Autonomia na kolei. Raczej metro, niż ruch dalekobieżny

Zdaniem dyrektora Centrum Transformacji Cyfrowej Poznańskiego Instytutu Technologicznego Krzysztofa Banasiaka pod względem technicznym nie ma obecnie żadnych przeciwwskazań do jazdy autonomicznej. – Wręcz przeciwnie: im wyższa prędkość, tym większa przewaga maszyny nad człowiekiem – podkreślił naukowiec. Osobną kwestią są jednak wyzwania społeczne, ekonomiczne i mentalne.

Technika to najmniejszy problem

Technologia – bez udziału człowieka – zarządza dziś z dobrym skutkiem procesami znacznie bardziej skomplikowanymi niż prowadzenie pociągu. – Jesteśmy w stanie to opanować – ale z drugiej strony wciąż nie darzymy systemów automatycznej jazdy zaufaniem – kontynuował Banasiak. Autonomizacja jest łatwiejsza w zamkniętych systemach-wyspach, takich jak linie metra czy kolejki lotniskowe: łatwiej tam współpracować z zarządcą infrastruktury i przeprowadzić certyfikację. Producenci dostarczyli już dziesiątki takich rozwiązań, a wśród nowych przetargów na systemy metra trudno znaleźć takie, które nie zawierałyby poziomu automatyzacji co najmniej GoA3 [GoA – Grade of Automation, przyp. RC]. Na drugiej linii Metra Warszawskiego obowiązuje dziś GoA2. Na głównych liniach dużym utrudnieniem jest jednak mieszany charakter ruchu.

– Jesteśmy firmą produkującą zarówno tabor, jak i systemy sterowania ruchem. Stopniowa automatyzacja jest w naturalny sposób wyzwaniem dla nas – stwierdził członek zarządu Alstom Polska Adam Juretko. Jak przypomniał, system ERTMS wymyślono po to, by ułatwiał maszyniście prowadzenie pociągu z dużymi prędkościami. Podczas jazdy 250 czy nawet 160 kilometrów na godzinę prowadzący i tak widzi przez przednią szybę niewiele – system zapewnia mu więc poprzez sygnalizację kabinową pełen zestaw informacji niezbędnych do bezpiecznej jazdy: dopuszczalną prędkość, momenty, w których musi zwolnić, czy zbliżające się zagrożenia. – Dzięki wspierającym go urządzeniom maszynista może skoncentrować się na najważniejszym zadaniu, czyli prowadzeniu pojazdu. W wychwytywaniu sytuacji niebezpiecznych wyręczają go urządzenia. Bardziej niż na wprost powinien patrzeć na wskazania monitorów – przekonywał Juretko. Z technicznego punktu widzenia zastąpienie maszynisty urządzeniem kontrolującym jazdę pociągu w oparciu o wskazania ETCS jest możliwe.

– Systemy ERTMS czy Limited Supervision to automatyka, a nie autonomia. Niezależnie od stopnia automatyzacji nadzór ze strony człowieka (niekoniecznie siedzącego w kabinie) powinien być zawsze. Jest on niezastąpiony – wyraził pogląd prof. dr hab. inż. Mirosław Siergiejczyk z Zakładu Inżynierii Systemów Transportowych i Logistyki na Wydziale Transportu Politechniki Warszawskiej.

Jak budować na nierównym fundamencie?

Za główne ograniczenie przedstawiciel Poznańskiego Instytutu Technologicznego uznał infrastrukturę. – W systemie Mass Transit zarządca wraz z wykonawcą realizuje wszystko od początku do końca, tymczasem w Polsce inwestycje w systemy sterowania na sieci PKP PLK mają często charakter punktowy, co oznacza duże rozdrobnienie. O tym, jakie urządzenia zostaną zabudowane, decyduje często nie zarządca, lecz wykonawca – zwrócił uwagę Banasiak.

Fundament, na którym miałby zostać zbudowany system kolei autonomicznej, jest więc niespójny. – Na poziomie zarządców (nie tylko PKP PLK) zastanówmy się, jak docelowo chcemy prowadzić ruch i budować ERTMS – i jaka ścieżka prowadzi do tego optymalnie. Obecny model jest daleki od efektywności – zaapelował. Jak dodał, komunikacja przewodowa i bezprzewodowa są na takim poziomie, że żadnych nowych wynalazków już nie potrzeba. Kolej powinna jednak, jego zdaniem, być traktowana jak element większej całości (inteligentnych miast, krajów czy systemów logistycznych). – Wyjdźmy poza kolej i zastanówmy się nad jej współpracą z innymi mechanizmami – wezwał dyrektor CTC PIT.

Janusz Kućmin, dyrektor Stadler Polska ds. sprzedaży, ocenił, że na kolei brakuje odpowiednika lotniczego systemu wspomagającego lądowanie (ILS), ale działającego w dobrych warunkach pogodowych. – Zaczęły pojawiać się systemy ułatwiające prowadzenie pociągu metra czy kolei miejskiej, ale nie znam żadnego takiego systemu dla pociągów dużych prędkości (z wyjątkiem Maglev). Nie ma po prostu jeszcze odpowiedniej technologii. Nie otrzymujemy też żadnych pytań o tabor międzymiastowy – poinformował.

Kopenhaga i Hamburg – europejscy pionierzy

Jako przykład w pełni autonomicznego systemu transportowego Kućmin podał metro (zwane też koleją aglomeracyjną) w Kopenhadze. – Jeździ ono całkowicie autonomiczne przez 24 godziny na dobę. Jest ono dzięki temu wolne od wszelkich zakłóceń związanych z czynnikiem ludzkim wśród pracowników. To jednak bardzo rzadki przypadek – przyznał.

Innym systemem, którego autonomizację posunięto bardzo daleko, jest S-Bahn w Hamburgu. Dzięki realizowanemu od 2021 r. projektowi Digital Rail Germany spodziewane było zmniejszenie zużycia energii elektrycznej nawet o 30%, a jednocześnie zwiększenie przepustowości i poprawienie punktualności. Ze względów bezpieczeństwa maszynista pozostał jednak na pokładzie cyfrowo sterowanego pociągu. Hamburski S-Bahn to jednak wciąż linia wydzielona – zasilana z trzeciej szyny, z własnymi maszynistami i dyspozyturą. – O autonomiczne pojazdy kolejowe nikt nas nie pyta, bo poza Hamburgiem nie ma w Europie związanych z nimi doświadczeń. Od czegoś jednak trzeba zacząć – uznał Juretko. Jak zaznaczył, jeśli pojawi się zapotrzebowanie ze strony decydentów, przemysł jest w stanie dostarczyć taki tabor.

ERTMS musi być pierwszy

Prof. Siergiejczyk omówił techniczne aspekty autonomizacji. – Na kolei tradycyjnej potrzeba dwóch integralnych podsystemów: ATO na pojeździe trakcyjnym oraz ITS po stronie zarządcy. Warunkiem koniecznym jest nieprzerwana komunikacja między nimi. Opóźnienia transmisji muszą wynosić najwyżej milisekundy, co oznacza de facto czas rzeczywisty – zwłaszcza na liniach dużych prędkości – podkreślił naukowiec. Bez komunikacji pociągi autonomiczne nie będą jeździły, wyzwaniem jest więc edukacja specjalistów, niezbędnych przy ich eksploatacji. Według profesora proces ich przygotowania trzeba zaczynać już dziś. – Na Wydziale Transportu PW taka specjalność jest, a chętnych nie brakuje. Smuci natomiast to, że nie ma chętnych na inną specjalność – teleinformatykę – ubolewał naukowiec, przypominając o kluczowym znaczeniu łączności.

W 2021 r. Alstom zaprezentował na targach TRAKO systemy automatycznego prowadzenia pojazdów dla linii głównych. – Taki system potrzebuje jednak całej infrastruktury związanej z GSM-R czy FRMCS oraz działającego ERTMS. Dopiero wtedy możemy myśleć o ATO – zaznaczył Juretko. – Technologicznie możemy zrobić kolej autonomiczną, ale system tańszy i bardziej ergonomiczny może zadziałać tylko na wybranych liniach, być może na przykład na odcinku Warszawa – CPK – Łódź. Przetestować go można też na krótkich liniach lokalnych, takich jak Mysłakowice – Karpacz – kontynuował.

Osobnym zagadnieniem pozostają przewidywane reakcje pasażerów na nieobecność maszynisty w kabinie (lub – być może – brak samej kabiny). Zdania panelistów w tej sprawie były podzielone – Co do metra większego sprzeciwu chyba nie będzie: i tak mało kto obserwuje maszynistę. Co do reszty kolei też nie przewiduję społecznego oporu: pasażer chce jechać przede wszystkim szybko i wygodnie – uznał prof. Siergiejczyk.

Innego zdania był Janusz Kućmin. – System Transrapid nie przyjął się w Europie właśnie z powodu braku maszynisty – stwierdził. – Jedyna katastrofa Transrapidu miała miejsce, gdy w Emsland w Dolnej Saksonii operator pojazdu technicznego popełnił błąd i wjechał na tor testowy, czego system sterujący nie przewidział – przypomniał. W tragicznym wypadku, do którego doszło we wrześniu 2006 r., zginęło 23 ludzi.