Az Európai Unió az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentését szolgáló Green Deal programjában nagy hangsúlyt helyez a vasúti közlekedés térnyerésére. Az árufuvarozás tekintetében a vasúti teherszállítás jelenti messze a leginkább környezetbarát módot, ezért célul tűzték ki, hogy 2030-ra a jelenlegi 18-ról 30 százalékosra növeljék a részarányát.

Ennek érdekében jött létre a Horizon Europe kutatási és innovációs keretprogram részeként a vasúti gyártókat és üzemeltetőket összefogó ERJU (Európai Vasúti Közös Vállalkozás), amelynek TRANS4M-R nevű projektje foglalkozik az európai vasúti teherszállítás átalakításával. Ennek lényege, hogy ne csak magát a vasúti eszközöket, de a teljes teherszállítási folyamatot versenyképessé tegyék. A jelenlegi vasúti áruszállítási folyamat viszonylag lassú és rugalmatlan, így mindenekelőtt ezen kell változtatni. Amennyiben egy tehervonat összeállítását és átkonfigurálását a mostaninál jóval hatékonyabban meg tudnánk valósítani, illetve az EU tagországain keresztüli átjárhatóság is javulna, érezhetően gyorsabbá, rugalmasabbá, olcsóbbá válna a vasúti áruszállítás. A vasúti tehervagonok digitalizálása nagymértékben hozzájárul az áruszállítás hatékonyságának növeléséhez, aminek a Knorr-Bremse által fejlesztett digitális, automata ütköző- és vonókészülék szerves részét képezi.

A digitális tehervonat (DFT) koncepciója

A digitális tehervonat lényege, hogy a vonat teljes hosszában elektromos és Ethernet-alapú kommunikációs hálózatot építenek ki, így a vagonok állapota, különböző tulajdonsága valós időben távolról elérhetővé válik. Mindemellett a beavatkozást lehetővé tevő eszközök távolról vezérelhető funkciókat is kapnak.

Megvalósítandó funkciók

A tehervonatok összeállításának felgyorsítása érdekében kiemelten fontos a vagonok automatikus összekapcsolásának megvalósítása. E célból egy automatikus digitális központi vonó- és ütközőkészülék, úgynevezett 4-es verziójú DAC (Digital Automatic Coupler) fejlesztése van terítéken, melynek mechanikus része a vagonok fizikai és levegős összekapcsolásáért, míg az elektromos csatoló (E-Coupler) része az elektromos és adatkapcsolatért felel. Így az eddig munkaigényes, minden összekapcsolásnál fizikai jelenlétet követelő csavarkapocs és légtömlők összeillesztése leegyszerűsödik és felgyorsul. Ráadásként pedig ezen balesetveszélyes feladatok kiváltása biztonságosabb és kényelmesebb munkakörnyezetet eredményez.

A szerelvényen végighúzódó energia- és információtovábbítás lehetőséget nyújt a teherkocsi fékezettségével kapcsolatos adatok megfigyelésére is különböző szenzorok telepítésével. Ezekkel a fékpróba jelenlegi hosszadalmas és munkaerőigényes folyamata automatizálhatóvá válik; akár egy tablet segítségével egy helyről elvégezhető, és nem szükséges a vonat teljes hosszán többször végigsétálni.

A következő mérföldkő a vagonok automatikus távvezérelt szétkapcsolása, amelyet az 5-ös verziójú DAC fog megvalósítani, lehetővé téve a szerelvény könnyű átkonfigurálását. (Az előbbiekben említett fizikai munkák jelentős csökkenése eredményeképpen nem mellékesen a kialakult munkaerőhiány is mérséklődik.)

Ahhoz, hogy a szétkapcsolás megtörténte után a kocsik megfutamodás elleni biztosítása is önműködő legyen, ki kell alakítani egy automatikus rögzítőféket is.

Ezeket a műveleteket lényegében összefogja az automatizált vonat-összeállítás és integritásellenőrzés, melynek segítségével a teljes szerelvény egységként kezelhető.

Menedzsmentszempontból kiemelten fontos funkció a vagonok állapotinformációinak nem csupán a mozdonyról, hanem jóval távolabbról megoldható, központosított, felhőalapú monitorozása. Ezáltal nemcsak nyomon követhető a szállítandó áru aktuális helyzete, de a műszaki állapot alapú tervezhető karbantartás is lehetővé válik.

Távlati továbblépési lehetőségek

A vonaton végighúzódó elektromos és kommunikációs hálózat megteremti a feltételeket egy elektropneumatikus fékrendszer installálására is, ezzel egy rövidebb és egységesebb fékezési és oldási folyamatot biztosítva.

Az egyes vagonok felhővel való kapcsolata további szenzorok felszerelésére is ösztönöz.

Megoldható lehet például a hőnfutás érzékelése, valamint a súly mérése, amelynél a szenzor a rakománycsökkenésnél figyelmeztetést küld.

Megoldandó kihívások

A fejlesztés során számos felmerülő problémára, kihívásra kell megoldást találni. Az olyan általános tervezési feltételeknek való megfelelőség mellett, mint az időjárás-állóság és érintésvédelem, számos specifikus követelmény adódott, például különböző súly- és méretkorlátozások.

Az eltérő kialakítású vagonokhoz való alkalmazkodás miatt univerzális megoldást nehéz létrehozni.

Kiemelt figyelmet kell fordítani a nem szándékos szétkapcsolás és elmozdulás, illetve az illetéktelen hozzáférés megakadályozására (beleértve a kibertámadás elleni védelmet is).

Mindezeken túl, mivel az új rendszerre történő átállás első időszakában új járműveken felül a meglévő vagonok jelentős részének átalakításával is számolnak, az ezekhez való adaptálhatóság is fejtörést okozhat.

A projekt keretében nagy hangsúlyt kap az interoperabilitás: mind az országokon átívelő tehervagon-közlekedtetés szemszögéből, ahol az átjárhatósággal kapcsolatban a karbantartás bármely műhelyben való elvégezhetősége is kulcskérdés; mind pedig olyan tekintetben, hogy egy vagonon belül a rendszer alegységeit akár különböző gyártók termékei is alkothatják, és ezeknek együtt kell tudni működni. Emiatt kiemelt szerepet kap az interfész szintig menő szabványosítás.

Nem utolsósorban fontos cél, hogy az egész rendszert minél költséghatékonyabban sikerüljön megvalósítani.

Fejlesztések a Knorr-Bremse Budapestnél

A Knorr-Bremse vasúti ágazatának budapesti telephelye fontos részfeladatokat végez az említett fejlesztésekben. A budapesti rendszermérnökök a müncheni kollégákkal közösen a vállalat DFT megvalósításának követelmény- és tesztspecifikációján, az elektromos csatoló tervezésén, valamint tesztrendszerfejlesztésén is dolgoznak. Ezen felül a DAC tesztelésének egy részét szintén a budapesti üzemben végzik. A felállított tesztpadokon statikus mechanikai, vibrációs és élettartamtesztek, míg az elektromos csatolóval kapcsolatban elektromágneses megfelelőségi és kommunikációs tesztek zajlanak.

Összefoglalás

A DFT (Digital Freight Train) a tehervagonok digitalizálásával, illetve a vonat-összeállítási és szétkapcsolási folyamathoz szükséges lépések távolról vezérlésével hatalmas előrelépést jelent a teherszállítás vasútra terelése tekintetében. A folyamatok egyszerűsödése, felgyorsulása, a munkaerő felszabadítása hozzájárul ahhoz, hogy olcsóbb, versenyképesebb és vonzóbb alternatívaként jelenjen meg a vasút, ami egyben környezetünk további rombolásának csökkenését is szolgálja.

DFT a Knorr-Bremse-nél: https://rail.knorr-bremse.com/en/us/products/digital-solutions/the-digital-freight-train/

*SZÁLLÁSI SZABOLCS, SZLOBODA ISTVÁN

Borítókép: A Knorr-Bremse Budapest nemcsak az automata kuplungon, de a koncepció követelmény- és tesztspecifikációján is dolgozik.