The Indústria ferroviária historicamente se adaptou lentamente às novas tecnologias. Sua abordagem às tecnologias digitais não foi exceção. Mesmo quando os fabricantes de automóveis e caminhões correram para dar o salto para veículos autônomos, por exemplo, os operadores ferroviários fizeram relativamente pouco para implantar trens sem motorista.
Acreditamos que os operadores ferroviários precisarão acelerar o ritmo da mudança. As empresas que gerenciam o serviço ferroviário e a infraestrutura têm pouca escolha se desejarem manter seu terreno competitivo, muito menos expandi -lo. Ao abraçar uma transformação digital, os operadores podem reduzir custos, melhorar a qualidade e a confiabilidade do serviço e fazer o máximo de uso de seus ativos físicos. Ao não se adaptar, os operadores poderiam colocar muitos sistemas ferroviários em uma desvantagem recompensada severa-talvez até fatal-para os serviços de carga e passageiros limitados à estrada.
Veículos sem motorista são projetados para reduzir as despesas operacionais dos serviços de carga em cerca de 50% - uma mudança maciça que pode mudar o jogo no Indústria de frete . E os serviços de mobilidade compartilhada que oferecem aos assinantes carros e táxis robóticos sob demanda devem ser novas e acessíveis novas alternativas para passageiros ferroviários em muitos países. Embora o trem provavelmente permaneça a maneira preferida de viajar entre as principais cidades e dentro de densas áreas urbanas, ter a flexibilidade de viajar de carro sem possuir uma pode alterar os hábitos de pilotagem dos passageiros ferroviários em áreas esparsas povoadas, afetando grandes faixas de sistemas.
Autonomous vehicles may provide affordable alternatives for rail operators’ customers.
Qualquer perda significativa de clientes atingiria a indústria ferroviária com força. Como os custos fixos representam uma alta participação nas despesas, os operadores não poderiam compensar a queda do tráfego cortando custos. E a elevação dos preços dos serviços ferroviários cortaria as remessas de carga e reduziria o número de passageiros, colocando em movimento um círculo vicioso. Essa visão vai muito além de apenas lançar novos padrões, como os padrões do Sistema de Controle de Treines Europeus (ETCS), o pilar das estratégias de modernização da maioria dos operadores europeus. A implantação da tecnologia ETCS, que tem décadas de idade, não será à prova de futuro a indústria ferroviária. O futuro digital da Rail, como o concebermos, consiste em três componentes principais: trens sem motorista, centros de operações em tempo real e planejamento e programação totalmente automatizados. (Consulte a exposição.)
The Digital Future of Rail
In our work with European operators, we have developed a vision for a fully digital rail system. This vision goes far beyond just rolling out new standards, such as the European Train Control System (ETCS) standards, the pillar of the modernization strategies of most European operators. Rolling out ETCS technology, which is decades old, will not by itself future-proof the rail industry. The digital future of rail, as we conceive it, consists of three main components: driverless trains, real-time operations centers, and fully automated planning and scheduling. (See the exhibit.)
Driverless Trains. The most fundamental component of a driverless train is an automatic train operation (ATO) unit, which steers the train and processes steering input from the infrastructure. An ATO unit operates at one of four grades of automation (GoAs). In London’s Thameslink Program, for example, ATO-equipped trains operate at GoA 2, meaning that they are under the constant supervision of drivers, who are able to interfere if necessary. For the program’s trains to move up to GoA 4, unattended operation, three more advances are required. The first is implementing a real-time localization system, which enables far more precise steering and allows for much shorter headways—the distance or time between vehicles. The second advance is installing obstacle detection technology, which eliminates the need for the train driver to watch the tracks. And the third advance is implementing a system that digitally monitors passenger movement and safety, such as during boarding and disembarking. Several rail operators in Europe are using all of these technologies in pilot projects.
Centros de operações em tempo real. Mas como esses veículos são guiados serão diferentes. Nas estradas, os carros autônomos determinarão sua própria rota. Nos trilhos, os trens serão guiados por centros de operações em tempo real que os encaminham para seus destinos. Esses centros confiarão em uma forte espinha dorsal de conectividade entre faixas e trens - uma espinha dorsal que esperamos que seja possível por 5G, o futuro padrão móvel. Também prevemos que, na Europa, as comunicações de atletismo se basearão no desenvolvimento adicional dos padrões do ETCS. Driverless trains will deploy very similar technologies to those that are being used in autonomous cars, such as systems for detecting obstacles. But how these vehicles are guided will be different. On roads, autonomous cars will determine their own route. On tracks, trains will be guided by real-time operations centers that route them to their destinations. These centers will rely on a strong connectivity backbone between tracks and trains—a backbone that we expect will be made possible by 5G, the future mobile standard. We also anticipate that in Europe, track-train communications will be based on the further development of ETCS standards.
Planejamento e programação totalmente automatizados. Hoje, a maior parte do planejamento de rotas, ações e pessoal é feita com a ajuda de soluções de TI isoladas para ativos individuais. Com o advento da inteligência artificial e a capacidade de simular redes complexas, claramente haverá oportunidades significativas para otimizar a utilização de ativos por meio de soluções mais poderosas. Mas os benefícios da digitalização - financeiramente e em termos de utilização da capacidade - serão significativos. No mínimo, os benefícios colocarão os sistemas ferroviários em uma posição muito mais forte para permanecer competitiva com o transporte autônomo de estrada. De fato, a alternativa - não investindo em digitalização - pode ser fatal para muitas das redes ferroviárias de hoje. From a technology perspective, the least complex innovation in the rail system of the future is digital planning and scheduling. Today, most planning of routes, rolling stock, and personnel is done with the help of isolated IT solutions for individual assets. With the advent of artificial intelligence and the ability to simulate complex networks, there clearly will be significant opportunities to optimize the utilization of assets through more powerful solutions.
The Return on Digital Investment
Each of these components will clearly require massive investment. But the benefits of digitization—financially and in terms of capacity utilization—will be significant. At the very least, the benefits will put rail systems in a far stronger position to remain competitive with autonomous road-bound transportation. Indeed, the alternative—not investing in digitization—could prove fatal to many of today’s rail networks.
A digitalização colocará os sistemas ferroviários em uma posição mais forte para permanecer competitiva com o transporte autônomo de estrada.
Estimamos que a digitalização possa reduzir as despesas operacionais dos operadores ferroviários em pelo menos 15%. Parte do investimento de capital na digitalização também será compensado por uma redução significativa na necessidade de infraestrutura de aço e concreto, como sinais. Dependendo do nível de uso de um sistema, estimamos que a digitalização completa possa aumentar a capacidade em até 20%.
An even more valuable benefit is that rail operators would be able to increase the transport capacity of their networks without building new physical infrastructure, which in many cases is nearly impossible because of public resistance or a lack of land. Depending on a system’s usage level, we estimate that full digitization could increase capacity by as much as 20%.
O que os operadores ferroviários devem fazer agora
Muitos operadores ferroviários na Europa estão atualmente em processo de definição de suas estratégias para lançar padrões etcs. Suas decisões definirão os paradigmas tecnológicos de seus sistemas ferroviários nas próximas décadas. Nesse cenário, sugerimos que os operadores ferroviários implementem os três imperativos a seguir:
- Desenvolva uma visão tecnológica abrangente. Isso provavelmente se baseará em seus planos atuais de lançamento do ETCS, mas também irá significativamente além disso. Essa visão é essencial para garantir que os investimentos de curto prazo e a médio prazo já estejam construindo a ponte em um futuro totalmente digital. Operators should develop a roadmap for fully digitizing their operations. This will most likely build on their current ETCS rollout plans, but it will also go significantly beyond that. This vision is essential to ensure that near-term and midterm investments are already building the bridge into a fully digital future.
- Crie um caso de negócios claro para investir em digitalização. Muitos operadores que já enfrentam investimentos maciços por sua implantação padrão do ETCS duvidam de que possam dar um salto tecnológico ainda maior. No entanto, a criação de um plano que inclui investir em digitalização - mesmo incrementalmente - pode mostrar um retorno muito melhor do investimento do que uma lançamento padrão do ETCS.
- Avalie as demandas organizacionais. Portanto, é importante identificar lacunas de capacidade mais cedo e determinar como fechá -las. A digital transformation requires many capabilities that are in short supply at rail companies. It is therefore important to identify capability gaps early and determine how to close them.
A digitalização abrangente de um sistema ferroviário será um processo longo e complexo. Mas é essencial que os operadores de serviço ferroviário e infraestrutura ferroviária comecem essa jornada agora, tornando a digitalização uma prioridade fundamental e desenvolvendo uma estratégia. A digitalização não apenas permitirá que o setor finalmente resolva reclamações crônicas sobre confiabilidade e capacidade insuficiente, mas também ajudará o trilho à prova de futuro contra uma interrupção que está chegando em velocidade máxima.
Henning Schierholz
