"Najlepszą metodą przewidywania przyszłości jest jej tworzenie" - Peter Drucker   

Główne Menu


Strona Główna


PSTT
· O Stowarzyszeniu
· Wydarzenia
· Statut


Redakcja wortalu
· O Nas
· Kontakt

Artykuły
· Telematics
· Transport

Inne
· Słownik telematyczny
· Konferencje
· Polecamy
· Do pobrania
· FAQ

Partnerstwo


Szukaj


Artykuły :: Transport :: Autorski

ERTMS - EUROPEJSKI SYSTEM ZARZĄDZANIA RUCHEM KOLEJOWYM
Andrzej BIAŁOŃ
2006-08-20 21:22:32

1. WPROWADZENIE
Europejski System Zarządzania Ruchem Kolejowym (ERTMS) zgodnie z Decyzją Komisji Europejskiej 2001/260/EC ma zapewnić interoperacyjność kolejową.
Interoperacyjność kolejowa to szeroko rozumiana zgodność:
· infrastruktury
· zasilania
· utrzymania
· sterowania
· taboru
· ruchu

Interoperacyjność kolejowa dotyczy zarówno linii istniejących jak i nowo budowanych, dotyczy istniejących systemów sygnalizacyjnych i ERTMS-u .
Interoperacyjność operacyjna sterowania zapewnia międzynarodowe bezpieczne prowadzenie pociągów po różnych sieciach europejskich, a zwłaszcza:
1. przejazd pociągu przez granicę bez konieczności zatrzymywania pociągów,
2. bez zmiany lokomotyw,
3. bez zmiany maszynisty,
4. wykorzystując wyłącznie standardowe zadania zgodne z ERTMS.

Jeśli po dwóch stronach granicy istnieją różne systemy sygnalizacyjne a pojazd wyposażono w pokładowe urządzenie ERTMS, które wymaga od maszynisty wiedzy o więcej niż jednym systemie sygnalizacyjnym, to pojazd jest interoperacyjny technicznie a nie operacyjnie ponieważ punkt 4 nie jest spełniony.
Interoperacyjność techniczna jest składową interoperacyjności operacyjnej.


2. OPIS OGÓLNY SYSTEMU ERTMS
Europejski System Zarządzania Ruchem Kolejowym (ERTMS) składa się z:
¨ Europejskiego Systemu Sterowania Pociągiem (ETCS),
¨ systemu transmisji radiowej GSM-R,
¨ Europejskiej Warstwy Zarządzania Pociągami ETML.


3.1. Opis systemu ETCS
3.1.1. Główne założenia ETCS.
ETCS ma uzupełnić a w przyszłości w dużej mierze zastąpić zróżnicowane systemy AKJP (Automatycznej Kontroli Jazdy Pociągów) jednym wspólnym systemem. Tak więc musi być w pełni zaakceptowany przez różne europejskie a w przyszłości także nieeuropejskie zarządy kolejowe. Oznacza to, że musi spełniać wszystkie funkcje spełniane przez aktualnie stosowane systemy, przy czym niektóre funkcje podstawowe będą obowiązujące dla wszystkich linii wyposażonych w ETCS, a inne będą wykorzystywane w miarę potrzeby.

Jednocześnie, ze względów ekonomicznych system ten będzie musiał zapewnić możliwość współpracy z różnorodnymi strukturami zarówno od strony pojazdu jak i od strony infrastruktury. Ponadto system ten ma umożliwić prowadzenie ruchu zgodnie z wymaganiami i przepisami poszczególnych zarządów kolejowych oraz zapewniać bezpieczeństwo na wysokim poziomie, nie niższym niż dotychczas.
Konieczne jest także umożliwienie płynnego przekraczania granic zarządów kolejowych bez dłuższych postojów dla zmiany lokomotywy oraz obniżenie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych poprzez zwiększenie rynku i wprowadzenie rynkowych zasad konkurencji pomiędzy producentami systemów sterowania dla kolei poprzez udostępnienie potencjalnym producentom pełnej dokumentacji interfejsów pomiędzy modułami systemu i funkcjonalnych oraz systemowych wymagań dotyczących poszczególnych modułów.

Tak postawione cele osiągane są poprzez daleko idącą modułowość funkcji i struktury systemu, otwartą architekturę sprzętową i programową oraz mechanizmy uwzględniania krajowych i lokalnych przepisów ruchowych.

ETCS oparty jest na cyfrowej transmisji tor-pojazd. Transmisja może być realizowana poprzez balisy, krótkie, średnie bądź długie pętle, cyfrowy kanał radiowy lub specjalizowane moduły transmisyjne. Dane opisujące tor oraz dane opisujące pojazd służą do obliczania statycznych i dynamicznych profili prędkości. Obliczony profil jest ciągle porównywany z aktualną prędkością w funkcji położenia. Konieczna do tego funkcja lokalizacji oparta jest na jednoznacznie rozróżnialnych (poprzez unikalny numer) i precyzyjnie lokalizowanych urządzeniach do transmisji punktowej (balisach lub znacznikach końca pętli).
Funkcje kontroli i nadzoru pracują zawsze według tych samych zasad niezależnie od kanału, którym została odebrana informacja z toru. Podstawowe funkcje spełniane przez urządzenia pojazdowe i przytorowe przedstawione zostały na rysunku 1.

rys1
Rysunek 1. Podstawowe funkcje pojazdowych i przytorowych urządzeń ETCS.

Na rysunku tym widać wyraźnie podział na urządzenia przytorowe, transmisję tor-pojazd i urządzenia pojazdowe. Jest to podział występujący zawsze w systemach AKJP opartych o transmisję tor-pojazd. Należy jednak zwrócić uwagę, iż w przypadku systemu ETCS większość funkcji może być realizowana zarówno przez urządzenia przytorowe jak i przez urządzenia pojazdowe.

Każdy pojazd wyposażony w urządzenia ETCS zdolny jest do realizowania wszystkich funkcji pokazanych po stronie oprzyrządowania pojazdowego ETCS na rysunku 1. Używanie bądź nie poszczególnych funkcji zależy od zawartości informacji odebranej z toru czyli od poziomu zastosowania ETCS-u oraz konfiguracji urządzeń przytorowych. Nie oznacza to jednak, że każdy pojazd wyposażony w ETCS zdolny jest do poruszania się po każdej linii wyposażonej w ETCS (np. pojazd wyposażony w urządzenia poziomu 2 na pewno może poruszać się po linii wyposażonej w poziom 1, natomiast sytuacja odwrotna jest praktycznie niemożliwa).

Urządzenia przytorowe są w zależności od poziomu zastosowania i konfiguracji przygotowane do wykonywania tylko określonego zakresu funkcji. Zakres ten określa się projektując wyposażenie linii w ETCS biorąc pod uwagę między innymi potrzeby linii (wyrażane poprzez np. wymaganą przepustowość linii, prędkość linii, wymagany komfort pasażerów) oraz koszty inwestycji i eksploatacji. Projektowanie rozpoczyna się od ustalenia poziomu wyposażenia linii. Następnie określa się konfigurację ETCS-u, a potem wykonuje szczegółowy projekt.

ETCS dzieli się na trzy poziomy: pierwszy, drugi i trzeci. Wyposażanie linii kolejowych i pojazdów szynowych w ETCS może być realizowane stopniowo poprzez montowanie urządzeń kolejnych poziomów.
Należy wyraźnie rozróżnić poziom urządzeń w torze od poziomu urządzeń na lokomotywie. Przykładowo lokomotywa wyposażona w urządzenia poziomu trzeciego może poruszać się po liniach wyposażonych w urządzenia do pierwszego, drugiego bądź trzeciego poziomu ETCS, ale lokomotywa wyposażona tylko w urządzenia pierwszego poziomu ETCS może poruszać się tylko po liniach wyposażonych w urządzenia do pierwszego poziomu ETCS, podczas gdy na linii wyposażonej w drugi lub trzeci poziom ETCS nie będzie mogła się poruszać, gdyż od pierwszej napotkanej balisy odbierze sygnał "STÓJ".


3.1.2. Poziomy i konfiguracje systemu ERTMS/ETCS
Poziomy a także możliwe w ramach poszczególnych poziomów konfiguracje można przedstawić korzystając z funkcji omówionych powyżej. Wyróżniamy trzy podstawowe poziomy ERTMS/ETCS:
Poziom pierwszy jest poziomem wstępnym i zapewnia zabezpieczenie jazdy pociągu. Zapewnia, że pociąg nie przejedzie poza miejsce ograniczające ustawioną i utwierdzoną drogę przebiegu, oraz że nie przekroczy prędkości dopuszczalnej na żadnym odcinku drogi przebiegu.

Lokomotywa wyposażona w urządzenia pierwszego poziomu ETCS posiada: komputer bezpieczny (European Vital Computer - EVC), komputer obsługujący (Maintenance Computer), komputer do współpracy z maszynistą (Man Machine Interface - MMI), rejestrator, jednostkę pomiaru drogi i czasu (odometr), oraz antenę do odbioru informacji z transponderów (balis) ułożonych w torze. Wszystkie te elementy sprzętowe są połączone za pomocą znormalizowanego łącza zwanego ETCS-bus, do którego można dołączać także inne dodatkowe urządzenia.

Lokomotywa poziomu pierwszego może, ale nie musi być wyposażona w urządzenia do odczytu informacji z pętli (EUROLOOP), oraz w cyfrowe urządzenia radiowe (EURORADIO) czy specjalizowane moduły transmisyjne.
Tor wyposażony w urządzenia poziomu pierwszego posiada balisy przełączalne sterowane przez logikę urządzeń zabezpieczających (blokadę) do przekazywania informacji wyświetlanej na semaforach do kabiny maszynisty.
Tor może być dodatkowo wyposażony w pętle lub radio wykorzystywane do uaktualniania informacji przekazywanej poprzez balisy lub do dwukierunkowej komunikacji tor-pojazd w celu prowadzenia wstępnej obróbki informacji przez urządzenia przytorowe.
Poziom 1 ERTMS może być realizowany bez uaktualniania lub z uaktualnianiem informacji. Taka wersja systemu jest tania ale ogranicza przepustowość linii i wymaga od maszynisty znajomości sygnalizacji obowiązującej na danej kolei. Przewiduje się stosowanie jej przede wszystkim dla linii drugorzędnych i słabo obciążonych gdzie nie przewiduje się pociągów międzynarodowych, dużych prędkości i problemów z przepustowością linii.

Poziom 1 z uaktualnianiem można realizować w różnych konfiguracjach sprzętowych, przy czym uaktualnianie może mieć charakter punktowy (np. uaktualnianie poprzez dodatkowe balisy) lub charakter odcinkowy (np. uaktualnianie przez europętlę). Możliwe jest także uaktualnianie informacji poprzez Specyficzny Moduł Transmisyjny do systemu narodowego. Na przykład dla potrzeb PKP, przy opracowywaniu studium zastosowania ERTMS dla linii E-20 Warszawa - Kunowice rozpatrywano wykorzystanie transmisji zastosowanej w systemie KHP do uaktualniania informacji w poziomie 1 ETCS.
Poziom drugi ETCS to sterowanie ruchem w oparciu o ciągłą cyfrową dwukierunkową transmisję radiową.
Tak więc lokomotywa poziomu drugiego poza oprzyrządowaniem lokomotywy poziomu pierwszego musi być dodatkowo wyposażona w urządzenia do obsługi cyfrowego kanału radiowego (EURORADIO).
Tor jest wyposażany poza balisami dodatkowo w radiowe centra sterowania (Radio Block Centre - RBC). Jednocześnie z toru można usunąć semafory, gdyż ich funkcje przejmuje ciągła transmisja cyfrowa. Balisy nie muszą już być przełączalne, gdyż informacje zmienne łatwo można przekazywać poprzez kanał radiowy. Nie mogą jednak zostać usunięte, gdyż są podstawą lokalizacji pojazdów.

Poziom 2 nie ogranicza przepustowości linii i nie wymaga od maszynisty znajomości sygnalizacji obowiązującej na danej kolei. Przewiduje się stosowanie go przede wszystkim dla linii międzynarodowych, linii dużych prędkości i innych linii znaczenia podstawowego.
Poziom trzeci stanowi rozwinięcie poziomu drugiego poprzez przeniesienie kontroli zajętości torów z urządzeń przytorowych do urządzeń pojazdowych. Pozwala to na jazdę przy ruchomym odcinku blokowym (uniezależnienie się od odcinków blokowych) i umożliwia rezygnację z obwodów torowych i liczników osi.
Lokomotywa poziomu trzeciego poza oprzyrządowaniem lokomotywy poziomu drugiego musi być dodatkowo wyposażona w bezpieczny i niezawodny system kontroli całości składu (Train Integrity Unit).
Głównym wyposażeniem toru pozostają poza balisami radiowe centra sterowania (RBC), chociaż funkcje kontroli zajętości torów realizowane są w nieco odmienny sposób.

Poziom 3 opiera się na radiowej łączności GSM-R do wydawania zezwoleń na jazdę i zastąpieniu konwencjonalnej techniki kontroli zajętości torów poprzez kombinację kontroli położenia pociągów i kontroli ciągłości składów. Daje to możliwość przygotowywania zezwoleń na jazdę w oparciu o zasadę ruchomego odstępu blokowego. Konfiguracja taka daje możliwość maksymalnego wykorzystania przepustowości linii, jednak uniemożliwia prowadzenie ruchu mieszanego rozumianego jako wykorzystywanie linii do jazd pociągów wyposażonych i niewyposażonych w pokładowe urządzenia ETCS.

W przypadku poziomu 1 cała obróbka danych ma miejsce w urządzeniu pokładowym, podczas gdy dla konfiguracji poziomu 2 i 3 obróbka informacji odbywa się częściowo w urządzeniach pokładowych a częściowo w urządzeniach przytorowych czyli w Centrum Sterowania Radiowego (Radio Block Centre -RBC). Dla poziomów 2 i 3 zależnie od konfiguracji pewne kroki obróbki danych mogą mieć miejsce w urządzeniach pokładowych bądź w RBC. Nie uwzględniono tego na schematach aby zachować ich przejrzystość.


3.2. GSM-R
GSM-R to kolejowa wersja systemu GSM (R - Railway - kolej) pracującego w paśmie 900 MHz. GSM-R odpowiada funkcjonalnie wersji GSM 2+ udostępniającej użytkownikom obok kanału rozmównego cyfrowy kanał radiowy do przesyłania danych, wywołania grupowe, określanie priorytetów wywołań, adresowanie funkcjonalne (np. numerami pociągów) i inne specjalizowane funkcje przeznaczone dla służb takich jak kolej czy policja. GSM-R stanowi więc medium transmisyjne, którym przesyłane są zezwolenia na jazdę wydawane przez Radiowe Centrum Sterownia (Radio Block Centre - RBC) poszczególnym pociągom znajdującym się na obszarze danego RBC. Miejsce GSM w systemie ERTMS/ETCS obrazuje rysunek 2

rys2
Rysunek 2. Miejsce GSM w systemie ERTMS/ETCS

Architektura systemu GSM-R jest typową siecią komórkową GSM i składa się z głównego Podsystemu Komutacyjno - Sieciowego (Network Switching Subsystem - NSS) i Podsystemu Zarządzania Siecią (Network Management Subsystem - NMS) na poziomie głównym oraz z Podsystemu Stacji Bazowych (Base Station Subsystem - BSS) składającego się z peryferyjnych grup Sterowników Stacji Bazowych (Base Station Controller - BSC) i peryferyjnych grup Radiowych Stacji Bazowych (Base Transceiver Station - BTS).
GSM-R stanowi medium transmisyjne nie tylko dla systemu ETCS ale także dla potrzeb radiołączności pociągowej, gdyż udostępnia także kanały rozmówne. Jednocześnie upowszechnienie GSM-R daje medium dla wszelkich innych zastosowań związanych z przesyłaniem informacji dla celów utrzymania, statystyki, informacji podróżnych, itp.


3.3. Interfejs zobrazowania dla maszynisty - MMI
Dla systemów ETCS i GSM-R międzynarodowe zrzeszenie kolei UIC proponuje wspólny interfejs zobrazowania dla maszynisty (Man Machine Interface - MMI).
Proponowane urządzenie zobrazowania opiera się na ekranie dotykowym podzielonym na obszary na których wyświetlane są ikony. Główne obszary MMI przedstawione zostały na rysunku 12. Każda ikona pojawia się w określonym miejscu ekranu, w kolorze odpowiednim do sytuacji. Ikona biała to sytuacja normalna i brak potrzeby reakcji maszynisty. Ikona żółta to sytuacja nadal normalna ale z potrzebą reakcji maszynisty. Ikona pomarańczowa to sytuacja wyjątkowa wskazująca na pilną potrzebę reakcji maszynisty. Natomiast jeśli ikona staje się czerwona to znaczy, że nastąpiła interwencja systemu i system zastąpił maszynistę, który nie prowadził pojazdu w sposób zgodny z przekazanymi informacjami. Kolory stosowane są zarówno do ikon rozumianych klasycznie jak i do strzałki i słupka prędkościomierza.

rys3
Rysunek 3. Główne obszary MMI wspólnego dla ETCS i GSM-R

Obszary MMI: A (dane dotyczące hamowania), B (prędkościomierz) i C (wartości prędkości) dotyczą systemu ETCS, podczas gdy obszary D (planowanie), E (nadzór) i F (klawiatura maszynisty) są użytkowane zarówno przez system ETCS jak i przez system GSM-R. Przykładowo obszar F znajdujący się po prawej stronie monitora stanowi klawiaturę maszynisty. Zawiera ona przyciski ETCS takie jak "tryb pracy lokomotywy", "przejazd obok sygnalizatora wskazującego Stój" czy "przejście do wprowadzania danych o pociągu", oraz przyciski EIRENE takie jak "funkcje radia pokładowego", "łącz z pierwszym operatorem", "łącz z drugim operatorem", "łącz z nadzorem zasilania" i "pilne ostrzeżenie dla wszystkich pociągów w danym obszarze". Przy czym ten ostatni przycisk można uznać za leżący na pograniczu systemu ETCS i GSM-R.


3.4. Warstwa zarządzania ruchem kolejowym - ETML
Jeszcze w roku 1998 oczekiwano, że w ramach systemu ERTMS znajdzie się warstwa zarządzania ruchem kolejowym. Koleje jednak nie potrafiły ustalić jakie funkcje mają wejść w skład systemu zarządzania a tymczasem poszczególne zarządy kolejowe tworzyły własne systemy. Telematyczne systemy zarządzania ruchem kolejowym poszczególnych zarządów kolejowych rozwinęły się na tyle, że standaryzacja całej warstwy zarządzania stała się niemal utopijna. W związku z tym na poziomie Komisji Europejskiej podjęto decyzję, że ERTMS będzie zawierał interfejs pozwalający narodowym telematycznym systemom zarządzania ruchem kolejowym na wymianę informacji przy wykorzystaniu standardowych łączy i standardowych komunikatów.

Fakt, że w ramach ERTMS opracowywany będzie tylko interfejs między telematycznymi systemami zarządzania ruchem kolejowym oznacza że poszczególne koleje potrzebują własnych systemów zarządzania ruchem i nie powinny oczekiwać w tym względzie standardowych rozwiązań europejskich.


3. BIBLIOGRAFIA
1. J. Dyduch, M. Pawlik "Systemy utomatycznej kontroli jazdy pociągu" Wydawnictwo Politechniki Radomskiej 2002.
2. A. Białoń, P. Gradowski, M. Pawlik, "Koncepja wdrożenia interoperacyjności w zakresie sterowania ruchem kolejowym (ERTMS) na PKP - Etap I". Temat nr 4035/10. Warszawa, 2003
3. A. Białoń, M. Pawlik Wymagania dla wdrożenia ERTMS na linii CMK. Konferencja Spała 2002
4. A. Białoń, P. Gradowski, M. Pawlik, Wstępne studium transgranicznej eksploatacji ERTMS. Temat nr 4019/10. Warszawa, 2002
5. Pilotowa instalacja ERTMS na linii E-20 Kunowice - Warszawa (studium wdroĹźeniowe) Warszawa 1997.
6. Dyrektywa 2001/16/EC z 19 marca 2001 "O interoperacyjności transeuropejskiego systemu kolei konwencjonalnych",
7. Dyrektywa 96/48/EC z 23 lipca 1996 r. "O interoperacyjności transeuropejskiego systemu kolei dużych prędkości",
8. Decyzja 2001/260/EC z 21 marca 2001 r. "O podstawowych parametrach systemu sterowania" zawierająca specyfikacje ERTMS/ETCS i ERTMS/GSM-R,
9. Rekomendację 2001/290/EC z 21 marca 2001 r. "O podstawowych parametrach transeuropejskiego systemu kolei dużych prędkości"

Logowanie

Użytkownik

Hasło


Załóż konto

Zapomniałem hasła

Nowe artykuły


Ankieta




Ogółem głosów: 0

Wyniki poprzednich ankiet


©NET-DESIGN 2007