Tramwajowa sztuczna inteligencja

Podwyższanie obsługi pasażera i ograniczenie wzrostu kosztów funkcjonowania komunikacji publicznej wymaga zastosowania nowoczesnych rozwiązań informatycznych. W budowanej obecnie zajezdni tramwajowej na Franowie, Miejskie Przedsiębiorstwo Komunikacyjne w Poznaniu wykorzystywać będzie system DMS. To pierwsza automatyczna zajezdnią tramwajowa w Polsce i zarazem największa tego rodzaju inwestycja w naszej części Europy.

Coraz więcej miast korzysta z rozwiązań informatycznych do zarządzania ruchem i transportem publicznym. Nic nie stoi więc na przeszkodzie by również dyspozytor - czuwający nad prawidłową pracą zajezdni - mógł korzystać ze zdobyczy nowoczesnej technologii. Miejskie Przedsiębiorstwo Komunikacyjne w Poznaniu Sp. z o.o. będzie pierwszym przewoźnikiem w Polsce, który uruchomi system automatycznego zarządzania zajezdnia tramwajową DMS (depot management system). Podobne rozwiązania funkcjonują już w wielu miastach Europy Zachodniej m.in. w Augsburgu, Duesseldorfie czy Stuttgarcie.



Zinformatyzowany gigant

Zajezdnia tramwajowa na Franowie wyczekiwana jest od wielu lat. Od dłuższego czasu Poznańskie MPK ma problem ze zbyt dużą (względem ilości miejsc w zajezdniach) liczbą pojazdów. Doszło do sytuacji, w której przez ostatnie lata kilkadziesiąt pociągów „nocowało” na ulicach miasta. Nowy obiekt rozwiąże „problemy lokalowe” przewoźnika, wprowadzi także zupełnie nowy standard w zakresie obsługi pojazdów. To pierwsza zajezdnia w Poznaniu, w której tory postojowe będą w całości zadaszone. Obok hali postojowej powstanie druga hala z zapleczem warsztatowym.

Franowo będzie jedną z największych zajezdni w kraju – niezbędne jest zatem zapewnienie narzędzi, które pozwolą na sprawne zarządzanie setkami pojazdów. Zdecydowano się na inwestycję w rozwiązanie klasy DMS. Dzięki wsparciu systemu informatycznego obsługa obiektu ma być prosta i szybka. Sama zajezdnia jest obecnie na etapie budowy, a równolegle do jej powstawania trwają prace związane z przygotowaniem infrastruktury niezbędnej do działania systemu informatycznego. Wdrożenie systemu DMS realizowane jest przez konsorcjum firm PSI Produkty i Systemy Informatyczne Sp. z o.o. z Poznania oraz PSI Transcom GmbH z Berlina. W ramach swojego zadania konsorcjum PSI wykona dokumentację montażową, dostawę i montaż urządzeń sterowania zwrotnicami oraz uruchomi system automatycznego zarządzania pracą zajezdni tramwajowej oparty o oprogramowanie PSItraffic/DMS.

„Optymalnie” czyli jak?

Jak definiować „optymalizację procesów” z perspektywy zajezdni tramwajowej? Możliwości jest kilka. Pierwszym kryterium jest szybkość realizacji zadań związanych z manewrami pojazdów – ustawianiem tramwajów zjeżdżających z trasy, kierowaniem na obowiązkowe przeglądy czy usuwaniem usterek. Drugim sposobem oceny może być sprawność podejmowania decyzji – szybkość ustawiania pojazdów w odpowiedniej kolejności czy kierowania wybranych pojazdów na konkretne trasy. Dotyczy to także planowania działań i realizacji comiesięcznych przeglądów technicznych czy gwarancyjnych. Wraz ze wzrostem ilości zmiennych charakteryzujących konkretny pojazd i budową coraz większych zajezdni, niezbędne staje się wsparcie pracowników systemem informatycznym. Ma on na celu przyspieszenie realizacji zadań i odciążenie pracowników.

 

Najważniejsze zadanie systemu PSItraffic/DMS to obsługa bieżącego ruchu na terenie zajezdni. W tym celu do bazy danych wprowadzane są m.in. szczegółowe informacje o każdym konkretnym pojeździe – jego typ, długość czy wyposażenie. W oparciu o zebrane dane i przeprowadzoną analizę, system wydaje polecenia prowadzącym pojazdy oraz wyznacza trasę przejazdu. System PSI zajmie się także identyfikacją i lokalizacją pojazdów na terenie zajezdni, dzięki czemu zawsze dostępna będzie pełna informacja, gdzie i jaki pojazd się znajduje.

Wśród zadań realizowanych przez PSItraffic/DMS w zajezdni Franowo znajdzie się m.in. określanie tras przejazdu przez teren zajezdni oraz wyznaczanie miejsc postojowych. System będzie odpowiedzialny także za to, by zjeżdżające z tras tramwaje ustawiane były w odpowiedniej kolejności, co umożliwi ich prawidłowy wyjazd na trasę w godzinach porannych następnego dnia. Dotychczas to dyspozytor odpowiadał za przypisanie wagonów do konkretnych linii i brygad.

Zbieramy dwa rodzaje danych. Z jednej strony są to preferencje i ograniczenia dotyczące konkretnych linii, z drugiej – informacje zawarte w rozkładach jazdy. Dodatkowo uwzględnione są przeglądy gwarancyjne czy inne czynności serwisowe. W oparciu o te wszystkie zmienne system planuje, w jaki sposób powinny zostać poustawiane tramwaje w zajezdni – mówi Piotr Picyk, Dyrektor Sprzedaży PSI Produkty i System Informatyczne Sp. z o.o.

Obok planowania tras, ważnym zadaniem systemu jest odpowiednie reagowanie na wszystkie sytuacje o charakterze losowym. Dotyczy to awarii do których dochodzi na trasie czy tramwajów zjeżdżających do zajezdni z innych powodów. Im szybsza i bardziej efektywna reakcja systemu, tym szybciej uszkodzony tramwaj wróci na trasę. PSItraffic/DMS odpowiada m.in. za przekazywanie informacji odpowiednim wydziałom (np. zlecenia naprawy do warsztatu); może też wspomagać wybór pojazdu zastępczego.

Wiedza w systemie

Jednym z podstawowych zadań systemu klasy DMS jest zastąpienie człowieka wszędzie tam, gdzie wykonywane przez niego czynności mają charakter powtarzalny. Praca osoby odpowiadającej za ruch pojazdów na terenie zajezdni oraz ich ustawianie w odpowiedniej kolejności oznacza postępowanie zgodne z pewną logiką. Dzięki wdrożeniu systemu DMS możliwe będzie odciążenie pracownika. Realizacją powtarzalnych czynności opierających się na konkretnych schematach logicznych czy posiadanej wiedzy zajmie się system. Przerzucenie wiedzy i logiki do systemu spowoduje wykorzystanie pracowników do rozwiązywania problemów a nie czynności rutynowych. Człowiek będzie mógł poświęcić swoje doświadczenie, wiedzę i umiejętności do rozwiązywania bardziej skomplikowanych problemów.

Jednym z najciekawszych elementów systemu DMS jest Qualicision. Jest to moduł optymalizacji procesów, mający na celu m.in. przyspieszanie szybkości podejmowania decyzji. Qualicision zmienia tradycyjny sposób myślenia. Qualicision nie zmienia idei pracy systemu, przyspiesza jednak jego działanie – mówi Piotr Picyk. Technologia ta przydaje się chociażby przy wyznaczaniu miejsc postojowych czy doborze pojazdów. Pozwala m.in. na szerokie wyznaczanie „preferencji” dotyczących ruchu pojazdów. Tym samym możliwe jest wysyłanie pojazdów na trasy według określonych kryteriów – tych znajdujących się na gwarancji czy do określonego poziomu przebiegu. Oznacza to także łatwe przypisanie konkretnych typów pojazdu do wybranej linii, czy szeregowanie pojazdów według innych, niewykluczających się kryteriów .

Zidentyfikuje i wskaże drogę

Najniższą warstwą systemu są elementy automatyki – zwrotnice i układy ich sterowania, elementy identyfikujące tabor czy obwody torowe (służą do zabezpieczenia ruchu, tak aby zwrotnica nie została przełożona gdy przejeżdża przez nią pojazd). Wszystkimi urządzeniami mechanicznymi sterują obwody automatyki. Na wymienione elementy „nałożony” jest system informatyczny – pod postacią oprogramowania PSItraffic/DMS, które podejmuje decyzję, cechuje się określoną logiką działania czy „sztuczną inteligencją”. System podejmuje decyzje w sposób całkowicie automatyczny – w zależności od rodzaju decyzji i jej istotności (istnieje oczywiście możliwość zmiany decyzji systemu przez operatora). Im bardziej rutynowe czynności, tym więcej „odpowiedzialności” bierze na siebie. Decyzje systemu DMS przekazywane są dalej – poprzez odpowiednie ustawienie zwrotnic czy wskazania semaforów kierujących ruchem pojazdów.

Oprócz automatyki torowe System DMS wykorzystuje wiele innych elementów towarzyszących m.in. system detekcję pojazdów czy telewizję przemysłową (CCTV). Aby DMS mógł poprawnie i automatycznie identyfikować wjeżdżające do zajezdni pojazdy, wykorzystane zostanie dedykowane rozwiązanie VETRA składające się z nadajnika w tramwajach i odbiornika w torowisku. Dzięki automatycznemu rozpoznaniu system DMS szybciej zdecyduje o miejscu wjazdu tramwaju do zajezdni. Pozostawiono margines na sytuacje nieprzewidziane, np. pojawienie się w zajezdni pojazdu „obcego”, bez VETRY, czy też tramwaju zjeżdżającego z uszkodzonym urządzeniem - kamery telewizji przemysłowej umożliwiają wizualną identyfikację pojazdu.

Dodatkowo zapewniona zostanie możliwość komunikacji głosowej pomiędzy prowadzącymi pojazdy a operatorem, dzięki zastosowaniu interkomów rozlokowanych na terenie zajezdni.

Sam system to rozwiązanie bazujące na uprawnieniach – funkcjonalność zależy zatem nie od miejsca z którego jest uruchomiony, ale dostępności do poszczególnych opcji dla konkretnego użytkownika.

Premiera – już wkrótce

W ramach wdrożenia systemu automatycznego zarządzania zajezdnią Franowo PSI zrealizuje m.in. automatyczne zarządzanie wjazdami i wyjazdami pojazdów, sterowanie ruchem pojazdów na zajezdni oraz integrację systemu DMS z systemem do planowania rozkładu jazdy, systemem ERP, systemem identyfikacji pojazdów, czy systemem sterowania zwrotnicami.

Poznańskie wdrożenie systemu DMS podzielono na cztery etapy. W ramach pierwszego – zamontowano ogrzewanie i napędy sterowania zwrotnic. W ramach drugiego – zrealizowano całą niezbędną dokumentację. Ostatni etap to wdrożenie i uruchomienie systemu. Latem 2012 r. zamontowano pierwsze napędy zwrotnic – rozpoczynając prace budowlane. W październiku 2012 r. na terenie zajezdni Franowo pojawiły się pierwsze tramwaje – choć zarówno zajezdnia jak i system są obecnie w trakcie budowy, obiekt funkcjonuje już jako hala postojowa.

Przed kilkudziesięcioosobowym zespołem zaangażowanym w realizację projektu stoją zadania związane z integracją i uruchomieniem systemu jako całości. W drugiej połowie 2013 DMS ma być oddany „do testów”. To oczywiście nie koniec zadań realizowanych w ramach projektu – PSI przeszkoli kluczowych użytkowników systemu (którzy to już we własnym zakresie później przekażą zdobytą wiedzę całej załodze). Zainstalowany system zawsze wymaga określonych poprawek związanych z dostosowaniem go do warunków lokalnych i szczegółową konfiguracją. Konieczne jest też zaimportowanie danych z innych systemów informatycznych. Dopiero gdy niezbędne informacje zostaną wprowadzone do systemu a całość zweryfikowana pod kątem poprawności działania będzie można uznać, że system „pracuje”. Oprócz dostawy systemu DMS, elementami rozwiązania są napędy zwrotnicowe, szafy sterowania, kamery cyfrowe, kilkanaście interkomów, kilka tablic elektronicznych do wyświetlania informacji o trasie przejazdu, infrastruktura powiązana (np. sygnalizatory), okablowanie, dostawa i instalacja serwerów.

Tak krótki termin realizacji możliwy jest dzięki zastosowaniu standardowego oprogramowania PSI, sprawdzonego w wielu projektach. Dzięki niemu pracownicy MPK nie muszą spędzać setek godzin na wymyślaniu funkcjonalności oprogramowania, czy wyglądu okien użytkownika; mogą skupić się na ustaleniach, jak system DMS ma wspierać procesy w zajezdni. Krótszy czas na konsultacje przekłada się na oszczędności po stronie MPK, a dzięki wykorzystaniu wiedzy zawartej w oprogramowaniu system szybciej przyniesie korzyści dla MPK. - mówi Piotr Picyk

DMS wspomoże ITS?

Doświadczenia miast zachodnich pokazują, że system DMS nie musi ograniczać się do jednej zajezdni tramwajowej. Wręcz przeciwnie – może integrować ze sobą zadania realizowane na terenie poszczególnych obiektów w różnych częściach miasta. Coraz częściej mówi się o „inteligentnych systemach transportowych” – rozwiązaniach, które pozwolą na szeroką skalę wykorzystać możliwości systemów IT także w transporcie miejskim. W praktyce możliwe będzie dzięki nim przekazywanie do systemu DMS informacji „z terenu” – z innych systemów odpowiedzialnych zarządzanie ruchem pojazdów.

System DMS usprawnia procesy funkcjonujące na terenie zajezdni. Przyszłością jest integracja – przekazywanie do systemu DMS danych z systemów ITS zarządzających ruchem pojazdów na terenie miasta. Da to kolejne, nowe możliwości dla zarządzania pojazdami w transporcie miejskim.

Zdecydowaliśmy się na zastosowanie systemu automatycznego zarządzania pracą zajezdni z wielu powodów. Dominującym jest wielkość zajezdni, która przygotowywana jest na przyjęcie 100 tramwajów, a docelowo ma być przeznaczona dla 150 pociągów. Istotne dla podjęcia takiej decyzji było też zlokalizowanie na terenie zajezdni warsztatów jak i całego zaplecza; torów, sieci oraz stacji trakcyjnych i związana z tym bardzo duża częstotliwość ruchu tramwajów i samochodów.

Ten ruch musi być sprawny i niezawodny. Liczę na to, że system automatycznego zarządzania pracą zajezdni to właśnie zapewni. Będzie on również wspomagał zarządzanie pracą motorniczych i pracowników zaplecza warsztatowego.

Z uwagi na złożone wyposażenie techniczne zajezdni, wymagane dla obsługi nowoczesnego taboru tramwajowego, system będzie integrował pracę wielu maszyn i urządzeń, gdzie niezbędne jest przesyłanie informacji pomiędzy sterowanymi obiektami wykonawczymi, diagnostycznymi oraz pracownikami zarządzającymi poszczególnymi działami. Zadaniem, które stoi przed wykorzystaniem systemu DMS jest wielokierunkowy przepływ dokumentów w procesie planowania pracy zespołów, ustalania terminów i zakresu obsług oraz drobnych napraw tramwajów itp. Należy podkreślić, że system musi być przygotowany do przejścia w stan półautomatycznego zarządzania w przypadku jego awarii lub elementów, którymi steruje. Uwzględniając przedstawioną pokrótce złożoność i ilość procesów realizowanych w zajezdni system automatycznego zarządzania pracą zajezdni pozwoli na sprawne sterowanie ruchem tramwajów przyczyniając się do punktualnego ekspediowania ich na trasy miasta oraz optymalnie wykorzystanie dostępnej infrastruktury technicznej i zasobów ludzkich. A to już są korzyści nie tylko dla przewoźnika i jego służb, ale dla wszystkich, którzy korzystają z jego usług. - Wojciech Tulibacki, Prezes Zarządu MPK Poznań Sp. z o.o.

Autor:Marcin Jurczak
Źródło: www.psi.pl