تنفيذ تحليلات البيانات في الوقت الحقيقي من أجل تحديد المواقع على السكك الحديدية

أمن البيانات وخصوصيتها

فالبيانات التي تشير إلى وجودها في الوقت الحقيقي هي هياكل أساسية حاسمة، ويمكن أن تترتب على الإخلال بالأمن السيبراني عواقب وخيمة، ويجب على المشغلين تنفيذ التشفير من البداية إلى النهاية ]، والتوثيق الآمن، وتقسيم الشبكات، كما أن اختبار الاختراق المنتظم والتقيد بالمعايير مثل IEC 62443 فيما يتعلق بالأمن السيبراني الصناعي أمر أساسي.

ألعاب المهارات والتغيير التنظيمي

وكثيراً ما يفتقر مشغلو السكك الحديدية إلى الخبرة الداخلية في مجال علوم البيانات وتجهيز المجرى والتعلم الآلي، ومن الضروري الارتقاء بالموظفين الحاليين أو توظيف مواهب جديدة، كما أن الأفرقة العاملة التي تشمل مهندسين مرشدين وعلماء بيانات وأخصائيي تكنولوجيا المعلومات يمكنها سد الفجوة، ويمكن لبرامج التدريب والشراكات مع الجامعات أن تساعد في ذلك.

قابلية التشغيل المتبادل لنظام الجراثيم

ولا يزال العديد من السكك الحديدية يعتمد على معدات الإشارة القديمة التي تستخدم بروتوكولات الملكية، حيث إن إدماج هذه الأجهزة بمنابر التحليل الحديثة أمر يتسم بالتحديات التقنية، ويمكن أن يترجم محولو البوابة ومتوسطها بين النظم القديمة والجديدة، ولكن يجب إدارة المرونة بعناية، وقد يكون من الأيسر في بعض الحالات الاستعاضة عن الموانع القديمة عبر برنامج تحديث متعدد السنوات.

التأمين على السلامة والتنظيم

نماذج التعلم من الآلات هي بطبيعتها نماذج مُحتملة، في حين أن الإشارة إلى السلامة تتطلب ضمانات حاسمة، ويجب على المشغلين العمل مع المنظمين لوضع حالات جديدة للسلامة تحدد القيود التي يسمح فيها لنواتج التحليل بتأثير الإشارات، فعلى سبيل المثال، لا يمكن تنفيذ توصية نموذجية إلا إذا كانت تقع ضمن حدود البارامترات المحددة مسبقاً ويتم التحقق من صحتها بواسطة نظام مستقل للسلامة.

دراسات الحالة: التطبيقات العالمية الحقيقية

وفي حين أن العديد من المشاريع لا تزال في مراحل تجريبية، فقد أظهرت بعض الشبكات نتائج ملموسة.

الممر الأوروبي السريع

وقام مشغل أوروبي كبير بنشر تحليلات في الوقت الحقيقي على خط سريع بين مدينتين رئيسيتين، وباستعمال مضادات الأكسل وجهاز تحديد المواقع على متنها، نفذوا نظاماً عملياً للتحرك يتيح للقطارات أن تركض على مجرى متقدم لمدة دقيقتين خلال ساعات الذروة، كما توقع النظام آثار درجات حرارة المسار على توسيع السكك الحديدية وحدود المعدلة تلقائياً للتشييد.

نظام المترو الحضري في آسيا

وقد استخدمت شبكة مترو الكثيفة التحليلات في الوقت الحقيقي لتعظيم توقيتات الإشارة في محطات التقاطع، وقد حلل النظام فترات إقامة القطارات، وتدفق الركاب من أجهزة الاستشعار منصة، والمباعدة بين الدورات، ثم عدلت جوانب الإشارة لتقليل فترات الانتظار للحصول على خدمات الاتصال، وأفادت الدراسات الاستقصائية للمسافرين بحدوث تحسن بنسبة 10 في المائة في الصورة المصورة، وانخفض استهلاك الطاقة بنسبة 8 في المائة بسبب سلاسة أنماط التكك.

الاتجاهات والابتكارات في المستقبل

The next evolution of real-time signaling analytics will be driven by advances in edge AI, 5G communications, and autonomy.

حاسبة كهرباء

وتخفض بيانات تجهيزها في الجانب القريب من أجهزة الاستشعار من سرعة المسافات المستديرة إلى أقل من 10 ملي ثانية، ويمكن أن تدير رقائق آي آي في المستقبل نماذج للتعلم من الآلات الخفيفة الوزن من أجل المهام الحاسمة المتعلقة بالسلامة مثل الكشف عن العقبات أو التنبؤ بالفشل في الإشارة، حتى عندما تقطع الاتصالات بالمنبر المركزي.

5G and Private Networks

وتتيح شبكات الترددات العالية الترددات والضعفاء 5 زاي الانتقال اللاسلكي لبث أشرطة الفيديو ذات التعريفات العالية من القطارات والكاميرات الجانبية، مما يتيح الرصد عن بعد في الوقت الحقيقي بل والاتصال المباشر بين القطارات (المركبات) لأغراض الإشارة التعاونية، ويجري اختبار شبكات الـ 5G الخاصة المصممة لبيئة السكك الحديدية في عدة بلدان، مما يبشر بتغطية موثوقة في الأنفاق والزق الحضرية.

عملية تدريب ذاتي مع محللين

إن التحليلات في الوقت الحقيقي شرط أساسي لعملية القطار المستقل تماما )الجريدتان ٣ و ٤ من معيار التعليم العالي( ولن يؤدي نظام التحليلات إلى تحقيق أقصى قدر من الاشارات فحسب، بل سيتخذ أيضا قرارات القيادة - القبول والالتفات والتوقف في مواقع محددة، كما أن هناك محاكمات بشأن خطوط مترو آلية بالكامل، ويجري حاليا التحقيق في عمليات الشحن المستقلة ذاتيا أطول مدى.

التوائم الرقمية لأغراض المحاكاة والتدريب

ويمكن للتوائم الرقمية - البيروتات الافتراضية لمشغلي السكك الحديدية الفيزيائية أن يحاكيوا أثر التغييرات التحليلية في الوقت الحقيقي قبل نشرهم، ويمكن لهذه النماذج أن تدير آلاف السيناريوهات للتحقق من الخوارزميات الجديدة التي تشير إلى ذلك، وتدريب نماذج التعلم الآلات، وتدريب متحكمي البشر في بيئة خالية من المخاطر، ومع زيادة القدرة الحسابية، فإن التوأم الرقمي سيصبحان أداة نموذجية في الإشارة.

خاتمة

إن تنفيذ تحليلات البيانات في الوقت الحقيقي للإشارة إلى السكك الحديدية هو رحلة معقدة وإن كانت تحويلية، ويتطلب استثمارات في أجهزة الاستشعار، ومنابر البيانات، والتعلم الآلي، والتكامل مع النظم القديمة، مع الحفاظ على أعلى معايير السلامة، وزيادة السلامة، وزيادة القدرة على الصمود، وانخفاض تكاليف الصيانة، وتحسين درجة الرضا عن الركاب، مما يجعل من الأولويات الاستراتيجية لمشغلي السكك الحديدية المستقبليين، بدلا من أن يؤدي إلى انخفاض التكنولوجيا.