دراسة حالة: Network Rail بشأن القرارات المبنية على البيانات والتي تحافظ على سلامة خطوط السكك الحديدية لدينا
شبكة السكك الحديدية في بريطانيا يتكون من حوالي 200000 كيلومتر من المسار، يعود تاريخ معظمها إلى العصر الفيكتوري.
لكن السكك الحديدية تواجه مشكلة حديثة للغاية: التعامل مع تأثير تغير المناخ وزيادة الظروف الجوية القاسية.
تشكل الأمطار الغزيرة، خاصة عندما تحدث خلال فترة قصيرة، مخاطر خاصة على قطع السكك الحديدية وسدودها. في أسوأ السيناريوهات، يمكن أن تؤدي الأضرار التي لحقت بالأعمال الأرضية إلى إفساد المسار وتسبب خروج قطار فائق السرعة عن مساره.
باعتبارها المنظمة المسؤولة عن البنية التحتية للسكك الحديدية، تعتبر السلامة في شبكة السكك الحديدية أولوية بالنسبة لها. ببساطة، الحوادث على السكك الحديدية تشكل خطرا على الحياة.
ولكن يتعين على الشركة أيضًا الحفاظ على تشغيل الشبكة، وتجنب التأخير والانقطاع. إذا كان هناك خطر تلف أعمال الحفر، فإن الاستجابة القياسية هي وضع حدود للسرعة على الخط: السرعات الأبطأ تقصر مسافات التوقف، وتقلل من فرص الخروج عن المسار.
والتأخير في السكك الحديدية يجلب مخاطر السلامة الخاصة به. لتحسين السلامة وتقليل الانقطاع، تتجه Network Rail ومجلس سلامة ومعايير السكك الحديدية إلى تحليلات البيانات. تم تقديم المشروع كدراسة حالة في المؤتمر العالمي للبيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي الذي عقد مؤخرًا في لندن، في أوائل مارس 2024.
قال راسل شانلي، قائد فريق عمل مخاطر الطقس في Network Rail: “جزء مما نقوم به في Network Rail يعكس حقيقة أن الطقس المتطرف، وخاصة هطول الأمطار، هو حدث متكرر ومتزايد الشدة بشكل متزايد”.
“بعض العواقب المحتملة لذلك خطيرة حقًا. أحد التحديات التي يواجهها زملاؤنا في الهندسة والعمليات هو كيف نحافظ على سلامة الركاب ونحافظ على سلامة الشحن، ولكن في نفس الوقت ندير خدمة… عندما نتخذ قرارات بشأن تشغيل القطارات أم لا، وبأي سرعة نسير؟ تشغيلها، علينا أن نأخذ في الاعتبار مجموعة كاملة من التدابير. ويعتمد ذلك بقوة على الهندسة المنظمة والحكم على العمليات، والقرارات القائمة على المخاطر التي يتخذها موظفونا في يومهم.”
القطع والسدود
هناك أكثر من 250 ألف أعمال ترابية على السكك الحديدية في بريطانيا، تشمل قطع التربة التي تمر عبرها المسارات والسدود التي تمتد فوقها. قال مايك بريجز، مدير رؤى البيانات في مجلس سلامة ومعايير السكك الحديدية: “هذان النوعان من الأصول الأكثر عرضة لخطر الفشل أثناء هطول الأمطار الغزيرة”.
شرع فريقه في إنشاء نموذج لهطول الأمطار واحتمال فشل أعمال الحفر. تتم مراقبة كل أعمال الحفر من خلال 100 معلمة مختلفة، وكان لدى فريق بريجز أكثر من ثمانية تيرابايت من بيانات المطر المقدمة من قبل مكتب التقى.
ولهذا السبب، تم تقسيم البلاد إلى شبكات مربعة مساحتها كيلومتر واحد، حيث يتم قياس هطول الأمطار كل خمس دقائق. ولجعل المهمة أكثر تعقيدًا، لا تتمتع جميع الأعمال الحفرية بنفس معايير البيانات.
قال بريجز: “إنه تحدي كبير حقًا فيما يتعلق بالبيانات”. “إحدى المشاكل الأخرى التي واجهناها كانت خلال فترة التحليل، حيث لم يكن هناك الكثير من الإخفاقات التي حدثت. كان علينا التأكد من أن النماذج التي طورناها لفهم خطر الفشل أثناء هطول الأمطار كانت ذات دلالة إحصائية. علينا أن نتذكر أننا نتخذ القرارات بشأن سرعة قطارات الركاب بناءً على نتائج هذه النماذج.
وقال بريجز إن هذا يعني العمل بشكل وثيق مع خبراء Network Rail.
وتابع بريجز: “التحليل الذي قمنا به كان مقسمًا إلى جزأين”. “بالنسبة لتلك الأعمال الحفرية، كان الأول هو نموذج الضعف. بالنسبة لكمية الأمطار التي تهطل عليها، ما هو خطر فشل ذلك؟
“والثاني كان نموذجًا للتصعيد. لقد فشل شيء ما. ما هو خطر أن يصبح ذلك بالفعل خطرًا للانحراف عن المسار؟ وكان النهج الذي اتبعناه هو النهج الإحصائي. لقد نظرنا إلى أعمال ترابية ذات حجم وشكل معينين، كم مرة تعرضت لهطول أمطار بكثافة معينة؟ وكم مرة رأينا الفشل؟
ثم شكل هذا النموذج الإحصائي الأساس لأداة جديدة، بريما – الاستجابة المتناسبة للمخاطر لتنفيذ سرعات التخفيف على الأصول.
التأخير والتعطيل
تساعد PRIMA فرق العمليات في Network Rail على تحديد أجزاء المسار المعرضة للخطر بعد هطول أمطار غزيرة. ولكنه يهدف أيضًا إلى إعطاء المشغلين صورة أكثر تفصيلاً للمخاطر وتقليل الحاجة إلى قيود شاملة على السرعة.
وهذا أمر مهم، لأن القيود على السرعة ليست غير مريحة فحسب، بل إنها تنطوي على مخاطر في حد ذاتها.
“عندما تنظر إلى هذا الخطر الأساسي، وهو هطول الأمطار الذي يتسبب في فشل أعمال الحفر، فإن التخفيف من هذا الخطر بسيط نسبيًا. قال شانلي: “يمكننا إبطاء القطارات أو إيقافها”. “لكن بشكل متزايد، يتعين علينا أن نفكر في الطرق والمخاطر اللاحقة التي نسببها من خلال إيقاف القطارات أو إبطائها”.
بعض هذه المخاطر كبيرة، مثل مرور القطار عبر الإشارة الحمراء. لكن مشغلي السكك الحديدية يرون مشاكل أخرى، خاصة إذا تسبب التأخير في الاكتظاظ في المحطات. وتتراوح هذه من زيادة خطر سقوط شخص ما على المسار إلى زيادة السلوك العدواني.
قال بريجز: “هناك الكثير من الأشياء المختلفة التي يمكن أن تحدث، مع الخطر الأساسي المتمثل في وقوع حادث خروج عن المسار في ذلك الموقع، ولكن أيضًا من القرارات التي تتخذها فيما يتعلق بالسرعة وما يمكن أن يحدث أيضًا عبر الشبكة”. . والتأخير له تأثير اقتصادي أيضًا.
مدفوعة بالبيانات
تعمل PRIMA كأداة لدعم القرار تقوم بتقييم مخاطر الانحراف عن المسار ومخاطر تقييد السرعة والمخاطر الاقتصادية. فهو يسمح لفرق العمليات باتخاذ قرارات قائمة على البيانات واستخدام قيود السرعة بطريقة أكثر معايرة لتناسب المخاطر في قسم معين من المسار. وهذا يضمن السلامة، لكنه يحافظ على تشغيل الشبكة قدر الإمكان.
في المستقبل، يمكن لـ Network Rail إضافة أجهزة استشعار عن بعد ومراقبة الحالة عن بعد إلى أدواتها؛ إنها تستخدم بالفعل صور الأقمار الصناعية، وفي المستقبل، يمكن التحقق من ذلك بواسطة الذكاء الاصطناعي (AI). وقال بريجز: “في الوقت الحالي، نحن نعتمد بشكل كبير على تحديد المهندسين لموقع الصور وفحصها”.
تبحث Network Rail أيضًا عن طرق أخرى يمكن للتحليلات من خلالها تحسين السلامة والعمليات، طالما يمكنها الحصول على البيانات. هطول الأمطار وأعمال الحفر ليست سوى خطر واحد.
قال شانلي: “إنها شريحة ضيقة جدًا من المخاطر المرتبطة بالطقس التي تؤثر على السكك الحديدية”. وهو يعترف بأنه كثيرا ما يُسأل عن “الإجازات على المحك”.
وتابع قائلاً: “سأعطيك واحدة جديدة: الترامبولين على الخط”. “في كل عام، نتيجة للرياح العاتية، في مرحلة ما في مكان ما على الشبكة، سنواجه اضطرابًا بسبب اصطدام ثلاثة ترامبولين على الأقل بالسكك الحديدية. من أين تبدأ بالبيانات الخاصة بهذا الخطر؟
