Prestižní mezinárodní projekt RHINOS na Univerzitě v Pardubicích zahájen

Prestižní mezinárodní projekt RHINOS na Univerzitě v Pardubicích zahájen

téma projetu: EGNOS a Galileo zvýší bezpečnost vlaků

Odborníci Fakulty elektrotechniky a informatiky Univerzity Pardubice zahájili počátkem ledna 2016 řešení prestižního mezinárodního projektu s označením RHINOS (Railway High Integrity Navigation Overlay System). Jedná se o projekt, který je financován z programu HORIZONT 2020, což je rámcový program pro výzkum a inovace Evropské unie pro období 2014-2020.

Hlavním cílem projektu RHINOS je definovat a vypracovat systém pro lokalizaci vlaků na principu Globálního navigačního satelitního systému (GNSS) s tím, aby systém splnil ty nejnáročnější požadavky na bezpečnost dle evropských železničních standardů. Tento systém bezpečné lokalizace vlaků je určen zejména pro Evropský vlakový zabezpečovač ETCS (European Train Control System), u kterého je v současné době funkce určení bezpečné polohy vlaku realizovaná pomocí nákladných balíz  umístěných na trati. RHINOS nahradí tyto fyzické balízy pomocí tzv. balíz virtuálních. Řešení má za cíl využít bezpečnostní služby GNSS SoL (Safety-of-Life), které byly primárně vyvinuty pro řízení bezpečnostních operací v letectví.   Předpokládá se, že řešení RHINOS bude založeno alespoň na dvou různých satelitních konstelacích (GPS, Galileo) a dále na využití systému EGNOS. EGNOS je evropská geostacionární překryvná vrstva, která uživateli poskytuje vyšší přesnost určení polohy než samotný GPS a zejména pak garanci přesnosti polohy, tzv. integritu. Dalším důležitým cílem projektu je nalézt taková řešení, pro která bude možné vypracovat mezinárodní standardy s globálním využitím. Evropská komise předpokládá, že právě tato mezinárodní standardizace významně posílí konkurenceschopnost ETCS na trzích mimo Evropu (Austrálie, Čína, Severní a Jižní Amerika, atd.)      

Koordinátorem projektu RHINOS je sdružení italských univerzit RadioLabs a členy konsorcia kromě Univerzity Pardubice jsou: ANSALDO  STS (Itálie), DLR – Národní centrum pro letectví a vesmír (Německo), Nottingham University (Velká Británie),  SOGEI (Itálie) a Stanford University (USA). Subdodavatelem Univerzity Pardubice je GNSS Centre of Exellence (Česká republika). Prestižním a skutečně mezinárodním se tento projekt stal zejména přizváním vědeckých pracovníků Univerzity ve Stanfordu z proslulého Silicon Valley v Kalifornii, kteří mají s vývojem bezpečnostních systémů na principu GNSS pro letectví významné zkušenosti.         

Řešení projektu RHINOS bude trvat 18 měsíců a na jeho řešení z programu H2020 získalo konsorcium dotaci ve výši  1,5 mil. Eur. Účast Univerzity Pardubice je 100% hrazená a získá 200.000 Eur (5,4 mil. Kč). Na řešení tohoto projektu budou po celou dobu jeho řešení dohlížet zpravodajové regulačního úřadu Evropské unie  GSA (Agentura pro evropský GNSS ) se sídlem v Praze.

     Samotná myšlenka týkající se využití satelitní navigace pro efektivní zvýšení bezpečnosti na železnici není nová. První úvahy v této oblasti vznikly v ČR na Českých drahách před dvaceti lety. O rok později v  r. 1996 bylo v Pardubicích založeno specializované pracoviště Českých drah s názvem Laboratoř inteligentních systémů, které již provádělo první zkoušky určení polohy kolejových vozidel s využitím GPS v oblasti Pardubice-Hradec Králové-Choceň. Krátce po svém vzniku začalo toto pracoviště úzce spolupracovat s Univerzitou Pardubice, tehdy Dopravní fakultou Jana Pernera. Již v r. 1998 tento tým českých odborníků spolu s dalšími západoevropskými kolegy získal a řešil významný evropský projekt  APOLO (Advanced Train Position Locator). Jedny z prvních zkoušek tehdy vyvíjeného celoevropského satelitního systému EGNOS pod akronymem ESTB (EGNOS System Testbed) se proto ne náhodou uskutečnily ve východních Čechách. Tyto zkoušky proběhly na trati Potštejn-Litice nad Orlicí za úzké spolupráce s francouzským Národním kosmickým centrem CNES v Toulouse v r. 2000.  Odborníci z Pardubic začali od r. 1999 pracovat v mezinárodních skupinách expertů jako GNSS Rail Advisory Forum v Bruselu (1999-2000) nebo UIC Galileo for Rail v Paříži (2005-2011). Začali rovněž aktivně spolupracovat s odborníky z USA, kteří se zabývali vývojem systému pro zabezpečení a řízení vlaků PTC (Positive Train Control) na principu GPS. Na výsledky projektu APOLO navazovaly další úspěšné národní projekty Grantové agentury ČR, Ministerstva dopravy ČR i Evropské kosmické agentury (ESA). Do řešení těchto navazujících projektů se postupně zapojil i tehdy nově vzniklý Ústav elektrotechniky a informatiky, ze kterého následně v r. 2008 vznikla současná Fakulta elektrotechniky a informatiky. Výzkumníci z Pardubic publikovali dosažené výsledky v této oblasti na četných konferencích v Evropě i zámoří. Byli zváni přednášet na zahraničních univerzitách i workshopech. 

Výše uvedená chronologie činností v oblasti satelitní navigace pro zabezpečení vlaků v Pardubicích ukazuje, že zapojení Univerzity Pardubice do tak významného projektu, jakým je RHINOS, nebylo vůbec náhodné. Přehled činností a zejména pak dlouhodobost řešení dává tušit, o jak složitou a náročnou problematiku se jedná. Aby ne. V konečném důsledku by totiž nesprávné použití satelitní navigace mohlo ohrozit či zmařit životy mnoha lidí. Od řešení projektu RHINOS se proto očekává, že navržený systém lokalizace bude muset vyhovovat těm nejvyšším cílům bezpečnosti. Jen pro představu to např. znamená, že nebezpečné selhání určení polohy vlaku na principu GNSS může nastat jednou za méně než 100 000 let!

Minulá dvě desetiletí v tomto oboru byla charakterizována hledáním vhodných způsobů pro dosažení požadované bezpečnosti určení polohy vlaků na principu GPS či GLONASS. Výzkum v minulém období lze pro představu charakterizovat krátkým úsekem na parabole s pozvolným růstem vycházejícím z bodu 0. Nyní lze již určit polohu (byť omezeně) i pomocí dalších globálních systémů, kterými jsou Galileo či BeiDou. Proto kromě dosažení požadované bezpečnosti lokalizace se bude v rámci projektu RHINOS hledat i takové řešení, které možní efektivní využití více konstelací. Tedy zejména pak s ohledem na co nejvyšší dosažitelnou pohotovost (dostupnost) určení absolutní polohy vlaku - a to globálně.

Tlak ze strany železnice, železničního a kosmického průmyslu na využití satelitní navigace pro zabezpečení vlaků v současné době nebývale roste. Obrazně se proto nyní nacházíme na pomyslné parabole v bodu, ze kterého křivka poroste strmě vzhůru. Dochází k instalaci systému PTC na mnoha tratích v USA. Po řadě zkoušek demonstrací byly také podepsány první kontrakty na řešení bezpečné lokalizace vlaků dle evropských norem bezpečnosti pro železnice v Austrálii, Evropě a Ruské federaci. Bude proto nutné vypracovat mezinárodní standardy týkající se využití GNSS na železnici. A to nejen pro dosažení vyšší konkurenceschopnosti evropského průmyslu, nýbrž i pro zajištění požadované součinnosti systémů na tratích spojující vzdálené regiony, jako např. mezi Evropu a východní Asií. I k řešení těchto problémů odborníci z Univerzity Pardubice v rámci řešení projektu RHINOS přispějí.

doc. Ing. Aleš Filip, CSc.
Ing. Zdeněk Němec, Ph.D.
 

Kontakt: ales.filip@upce.cz

                zdenek.nemec@upce.cz