حمل و نقل هوشمند ریلی

 
سیستم های کنترل کامل قطار (Positive Train Control -PTC)
سیستم PTC شامل سلسله دستورات، کنترل ها، ارتباطات و شبکه های اطلاعاتی جامعی هستند که برای کنترل حرکت قطارها با ایمنی، امنیت، دقت و کارایی بالا بکار می روند. این سیستم ها با کاهش چشمگیری در برخورد بین قطارها، باعث کاهش حوادث مربوط به کارکنان راه آهن و خسارت به تجهیزات آنها و کاهش تصادفات ناشی از سرعت زیاد می شود. از این رو ایمنی حمل و نقل ریلی افزایش می یابد.
سیستم PTC شامل شبکه های ارتباطی دیجیتال، سیستم های تعیین مکان دقیق، کامپیوترهای on-board با نقشه های دیجیتالی در لوکوموتیوها، نمایشگرهای اتاق راننده، رابط های کنترل ترمز روی لوکوموتیو و تجهیزات دیگر می باشد.



ساختار شماتیک IRS
شناخت ساختار سیستمهای هوشمند ریلی به منظور نشان دادن چگونگی ارتباط و کارکرد سیستمهای هوشمند ریلی و تبیین استانداردها ضروری است. در شکل زیر ساختار کلی سیستمهای هوشمند ریلی نشان داده شده است که اجزاء اصلی سیستمهای هوشمند و ارتباط بین آنها را مشخص میکند. این طرح بر مبنای معماری ITS در راهآهن ایالات متحده میباشد. این نمودار نمایانگر انواع مختلف زنجیره ارتباطات است که اطلاعات را بین وسایل نقلیه، وسایل ثابت نصب شده مربوط به حمل و نقل، مراکز کنترل و مراکز مدیریت و مشتریان ردوبدل میکند.





ساختار کلی سیستمهای هوشمند ریلی
شبکه های ارتباطی
شبکه های ارتباطی که از اساسی ترین ابزارها برای ایجاد سیستم های هوشمند می باشند، ابزار انتقال اطلاعات به قطارها(یا از قطارها)، تجهیزات نگهداری راه، سوزن ها و حفاظ های جانبی ریل، مراکز کنترل، ایستگاه های تشکیلاتی و بین راهی، ایستگاه های مسافری، تاسیسات نگهداری و سیستم های اطلاع رسانی به مشتریان را فراهم می سازند.
ارتباطات با خطوط انتقال داده جدید، باعث جایگزینی پیام های دیجیتالی غیرصوتی با بسیاری از سیستم های ارتباطاتی صوتی رایج شده اند که البته بطور چشمگیری باعث افزایش سرعت و انعطاف پذیری بیشتر در مواجه با خطر و حوادث غیر مترقبه می شوند. این خطوط ارتباطی با استفاده از فرکانس های رادیویی با آلات ناقله ارتباط برقرار کرده و از آنها پیام دریافت می کنند. همچنین لوکوموتیوها نیز به کمک این خطوط انتقال داده و با استفاده از وسایل ارتباطی متنوع (که تحت مالکیت راه آهن یا شرکت های خصوصی مخابراتی می باشند) با تاسیسات ثابت کنار خط ارتباط دارند. این وسایل ارتباطی شامل امواج مایکرو ویو، فیبر نوری، کابل مسی، تلفن های موبایل، ماهواره های ارتباطی، و حتی میله های راهنمای قدیمی می باشند. البته در حال حاضر کشورهای توسعه یافته به دنبال توسعه سیستم های نوین ارتباطاتی که می توانند اطلاعات را بصورت دیجیتالی با سرعت و ایمنی بالا منتقل نمایند، می باشند. دستیابی به چنین هدفی نیازمند برنامه ریزی بلند مدت می باشد.

کاربرد تکنولوژی RFID در حمل و نقل ریلی
با افزایش حمل و نقل ریلی و بزرگ شدن شبکه ریلی و افزایش تجهیزات ناوگان در شبکه همانند واگن ها و لوکوموتیوها و غیره، نیاز به برنامه ریزی و بهینه سازی استفاده از این تجهیزات بسیار مهم جلوه می کند. برای برنامه ریزی ناوگان نیاز به اطلاعات خاصی از قبیل تعداد و انواع تجهیزات و محل قرارگیری هر کدام در شبکه می باشد. این مورد نه تنها در راه آهن، بلکه در سایر بخش های حمل و نقلی نیز دارای اهمیت بسزایی می باشد. بطور مثال در بندرگاه ها برای تعیین مکان کانتینرها از سیستم GPS و AEI استفاده می شود. در راه آهن نیز سیستم های مختلفی به این منظور به کار گرفته شدند. در برخی از کشورها این کار بصورت بسیار ابتدایی و بصورت دستی انجام می گیرد، بطور مثال در کشور ایران این کار بصورت دستی انجام می گیرد و این باعث سختی و دشواری کار می شود.
با بزرگ شدن شبکه راه آهن و افزایش تجهیزات میزان خطای انسانی و زمان صرف شده برای این کار افزایش می یابد بطوری که نمی توان محل واگن ها، واگن انتهایی قطار و سایر وسایل متحرک ریلی را در شبکه مشخص نمود و در بسیاری از موارد پیش می آید که این تجهیزات در شبکه گم می شوند. امروزه سیستم کارآیی در راه آهن آمریکای شمالی مورد بهره برداری قرار گرفته و در اروپا نیز بعد از پشت سر گذاشتن مراحل تحقیقاتی بسوی بهره برداری و فراگیر شدن پیش می رود. در این سیستم با استفاده از شناسایی خودکار تجهیزات (AEI) و تکنولوژی RFID تجهیزات در ترمینال ها و نقاط مهم مورد نظر شناسائی قرارمی گیرند و اطلاعات خام مورد نیاز سیستم مدیریت و برنامه ریزی را برای توزیع و تخصیص بهینه واگن ها فراهم می کند.