تجهیزات سیگنالینگ و کنترل

حرکت به سمت هوشمند سازی در خطوط حمل و نقل از اهمیت ویژه ایی برخوردار است . در این صنعت سرعت حرکت، میزان جابجایی و تسهیل در دسترسی دارای اهمیت بالایی میباشد. این قابلیت ها احتمال ریسک و خطای انسانی را افزایش میدهد و لذا استفاده از پردازنده های پر سرعت به کمک صدها سنسور هوشمند و تحلیل گرهای مختلف امکان اتوماسیون این صنعت را بیش از پیش میسر ساخته است. در آینده بجز خطوط مترو وریلی سایر وسایل ارتباطی مانند خودروها نیز تحت پوشش این سیستم قرار خواهند گرفت. سیستم سیگنالینگ نسبت به هوشمندسازی تردد با کمترین دخالت انسانی اقدام و سرعت و ایمنی خطوط ارتباطی را بشدت افزایش خواهد داد. هوپیران متعهد به ارائه سرویس های ایمن و با اطمینان به بهره برداران محترم میباشد.

سیستم حمل و نقل هوشمند (Intelligent Transportation Systems) که به اختصار ITS خوانده می شود، مدیریت ترافیک در شهرهای هوشمند را  برعهده دارند. این سیستم با کاهش ازدحام در جاده ها زمان پاسخدهی و رسیدگی به شرایط بحرانی را کاهش می دهد. سنسورها، فناوری های ارتباطی پیشرفته و شبکه های با سرعت بالا که در سیستم حمل و نقل هوشمند وجود دارند، همگی به کاهش زمان پاسخدهی کمک کرده اند.

جابه جایی انسان ها از یک مکان به مکان دیگر، یکی از قسمت های اصلی زندگی ماست. این جابه جایی به زمان خاصی اختصاص ندارد و در طول تاریخ همواره وجود داشته است. از گاری و اسب گرفته تا کالسکه، خودرو و سفینه های فضایی که همگی برای حمل و نقل انسان مورد استفاده قرار می گیرند، همواره جزئی از سیستم حمل و نقل بوده اند.

تمدن راهی طولانی از اسب و شترسواری پیموده است و اکنون به اینجا رسیده است که انسان ها برای جا به جایی و حمل و نقل از وسایل پیشرفته تری استفاده می کنند. با ظهور سیستم های حمل و نقل هوشمند و اینترنت اشیا (IoT) جهان وارد دوره ی جدیدی از حمل و نقل می شود.

در ادامه با حمل و نقل هوشمند، نحوه ی کارکرد آن و مزایایی آن صحبت خواهیم کرد. همچنین مثال های واقعی از آن را با هم مرور می کنیم.

حمل و نقل هوشمند چیست؟

سیستم های حمل و نقل هوشمند از فناوری های مختلفی برای نظارت، ارزیابی، افزایش کارایی و امنیت استفاده می کنند. در واقع می توان گفت که سیستم های حمل و نقل هوشمند از فناوری های نوین برای حمل و نقلی کارا، مقرون به صرفه و امن استفاده می کنند.

چه فناوری هایی وجود و توسعه ی سیستم های حمل و نقل هوشمند را تسهیل می کنند؟ توسعه ی ابزارهای IoT (اینترنت اشیا) و فناوری ارتباطی ۵G از جمله آن ها هستند. ابزارهای IoT در واقع سنسورها و کنترل کننده هایی هستند که در هر ابزار و وسلیه ای وجود دارند و می توانند از راه دور کنترل شوند. شبکه ی ۵G نیز ارتباطات با سرعت بالا و بدون تاخیر که برای مدیریت و کنترل سیستم های حمل و نقل مورد نیاز است را فراهم می کند.

حمل و نقل هوشمند چیزی نیست که فقط به صورت یک تئوری برای پیاده سازی در آینده بیان شده باشد. هم اکنون نمونه های موفق و ناموفق پیاده سازی چنین سیستم هایی وجود دارد.

مزایایی سیستم حمل و نقل هوشمند چیست؟

مزایایی که سیستم های حمل و نقل هوشمند به ارمغان می آورند بسیار است. در ادامه به تعداد از آن ها می پردازیم.

حمل نقل هوشمند امن تر است: با ادغام یادگیری ماشین، IoT و ۵G عامل انسانی در تصادفات جاده ای کاهش پیدا کرده است. در واقع دیگر انسان ها به اندازه ی گذشته در تصادفات جاده ای دخالت ندارند. در نتیجه به طور کلی میزان تصادفات کاهش پیدا کرده است. زیرا رایانه ها دچار خستگی، حواس پرتی و احساساتی شدن، نمی شوند.

حمل و نقل هوشمند بهتر مدیریت می شود: جمع آوری داده یک عامل مهم برای پاسخدگی به مشکلات زیر ساخت است. در یک سیستم حمل و نقل هوشمند اطلاعات جزئی و کامل از از جنبه های مختلف سیستم فراهم می شود. در نتیجه مدیران می توانند عملیاتی مانند نظارت، شناسایی و ردیابی مشکلات را با کارایی بهتری انجام دهند. همچین در یک حمل و نقل هوشمند منبع اصلی خطا نیز بهتر و سریع تر یافته می شود.

حمل و نقل هوشمند کاراتر است: داده هایی که در یک سیستم حمل و نقل هوشمند جمع آوری می شوند می توانند به بهبود کارایی در نقاط مختلف سیستم کمک نمایند. مثلا با استفاده از داده های جمع آوری شده می توان تشخیص داد که استفاده از ایستگاه اتوبوس در چه مکان هایی باعث تسهیل حمل و نقل مردم می شود.

حمل و نقل هوشمند مقرون به صرفه است: در یک سیستم حمل و نقل هوشمند از منابع به درستی استفاده می شود. به علت پیش بینی حوادث قبل از وقوع آن، اقدامات پیشگیرانه، مصرف کمتر انرژی و استفاده از منابع کمتر در هزینه ها صرفه جویی می شود. همچنین برای رانندگان خودروهای شخصی نیز به دلیل استفاده ی بیشتر از سیستم حمل و نقل عمومی، هزینه ها کاهش می یابد. زیرا به دلیل کارایی بیشتر حمل و نقل عمومی در یک سیستم هوشمند، مردم بیشتر تمایل پیدا می کنند که از آن استفاده کنند.

علاوه بر مواردی که در بالا ذکر شد، مزایایی دیگری نیز وجود دارند که مردم، دولت و تمام دنیا از آن بهره مند می شوند:

• امنیت

• ملاحظات محیط زیست

• سازگاری زنجیره تامین

امنیت

یکی از نگرانی هایی که در مورد شهرهای هوشمند وجود دارد، مسئله ی آسیب پذیری آن ها نسبت به حملات سایبری است. این گونه حملات چیز جدیدی نیستند. قبلا هم وجود داشته اند. بانک ها و سایر زیر ساخت های حیاتی خیلی قبل تر از اینکه رایانه ها وجود داشته باشند، مورد حملات فیزیکی قرار می گرفته اند. سرقت وسایل نقلیه یا خودروهای متخلف همگی نمونه هایی از آسیب پذیری صنعت حمل و نقل در گذشته هستند که  امروزه با استفاده از شبکه های ارتباطی چنین مسئله ای کاهش می یابد.

آسیب پذیری در مقابل حملات سایبری می تواند با بکارگیری مسائلی کاهش یابد. بروزرسانی نرم افزارها، رمزگذاری ارتباطات در شبکه های ارتباطی و نکته های اینچنینی می تواند آسیب پذیری را کاهش دهند.

ملاحظات محیط زیستی

تاریخ حمل و نقل ارتباط تنگاتنگی با محیط زیست دارد. در گذشته های دور ماشین های بخار از چوب و ذغال سنگ استفاده می کردند تا امروز که ماشین ها با سوخت بنزین کار می کنند، همگی به محیط زیست آسیب رسانده اند.

مدت هاست که دانشمندان به فکر جایگزینی سوخت های کنونی با سوخت هایی هستند که آسیب کمتری به محیط زیست بزند. در شهرهای هوشمند با استفاده از حمل و نقل هوشمند، استفاده از سوخت هایی که هم اکنون وجود دارد، کاهش می یابد و میزان آسیب رسانی کم می شود.

استفاده از حمل و نقل عمومی نسب به خودروهای شخصی، آسیب کمتری به محیط زیست می زند. اما به علت ناکارامدی آن در برخی مناطق  افراد زیادی تمایل دارند که از خودروی شخصی خود استفاده کنند. در شهرهای هوشمند استفاده از حمل و نقل هوشمند، باعث برنامه ریزی و بکارگیری کاراتر وسایل حمل و نقل عمومی خواهد شد. همین امر موجب تمایل بیشتر افراد برای استفاده از سیستم حمل و نقل عمومی  و در نتیجه کاهش آلودگی محیط زیست می گردد.

انعطاف پذیری زنجیره ی تامین

بحران های جهانی مانند کرونا نشان داد که زنجیره ی تامین جهانی در معرض اختلال است. هنگامی که راننده ها یا کارگران بیمار باشند، ممکن است بیماری به مکان های دیگر منتقل شود و یا افراد توانایی انجام وظایف خود را نداشته باشند. توسعه و استفاده از یک حمل و نقل هوشمند می تواند چنین مشکلاتی را برطرف نماید. امکان استفاده از خودران ها در شهرهای هوشمند این نوید را می دهد که زنجیره ی تامین انعطاف پذیر خواهد بود و در هر شرایطی به کار خود ادامه می دهد و هیچ اختلالی در آن پدید نمی آید.

آیا شهرهای هوشمند معایبی دارند؟

در کنار همه ی مزایایی که شهرهای هوشمند دارند، همواره دارای چالش های مختلفی هستند. مصرف انرژی و مدیریت داده ها از جمله مسائلی است که در شهرهای هوشمند وجود دارد. شهرهای هوشمند به سنسورهای زیادی نیاز دارند. هر کدام از این سنسورها انرژی مصرف می کنند. سنسورهایی که به وسایل متحرک مانند خودروها متصل هستند نیاز به باتری دارند. سنسورهای دیگر که به وسایل ثابت متصل هستند، ممکن است که با استفاده از انرژی خورشیدی کار کنند اما بیشتر آن ها به برق شهری متصل هستند. اتصال این تعداد عظیم سنسورها به شبکه ی برق نیاز به تجهیزات مختلفی دارد. برای مثال به مقدار قابل توجهی کابل های مسی نیاز است.

مسئله ی دیگر در اتباط با داده های مورد نیاز برای شهرهای هوشمند است. داده هایی که شریان اصلی شهرهای هوشمند هستند. خودروها، اطلاعات موقعیت را جمع آوری می کنند. سنسورهای اطراف شهر نیز سیگنال هایی که توسط گوشی های هوشمند ارسال می شود را جمع آوری می کنند. قوانین و مقرراتی باید به منظور جمع آوری این داده ها وجود داشته باشد.

حمل و نقل هوشمند چگونه کار می کند؟

حمل و نقل هوشمند به دو دسته صنعت خودروسازی و زیرساخت عمومی تقسیم می شود. حمل و نقل هوشمند وقتی محقق می شود که سنسورهایی در زیرساخت های عمومی و خودروها پیاده سازی شوند.

یک چهار راه شلوغ را تصور کنید، پیاده ها سعی می کنند که از چهارراه عبور کنند. چراغ های راهنمایی عبور و مرور در خیابان را کنترل می کنند. راننده ها سعی می کنند تا هر چه زودتر به مقصد برسند. در حالت سنتی چراغ راهنما با استفاده از یک زمان سنج، فشاری که به صفحات زیر جاده ها وارد می شود و روش های این چنینی کار می کند. اگر راننده ای حواس پرت چراغ قرمز را رد کند یا فرد پیاده ای هنگامی که چراغ پیاده ها قرمز است از خیابان عبور کند، همگی اتخلالی در عبور و مرور ایجاد می کنند. یا در حالتی دیگر فرض کنید تایمر به گونه ای است که با وجود ترافیک کم نیز چراغ راهنمایی مدت زیادی قرمز می ماند.

در شهرهای هوشمند چنین مشکلاتی پیش نمی آید. زیرا راننده با استفاده از سنسورهایی که در خودرویش وجود دارد، وجود فرد پیاده را تشخیص می دهد و برای جلوگیری از تصادف ترمز می کند. برای مسئله ی مدت زمانی قرمز ماندن چراغ راهنمایی نیز، با مشخص شدن تعداد خودروهای هر سمت، این زمان تنظیم می شود. حتی اگر از خودران استفاده شود، خودروها به صورت خودکار با سبز شدن چراغ حرکت خود را شروع می کنند.

کاربردهایی از سیستم های حمل و نقل هوشمند

به دلیل افزایش جمعیت انسان ها و همچنین رشد تولید خودروها در سراسر دنیا، نیاز به راهکاری برای مدیریت این حجم عظیم از خودروهاست.  در ادامه تعدادی از کاربردهای سیستم های ITS را مشاهده می کنید:

• مدیریت پارکینگ به صورت هوشمند و بلادرنگ

• جمع آوری عوارض به صورت الکترونیکی

• سیستم هشدار اضطراری برای وسایل نقلیه

• مدیریت سرعت خودروها

• استفاده از RFID در حمل و نقل جاده ای

• تنظیم خودکار و هوشمند چراغ راهنمایی

• سیستم جلوگیری از تصادفات جاده ای

وظیفه سیگنالینگ در صنعت ریلی، ایمنی و تسریع در بهره برداری بهینه میباشد. سیگنالینگ در چند تکنولوژی عمده تولید میشود که از آنجمله سیستم بلاک ثابت، سیستم بلاک متحرک و سیستم کنترلی داخل کابین را مثال زد. در بلاک ثابت مسیر بصورت الکتریکی تقسیم میشود و در بلاک متحرک بر اساس محاسبه دائمی فاصله ایمن جلوی قطار تقسیم بندی و پارامترهای سرعت و توقف تعیین میگردد و در سیستم کنترل داخل کابین محل قطار بر اساس امواج رادیویی تعیین میشود. این سیستم از زیرسیستم های بسیاری تشکیل شده است که هر کدام قابلیت های مجزایی در جهت هم افزایی سیستم دارد. این تجهیزات شامل سیستم های کنترل اتوماتیک، سیستم کنترل مرکزی، محور شمارها، تجهیزات مکانیکی، ماشین سوزن، مسیرگیری اتومایتک، اینترلاکینگ و تراک ، چراغ سیگنال و... میشود. در هر سیستم سیگنالینگ تجهیزات به دو بخش کلی نقسیم میشوند، تجهیزات نصب داخل قطار و تجهیزاتی که در خط نصب میشوند. کلیه قسمت ها در جهت کنترل حداکثر سرعت مجاز، افزایش ایمنی ، توقف دقیق در سکوها بدون دخالت داننده، افزایش کارایی و سهولت بهره برداری، کنترل حرکت قطار بین دو ایستگاه بدون دخالت راننده را نام برد.در تعدادی از کشورهای دنیا سیستم مترو بدون وجود راننده و در کشورهایی با وجود راننده ولیکن با سرعت های بسیار بالا توسط سیستم های سیگنالینگ کار میکنند. وجود برندها و تجهیزات متفاوت در سیگنالینگ خطوط با توجه به توسعه مترو در طول زمان باعث شده است شرکت ها به سمت یکپارچه سازی در بخش های مختلف سیگنالینگ و کنترل مرکزی آن اقدام نمایند. در این بین سیستم های ارتباطی و مخابراتی مانند SDH و روترها نقش اصلی را در انتقال اطلاعات سیگنالینگ بر عهده خواهند داشت. 

منبع:  houpiran

       datamoon