Najciekawsze nie jest jednak to, ile ten zestaw ważył, tylko jak był zorganizowany. Zamiast jednego bardzo długiego pociągu ze standardowymi sprzęgami zastosowano kilka osobnych składów, które jechały jak jeden organizm, zachowując niewielkie odległości i reagując na hamowanie czy przyspieszanie w czasie niemal rzeczywistym.
Za kulisami stoi gigant energetyczno–kolejowy, który od lat odpowiada za transport węgla z kopalń na północy kraju do reszty Chin. To on rozwija technologię, która w założeniu ma pozwolić zwiększyć przepustowość istniejących linii nawet o ponad 50 procent bez budowy nowych torów. Innymi słowy, zamiast dokładać infrastrukturę, Chiny próbują wycisnąć więcej z tego, co już mają.
Siedem pociągów, jeden mózg
Test na Baoshen Railway polegał na wspólnym przejeździe siedmiu pociągów, z których każdy niósł około 5 tysięcy ton ładunku. Zamiast klasycznego schematu „pociąg – długa przerwa – pociąg” wszystkie składy jechały w formacji, jakby były częściami jednego superpociągu. Dystans między nimi nie wynikał ze sztywnych zasad bezpieczeństwa zapisanych pod pociągi niezależne, tylko z tego, co w danym momencie wyliczał system sterowania.
Cały konwój był połączony cyfrowo. Z poziomu systemu zarządzania ruchem sterowano przyspieszaniem, hamowaniem i prędkością, a każdy skład dostosowywał się do zmian niemal natychmiast. Technologia działa podobnie do platooningu ciężarówek na autostradzie, ale w wersji „hardcore”: mówimy o dziesiątkach tysięcy ton żelaza i ładunku, które muszą hamować bardzo przewidywalnie i bez gwałtownych szarpnięć.
Kluczowa różnica wobec standardowej kolei polega właśnie na tym „wspólnym mózgu”. W klasycznym systemie pociągi jadą za sobą na bezpiecznych odstępach, bo każdy reaguje z opóźnieniem na to, co dzieje się przed nim. Tutaj odległości można skrócić, bo wszystkie jednostki dostają te same informacje w tym samym czasie i zachowują się jak zsynchronizowany zespół, a nie przypadkowa kolejka.
Po co Chinom takie eksperymenty na torach?
Jeżeli spojrzeć na liczby, łatwiej zrozumieć, skąd taka presja na innowacje. Kolej w Chinach przewozi już teraz ponad 3 miliardy ton ładunków rocznie, a zapotrzebowanie na transport rośnie wraz z gospodarką i eksportem. Budowa nowych magistrali jest kosztowna, czasochłonna i politycznie wrażliwa, bo wymaga ingerencji w środowisko i przesiedleń. Nic dziwnego, że w centrum zainteresowania trafiają technologie, które podnoszą przepustowość bez dokładania torów.
Koncepcja pociągów w konwoju wpisuje się dokładnie w ten trend. Jeśli można sprawić, że zamiast jednego długiego składu na tej samej sekcji linii w tym samym czasie przejadą dwa czy trzy zsynchronizowane, to z punktu widzenia systemu mamy więcej tonokilometrów wykonanych na tych samych zasobach. To jakby autostrada nagle pozwoliła jechać ciężarówkom bliżej siebie bez utraty bezpieczeństwa.
Drugi wymiar to energetyka i klimat. Transport ładunków koleją jest z natury mniej emisyjny niż przewozy ciężarówkami, zwłaszcza w kraju, który agresywnie elektryfikuje swoje linie. Każdy dodatkowy milion ton przeniesiony z dróg na tory to mniej spalin na autostradach. Jeśli technologia wirtualnego sprzęgania pomoże jeszcze lepiej wykorzystać istniejące linie, może stać się jednym z tych nudnych rozwiązań infrastrukturalnych, które w statystykach klimatycznych robią imponującą różnicę.
Jak działa sterowanie konwojem bez sprzęgów?
U podstaw systemu leży grupa rozwiązań, które w literaturze określa się jako wirtualne sprzęganie i kooperacyjną kontrolę prędkości. Zamiast mechanicznego połączenia wagonów mamy połączenie cyfrowe, w którym liczy się informacja o prędkości, przyspieszeniu i odległości. Komputer na bieżąco oblicza, jak powinna zachować się każda lokomotywa, aby konwój pozostał zwarty, ale bezpieczny.
System wykorzystuje dwa typy danych. Jednym jest względna prędkość i odległość między sąsiednimi pociągami, drugim absolutna informacja o położeniu całego konwoju na linii. Dzięki temu można dynamicznie skracać odstępy przy dobrej widoczności sygnałów i niskim ryzyku, a tam, gdzie warunki się pogarszają, zwiększać dystanse. W praktyce przypomina to autonomiczny tempomat, ale przeniesiony ze świata samochodów na skalę ciężkiej kolei.
Badania nad takimi systemami toczą się od lat na uniwersytetach i w firmach kolejowych, lecz dopiero teraz widać demonstrację, w której te założenia lądują na realnych ciężkich składach, a nie tylko w symulacjach. Co ważne, chodzi o rozwiązanie pracujące na już istniejącej infrastrukturze, a nie o „kolej przyszłości” budowaną od zera. To sprawia, że technologia staje się interesująca nie tylko dla Chin, ale również dla innych krajów szukających sposobu na zwiększenie przepustowości bez betonowania kolejnych dolin.
Najciekawszy w tym wszystkim jest dla mnie szerszy trend. Kolej, która przez dekady kojarzyła się z ciężką, dość analogową infrastrukturą, coraz bardziej przypomina system cyfrowy. Dotąd podstawową jednostką planowania był pojedynczy pociąg. Tutaj widzimy, że można spojrzeć na kilka składów jak na jeden logiczny pakiet danych, który trzeba przepchnąć przez wąskie gardło linii.
To podejście ma ogromny potencjał, ale i ryzyka. Z jednej strony pozwala lepiej zarządzać szczytami przewozów i odciążyć drogi. Z drugiej zwiększa zależność od systemów łączności i oprogramowania. Awaria radiowej sieci sterowania nie jest już tylko lokalną usterką, ale problemem całego konwoju. Będzie więc potrzebna bardzo wysoka redundancja, cyberbezpieczeństwo i procedury awaryjnego rozprzęgania takich zestawów.
Patrząc z perspektywy Europy, gdzie każda większa inwestycja kolejowa jest dyskutowana latami, rozwiązania w stylu chińskiego konwoju bez sprzęgów mogą brzmieć abstrakcyjnie. A jednak idea jest dość uniwersalna: zamiast w nieskończoność rozbudowywać infrastrukturę, lepiej nauczyć pociągi jeździć mądrzej, bliżej siebie i bardziej przewidywalnie. Jeśli pierwsze testy okażą się sukcesem, za kilka lat podobne systemy mogą trafić do kopalnianych linii, korytarzy towarowych między portami a zapleczem logistycznym, a docelowo nawet na główne trasy kontynentalne.