كيف أن تكنولوجيا نظام تحديد المواقع هو الثورة تعقب مواقع السكك الحديدية
وقد أحدثت تكنولوجيا النظام العالمي لتحديد المواقع ثورة في العديد من الصناعات، كما أن عمليات السكك الحديدية تبرز كمستفيد رئيسي، وتعتمد الآن القطارات الحديثة على النظام العالمي لتحديد المواقع من أجل تحديد دقيق وتتبع المواقع في الوقت الحقيقي، وتحسين السلامة والكفاءة والتقيد بالمواعيد بشكل كبير، حيث تعتمد النظم التقليدية مرة على دوائر المراقبة اليدوية القائمة على المسارات، وتتيح الشبكة العالمية لتحديد المواقع عهدا جديدا من التطبيقات الآلية والمحركة البيانات، وهي تفحص السككك الحديدية في جميع أنحاء العالم.
دور النظام العالمي لتحديد المواقع في الإشارة إلى السكك الحديدية
وتستخدم نظم الإشارة التقليدية للسكك الحديدية دوائر ثابتة أو أجهزة قياس محورية لكشف مواقع القطارات، وهذه الأساليب موثوقة ولكنها محدودة: فهي لا تعرف إلا إذا كان جزء من المسار مشغولا، وليس موقعا محددا أو سرعة قطار، مما يؤدي إلى تباعد محافظ بين القطارات، ويقلل من قدرة الشبكة، وكثيرا ما يقوم المرسلون البشريون بتكييف الإشارات يدويا، مما يؤدي إلى تأخيرات واحتمالات وقوع خطأ.
وتزيل تكنولوجيا النظام العالمي لتحديد المواقع هذه القيود عن طريق توفير بيانات مستمرة عالية الدقة عن المواقع، وتنظم السواتل إحداثيات في الوقت الحقيقي، مما يتيح لنظم الاشارات معرفة موقع كل قطار وسرعته واتجاهه بدقة، ويتيح هذه البيانات إحداث تغييرات في الإشارات التلقائية، والحدود الدينامية للسرعة، والتدفق الأمثل لحركة المرور، مما يؤدي إلى وجود شبكة أكثر أمانا وكفاءة للسككك الحديدية ذات ارتفاع في الناتج وانخفاض في التأخير.
Automatic Block signing with GPS
فالنظم القائمة على النظام العالمي لتحديد المواقع تتيح الإشارة الآلية المتقدمة، وتقسم المسار إلى كتل، ولكن على عكس القطع الثابتة، يمكن تحديد وتسويتها بصورة دينامية، وعندما يدخل القطار إلى كتلة افتراضية، يضع النظام تلقائيا إشارات إلى الحذر أو التوقف عن تتبع القطارات، والحفاظ على الفصل الآمن دون تدخل بشري، وهذه التكنولوجيا تزيد من القدرة على خط القطارات بإتاحة الفرصة للقطارات لكي تدق معا مع كفالة السلامة.
مراقبة التدريب الإيجابي
وفي الولايات المتحدة، يُعد نظاماً مُفوضاً اتحادياً يستخدم نظام تحديد المواقع، والإذاعة، والحواسيب الموجودة على متنها لمنع اصطدامات القطارات إلى القطارات، والتسرب المفرط، والتحركات غير المأذون بها، ويوفر النظام العالمي لتحديد المواقع، والبيانات السريعة التي يستخدمها المركز لإنفاذ سلطات الحركة والحدود القصوى للسرعة، وإذا تجاوز القطار الحدود أو دخل الأراضي غير المأذون بها، فإن هذا النظام يطبق تلقائياً المكابح.
تعزيز تعقب المواقع والسلامة
وتتبع المواقع بدقة هو العمود الفقري لسلامة السكك الحديدية، ويتيح النظام العالمي لتحديد المواقع للمشغلين رصد موقع كل قطار باستمرار، وتحديد الانحرافات عن المسار المقرر، والاستجابة الفورية لحالات الطوارئ، وتحسن هذه البيانات في الوقت الحقيقي إدارة الحوادث، وتخفض مخاطر الاصطدام، وتدعم الاستخدام الكفء للأسطول.
رصد أسطول المركبات في الوقت الحقيقي
وتوفر نظم التتبع التي يمكن تشغيلها بواسطة النظام العالمي لتحديد المواقع رؤية حية لجميع القطارات على شبكة من الشبكات، ويشهد المرسلون مواقع دقيقة، وسرعة، وتأخيرات على خريطة رقمية، مما يتيح إعادة توجيه مسارات العمل بشكل استباقي، والتقيد بالمواعيد، والاستجابة الفورية للتعطلات، وعلى سبيل المثال، إذا توقف القطار بصورة غير متوقعة، يحذر النظام مراكز المراقبة، مما يسمح لهم بإرسال المساعدة أو تعديل قطارات أخرى، وهذا المستوى من الوضوح مستحيل مع الإشارة القديمة.
تجنب الملاحة الأرضية والتصادم
ويتيح النظام العالمي لتحديد المواقع للمشغلين تحديد الجيوفينات الافتراضية حول المحطات أو الساحات أو مناطق البناء، وعندما يدخل القطار أو يترك الجيوفنس، يمكن أن يؤدي النظام إلى تخفيضات أو إنذارات في السرعة التلقائية، مما يعزز السلامة في المناطق المعقدة، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن إدماج بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع مع نظم تجنب الاصطدام على متن السفن، وتوفير إنذارات سمعية وبصرية للسائقين، وفي النظم الآلية، تطبيق المكابلات.
الصيانة الافتراضية وإدارة الأصول
ولا يتعلق النظام العالمي لتحديد المواقع فقط، بل يتيح أيضا الصيانة التي تحركها البيانات، إذ يمكن للمشغلين، بتسجيل طرق القطار، وزمن الإقامة، وأنماط التسارع/التسلية، التنبؤ بأن يرتدوا على عناصر مثل العجلات، والمكابح، والمحركات، وهذا الصيانة المتوقعة يقلل من وقت العمل غير المخطط له ويمتد فترة بقاء الأصول.
تحليل أنماط الاستخدام
وتكشف سجلات النظام العالمي لتحديد المواقع عن كيفية استخدام كل مركبة من أجهزة التحكم أو السكك الحديدية، فعلى سبيل المثال، فإن القطار الذي يكثر تشغيله على الدرجات الراقية سيواجه ارتداء مكابح مختلفة أكثر من واحد على التضاريس المسطحة، ويمكن لأفرقة الصيانة أن تصمم جداول تفتيش تستند إلى الاستخدام الفعلي وليس إلى فترات ثابتة، وأن توفر الوقت والمال، بل إن بعض النظم تجمع بين بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع والمجسات على متن السفن لبثبات التنبيهات الجاهزة عند تجاوز عت الحد الأدنى.
الأسطول على الوجه الأمثل
وتساعد بيانات الموقع على تحقيق الاستخدام الأمثل لوزع الأسطول، ويمكن للمشغلين أن يحددوا الأصول التي لم تستخدم استخداما كافيا، والأرصدة المحمّلة عبر الشبكة، والتخطيط للاستبدال القاطني الفعال، مما يقلل من احتياجات حجم الأسطول ويخفض تكاليف رأس المال، كما أن التتبع القائم على النظام العالمي لتحديد المواقع، بالنسبة لشركات الشحن، يحسن أيضا أمن الشحنات عن طريق رصد التوقفات المشبوهة أو الانحرافات عن الطرق المقررة.
التحديات والحدود
وعلى الرغم من مزايا النظام العالمي لتحديد المواقع في السكك الحديدية، فإن هذا النظام يواجه تحديات، كما أن تدهور الإشارات في الأنفاق، وعمليات القطع العميقة، والعصي الحضرية قد يسبب فقدانا مؤقتا للدقة، وكثيرا ما تدمج السكك الحديدية النظام العالمي لتحديد المواقع مع وحدات القياس غير القانوني، وأجهزة القياس الشائعة للحفاظ على المواقع أثناء فترات الخروج، وبالإضافة إلى ذلك، فإن الشواغل الأمنية حول التخريب أو التشويش تتطلب توثيقا قويا ونظما احتياطية.
وثمة قيد آخر هو الحاجة إلى التشغيل المتبادل بين مختلف شبكات السكك الحديدية والبلدان، حيث يعالج معيار أوروبا المتعلق بشبكة النقل العابر للحدود هذا الأمر، ولكن التنسيق العالمي لا يزال عملا جاريا، وأخيرا، يمكن أن تكون تكلفة إعادة استخدام القطارات القائمة بمعدات الإشارة القائمة على النظام العالمي لتحديد المواقع مرتفعة، على الرغم من أن العديد من المشغلين يرون عائدا قويا على الاستثمار من خلال تحسين السلامة والقدرات.
التنفيذ العالمي ودراسات الحالات الإفرادية
وتعتمد بلدان في جميع أنحاء العالم نظام تحديد المواقع لتحديد المواقع بالنسبة لاشارة وتتبع السكك الحديدية، فيما يلي أمثلة ملحوظة تدل على أثر التكنولوجيا.
أوروبا: ETCS and GNSS
ويستخدم المستوى 2 والمستوى 3 مراكز الكتل اللاسلكية وبيانات النظام العالمي لتحديد المواقع لإدارة تحركات القطارات في السويد، ويستخدم نظام " إي تي تي " (التحكم في التدريبات الأوتوماتيكية) النظام العالمي لتحديد المواقع من أجل إنفاذ الحدود القصوى للسرعة، وقد أظهر اختبار مواقع القطارات الساتلية في إطار برنامج الاتحاد الأوروبي للسواتل (المكتب الأوروبي لتقييم الكوارث) أن النظام العالمي لتحديد المواقع، مقترناً بمؤشر غاليليو، يمكن أن يحقق الدقة الافتراضية.
الولايات المتحدة: مراقبة التدريب الإيجابي
وكما ذُكر، فإن مركز التجارة الدولية هو نظام مركزي للشبكة العالمية لتحديد المواقع، صدر به تكليف من الكونغرس بعد وقوع عدة حوادث خطيرة، وبحلول عام 2020، كانت جميع خطوط الشحن الرئيسية للولايات المتحدة قد نفذت نظاماً للشحن، مما أدى إلى انخفاض كبير في حالات التمزق الناجمة عن خطأ الإنسان، وتعتمد التكنولوجيا على إحداثيات النظام العالمي لتحديد مواقع الشحن وخلق سلطات للحركة.
الهند: تعقب القطارات الساتلية
وتستخدم السكك الحديدية الهندية، وهي إحدى أكبر الشبكات في العالم، القطارات التي تستخدم نظام تحديد المواقع في الوقت الحقيقي لتتبع آلاف القاطرات، ويوفر النظام للمسافرين أوقات وصول القطارات عبر التطبيقات المتنقلة ويساعد المرسلين على إدارة الازدحام، كما تقوم الهند باختبار الإشارات الآلية التي تساعد الشبكة العالمية لتحديد المواقع على الطرق الكثيفة.
الصين: النقل العابر بالسكك الحديدية المستقل
وقد نشرت الصين نظام تحديد المواقع على شبكة السكك الحديدية العالية السرعة من أجل تحديد مواقع محددة وعملية تدريب آلية، وتستخدم قطارات المركز نظام تحديد المواقع مقترنة بخليط المسارات لتحقيق عمليات آمنة وشديدة السرعة على أكثر من 300 كيلومتر/ساعة. وتشمل الخطط المقبلة الاستقلال الذاتي من المستوى 4 باستخدام نظام تحديد المواقع وأجهزة المعلومات الإدارية.
التطورات المستقبلية في النظام العالمي لتحديد المواقع وتكنولوجيا السكك الحديدية
وينذر إدماج النظام العالمي لتحديد المواقع في التكنولوجيات الأخرى بزيادة ثورة السكك الحديدية، كما أن التقدم المحرز في دقة تحديد المواقع بواسطة السواتل (مثلاً، أجهزة استقبال متعددة النظم العالمية لسواتل الملاحة تستخدم نظام GPS + غاليليو + بيدو) سيتيح الدقة في مقياس فرعي حتى في البيئات الصعبة، وبالاقتران مع 5 جيات اتصالات، يمكن للقطارات أن تنقل موقعها ومركزها كل بضعة ثوان، مما يتيح تحقيق مزيد من الطرق.
وستحلل المعلومات الاستخبارية الفنية بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع للتنبؤ بالتأخيرات، وتعظيم الجداول، بل وكشف أخطاء المسار قبل أن تسبب مشاكل، ويجري اختبار قطارات الشحن المستقلة بالكامل في أستراليا ومناطق أخرى، بالاعتماد على النظام العالمي لتحديد المواقع من أجل تجنب الملاحة والتصادم، وفي المستقبل، تقوم القطارات الافتراضية بإبلاغ مواقعها في نظام تحديد المواقع لتكوين حواسيب من الطوابع - يمكن أن تشكل قدرات خطين مزدوجة دون وضع مسار واحد.
خاتمة
وقد حولت تكنولوجيا النظام العالمي لتحديد المواقع إشارة السكك الحديدية وتتبع المواقع من نظم رد الفعل والحواجز الثابتة إلى مراقبة نشطة ودينامية، ومن خلال توفير الدقة في الوقت الحقيقي، تعزز الشبكة السلامة، وتزيد القدرة، وتخفض التكاليف، وتتيح الصيانة التي تحركها البيانات، وفي حين أن التحديات مثل استمرارية الإشارة والقابلية للتشغيل المتبادل ستظل قائمة، فإن التقدم المستمر في النظم الساتلية، والاتصالات، والاستخبارات الاصطناعية تجعل نظام تحديد المواقع العالمي جزءا لا غنى عنه من خطوط السك الحديدية الحديثة.
Related Resources:]