Agnieszka Rzymkowska:
Polska przygotowuje budowę kolei dużych prędkości. Jakie decyzje dotyczące infrastruktury, systemów sterowania i integracji z istniejącą siecią będą miały największy wpływ na jej niezawodność oraz przepustowość?
Tomasz Rochowiak: Spójne wdrożenie europejskiego standardu ERTMS, w tym systemu ETCS, będzie jednym z najważniejszych czynników zapewniających niezawodność i odpowiednią przepustowość przyszłej polskiej sieci kolei dużych prędkości. Ruch o takim charakterze wymaga systemów sterowania, które zapewnią bezpieczeństwo i interoperacyjność na połączeniach krajowych oraz międzynarodowych.
Równie istotny jest sposób zarządzania ruchem kolejowym. W całej Europie coraz częściej stosuje się zintegrowane modele wykorzystujące zbiory danych. Pozwalają one operatorom koordynować ruch pociągów na dłuższych odcinkach sieci, zamiast polegać wyłącznie na lokalnych systemach sterowania. Takie podejście może pomóc zwiększyć przepustowość, poprawić punktualność i lepiej wykorzystywać istniejącą już infrastrukturę.
Rozwój kolei dużych prędkości stwarza również możliwość wdrożenia od samego początku nowoczesnej, cyfrowej architektury zarządzania ruchem. Powinna ona zapewniać pełną integrację nowych linii z siecią konwencjonalną, a także uwzględniać przyszły rozwój systemu, jego automatyzację i odporność na zakłócenia.
Kolejnym obszarem, który zyskuje na znaczeniu, jest utrzymanie predykcyjne. Operatorzy kolejowi coraz częściej wykorzystują analizę danych, sztuczną inteligencję oraz narzędzia do monitorowania w czasie rzeczywistym, aby identyfikować potencjalne problemy, zanim wpłyną one na jakość świadczonych usług. Doświadczenia międzynarodowe pokazują, iż połączenie monitorowania infrastruktury, nowoczesnego zarządzania ruchem i utrzymania predykcyjnego może znacząco poprawić niezawodność sieci, a jednocześnie ograniczyć problemy w ruchu.
A.R.:
Jakie wymagania powinien spełniać tabor dużych prędkości, aby mógł bezpiecznie i efektywnie współpracować zarówno z nowymi liniami, jak i z modernizowaną siecią konwencjonalną?
T.R.: Pierwszym warunkiem jest interoperacyjność i możliwość korzystania z nowych linii KDP oraz istniejącej sieci. Przykładowo, nasz flagowy europejski pociąg dużych prędkości ETR1000 jest przystosowany do eksploatacji przy różnych systemach sterowania ruchem kolejowym, w tym ETCS różnych poziomów i krajowych systemach bezpieczeństwa, oraz przy różnych systemach zasilania – 25 kV AC, 15 kV AC, 3 kV DC a także 1,5 kV DC. W polskiej sieci kolejowej standardowe napięcie wynosi 3 kV prądu stałego, ale w ramach projektu CPK powstanie linia z napięciem 25 kV prądu zmiennego. Im większy jest zakres kompatybilności pociągu z różnymi systemami, tym będzie on bardziej funkcjonalny dla obsługi zarówno polskich, jak i międzynarodowych połączeń.
W Hitachi Rail rozwijamy takie podejście w oparciu o platformę HMAX, która integruje dane z pociągów, infrastruktury i systemów sterowania ruchem. Od 2027 roku czujniki HMAX będą standardowym wyposażeniem wszystkich nowych pojazdów szynowych produkowanych przez Hitachi Rail. Dzięki temu operatorzy będą mogli jeszcze skuteczniej monitorować stan techniczny swoich flot i optymalizować procesy utrzymaniowe.
A.R.: Jak powinno przebiegać przejście od lokalnego sterowania ruchem do zarządzania scentralizowanego? Jaką rolę odegrają w tym procesie systemy ETCS, centra sterowania i cyfryzacja infrastruktury?
T.R.: Przejście od lokalnego sterowania ruchem do zarządzania scentralizowanego powinno być procesem stopniowym, opartym na budowie Obszarowych Centrów Sterowania (OCS), które będą integrować poszczególne lokalne systemy sterowania ruchem kolejowym i umożliwiać zarządzanie ruchem w skali całych regionów, a docelowo całej sieci kolejowej. najważniejsze jest przy tym zapewnienie spójnej strategii zarządzania interfejsami i wymianą danych.
Fundamentem tego procesu jest wdrożenie wielowarstwowej architektury cyfrowej. Pierwszą warstwę stanowią urządzenia przytorowe i pokładowe, w tym system ETCS, który odpowiada za bezpieczne prowadzenie ruchu pociągów. Drugą warstwę tworzą systemy sterowania ruchem, odpowiedzialne za realizację przebiegów i zarządzanie infrastrukturą. Nad nimi funkcjonować powinien Traffic Management System (TMS), pełniący rolę nadrzędnego systemu koordynacji ruchu w skali sieci.
TMS analizuje sytuację operacyjną w czasie rzeczywistym, wykorzystuje sztuczną inteligencję do wspierania optymalizacji ruchu oraz podejmowania decyzji przez dyspozytorów. Dzięki integracji danych z systemów sterowania, infrastruktury i taboru możliwe staje się przejście od reaktywnego do predykcyjnego zarządzania ruchem kolejowym.
W takim modelu ETCS odpowiada za bezpieczeństwo prowadzenia ruchu, OCS za jego koordynację na poziomie regionalnym, natomiast TMS staje się centralnym „mózgiem” całego systemu, zapewniającym optymalizację ruchu w skali kraju. Uzupełnieniem tej architektury są rozwiązania wykorzystujące analitykę danych, sztuczną inteligencję oraz zaawansowane mechanizmy cyberbezpieczeństwa.
Polska ma dziś wyjątkową okazję, aby rozwój kolei dużych prędkości oraz modernizacja istniejącej sieci były realizowane równolegle z budową nowoczesnego, cyfrowego modelu zarządzania ruchem. Pozwoli to nie tylko zwiększyć przepustowość i punktualność przewozów, ale również stworzyć podstawy dla dalszej automatyzacji kolei w przyszłości.
A.R.: Jakie rozwiązania techniczne mogą zwiększyć odporność polskiej kolei na awarie, przeciążenia sieci, ekstremalne zjawiska pogodowe oraz zagrożenia cybernetyczne?
T.R.: Odporność nowoczesnej kolei musi być budowana wielowarstwowo, zarówno w obszarze infrastruktury fizycznej, jak i systemów cyfrowych. W pierwszej kolejności najważniejsze znaczenie mają redundancja systemów sterowania ruchem, odpowiednia architektura telekomunikacyjna oraz rozproszone centra przetwarzania danych, które pozwalają utrzymać ciągłość działania choćby w przypadku awarii pojedynczych elementów infrastruktury.
Coraz większą rolę odgrywają również rozwiązania z zakresu monitoringu i diagnostyki infrastruktury. Obejmują one systemy kontroli dostępu, monitoring wizyjny wspierany analizą obrazu, bezzałogowe statki powietrzne wykorzystywane do inspekcji infrastruktury, a także technologie światłowodowe umożliwiające ciągły monitoring torów i ich otoczenia. Rozwiązania tego typu pozwalają wykrywać nietypowe drgania, przemieszczenia gruntu, uszkodzenia infrastruktury czy skutki ekstremalnych zjawisk pogodowych jeszcze przed wystąpieniem poważnych zakłóceń w ruchu.
Równie istotne jest wykorzystanie danych operacyjnych i sztucznej inteligencji do przewidywania potencjalnych awarii. Nowoczesne systemy utrzymania predykcyjnego analizują informacje pochodzące z infrastruktury, systemów sterowania ruchem i taboru, identyfikując symptomy problemów na wczesnym etapie. Pozwala to planować działania utrzymaniowe zanim dojdzie do awarii, zwiększając dostępność infrastruktury i ograniczając wpływ zakłóceń na pasażerów.
W obszarze cyberbezpieczeństwa kolej wymaga dziś podejścia porównywalnego z sektorem energetycznym czy finansowym. Obejmuje ono między innymi segmentację sieci, szyfrowanie danych, kontrolę dostępu do systemów krytycznych, monitorowanie zagrożeń w czasie rzeczywistym oraz zgodność z międzynarodowymi normami bezpieczeństwa. Podczas tegorocznych targów InnoTrans prezentowaliśmy rozwiązania chmurowe dla kolei spełniające wymagania normy IEC 62443 na poziomie bezpieczeństwa SL3.
Istotnym elementem ochrony są również zaawansowane narzędzia monitorowania zagrożeń, takie jak systemy EDR, NDR czy XDR, pozwalające na szybkie wykrywanie i neutralizowanie potencjalnych ataków. Wspierają je rozwiązania analityczne, takie jak platforma HMAX, która integruje dane z infrastruktury, systemów sterowania ruchem i taboru. Dzięki wykorzystaniu sztucznej inteligencji nie tylko monitoruje stan techniczny poszczególnych elementów, ale również pomaga przewidywać potencjalne usterki i ograniczać ryzyko zakłóceń operacyjnych.
Wraz z postępującą cyfryzacją systemów kolejowych cyberbezpieczeństwo staje się jednym z fundamentów odporności całego sektora. Dlatego bezpieczeństwo powinno być uwzględniane już na etapie projektowania architektury systemów. W Hitachi Rail korzystamy zarówno z globalnych kompetencji Grupy Hitachi w obszarze cyberbezpieczeństwa, jak i z doświadczeń własnych centrów operacyjnych, które zapewniają całodobowy monitoring zagrożeń oraz szybkie reagowanie na incydenty. Dzięki temu możliwe jest budowanie infrastruktury kolejowej odpornej zarówno na awarie techniczne i zjawiska pogodowe, jak również na coraz bardziej zaawansowane zagrożenia cybernetyczne.
A.R.:
Jak podczas równoległej budowy KDP i modernizacji istniejących linii uniknąć powstawania „wysp technologicznych”? Które standardy powinny zostać ujednolicone już na etapie projektowania?
T.R.: Jednym z największych wyzwań związanych z równoległą budową kolei dużych prędkości oraz modernizacją istniejącej sieci jest zapewnienie spójności technologicznej całego systemu kolejowego. najważniejsze jest unikanie sytuacji, w której poszczególne odcinki infrastruktury są projektowane i wdrażane jako niezależne rozwiązania, wymagające skomplikowanej integracji na późniejszym etapie.
Dlatego już na etapie projektowania należy dążyć do możliwie wysokiego poziomu standaryzacji w obszarze systemów sterowania ruchem kolejowym, systemów telekomunikacyjnych, architektury wymiany danych, cyberbezpieczeństwa oraz narzędzi zarządzania ruchem. Szczególne znaczenie ma konsekwentne wdrażanie jednolitych standardów ERTMS/ETCS oraz wspólnego podejścia do cyfrowego zarządzania ruchem na poziomie całej sieci.
Równie istotne jest zapewnienie kompatybilności funkcjonalnej pomiędzy poszczególnymi elementami systemu. Nie chodzi wyłącznie o zgodność techniczną interfejsów, ale także o to, aby różne rozwiązania realizowały te same procesy operacyjne w jednolity sposób. Z perspektywy zarządcy infrastruktury znacznie większą wartość ma ekosystem oparty na powtarzalnych, sprawdzonych rozwiązaniach niż środowisko złożone z wielu unikatowych konfiguracji wymagających odrębnego utrzymania, szkoleń i procedur integracyjnych.
W praktyce oznacza to potrzebę definiowania standardowych architektur referencyjnych dla nowych inwestycji oraz konsekwentnego stosowania tych samych wymagań funkcjonalnych w kolejnych projektach. Takie podejście upraszcza integrację systemów, ogranicza ryzyka związane z interfejsami, zmniejsza koszty utrzymania i modernizacji w całym cyklu życia infrastruktury oraz pozwala szybciej wdrażać innowacje w skali całej sieci.
W przypadku Polski budowa KDP stwarza wyjątkową okazję do stworzenia jednolitego modelu technologicznego dla przyszłej sieci kolejowej. Nowe linie oraz modernizowana infrastruktura powinny być projektowane jako element jednego, krajowego systemu zarządzania ruchem, opartego na wspólnych standardach danych, jednolitych zasadach cyberbezpieczeństwa oraz architekturze umożliwiającej sprawne zarządzanie ruchem z poziomu Obszarowych Centrów Sterowania i nadrzędnych systemów Traffic Management System. Dzięki temu możliwe będzie uniknięcie powstawania „wysp technologicznych” i budowa bardziej efektywnej, niezawodnej oraz łatwiejszej w utrzymaniu sieci kolejowej.
A.R.: Jakie doświadczenia z zagranicznych projektów kolei dużych prędkości mogą być szczególnie przydatne w Polsce? Jakich błędów technicznych i organizacyjnych należy uniknąć na początku programu?
T.R.: Doświadczenia z Europy i innych regionów świata pokazują, iż sukces programu kolei dużych prędkości zależy nie tylko od parametrów nowej infrastruktury, ale przede wszystkim od jakości przygotowania całego programu na etapie planowania i projektowania.
Jedną z najważniejszych lekcji płynących z projektów realizowanych m.in. we Włoszech, Danii, Holandii, Hiszpanii czy Japonii jest konieczność projektowania systemu kolejowego jako jednego organizmu, a nie zbioru niezależnych inwestycji realizowanych na poziomie poszczególnych linii, stacji czy lokalnych obszarów sterowania. Już na początku programu należy określić docelową architekturę zarządzania ruchem kolejowym w skali całej sieci, oczekiwany poziom przepustowości, dostępności i automatyzacji oraz sposób integracji nowych linii z istniejącą infrastrukturą.
Dlatego szczególnie istotne jest poświęcenie odpowiedniej ilości czasu w etap projektowania systemowego. Dotyczy to nie tylko samej infrastruktury, ale również architektury systemów sterowania ruchem, telekomunikacji, cyberbezpieczeństwa, zarządzania danymi oraz utrzymania infrastruktury i taboru. Decyzje podjęte na tym etapie będą wpływać na funkcjonowanie kolei przez kolejne kilkadziesiąt lat.
Drugim ważnym wnioskiem jest konieczność zachowania wysokiego poziomu kompatybilności pomiędzy poszczególnymi elementami systemu. Im bardziej spójne są standardy techniczne, procesy operacyjne i architektura rozwiązań wdrażanych na nowych oraz modernizowanych liniach, tym łatwiejsze staje się późniejsze zarządzanie siecią, jej rozwój i utrzymanie. Pozwala to również ograniczać ryzyka związane z integracją systemów oraz minimalizować problemy na styku różnych technologii.
Doświadczenia międzynarodowe pokazują również, iż coraz większe znaczenie ma niezawodność i dostępność infrastruktury. W przypadku kolei dużych prędkości choćby krótkotrwałe zakłócenia mogą wpływać na funkcjonowanie całej sieci. Dlatego nowoczesne systemy są projektowane z uwzględnieniem redundancji kluczowych elementów oraz wykorzystania diagnostyki predykcyjnej opartej na analizie danych i sztucznej inteligencji. Umożliwia to identyfikowanie potencjalnych problemów zanim doprowadzą one do awarii oraz planowanie prac utrzymaniowych w sposób minimalizujący wpływ na ruch pociągów.
Jeżeli mielibyśmy wskazać najważniejszy błąd, którego należy uniknąć na początku programu, byłoby to traktowanie poszczególnych inwestycji jako odrębnych projektów technicznych bez określenia wspólnej, długoterminowej wizji funkcjonowania całej sieci. Kolej dużych prędkości powinna od początku powstawać jako element jednolitego systemu zarządzania ruchem, infrastruktury i utrzymania. Takie podejście pozwala maksymalnie wykorzystać potencjał nowych inwestycji, zwiększyć przepustowość sieci oraz zapewnić wysoką dostępność i niezawodność transportu kolejowego przez wiele lat.
A.R.: Dziękuję za rozmowę.
