagingen met zich mee. Om te beginnen de enorme omvang van het project. De vier lijnen die opnieuw moeten worden gesignaleerd, hebben ongeveer 300 km spoor, en twee van de lijnen (District en Metropolitan) gaan naar de buitenwijken van Londen en daarbuiten. Op de District Line is Upminster het meest oostelijke station van de London Underground, en Amersham, het laatste station van de Metropolitan Line, ligt 40 km ten noordwesten van de hoofdstad en is niet langer Londen, maar Buckinhamshire.
De leeftijd van de infrastructuur draagt bij aan de uitdaging. Metropolitan is de oudste metrolijn ter wereld en de tunnels tussen Paddington en Farringdon werden in 1863 voor het verkeer opengesteld. De bestaande bewegwijzering is ook oud. Het Edgware Road-station blijft bijvoorbeeld meer dan 900 verkeer per dag monitoren met een verouderingstabel van mechanische hendels in de signaleringscabine van het station, die 90 jaar oud is.
De operationele complexiteit van het netwerk is een uitdaging op zich. Hoewel elke lijn afzonderlijk wordt geëxploiteerd, zijn er veel plaatsen waar spoor- en seingevingsinfrastructuren gebruikelijk zijn. De meest drukke gebieden van dit knooppunt bevinden zich in het centrum van Londen. Twee van de drukste metroknooppunten (Baker Street en Edgware Road) hebben elk drie verschillende lijnen.
Bewegwijzering vernieuwen 24 uur
Modernisering van het netwerk vereist niet alleen technologische maar ook logistieke kennis en ervaring. De prioriteit is om ervoor te zorgen dat nieuwe bewegwijzering veilig, soepel en zo min mogelijk hinder voor reizigers wordt geïnstalleerd.
"We migreren 14 secties naar het nieuwe systeem", legt Hunter uit. "Om de logistiek te vereenvoudigen beginnen we in de buurt van het Hammersmith controlecentrum."
Zoals bij elk groot infrastructuurproject, moet je jongleren om op te leveren: “Vroeger was wat we deden in het weekend dicht. Hoewel het zeer effectief is, is het niet eerlijk of populair bij gebruikers”, zegt hij. "Een van de doelstellingen van dit project is om meer in de techniekuren ('s nachts) te werken en sluitingen zoveel mogelijk achterwege te laten."
Tijd is van essentieel belang. Terwijl Londen slaapt, hebben Thales-teams slechts twee uur per nacht om nieuwe apparatuur te installeren en te testen voordat alles weer normaal wordt, klaar voor de ochtendspits.
Aangezien bewegwijzering cruciaal is voor de veiligheid, moet nieuw geïnstalleerde apparatuur uitgebreide tests ondergaan voordat deze in gebruik kan worden genomen.
"We hebben de mogelijkheid om het bestaande signaleringssysteem af te wisselen met ons SelTrac CBTC-systeem", legt Hunter uit. "We doen grondige tests tijdens nachtdiensten, waardoor we vertrouwen hebben in de treinen en in de functionaliteit van het systeem voordat we overgaan naar ons weekend van indienststelling."
Slechts vier op de vierentwintig uur werken op de weg legt duidelijke beperkingen op. Om de levering te versnellen, heeft Thales een techniek geperfectioneerd - prestatiemonitoring genaamd - waarmee ingenieurs het meeste kunnen halen uit de uren van de dag die normaal verloren zouden gaan.
“Prestatiemonitoring houdt in dat al onze nieuwe apparatuur aan blijft, maar dat de treinen niet worden gecontroleerd. Dit betekent dat u gedurende de dag alle gegevensrecords van alle apparatuur kunt krijgen en eventuele problemen kunt identificeren die een storing kunnen veroorzaken die de service beïnvloedt”, legt Hunter uit. “De bewaking in stealth-modus werkt de klok rond en betekent dat we erop kunnen vertrouwen dat de treinen en spoorinfrastructuren perfect werken. Zo niet, dan hebben we de gegevens om ze te analyseren ”.
Thales was de eerste die deze aanpak toepast op het renovatieprogramma van Northern Line, een project dat in 2012 zes maanden eerder dan gepland met succes werd voltooid.
"We bieden hier 24 uur per dag tekenvernieuwing aan", zegt Hunter. “We kunnen veel meer testen doen (overdag en op de achtergrond) zonder de dienstverlening aan reizigers te onderbreken. Zelfs als we het vergelijken met de Noordelijke lijn, is wat we hier doen revolutionair."
Door problemen face-to-face met de klant op te lossen, zorgt u er ook voor dat alles soepel verloopt.
"De London Underground en Thales werken hand in hand samen in een gemeenschappelijk kantoor voor het project", zegt Hunter. “De uitdrukking die we gebruiken is 'een team', en het is buitengewoon effectief. Als ik een probleem met mijn collega wil oplossen, kunnen we elkaar ontmoeten en het oplossen in tien minuten die anders dagen zouden zijn geworden."
Het technische ontwerp voor het project is al ver gevorderd en de werkzaamheden aan het spoor zullen naar verwachting binnenkort beginnen. De belangrijkste voordelen van het programma zullen in 2022 worden opgeleverd, wanneer de frequentie in de periodes met de grootste vraag 32 treinen per uur in het centrum van Londen zal zijn, wat een toename van de transportcapaciteit van het netwerk van 36.000 extra ritten per 60 minuten betekent .
Digitale technologieën transformeren de spoorsector
Net als de Londense metro lopen de spoorwegen in het VK lange tijd achter op andere technologische sectoren, maar zijn ze nu aan het inhalen. Initiatieven zoals het Britse Digital Railway-programma en het door de EU gesteunde Shift2Rail-programma geven aan dat Europese spoorwegexploitanten en -aanbieders vastbesloten zijn om de sector in het digitale tijdperk te brengen.
"Shift2Rail vertegenwoordigt een EU- en industrie-investering van bijna € 1 miljard voor onderzoek en innovatie", zegt Ben Pritchard, technisch directeur technologie en innovatie bij Thales. "Thales was een van de oprichters en runt een van de vijf innovatieprogramma's."
Thales richt zich op connectiviteit tussen digitale systemen: “Dit omvat reisplanning, reizigersinformatie, uitgif.webpte van reistickets en naadloos reizen van deur tot deur. We spelen ook een sleutelrol in transversale activiteiten die gebieden als infrastructuur, rollend materieel en vracht met elkaar verbinden”, zegt Pritchard.
De oplossing is om … alles te integreren
De uitdaging is om geavanceerde technologie te introduceren in een omgeving die traditioneel niet bestond: "Als je mensen vraagt om een luchtverkeersleidingscentrum te beschrijven, zullen de meesten denken aan hardwerkende mensen achter computers", zegt Pritchard. "Met treinen is dat anders, het laatste wat je je kunt voorstellen is hightech."
Connectiviteit tussen systemen is belangrijk omdat digitalisering veel meer is dan standalone systemen. Enkele van de grootste successen zijn voortgekomen uit nieuwe - en soms onverwachte - verbindingen tussen verschillende systemen. Driver Advisory Systems zijn hier een goed voorbeeld van. Deze op GPS gebaseerde cockpitunits, vergelijkbaar met autonavigators, helpen bestuurders de tijd te behouden en energie te besparen. De huidige systemen gebruiken echter statische schema's, dus ze zijn nutteloos als er onderbrekingen zijn.
"In het VK zal het GEO-DAS-project, gefinancierd door Future Railway en geleid door FirstGroup, chauffeurs op de Bristol-Cardiff-route realtime updates geven over het huidige plan van verkeersmanagers", legt Pritchard uit. De oplossing werkt in twee richtingen: naast het realtime luisteren naar het centrale systeem, kunnen treinen hun exacte positie doorgeven.
Een van de belangrijkste elementen is het ARAMIS Traffic Management System (TMS) van Thales, dat momenteel wordt geïnstalleerd in de nieuwe spoorwegactiviteitencentra van Network Rail in Cardiff en Romford. Het GEO-DAS-project laat zien hoe gecentraliseerde informatie in kritieke systemen kan worden hergebruikt met extra voordelen.
Digitale technologieën, waaronder data-analyse en machine-naar-machine-communicatie, helpen ook om de Londense ondergrondse operaties te transformeren. Thales werkt aan een People-Centred Intelligent Predict & Prevent (PCIPP) onderzoeksproject om vroegtijdig te waarschuwen voor problemen met activa zoals sporen, treinen en stations.
"We kunnen activa zoals wisselmotoren al monitoren, maar wat als je dit zou kunnen combineren met gegevens van de treinen die die wissels zijn gepasseerd?", vraagt Pritchard. "De benadering van de PCIPP is om contextuele informatie te gebruiken om te begrijpen wat er gebeurt en hiervan te profiteren om voorspellende modellen te genereren die het mogelijk maken om fouten te detecteren voordat ze optreden en interventies aan te bevelen om te voorkomen dat ze tijdens de service optreden."
Verwacht wordt dat dit soort innovaties de komende jaren het spoorvervoer zullen transformeren en aanzienlijke verbeteringen zullen brengen op het gebied van veiligheid, capaciteit en betrouwbaarheid.
Meer van dit soort artikelen lees je in OneMagazine.