Helsingin metron ja sen läntisen laajennuksen (2017) asetinlaitejärjestelmä on toteutettu commercial-off-the-shelf -alustalla (COTS). Jo viiden vuoden ajan, Mipron SIL4 HIMax -pohjainen TCS-O -asetinlaite on ohjannut ja valvonut satoja radanvarsilaitteita kuten opastimia, vaihteita ja raideosuuksien vapaanaoloa, sekä muita turvallisuuden kannalta kriittisiä elementtejä, kuten palorullaovia erinomaisella käytettävyyden tasolla ja turvallisesti. Vuosien varrella järjestelmään on lisätty uusia toimintoja ja elementtejä. Järjestelmän rakenteen ansiosta, sen jatkokehittäminen ja laajentaminen on ollut suoraviivaista.
COTS-pohjaisen laitteiston käyttämisen edut
Käytettävyys ja turvallisuus
Asetinlaitejärjestelmissä korkea käytettävyys ja turvallisuus ovat välttämättömiä. Valitulla laitteistolla ja alustalla on keskeinen rooli järjestelmätoimituksissa ja järjestelmätoimittajan täytyykinpystyä luottamaan käytettyyn laitteistoon ja alustaan, jotta se pystyy täyttämään alan korkeat vaatimukset. Järjestelmätoimittajalla on myös oltava luottamus siihen, että laitetoimittaja pystyy toimittamaan laitteet lyhyessä ajassa ja sovitusti koko toimitetun järjestelmän elinkaaren ajan. Käyttäessään luotettavan toimittajan COTS-laitteistoa,raideliikenteen järjestelmätoimittaja käyttää laitteistoa, joka on jo laajalti käytössä – ei vain raideliikenteessä, vaan myös useilla muilla korkeaa käytettävyyttä ja turvallisuutta vaativilla teollisuuden aloilla, kuten vesi, öljy, kaasu ja kemianteollisuus. Lisäksi esisertifioidut COTS-alustat eivät ainoastaan täytä asiaankuuluvia raideliikenteen standardeja, vaan usein samat alustat on sertifioitu myös muiden alojen standardien mukaisesti. Nämä syytantavat järjestelmätoimittajalle erittäin vahvan pohjan rakentaa sovelluksia, jotka varmistavat raideliikenteessä vaadittavan hyvän käytettävyyden tason ja turvallisuuden.
Kustannus
Alustan ja laitteiston hinta on luonnollisesti merkittävä tekijä. Toisin kuin yrityskohtaisesti tuotettuja laitteistoja, joita valmistetaan usein vain yhtä tarkoitusta varten ja näin myös pienempiä määriä, useampaa toimialaa palvelevia COTS-laitteita valmistetaan suuria määriä. Näin laitteiston tuotantokustannuksissa voidaan säästää. Tämä tarkoittaa säästöjä paitsi järjestelmän hankinta-aikana, myös järjestelmän koko elinkaaren ajan. Toisin kuin yrityskohtaisesti tuotetuissa järjestelmissä, COTS-laitteiston uudelleenkäyttö on myös mahdollista. Tämä tuo sekä raha- että ympäristösäästöjä.
Liitettävyys ja rajapinnat
Nykyään asetinlaitejärjestelmä ei ole vain erillinen itsenäinen järjestelmä, joka ohjaa perinteisiä radanvarsielementtejä, kuten opastimia, vaihteita. Käyttäjällä voi olla erilaisia tarpeita liittää apujärjestelmiä asetinlaitejärjestelmään, jota pystytään valvomaan ja ohjaamaan. Tällaisia apujärjestelmiä voivat olla esimerkiksi: UPS, palohälytysjärjestelmät, ovijärjestelmät, automaattinen junankulunvalvonta (ATP), älykkäät vaihteenlämmitysjärjestelmät, älykkäät radan varren ja kaluston tiedonkeruujärjestelmät ja –valvontajärjestelmät. I/O-rajapinnat ja standardoidut tietoliikenneprotokollat, kuten Ethernet, TCP/UDP, RS232, RS422 & CAN ovat yleensä helposti saatavilla tuotteessa ja koska COTS-laitteistoa käytetään useilla teollisuudenaloilla, saatavilla on myös harvinaisempia protokollia. Myös uusia rajapintoja voidaan tuoda COTS-alustaan ilman ylimääräisiä ongelmia. Esimerkiksi Mipro on ottanut käyttöön Rail Safe Transport (RaSTA) -protokollan käytettäväksi Mipron COTS-pohjaisessa asetinlaitejärjestelmässä.
Pitkäkestoinen asiakassuhde
Asiantuntijoiden käytettävyys
Raideliikenteen asetinlaitejärjestelmien elinkaari on tyypillisesti hyvin pitkä. Toimitetun järjestelmän elinkaaren aikana muutostarpeet ovat erittäin todennäköisiä. Hyvät COTS-pohjaiset järjestelmät toteutetaan käyttämällä IEC 61131 -standardin mukaisia työkaluja. Näin varmistetaan, että uusia asiantuntijoita löytyy eri sukupolvista vuosien varrella, eikä omien järjestelmien ohjelmointi- ja asennuskyvyn ylläpitämiselle ole niin laajaa tarvetta.
Komponenttien käytettävyys ja yhteen toimittajaan lukittautuminen
Järjestelmäkomponentit saavuttavat käyttöikänsä lopun ja valmistajan tuki niille loppuu lopulta. Korvaava komponentti yrityskohtaiselle tuotteelle on pahimmillaan erittäin vaikea löytää, kun taas COTS-maailmassa useita teollisuudenaloja palveleva korvaava komponentti voidaan saada saataville jopa vuosia ennen vanhan komponentin käyttöiän päättymistä. On myös syytä huomioida, että käyttäjä ei ole COTS:ia käyttäessään täysin lukittunut alkuperäiseen järjestelmätoimittajaan ja tästä syystä osa infra-omistajista on alkanut suosia COTS-tuotteita.
COTS:in käyttäminen televiestinnässä
Televiestintämaailman ja raideliikenteen signalointimaailman välillä on yhtäläisyyksiä. Järjestelmät rakennetaan pitkää käyttöä varten ja uuden teknologian kehittäminen ja markkinoiden mukauttaminen vie vuosia. Kuten raideliikenteen signalointibisnestä, myös televiestintätoimintaa hallitsivat aiemmin tietyt harvat suuret yhtiöt. Noin 10 vuotta sitten uusia yrityksiä tuli televiestintämarkkinoille COTSin avulla. Siirtyminen COTSiin on nopeuttanut suunnittelusykliä ja alentanut ylläpito- ja laitteistokustannuksia. COTSin käyttö tasoitti tietä myös palvelinvirtualisoinnille, joka on ottamassa paikkansa myös raideliikenteessä.
Turvaamassa maailman pohjoisinta metroa
Pääkaupunkiseudun metro
Helsingin metro avattiin vuonna 1982 ja sitä on laajennettu useita kertoja historiansa aikana. Suurin muutos tapahtui vuonna 2017, kun metroradat ylittivät ensimmäistä kertaa Helsingin kaupungin rajat ja ulottuivat Espoon kaupunkiin. Länsimetrohanke toi metroverkostoon 8 uutta asemaa. Tällä hetkellä toinen iso projekti, Länsimetron laajennus, on valmistumaisillaan.
Kriittiset hankinnat esisuunnitteluvaiheessa
Alkuperäinen suunnitelma oli toteuttaa Länsimetron signalointi CBTC-tekniikalla ja operoida täysin automatisoidusti GOA4-käytössä. Tämä suunnitelma kuitenkin peruuntui alkuvuodesta 2015 ja liikenteenohjaus- ja asetinlaitejärjestelmä jouduttiin kilpailuttamaan ja hankkimaan uudelleen nopeassa aikataulussa. Kun Mipro valittiin toimittamaan metron laajennuksen asetinlaite– ja liikenteenohjausjärjestelmä vuonna 2015, aikaa ei ollut hukattavaksi. Käytetyn modulaarisen COTS-ratkaisun ansiosta oikeiden laitekokoonpanojen suunnittelu kullekin asemalle oli nopea prosessi ja laitehankinnat voitiin aloittaa hyvissä ajoin jo esisuunnitteluvaiheessa. Vaikka käytettävä laitteistokokoonpano määrittyy kokonaan vasta lopullisen suunnittelun aikana, järjestelmän laajentaminen olisi silti ollut mahdollista modulaarisen arkkitehtuurin ansiosta. Myös COTS-alustatoimittajan toimitusajat tukivat projektin nopeaa käynnistystä.
Erityiset rajapinnat ja toiminnot
Koska uusi linja oli jatkoa olemassa olevalle toimivalle metrolinjalle, tarvittiin olemassa olevaan järjestelmään rajapinta. Hankeorganisaatio ei löytänyt taloudellisesti ja teknisesti järkevää tapaa muuttaa nykyisen metrolinjan asetinlaite- ja liikenteenohjausjärjestelmää. Tästä syystä rajapintaa ei rakennettu yleisellä tavalla, jossa kaksi asetinlaitejärjestelmää kommunikoivat keskenään ja siten yhdessä suojaavat junien liikkumista järjestelmien välisellä rataosuudella. Mipro suunnitteli ja rakensi yhteistyössä asiakkaan ja projektin turvallisuusorganisaation kanssa erityisen rajapinnan, jossa kahden järjestelmän ohjaus- ja valvonta-alueet limittyivät turvallisen liikenteen saavuttamiseksi järjestelmien rajalla.
Uudella metro–osuudella on yhteensä 52 erilaista teknistä järjestelmää matkustajien turvallisuuden ja sujuvan matkustuskokemuksen varmistamiseksi. Jotkut näistä järjestelmistä ovat myös yhteydessä asetinlaitejärjestelmään. Tietenkään pelkkä tiedonsiirtorajapinta ei riitä, vaan toiminnot on myös suunniteltava ja toteutettava järjestelmiin. Modulaarisen COTS-alustan joustavuus ja Mipron arkkitehtuuri mahdollistivat epätavalliset rajapinnat ja toiminnot ilman itse perustuotteen raskasta räätälöintiä.
Esisertifioitu alusta, joka säästää aikaa ja rahaa
Raideliikenneprojekteissa toimituksen SIL4-hyväksynnän saaminen on iso ja tärkeä prosessi. Toimitetun järjestelmän soveltuvuus aiottuun ympäristöön ja käyttötarkoitukseen tulee olla osoitettavissa. Kaikissa kolmessa Mipron metroprojektissa on käytetty esisertifioitua COTS-alustaa. Käytetty alusta on suunniteltu ja toteutettu raideliikenteen liittyvien standardien mukaisesti. Esisertifioidun alustan käyttö vähensi riippumattoman turvallisuusarvioijan (EN ISA) todistustaakkaa projektin suunnittelun ja toteutuksen aikana ja järjestelmätoimittajana Mipro pystyi keskittymään omaan ydinosaamiseensa ja itse sovelluksen sopivuuden todistamiseen. COTS-alustan valmistaja on jo huolehtinut asiaankuuluvien standardien noudattamisesta ja siitä, että alustaan liittyvät laitteistot, ohjelmistot, ohjelmointityökalut, tietoliikenneprotokollat ja niihin liittyvä dokumentaatio on käynyt läpi tarvittavat arvioinnit. Tämä tarkoittaa, että esisertifioitua alustaa voidaan käyttää SIL 4 -sovelluksissa edellyttäen, että järjestelmän toimittaja valvoo COTS-valmistajan asettamia turvallisuuteen liittyviä sovellusehtoja (SRAC) ja suunnittelee ja toteuttaa sovelluksen hallitusti tarkoitettuun ympäristöön.
Pääkaupunkiseudun metro tänään
Länsimetro on ollut matkustajaliikenteessä vuodesta 2017. Länsimetrohankkeen jälkeen Mipro on toteuttanut kaksi muuta pääkaupunkiseudun metroprojektia: Helsingin metron vanhan osan uudelleensignaloinnin (2017-2019) sekä toisen Länsimetron laajennuksen (2020-2022), joka venyttää metroraiteet entisestään syvemmälle Espoon puolelle ja lisää metroverkostoon 5 uutta asemaa ja maanalaisen metrovarikon. Kirjoitushetkellä toisen laajennuksen asetinlaiteprojekti on loppusuoralla ja kuljettajakoulutus uudella rataosuudella, joka on turvattu ja ohjattu uudella järjestelmällä, on parhaillaan käynnissä.
AIHEESEEN LIITTYVÄ SISÄLTÖ
Artikkeli:
A SIL4 certified signalling solution with flexible COTS
Lue lisää metro ratkaisuista
Metro ratkaisut ja referenssit
Video:
KIRJOITTAJA
Janne Siirilä
Asiakkuuspäällikkö
Jannella on lähes 20 vuoden kokemus asetinlaite- ja raideliikenteen ohjausjärjestelmistä, joista noin 15 vuotta on metroliikenteen parissa.
Miprolla Janne toimii asiakkuuspäällikkönä vastaten kaupunkiliikenteen asiakkuuksista.
