إدماج تكنولوجيا الذكاء في عمليات شبكة السكك الحديدية الخفيفة

لماذا يحتاج السكك الحديدية الخفيفة إلى تكنولوجيا ذكية الآن

إن شبكات السكك الحديدية الخفيفة ظلت منذ فترة طويلة العمود الفقري للمرور الحضري المستدام، مما يوفر توازنا بين القدرة والسرعة والقابلية البيئية، ولكن مع تأجيج المدن، فإن إجهاد الهياكل الأساسية الناشئة تحت الطلب المتزايد، وتواجه مشغلي السكك الحديدية الخفيفة اليوم ضغوطاً لتحسين الدقة، وخفض تكاليف الطاقة، وتعزيز سلامة المسافرين، وتوفير المعلومات في الوقت الحقيقي، مع الحفاظ على الميزانيات في التحقق.

ويتيح التكامل الذكي للمشغلين الانتقال من عمليات الإصلاح التفاعلية إلى الصيانة المتوقعة، من الجداول الزمنية الثابتة إلى الجدولة الدينامية، ومن الخدمات العامة إلى تجارب الركاب الشخصية، ونتيجة لذلك، يكون هناك أثر بيئي أخف، وتكاليف تشغيل أقل، وخدمة تتكيف مع الاختباء وتدفق حياة المدينة، ونستكشف الفوائد الملموسة، والتكنولوجيات الأساسية التي تجعل من الممكن، والعقبات التي تحول دون الاعتماد الأوسع نطاقا، وما يُحتفظ به من الزبيب.

الفوائد القابلة للقياس لعمليات السكك الحديدية الخفيفة

تحسين السلامة

وتعتمد تدابير السلامة التقليدية في السكك الحديدية الخفيفة على اليقظة البشرية، والإشارات الثابتة، وعمليات التفتيش العرضية، وتُضاف التكنولوجيا الذكية إلى شبكة أمان مستمرة غنية بالبيانات، وتكشف أجهزة الاستشعار عن الشقوق، وتسريع البال، أو تحول الباليات لفترة طويلة قبل أن تتسبب في حدوث عمليات تطهير، وتُستخدم أجهزة التصوير بالأشعة على الحاسوبية في المسارات، وتُنبه إلى نظم القصف.

المكاسب الناتجة عن زيادة الكفاءة التشغيلية

كما أن الكفاءة في السكك الحديدية الخفيفة تعني المزيد من الراكبين لكل كيلومتر، وأقل استهلاكا للطاقة، وانخفاض تكاليف الصيانة، كما أن عمليات تسليم التكنولوجيا الذكية على جميع الجبهات، ونظم مراقبة القطار الآلية، مثل مراقبة القطارات القائمة على الاتصالات، تسمح للقطارات بأن تركض معا بشكل مأمون، وزيادة القدرة على خط الطول دون وضع مسارات جديدة.

ارتفاع تجربة المسافرين

وينتظر المسافرون اليوم نفس التجربة غير الماهرة والحقيقية التي يحصلون عليها من أجهزة التقاط الرؤوس، ويقابل هذا التوقع السكك الحديدية الذكية، ويغطي لوحات الوصول في الوقت الحقيقي، ويدفعون إخطارات بشأن التأخير، ويساعدون الراكبين على تخطيط رحلاتهم، وينتج عن ذلك الآن بطاقات ائتمانية لا تُستهان بها، أو هواتف ذكية، أو تنبيهات على متنها، ويزيد من الاحتكاك.

صنع القرار

وتولد كل أجهزة الاستشعار والتعامل الذكية نقطة بيانات، وتكشف هذه البيانات مجتمعة عن أنماط غير مرئية لمشغلي البشر: حيث تزدحم هذه التوقيفات مزمنة، مما يسبب العجلات، وكيف يؤثر الطقس على مسافات الصدر، ويمكن للمشغلين استخدام هذه المعلومات لتكييف الجداول، وتصميم المحطات، ودورات الصيانة.

Core Technologies Powering Smart Light Rail

شبكة الإنترنت للأشياء وشبكة الاستشعار

إن الـ " إيوت " هي عضلة السكك الحديدية الخفيفة الذكية، إذ أن آلاف أجهزة الاستشعار تُدرج على طول المسارات، وتحت النقل، وفي المحطات الداخلية، وفي إطار المحطات الفرعية الكهربائية، وهي تقيس درجات الحرارة، والهز، والبلط، والفولط، وإحصاء الركاب، والأكثر، وتتصل أجهزة الاستشعار هذه بشبكة مركزية للعمليات، وتوفر صورة حية للشبكة بأكملها.

مراقبة القطارات الآلية والإشارات

كما أن نظم الذكاء تستبدل هذه القاعدة بضبط محركات أو حواجز افتراضية، حيث يحمل كل قطار " غطاء آمن " ، وهذا يتيح للمسيرات الأمامية أن تكون قصيرة إلى 60 ثانية على الممرات المشغولة، كما أن نظام مراقبة المسارات الإيجابية ونظام مراقبة القطارات الأوروبية يُكيف تدريجيا مع بدائل السكك الحديدية الخفيفة.

نظام التذاكر الذكية والمدفوعات

وينتهي عهد التذاكر الورقية وآلات البيع بالجملة، وتنشر نظم السكك الحديدية الخفيفة الحديثة بطاقات على أساس حسابي، حيث يستعمل الركاب أي بطاقة أو جهاز لا اتصال، ويحسب النظام أفضل سعر في نهاية اليوم، ويزداد شيوع الدفع بالزاوية المفتوحة (قبل بطاقات مصرفية موحدة) كما يتبين من نظامي التعقب والتنقل في لوس أنجلوس، وأجهزة الكشف عن الدخل في لندن.

التحليل المتقدم والاستخبارات الفنية

وتُحوّل نماذج التعلم من الآلات إلى معلومات قابلة للتنفيذ، وتتوقع نماذج التعلم من الآلات عندما يفشل الركن، أو عندما يتآكل جزء من المسار، أو عندما ترتفع حمولات الركاب، وتستخدم بعض الشبكات التعلم من أجل تحقيق الاستخدام الأمثل لاستهلاك الطاقة عن طريق تعديل موجزات السرعة والسواحل.() وتعالج معالجة اللغات الطبيعية تحقيقات العملاء عن طريق أجهزة الثرثرة.()

دال - مواجهة تحديات التكامل الذكي

رأس المال الرئيسي وطول روي

إن إعادة تشكيل شبكة للسكك الحديدية الخفيفة التي تبلغ من العمر عقوداً، والتي تضم أجهزة استشعار ونظم مراقبة ومنابر بيانات باهظة التكلفة، إذ أن تركيب كامل للشبكة يمكن أن يكلف 100 إلى 300 مليون دولار لكل خط، وبالنسبة للمدن أو النظم الصغيرة ذات الميزانيات المحدودة، فإن هذا أمر صعب على السياسيين ودافعي الضرائب، وتشمل الحلول بدء التشغيل تدريجياً مع وجود ممرات ذات أولوية عالية - وشراكات بين القطاعين العام والخاص.

أمن الفضاء الحاسوبي وخصوصية البيانات

ويخلق ربط كل قطار وإشارة وأجهزة تذكرة بشبكة مساحات هجومية جديدة، ويمكن أن يُبطل الحزمة الإلكترونية بيانات الدفع للمسافرين أو أن يتسبب في تحركات قطار غير آمنة، وقد تعلمت صناعة السكك الحديدية من حوادث مثل هجوم الفدية لعام 2016 على ميناء سان فرانسيسكو، الذي يُفتح أبواب أسعار الصرف، ويجب على المشغلين تنفيذ خطط التجزئة الشبكية، والاختبار المنتظم للهياكل الأساسية.

التكامل مع نظم الإرث

ويعمل العديد من شبكات السكك الحديدية الخفيفة على نظم مراقبة الملكية منذ الثمانينات أو التسعينات، مصممة قبل أن ينتشر الإنترنت، ويعد جعل التكنولوجيا الحديثة الذكية تتحدث إلى هذه النظم القديمة صداعاً مشتركاً، وكثيراً ما يحتاج العاملون إلى بوابات أو أجهزة قياسية محددة خصيصاً للترجمة بين البروتوكولات (مثل الاتصالات المتسلسلة القديمة إلى IP الحديثة).() ويُعد النهج العملي هو وضع أول مجموعة من النظم المميزة في طبقة وصلية موحدة، ثم يُستبدل بها تدريجياً().

التكيف والتدريب في مجال القوة العاملة

وتتغير النظم الذكية في أدوار العمل، إذ تصبح أجهزة الإرسال محللة للبيانات؛ وتحتاج أطقم الصيانة الآن إلى تفسير لوحات أجهزة قياس الاستشعار بدلا من مجرد اتباع قوائم مرجعية بالورق، كما أن شواغل الاتحاد بشأن فقدان الوظائف وتقادم المهارات يمكن أن تبطأ عملية التبني، ويستثمر المشغلون المتعاقبون بشدة في إعادة التدريب ويخلقون مسارات وظيفية واضحة للأدوار الرقمية، فمثلا، يُنفذ برنامج متعدد السنوات لتعلم فيه مهارات الصيانة الرقمية.

الهيكل التنظيمي والتوحيد القياسي

ولا تزال معايير التكنولوجيا الذكية مجزأة، وقد لا تقبل في بلد آخر منتج استشعار مصدق عليه في بلد ما، وتختلف مخصصات الطيف الإذاعي للتواصل بين القطارات والوجه حسب المنطقة، ويدفع العاملون والموردون إلى معايير متناسقة من خلال هيئات مثل اللجنة الدولية لتصحيح الهجاء واللجنة الأوروبية لتوحيد المقاييس.

The Road Ahead: What’s next for Smart Light Rail?

العمليات الذاتية الكاملة وغير المُقدّرة

وهناك عدة خطوط للسكك الحديدية الخفيفة تجري بالفعل دون سائقين - مثلا، مسار دبي ومترو ليل، حيث أن تحسين موثوقية أجهزة الاستشعار واتخاذ القرارات في مجال مكافحة المخدرات، سيتجه المزيد من النظم نحو الاستقلال الذاتي، على الأقل إلى منح حقوق في الطريق، والخطوة التالية هي " الاستقلال الذاتي المشروط " ، حيث يوجد سائق ولكن يرصد عمليات التراجع، مع أن العمليات غير المستقرة في إطار نظام تحديد الهوية في الأقسام التي تديرها الشوارع (الحركة) لا تزال عملية تحلم.

التوائم الرقمية لشبكة Entire

والتوائم الرقمي هو نسخة طبق الأصل من نظام السكك الحديدية الفيزيائية الخفيفة، الذي يغذيه بيانات الأيوت في الوقت الحقيقي، ويمكن للمشغلين أن يحاكيوا ما يحدث إذا انقطع القطار، أو أغلق محطة، أو فشل في الطاقة، دون أن يؤثر ذلك على خدمة العالم الحقيقي، كما يدعم التوأم الرقمي تصميم خط جديد، ويختبر المهندسون مواصفات مختلفة، ويستخدمون برامج التدريب في سنغافورة، مثل الخرسانة.

العمليات الخضراء وحُيادية الكربون

فالسكك الحديدية الخفيفة هي بالفعل وسيلة منخفضة الكربون، ولكن التكنولوجيا الذكية يمكن أن تجعلها أكثر خضراء، وتفض نظم إدارة الطاقة في الوقت الحقيقي إلى التكفير الإبداعي بحيث تستخدم الطاقة التي يتم الاستيلاء عليها من قطار واحد على الفور بواسطة قطار سريع قريب، وتغذي الألواح الشمسية على أسطح المستودعات وأجهزة المحطة شبكة الكهرباء المتحركة، وتضع الجداول الزمنية الخالية من الرؤوس، وتنتظر في محطات النقل العامة.

معلومات المسافرين ذوي الخوذات الشخصية

ولن يرى الركاب المقبلون مجرد شاشة تبين " قطاراً خارجياً في غضون 4 دقائق " ، وسيتلقىون خطة سفر شخصية على هاتفهم: " سيارة الورد 3 لأقصر عملية نقل للمنصات في المحطة المركزية، وتغادر حافلتكم في 8 دقائق هنا لحملها " . وسيوجهكم الضوء الذكي على المنصات إلى أكثر سيارات القطارات حرماناً، ويمكن أن تُحدث نظارات الواقعية على أُطُرٍ على الأُرِرِرٍ مُرِرِيْبِرِرِيْرِيْتِكَتِك على الأُجِرِرِيْرِيْتِيْرِيْتِيْتِكَتِيْتِ.

التكامل مع النظم الإيكولوجية في مدينة سمارت الكبرى

ولا تعمل السكك الحديدية الخفيفة في فراغ، إذ أن منابر المدن الذكية تدير بالفعل إشارات المرور، ووقف السيارات، ومجسات نوعية الهواء، وخدمات الطوارئ، ويسمح ربط بيانات السكك الحديدية الخفيفة بهذه النظم بتحقيق أقصى قدر من الاتساع في المدينة، وعلى سبيل المثال، إذا انتهت الأحداث الرئيسية في ملعب، فإن أضواء المرور يمكن أن تعطي الأولوية للطرق، ويمكن إرسال خدمات النقل تلقائيا إلى المحطة.

خاتمة

إن إدماج التكنولوجيا الذكية في عمليات السكك الحديدية الخفيفة ليس ضرورة استراتيجية للمدن التي تهدف إلى نقل الناس بكفاءة وبأمانة وعلى نحو مستدام، وهذه الفوائد واضحة: انخفاض الحوادث، وانخفاض التكاليف، وارتفاع القدرة، والمسافرين الأسعد، والتكنولوجيات - IoT، والتحكم الآلي، والتذكر الذكية، والارتقاء بمستوى كاف لنشرها على نطاق واسع اليوم، ولا سيما فيما يتعلق بالقوى العاملة، والأمن الإلكتروني،

وشبكات السكك الحديدية الخفيفة التي تشمل الاندماج الذكي الآن هي الشبكات التي تزدهر في العقود القادمة، وستجتذب مزيدا من الراكبين، وتخفض الأثر البيئي، وتصبح العمود الفقري المرن للمدن الذكية في الغد، ويتردد العاملون في تحمل المخاطرة بالتخلف عن العمل، وبكلفة، وبلا مصداقية، النظم التي لا تلبي التوقعات العامة المتزايدة، ويكمن الوقت الآن في العمل على وضع استراتيجية رائدة،