NOWOCZESNY SYSTEM ZARZĄDZANIA RUCHEM KOLEJOWYM (ERTMS)

Transkrypt

1 Problemy Kolejnictwa Zezyt Dr inż. Andrzej Białoń Centrum Naukowo-Techniczne Kolejnictwa, Politechnika Śląka Mgr inż. Paweł Gradowki Centrum Naukowo-Techniczne Kolejnictwa Mgr inż. Andrzej Toruń Centrum Naukowo-Techniczne Kolejnictwa NOWOCZESNY SYSTEM ZARZĄDZANIA RUCHEM KOLEJOWYM (ERTMS) SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 2. Sytem zarządzania ruchem kolejowym (ERTMS) 3. Europejki ytem terowania pociągiem ETCS 4. Globalny ytem kolejowej radiokomunikacji ruchomej GSM-R 5. Interfej zobrazowania dla mazynity 6. Opi ytemu ETML STRESZCZENIE W artykule omówiono założenia ytemu ETCS, jego architekturę i realizowane funkcje. Opiano poziomy i konfiguracje ytemu ETCS. Zaprezentowano także ytem GSM-R oraz interfej zobrazowania mazynity dla ytemów ETCS i GSM-R. 1. WPROWADZENIE Zarządzanie ruchem kolejowym jet ważnym elementem kolejowych ytemów tranportowych. Przyczynia ię znacząco do zapewnienia oczekiwanej jakości i wydajności uług kolejowych przy jednoczenym zachowaniu wymaganego poziomu bezpieczeńtwa ruchu. Aby protać wpółczenym wymaganiom, ytemy zarządzania ruchem kolejowym ą budowane z zatoowaniem zaawanowanej technologicznie i funkcjonalnie techniki komputerowej. Typowa funkcjonalna truktura ytemu trategicznego zarządzania ruchem kolejowym zotała przedtawiona na ryunku 1.

2 138 A. Białoń, P. Gradowki, A. Toruń Zarządzanie ruchem kolejowym TMC Automatyczne centralizowane terowanie ruchem - centralne terowanie - automatyzacja ruchu pociągów - wyświetlanie informacji o pociągu dla paażerów CTC Bezpieczne utawianie przebiegów - natawnice - blokada - obługa zwrotnic - ygnalizatory - ochrona przejazdów Natawnica Natawnica Natawnica Natawnica Natawnica Natawnica Sterowanie pociągiem, łączność z pociągiem - ATP - ATC - Radio pociągowe Ry. 1. Struktura ytemu zarządzania ruchem kolejowym. Sytem zarządzania trategicznego harmonizuje wzelkie działania techniczne i organizacyjne w celu zapewnienia jakości i bezpieczeńtwa prowadzenia ruchu kolejowego w podległym mu obzarze. Z technicznego punktu widzenia cykl życia aplikacji i elementów ytemu zarządzania ruchem kolejowym jet krótzy niż innych ytemów związanych, takich jak intenywnie ekploatowane elementy infratruktury kolejowej lub taboru kolejowego. Dlatego też zarządzanie ruchem kolejowym jet kluczowym zagadnieniem dla krótkoterminowej optymalizacji uług kolejowych. Na wyokie kozty ytemów trategicznego zarządzania ruchem mają wpływ przede wzytkim kozty urządzeń i ytemów terowania ruchem kolejowym. Składają ię one z urządzeń zabezpieczenia ruchu, niezbędnych do zapewnienia kontroli przemiezczania ię pociągu i ytemów komunikacji pociągowej intalowanych po tronie infratruktury oraz na poruzającym ię taborze (pociągu). W związku z tym, w celu zoptymalizowania koztów ponozonych na ekploatację tego typu ytemów w trakcie całego cyklu życia, konieczne jet opracowanie konekwentnej i planowej trategii wdrażania tych intalacji oraz ich utrzymania w przyzłości. Śledząc rozwój ytemów zarządzania w innych europejkich zarządach kolei, można zauważyć, że takie ytemy powtawały, a natępnie były ekploatowane głównie w danym kraju i były różne dla każdego kraju. Taki tan powodował zmniejzenie elatyczności proceu zarządzania, ograniczając go najczęściej do jednego kraju, a czaami do jednego zarządu kolei. Zgodnie z ideą interoperacyjności kolei europejkich, zapianej w kolejnych Dyrektywach Unii Europejkiej, m.in. 91/440/EEC, 96/48/EC, 2001/16/EC, 2004/49/EC, 2004/50/EC, 2008/57/EC, w celu poprawy międzynarodowego tranportu kolejowego itnieje potrzeba łączenia i harmonizacji działania narodowych ytemów zarządzania. Rozpatrując wartwowy podział urządzeń rk, można zauważyć, że najil-

3 Nowoczeny ytem zarządzania ruchem kolejowym (ERTMS) 139 niejza potrzeba wdrożenia interoperacyjności w zakreie kontroli przemiezczenia ię pociągu i ytemów komunikacji pociągowej dotyczy wartwy najniżzej (podtawowej). Jet to konekwencją faktu, iż w przezłości niekoordynowany rozwój prowadził do powtania niejednolitych technicznie różnych ytemów kontroli pociągu. Od początku lat dziewięćdzieiątych XX w. pod patronatem Unii Europejkiej ą realizowane wpólne prace kolei i przemyłu, związane z opracowaniem opiu technicznego oraz trategii wdrożenia i rozwoju nowego, zharmonizowanego ytemu kontroli pociągu ERTMS/ETCS oraz ytemu komunikacji pociągowej ERTMS/GSM-R. Skutkiem tych działań jet wydanie przez UE dyrektyw dla interoperacyjności i Technicznych Specyfikacji dla Interoperacyjności (TSI), które harmonizują działania w tym zakreie wśród krajów UE, nadając jednocześnie wyokie priorytety dla kontroli/terowania i przekazu informacji dla pociągu z wykorzytaniem łączności radiowej. Działania UE wymuzają również określone działania w pozczególnych krajach, które przygotowały lub przygotowują dla narodowych migracji do ETCS niezbędne trategie w tym zakreie. Strategie te muzą być zharmonizowane i koordynowane z europejkimi, zwłazcza w wypadku realizowania aplikacji i wdrożeń związanych z prowadzeniem ruchu w korytarzach tranportowych. W zależności od poiadanego wypoażenia technicznego, pozczególne kraje mają różne priorytety dla intalacji przytorowych oraz taboru kolejowego. Programy i trategie wdrażania ytemu ETCS ą różne w różnych krajach. W niektórych krajach wdrażanie pełnych aplikacji natępuje na dużą kalę, a w innych krajach prowadza ię wyłącznie do czytego planowania. Jednak we wzytkich zarządach kolejowych pozczególnych krajów można zauważyć duże zaintereowanie pozykiwaniem wiedzy dotyczącej tych ytemów, zczególnie w zakreie wymiany informacji o dobrych i złych doświadczeniach. Ponadto regularnie dotarczane ą przez przemył potrzebne informacje o krótko- i długoterminowym potencjalnym rynku dla komponentów ETCS. Europejki Sytem Zarządzania Ruchem Kolejowym (ERTMS) jet nowoczenym ytemem terowania i zarządzania ruchem kolejowym i wpiuje ię w dążenia Unii Europejkiej do powtania zunifikowanego europejkiego ytemu tranportu kolejowego. Należy przy tym zaznaczyć, że nie chodzi o organizacyjne tworzenie jednej Kolei Europejkiej, ale doprowadzenie do itnienia wielu zarządców infratruktury, oferujących wielu przewoźnikom kolejowym do realizacji przewozów interoperacyjnym taborem interoperacyjną drogę kolejową. Kluczowe jet tu łowo interoperacyjny. Inte roperacyjność to zeroko rozumiana zgodność: infratruktury (tor, kontrukcje inżynieryjne, perony itp.), zailania (ieć trakcyjna, pokładowe liczniki energii itp.), terowania (ytemy bezpiecznej kontroli jazdy pociągu, radiołączność pociągowa, kontrola czujności mazynitów itp.), zaad prowadzenia ruchu (przepiy ruchowe, ygnał końca pociągu, kompetencje peronelu itp.), taboru (krajnia, naciki na oś, parametry wytrzymałości itp.).

4 140 A. Białoń, P. Gradowki, A. Toruń W świetle regulacji prawnych Unii Europejkiej, interoperacyjność dotyczy nie tylko nowo budowanych linii, ale także itniejących, np. modernizowanych lub włączonych do Traneuropejkiej Sieci Kolejowej (TEN lub TNT). W zakreie terowania, w celu zapewnienia interoperacyjności w kali Unii Europejkiej, przewiduje ię zerokie wdrożenie Europejkiego Sytemu Zarządzania Ruchem Kolejowym. 2. SYSTEM ZARZĄDZANIA RUCHEM KOLEJOWYM (ERTMS) Europejki Sytem Zarządzania Ruchem Kolejowym (ERTMS) kłada ię z: 1. Europejkiego Sytemu Sterowania Pociągiem (ETCS). 2. Globalnego Sytemu Kolejowej Radiokomunikacji Ruchomej (GSM-R). 3. Europejkiej Wartwy Zarządzania Ruchem (ETML). Przy czym ETCS i GSM-R ą w pełni zdefiniowane w pecyfikacjach utanowionych Decyzją Komiji Europejkiej 2008/386/EC z dnia 23 kwietnia 2008 r. Sytem ETML nadal nie jet w pełni zdefiniowany. 3. EUROPEJSKI SYSTEM STEROWANIA POCIĄGIEM ETCS 3.1. Główne założenia ETCS ETCS ma uzupełnić, a w przyzłości w dużej mierze zatąpić jednym wpólnym ytemem zróżnicowane ytemy Bezpiecznej Kontroli Jazdy Pociągów (BKJP). Ponieważ od początku prac nad ytemem ETCS założono, że mui on być w pełni gotowy do zaakceptowania, przyjęto pewne ogólne zaady, które można treścić natępująco: ETCS mui udotępniać wzytkie funkcje realizowane przez aktualnie toowane ytemy BKJP, przy czym niektóre funkcje podtawowe będą obowiązujące dla wzytkich linii wypoażonych w ETCS, a inne będą wykorzytywane w miarę potrzeby. ETCS mui zapewnić możliwość wpółpracy z różnorodnymi trukturami zarówno od trony pojazdu, jak i od trony infratruktury, tak aby jego toowanie było do zaakceptowania z ekonomicznego punktu widzenia. ETCS ma umożliwić prowadzenie ruchu zgodnie z wymaganiami i przepiami pozczególnych zarządów kolejowych oraz zapewniać wyoki poziom bezpieczeńtwa, nie niżzy niż dotychcza. Konieczne jet także umożliwienie płynnego przekraczania granic pańtw (zarządów kolejowych) bez dłużzych potojów w celu wymiany lokomotywy, obniżenie koztów inwetycyjnych i ekploatacyjnych przez zwiękzenie rynku oraz wprowadzenie rynkowych zaad konkurencji między producentami ytemów terowania dla kolei, przez udotępnienie potencjalnym producentom pełnej dokumentacji interfejów pomiędzy modułami ytemu oraz funkcjonalnych i ytemowych wymagań dotyczących pozczególnych modułów. Tak potawione cele realizuje ię przez daleko idącą

5 Nowoczeny ytem zarządzania ruchem kolejowym (ERTMS) 141 modułowość truktury ytemu i funkcji, otwartą architekturę przętową i programową oraz mechanizmy uwzględniania krajowych i lokalnych przepiów ruchowych. ETCS wykorzytuje cyfrową tranmiję ygnału pomiędzy torem i pojazdem. Tranmija może być realizowana przez eurobaliy, europętle, cyfrowy kanał radiowy oraz pecjalizowane moduły tranmiyjne (STM). Dane o infratrukturze opiujące drogę przebiegu oraz dane o pociągu opiujące pojazd (np. maa pociągu, iła hamująca itp.) łużą do obliczania tatycznych i dynamicznych profili, które zotaną opiane w dalzej części artykułu. Obliczony profil dynamiczny jet ciągle porównywany z aktualną ą w funkcji położenia. Konieczna do tego funkcja lokalizacji opiera ię na eurobaliach jednoznacznie rozróżnialnych (przez unikalny numer) i precyzyjnie lokalizowanych urządzeniach do tranmiji punktowej. Funkcje kontroli i nadzoru ą zawze realizowane według tych amych zaad niezależnie od kanału, którym zotała odebrana informacja z toru. Podtawowe funkcje pełniane przez urządzenia pokładowe i przytorowe przedtawiono na ryunku 2. Mazynita Blokada liniowa/tacyjna oraz dane z pomiaru i/lub dokumentacji linii Urządzenie pojazdowe ETCS Dane o pojeździe Dane o drodze przebiegu Aktualne dane opiniujące pojazd tu Oliczanie tatycznych profili zależnych od pojazdu niezależnych od pojazdu lub Obliczenie tatycznych profilu Wybór najbardziej retryktywnego tatycznego profilu w funkcji drogi tu Wybórnajbardziej retryktywnego SSP w funkcji drogi Obliczenie dynamicznego profilu czyli krzywych hamowania lub tu Obliczenie dynamicznego profilu czyli krzywych hamowania tranmija tor-pojazd Porównanie aktualnej i aktualnego położenia pojazdu z profilem dynamicznym Hamowanie Urządzenie przytorowe ETCS Ry. 2. Podtawowe funkcje pojazdowych i przytorowych urządzeń ETCS Na ryunku 2 widać wyraźnie podział na urządzenia przytorowe, tranmiję tor pojazd i urządzenia pokładowe. Jet to podział wytępujący zawze w ytemach BKJP, opierających ię na tranmiji tor pojazd. Należy jednak zwrócić uwagę, iż w wypadku ytemu ETCS więkzość funkcji może być realizowana zarówno przez urządzenia przytorowe, jak i przez urządzenia pokładowe. ETCS dzieli ię na trzy poziomy. Wypoażanie linii kolejowych i pojazdów zynowych w ETCS może być realizowane topniowo przez montowanie urządzeń kolejnych poziomów. W zależności od poziomu, urządzenia przytorowe ą przygotowane do wykonywania tylko określonego zakreu funkcji. Zakre ten określa ię przy projektowaniu wypoażenia linii w ETCS, biorąc pod uwagę między innymi potrzeby linii (np. wyrażane przez wymaganą przeputowość lub dopuzczaną prędkość pojazdu na linii) oraz kozty inwetycji i ekploatacji. Każdy pojazd wypoażony w urządzenia ETCS, w zależności od poziomu, zdolny jet do realizowania wzytkich funkcji po tronie oprzyrządowania pokładowego ETCS pokazanych na ryunku 2. Używanie lub nie używanie pozczególnych funkcji zależy od zawartości

6 142 A. Białoń, P. Gradowki, A. Toruń informacji odebranej z toru, czyli od poziomu zatoowania ytemu ETCS oraz konfiguracji urządzeń przytorowych. Nie oznacza to jednak, że każdy pojazd wypoażony w ETCS jet zdolny do poruzania ię po każdej linii wypoażonej w ETCS (np. pojazd wypoażony w urządzenia poziomu 2 na pewno może poruzać ię po linii wypoażonej w poziom 1, natomiat ytuacja odwrotna jet praktycznie niemożliwa). Należy wyraźnie rozróżnić poziom urządzeń w torze od poziomu urządzeń na lokomotywie. Przykładowo, pojazd wypoażony w urządzenia poziomu trzeciego może poruzać ię po liniach wypoażonych w urządzenia torowe pierwzego, drugiego lub trzeciego poziomu ETCS, ale lokomotywa wypoażona w urządzenia pierwzego poziomu ETCS może poruzać ię tylko po liniach wypoażonych w urządzenia pierwzego poziomu ETCS, podcza gdy na linii wypoażonej w drugi lub trzeci poziom ETCS nie będzie mogła ię poruzać, gdyż od pierwzej napotkanej eurobaliy odbierze ygnał STÓJ Architektura ETCS Specyfikacja wymagań ytemowych ETCS opiuje tak zwane jądro Europejkiego ETCS z jego interfejami do: ytemu radiowego GSM-R, liniowych urządzeń ytemu zabezpieczenia ruchu, pokładowego wypoażenia pociągu. Ogólna truktura funkcjonalna wraz z powiązaniami jądra ytemu i interfejami jet przedtawiona na ryunku 3. Urządzenia pokładowe, czyli tzw. eurokabina ETCS, zawiera urządzenia tranmiyjne i anteny do wymiany danych z terenem: anteny do odczytu informacji z eurobali, europętli oraz cyfrowe urządzenie radiowe GSM-R z urządzeniem powiązania z euroradio. Urządzenia przytorowe ETCS zawierają urządzenia tranmiji danych za pomocą baliy, pętli lub GSM-R oraz dodatkowo różne typy indywidualnego powiązania interfejów ze tałymi intalacjami terowania ruchem kolejowym. W ETCS wyróżnia ię dwa rodzaje pecyfikacji interfejów: FIS (Functional Interface Specification): pecyfikacja funkcjonalna interfeju zapewnia oiągnięcie logicznej interoperacyjności. FFFIS (Form Fit Funcion Interface Specification): pecyfikacja interfeju funkcjonalnego do utrzymania prawności zapewnia zarówno logiczną, jak i fizyczną interoperacyjność. Specyfikacja FFFIS ETCS obejmuje natępujące interfejy: przerwa (propagacyjna) do tranmiji danych za pomocą eurobaliy lub europętli, przerwa (propagacyjna) do tranmiji danych za pomocą euroradia/gsm-r, interfej do dodania Specjalnego Modułu Tranmiyjnego (Specific Tranmiion Module STM) do eurokabiny, interfej pobierania danych do rejetratora prawnego (Juridical Recorder Unit JRU).

7 Nowoczeny ytem zarządzania ruchem kolejowym (ERTMS) 143 Pociąg TIU Mazynita DMI Urządzenia pokładowe ETCS JRU Narzędzie pobierania danych Rejetrator FIS FFFIS STM BTM LTM Jądro Euroradio Odometr GSM-R urzrządzenia ruchome Szczelina Sytem narodowy Eurobalia Europętla Euroradio Radiowy zepół uaktualniający powierzna Euroradio RBC 1 GSM-R ieć tała Natawnica i LEU RBC 2 Centrum zarządzania kodami Centrum terowania Urządzenia przytorowe ETCS Ry. 3. Struktura funkcjonalna ETCS i natępujące interfejy FIS: interfej pociągowy (Train Interface Unit TIU), interfej mazynity (Driver-Machine Interface DMI), interfej pomiędzy odcinkami blokady radiowej (Radioblock-Radioblock), interfej centrum zarządzania kluczami. Wybór tych interfejów był uzaadniony i wynikał z konieczności zachowania prawidłowego działania przy wypoażaniu linii i pojazdów trakcyjnych w urządzenia różnych producentów, a także zapewnienia interoperacyjności. Należy podkreślić, iż do obecnej chwili nie uzykano w tym zakreie pełnej wymienności różnych podze połów, niezbędnej do zapewnienia właściwego proceu utrzymania urządzeń w wyma ganym tanie technicznym. Budowa urządzeń ERTMS według przedtawionego opiu umożliwia realizację wielu funkcji, jednak wytępują funkcje ytemu, które ą w znacznym topniu niezależne od drogi tranmiji (eurobalia, europętla, lub GSM-R z interfejem do euroradia), którą poługuje ię ERTMS/ETCS. Do takich funkcji zaliczamy: obługę tranmiji balia/radio, utalenie położenia pociągu i porządzenie raportu, zezwolenie na jazdę, opi właściwości zlaku,

8 144 A. Białoń, P. Gradowki, A. Toruń dynamiczne monitorowanie, działania pecjalne (rozrząd, operacje pomocnicze itd.), funkcje zewnętrzne (obługa Centrum Sterowania Radiowego Radio Block Centre RBC) Podtawowe funkcje realizowane przez urządzenia ETCS Do omówienia funkcji przedtawionych na ryunku 3 będą pomocne ryunki 4 8, na których pozczególne funkcje ą przedtawione w formie kół, dane (zbiory informacji) w formie protokątów, a przepływ informacji w formie trzałek. W potaci zarego pola przedtawiana jet chematycznie tzw. przerwa powietrzna pomiędzy urządzeniami przytorowymi i pojazdowymi, w której ma miejce tranmija tor pojazd. Na tle tego pola ą zaznaczone eurobaliy w potaci trójkątów. Nad przerwą powietrzną przedtawiono funkcje realizowane przez urządzenia pokładowe, a poniżej funkcje realizowane przez urządzenia przytorowe. Działanie ytemu jet oparte na obliczaniu i kontrolowaniu krzywych hamowania lub inaczej mówiąc, obliczaniu bezpiecznej, jej kontroli oraz bezpiecznej reakcji ytemu przy jej przekroczeniu. Wpomniane krzywe zależą od bardzo wielu czynników. Projektując ytem założono, że te czynniki da ię rozdzielić na zależne od infratruktury i zależne od pojazdu. Zbiory informacji o pociągu obejmują takie dane, jak: maa pojazdu, makymalne obciążenie pojedynczej oi, makymalna dopuzczalna prędkość, parametry ytemu hamulcowego itd. Informacje te ą wprowadzane przez mazynitę przed rozpoczęciem jazdy pociągowej wraz z identyfikatorem mazynity. Dane te nie ą wymagane dla jazdy manewrowej. Zbiory informacji, które dla danego pokładowego oprzyrządowania ETCS pozotają niezmienne, np. ze względu na kontrukcję pojazdu, mogą być wczytywane do pamięci operacyjnej z pamięci maowej. Jako najprotze rozwiązanie wkazać jednak należy ręczne podanie danych przez mazynitę za pomocą DMI (Driver Machine Interface) interfeju łużącego do wpółpracy mazynity z ytemem ETCS. Dane o pojeździe podawane ą raz, przed rozpoczęciem jazdy pociągowej, natomiat zbiory informacyjne o drodze przebiegu zmieniają ię zarówno w czaie (zależnie od ytuacji ruchowej), jak i w przetrzeni (zależnie od położenia pojazdu). Informacje to przede wzytkim zezwolenie na jazdę, na które kłada ię makymalna odległość, jaką może pokonać pojazd i dopuzczalna prędkość w funkcji odległości od punktu odnieienia. Mówiąc inaczej, pojazd informowany jet o tym, że otrzymał zezwolenie na pokonanie n 1 metrów z ą v 1, n 2 metrów z ą v 2 itd., po czym mui ię zatrzymać, jeśli przed oiągnięciem położenia wynikającego z aktualnego zezwolenia nie otrzyma kolejnego zezwolenia na jazdę. Razem z zezwoleniem na jazdę pojazd otrzymuje jezcze inne informacje, które określają czynniki zależne od infratruktury, wpływające na liczone przez ytem krzywe hamowania. Do takich informacji należą np.: profil toru (wznieienia i padki), tałe i czaowe ograniczenia, odległości do ąiednich eurobali czy informacje o innych kanałach tranmiji tor pojazd.

9 Nowoczeny ytem zarządzania ruchem kolejowym (ERTMS) 145 Na podtawie zbioru informacji o pojeździe i danych o drodze przebiegu jet obliczany tatyczny profil. Statyczny profil to chodkowy wykre dopuzczalnej w funkcji drogi. Nazwany zotał tatycznym, gdyż kokowa zmiana (bez zmiany położenia) jet fizycznie niemożliwa nie uwzględnia dynamiki ruchu. W ETCS rozróżnia ię wiele tatycznych profili, co widać na ryunku 4. Część z nich jet integralną częścią zbioru danych o drodze przebiegu, a część dopiero mui zotać obliczona na podtawie danych o pojeździe i informacji o drodze przebiegu. Przykładem pierwzych jet, np. bazowy profil, który może wynikać z informacji odbieranej od blokady liniowej. Przykładem drugich może być tatyczny profil dla pociągów z wychylnym pudłem. Bieżąca charakterytyka pociągu Długość pociągu Bieżąca charakterytyka pociągu Obliczenie tatycznego profilu v Długość pociągu { { 1 2 Charakterytyka toru i odległości od położenia odnieienia lub Jeden z tych zetawów danych reprezentuje ograniczenia i koniec zezwolenia na jazdę POPRZEZ RADIO, PĘTLE LUB BALISY Charakterytyka toru i odległość od położenia odnieienia Obliczenie tatycznego profilu v Jeden z tych zetawów danych reprezentuje ograniczenia i koniec zezwolenia na jazdę Ry. 4. Diagramy obliczania rodziny tatycznych profili Pojazd ma zawze możliwość realizowania funkcji koniecznych do tych obliczeń, ale realizuje je tylko wówcza, gdy odbierze dane wejściowe. Oprzyrządowanie przytorowe może, ale nie mui być zdolne do realizowania części lub wzytkich tych funkcji. v Wybór najbardziej retryktywnego tatycznego profilu dla każdej lokalizacji v Ry. 5. Wybór najbardziej retrykcyjnego Statycznego Profilu Prędkości Po obliczeniu tatycznych profili powtaje pytanie, którego z nich należy przetrzegać. Wybór jednego z obliczonych profili tatycznych jako najbardziej retrykcyjnego częto nie jet możliwy ze względu na przecinanie ię profili (ry. 5). Jet zatem

10 146 A. Białoń, P. Gradowki, A. Toruń konieczne obliczenie jednego najbardziej retrykcyjnego tatycznego profilu, który należy określić jako minimum z obliczonych profili w funkcji drogi. Konieczna jet funkcja, która wybiera minimalną wartość pośród tatycznych profili dla każdego położenia pojazdu na drodze przebiegu. Tworzony w ten poób profil wynikowy tanowi podtawę do obliczania dynamicznego profilu. Ta funkcja jet zawze dotępna w urządzeniach pokładowych, ale może być także realizowana przez urządzenia przytorowe. Otrzymany najbardziej retrykcyjny tatyczny profil pozotaje profilem, który zapewnia bezpieczeńtwo, ale fizycznie jet niemożliwy do realizacji, ponieważ nie uwzględnia ruchu pojazdu. Zacho dzi więc konieczność obliczenia dynamicznego profilu, czyli zepołu krzywych hamowania, względem których będzie możliwe kontrolowanie ruchu pojazdu. Na podtawie wybranego wypadkowego, najbardziej retrykcyjnego tatycznego profilu i z uwzględnieniem charakterytyki pociągu (a w zczególności układu hamulcowego) wylicza ię dynamiczny profil. Dla konkretnego pociągu oblicza ię makymalną dopuzczalną prędkość dla każdego położenia, z uwzględnieniem czau i drogi potrzebnych na zmianę (hamowanie). Do hamowania łużbowego i nagłego ą obliczane nie tylko podtawowe krzywe, ale także krzywe inicjalizacji hamowania. Dodatkowo oblicza ię krzywą otrzegania mazynity przed wymuzeniem hamowania. Należy zaznaczyć, że zgodnie z ryunkiem 6, profil dynamiczny jet obliczany dla padków dopuzczalnej. Z punktu widzenia bezpieczeńtwa nie ma konieczności obliczania profilu dynamicznego przy wzroście dopuzczalnej. Ryunek 6 obrazuje także wpływ profilu linii (wznieień/padków) na dynamiczny profil. Przedtawiony na tym ryunku profil dynamiczny obli- poziom ufności odometru (OCI) Długość pociągu Długość i charakterytyka hamowania pociągu v Obliczenie dynamicznego profilu v Obliczenie profilu linii (gradient w funkjcji drogi) v 1 2 Charakterytyka toru i odległości od położenia odnieienia Ry. 6. Obliczanie dynamicznego profilu, czyli krzywych hamowania

11 Nowoczeny ytem zarządzania ruchem kolejowym (ERTMS) 147 czany jet przez urządzenia pokładowe, jednak możliwe jet również realizowanie tej funkcji przez urządzenia przytorowe (RBC). v Kalkulacja różnicy dla i położenia (CTODL) Bieżący odczyt odometru Aktualna prędkość Ry. 7. Bieżące porównywanie i położenia z profilem dynamicznym Jeśli Δ lub Δv <= 0, to włącz hamowanie nagłe Jeśli Δ lub Δv <= 0, to włącz hamowanie łużbowe Ry. 8. Wdrożenie polecenia hamowania pojazdu Obliczony dynamiczny profil jet porównywany w poób ciągły z bieżącą ą pojazdu i aktualnym położeniem. Przy określaniu aktualnego położenia i aktualnej uwzględniane ą makymalne dopuzczalne błędy pomiaru położenia i. Uzykany punkt zaznaczony na ryunku 7 w potaci x łuży do określenia czy ETCS powinien interweniować w pracę mazynity. Z porównania położenia x z krzywą otrzegania (niezaznaczona na ryunkach) wynika, czy ETCS ma otrzec mazynitę, że może natąpić inicjacja hamowania. Porównywanie aktualnej i aktualnego położenia z profilem dynamicznym zawze odbywa ię w urządzeniach pokładowych. Z porównania położenia x z krzywą inicjacji hamowania łużbowego (ry. 7, dolna krzywa) wynika, czy ETCS ma uruchomić hamowanie łużbowe, natomiat z porównania położenia x z krzywą inicjacji hamowania nagłego (ry. 7, górna krzywa) wynika, czy ETCS ma uruchomić hamowanie nagłe. Do uruchomienia hamowania nagłego może dojść tylko wówcza, gdy urządzenia hamowania łużbowego zawiodą. ETCS gwarantuje wdrożenie hamowania łużbowego przy takiej i położeniu, które ą wytarczające do utrzymywania pojazdu w funkcji położenia mniejzej, niż powodująca inicjację hamowania nagłego. Do podtawowych funkcji ETCS należy jezcze zaliczyć rejetrację danych. W ytemie ETCS przewiduje ię zatoowanie dwóch rejetratorów. Jeden, określany jako rejetrator prawny, podlega pełnej normalizacji na poziomie europejkim. Rejetrator

12 148 A. Białoń, P. Gradowki, A. Toruń ten ma gromadzić wzelkie dane konieczne do odtworzenia zdarzeń, np. przy potępowaniu powypadkowym. Zdefiniowane ą zarówno gromadzone dane, format ich przechowywania, jak i interfej pozwalający na odczytanie tych danych. Rejetracja prawna obejmuje natępujące dane: dane wprowadzane przez mazynitę, dane wymieniane między pojazdem i urządzeniami przytorowymi, zdarzenia ruchowe (np. zmiany trybu pracy), parametry jazdy pojazdu, interwencje ytemu (np. wdrożenie hamowania). Te dane powinny być przechowywane przez rejetrator prawny co najmniej przez 15 dni. Jednocześnie dopuzcza ię, a nawet zaleca, toowanie przez producentów ETCS dodatkowych rejetratorów technicznych, łużących do gromadzenia danych technicznych obejmujących, np. informacje wynikowe dotyczące proceu amodiagnotyki urządzenia pokładowego Poziomy i konfiguracje ytemu ERTMS/ETCS Poziomy zatoowania ERTMS/ETCS, zwane krótowo poziomami ERTMS/ETCS, a także możliwe w ramach pozczególnych poziomów konfiguracje, można przedtawić korzytając z poprzednio omówionych funkcji. Wyróżnia ię trzy podtawowe poziomy ERTMS/ETCS. Poziom pierwzy tanowi nakładkę na urządzenia tacyjne i liniowe, zachowującą rozprozony charakter terowania ruchem kolejowym. Urządzenia ETCS poziomu pierwzego zapewniają, że pociąg nie przejedzie poza miejce ograniczające utawioną i utwierdzoną drogę przebiegu oraz nie przekroczy dopuzczalnej na żadnym odcinku drogi przebiegu. Lokomotywa, wypoażona w urządzenia pierwzego poziomu ETCS, jet wypoażona w: bezpieczny (pełniający wymogi dla 4 poziomu bezpieczeńtwa) komputer pokładowy (European Vital Computer EVC), komputer obługujący (Maintenance Computer) komputer zarządzający urządzeniami na pojeździe (np. odometr), interfej mazynity (Driver Machine Interface DMI), rejetrator, urządzenie (jednotkę) pomiaru drogi i czau (odometr) oraz antenę do odbioru informacji z eurobali ułożonych w torze. Lokomotywa poziomu pierwzego może, ale nie mui być wypoażona w urządzenia do odczytu informacji z europętli oraz w cyfrowe urządzenia radiowe GSM-R lub pecjalizowane moduły tranmiyjne. Tor wypoażony w urządzenia poziomu pierwzego wykorzytuje eurobaliy przełączalne i nieprzełączalne. Dodatkowo może być wypoażony w europętle lub radio wykorzytywane do uaktualniania informacji przekazywanej przez eurobaliy lub do dwukierunkowej komunikacji tor pojazd w celu prowadzenia wtępnej obróbki informacji przez urządzenia przytorowe. Poziom 1 ETCS może być realizowany bez uaktualniania lub z uaktualnianiem informacji. Najprotza konfiguracja przedtawiona na ryunku 9, to poziom pierwzy bez uaktualniania. Działanie ETCS w takiej konfiguracji polega na tranmiji przez euro-

13 Nowoczeny ytem zarządzania ruchem kolejowym (ERTMS) 149 baliy zezwoleń na jazdę, wydawanych przez wyświetlenie ygnału zezwalającego na jazdę na ygnalizatorach świetlnych. Uprazczając, można powiedzieć, że za pośrednictwem kodera (Lineide Electronic Unit LEU) do ygnalizatora jet dołączana przełączalna eurobalia, która przekazuje do pokładowego urządzenia ETCS zezwolenie na jazdę, zależne od wkazania ygnalizatora. Urządzenie pokładowe ETCS, na podtawie otrzymanych informacji kontroluje, czy mazynita prowadzi pojazd zgodnie ze wkazaniem ygnalizatora. Taka werja ytemu jet tania, ale ogranicza przeputowość linii i wymaga od mazynity znajomości ygnalizacji obowiązującej na danej kolei. Przewiduje ię toowanie jej przede wzytkim na liniach drugorzędnych i łabo obciążonych, gdzie nie kurują pociągi międzynarodowe lub pociągi dużych i nie ma problemów z przeputowością linii. ETCS poziom 1 Przepływ danych w ETCS poziom 1 Dane o pociągu Urządzenie pokładowe ETCS Eurokabina Statyczny profil Bezpieczny profil tatyczny Dynamiczny profil Komparator Wdrożenie hamowania Eurobaliy Eurobalia Szczelina powietrzna Detekcja zajętości zlaku Natawnica LEU Pierwotne dane o zlaku, zezwolenie na jazdę Zezwolenie na jazdę z natawnicy Detekcja zajętości zlaku Urządzenie przytorowe ETCS Ry. 9. Poziom 1 ETCS Poziom 1 z uaktualnianiem można realizować w różnych konfiguracjach przętowych, przy czym uaktualnianie może mieć charakter punktowy (np. uaktualnianie przez dodatkowe eurobaliy) lub charakter odcinkowy (np. uaktualnianie przez europętlę). Jet także możliwe uaktualnianie informacji z ytemu narodowego przez Specjalny Moduł Tranmiyjny (STM). Przykładowo, przy opracowywaniu na potrzeby PKP tudium zatoowania ERTMS dla linii E-20 Warzawa Kunowice, rozpatrywano wykorzytanie tranmiji zatoowanej w ytemie KHP do uaktualniania informacji w po ziomie 1 ETCS. Przepływ informacji w poziomie 1 z uaktualnianiem jet pokazany na ryunkach 10 i 11. Poziom drugi ETCS (ry. 12), to terowanie ruchem wykorzytujące ciągłą, cyfrową, dwukierunkową tranmiję radiową. Lokomotywa poziomu drugiego, oprócz oprzyrządowania jak dla lokomotywy poziomu pierwzego, mui być dodatkowo wypoażona w urządzenia do obługi cyfrowego kanału radiowego GSM-R. Poza eurobaliami tor jet wypoażany dodatkowo w radiowe centra terowania (RBC). Jednocześnie z toru można uunąć emafory, gdyż ich funkcje przejmuje ciągła tranmija cyfrowa. Informacje zmienne można łatwo przekazywać przez kanał radiowy, dzięki czemu eurobaliy nie muzą być przełączalne. Nie mogą jednak zotać uunięte, gdyż ą podtawą lokalizacji pojazdów.

14 150 A. Białoń, P. Gradowki, A. Toruń Bieżąca charakterytyka pociągu Obliczenie tatycznego profilu v = Konwerja ze wpółrzędnych bali do wpółrzędnych odometru Bieżący odczyt odometru podcza mijania baliy źródłowej Wybór najbardziej retryktywnego tatycznego profilu dla każdej lokalizacji & Długość pociągu v v Długość i charakterytyka hamowania pociągu Obliczenie dynamicznego profilu v Bieżący odczyt odometru Kalkulacja różnicy dla i położenia Aktualna prędkość Jeśli D lub Dv <= 0, to włącz hamowanie nagłe Jeśli D lub Dv <= 0, to włącz hamowanie łużbowe { { Wykrycie baliy 1 2 Charakterytyka toru i odległości od położenia odnieienia BTM A B LEU Ry. 10. Schemat przekazywania i obróbki danych w poziomie 1 ETCS ETCS poziom 1 z uaktualnieniem przez europętle Przepływ danych w ETCS poziom 1 z uaktualnieniem przez europętle Dane o pociągu Urządzenie pokładowe ETCS Eurokabina Statyczny profil Bezpieczny profil tatyczny Dynamiczny profil Komparator Wdrożenie hamowania Detekcja zajętości zlaku Europętla Natawnica Eurobaliy LEU Eurobalia Pierwotne dane o zlaku, Europętla Zezwolenie na jazdę Szczelina powietrzna Zezwolenie na jazdę z natawnicy Detekcja zajętości zlaku Urządzenie przytorowe ETCS Ry. 11. Poziom 1 ETCS z uaktualnianiem ETCS poziom 2 GSM-R Blokada radiowa Dane o pociągu Przepływ danych w ETCS poziom 2 Urządzenie pokładowe ETCS Eurokabina Statyczny profil Bezpieczny profil tatyczny Dynamiczny profil Komparator Wdrożenie hamowania Eurobaliy Eurobalia GSM-R Szczelina powietrzna Detekcja zajętości zlaku Natawnica Pierwotne dane o zlaku, Zezwolenie na jazdę Zezwolenie na jazdę od blokady radiowej Droga przebiegu utwierdzona w natawnicy Detekcja zajętości zlaku Urządzenia przytorowe ETCS Ry. 12. Poziom 2 ETCS

15 Nowoczeny ytem zarządzania ruchem kolejowym (ERTMS) 151 Bieżąca charakterytyka pociągu Identyfikator oprzyżądowania ETCS lokomotywy + cza = Konwerja ze wpółrzędnych odometru do wpółrzędnych bali = Konwerja ze wpółrzędnych bali do wpółrzędnych odometru Balie ID# and dir. & B.D. Aktualny odczyt odometru podcza mijania baliy Odczyt odometru i miejcu odnieienia Długośći charakterytyka hamowania pociągu Obliczenie dynamicznego profilu kontrola czau, identyfikatora baliy i identyfikatora pociągu v Identyfikator oprzyżądowania ETCS lokomotywy + cza Bieżący odczyt odometru Kalkulacja różnicy dla i położenia Aktualna prędkość Jeśli D lub Dv <= 0, to włącz hamowanie nagłe Jeśli D lub Dv <= 0,to włącz hamowanie łużbowe { PR ZE Z R ADIO 1 2 PRZEZ RADIO RBC Obliczenie tatycznego profilu v Wybór najbardziej retryktywnego tatycznego profilu dla każdej lokalizacji v Wybór egmentu tatycznegoprofilu na odległość przynajmniej max. drogi hamowana+odległość do natępnej baliy RTM BTM A Ry. 13. Schemat przekazywania i obróbki danych w poziomie 2 ETCS Poziom 2 proponowany dla PKP opiera ię na radiowej łączności GSM-R do wydawania zezwoleń na jazdę i na konwencjonalnej technice kontroli zajętości torów dla przygotowywania zezwoleń na jazdę, wykorzytującej itniejące urządzenia terowania ruchem kolejowym wartwy podtawowej. Na ryunku 13 przedtawiono chemat przekazywania i obróbki danych w poziomie 2. Konfiguracje poziomu 2 ą wyraźnie drożze od poziomu 1, gdyż dochodzą poważne kozty związane z ytemem GSM-R. Należy jednak zaznaczyć, że GSM-R będzie wykorzytywany także do innych celów, np. do zapewnienia kanałów rozmównych radiołączności pociągowej. Poziom 2 nie ogranicza przeputowości linii i nie wymaga od mazynity znajomości ygnalizacji obowiązującej na danej kolei. Przewiduje ię toowanie przede wzytkim dla linii międzynarodowych, linii dużych i innych linii znaczenia podtawowego. Poziom trzeci tanowi rozwinięcie poziomu drugiego przez przenieienie kontroli zajętości torów z urządzeń przytorowych do urządzeń pojazdowych. Pozwala to na terowanie natęptwem pociągów według zaady ruchomego odtępu blokowego oraz umożliwia rezygnację z obwodów torowych i liczników oi. Lokomotywa poziomu trzeciego, poza oprzyrządowaniem właściwym dla poziomu drugiego, mui być dodatkowo wypoażona w bezpieczny i niezawodny ytem kontroli całości kładu pociągu. Głównym wypoażeniem toru poza eurobaliami pozotają radiowe centra terowania (RBC), chociaż funkcje kontroli zajętości torów realizowane ą w nieco odmienny poób. Konfiguracja taka daje możliwość makymalnego wykorzytania przeputowości linii, jednak uniemożliwia prowadzenie ruchu miezanego, rozumianego jako wykorzytywanie linii do jazd pociągów wypoażonych i niewypoażonych w pokładowe urządzenia ETCS. Schemat przekazywania i obróbki danych dla poziomu 3 jet przedtawiony na ryunkach 14 i 15.

16 152 A. Białoń, P. Gradowki, A. Toruń Bieżąca charakterytyka pociągu Identyfikator oprzyrządowania ETCS lokomotywy + cza Obliczenie tatycznego profilu v = Konwerja ze wpółrzędnyc odometru do wpółrzędnych bali = Konwerja ze wpółrzędnych bali do wpółrzędnych odometru & ID# baliy i kierunek { 1 2 Wybór najbardziej retryktywnego tatycznego profilu dla każdej lokalizacji Aktualny odczyt odometru podcza mijania baliy v Obliczenie dynamicznego profilu Odczy todometru w miejcu odnieienia v Bieżący odczyt odometru PRZEZ RADIO Wybór egmentu dynamicznego profilu, możliwego do realizacji w natępnych 3 cyklach Długość i charakterytyka hamowania pociągu Identyfikator oprzyrządowania ETCS lokomotywy + cza Kalkulacja różnicy dla i położenia vi r v PRZEZ RADIO Aktualna prędkość Kontrola czau i ID# Zawartość tranmijizależy od trybu: D1 - Wpółrzędne dwu punktów prędkość/położenie D2 - quai-tatyczne przypiezenie/opóźnienie i! Zawiera paraboliczną interpolację pomiędzy dwoma wkazanymi punktami Jeśli D lub Dv <= 0, to włącz hamowanie nagłe Jeśli D lub Dv <= 0, to włącz hamowanie łużbowe Charakterytyka toru i odległość od położenia odnieienia train integrity RTM BTM RBC A Ry. 15. Schemat oraz przekazywanie i obróbka danych w ETCS poziom 3 W wypadku poziomu 1 cała obróbka danych ma miejce w urządzeniu pokładowym, podcza gdy w konfiguracji dla poziomu 2 i 3 obróbka informacji odbywa ię częściowo w urządzeniach pokładowych, a częściowo w urządzeniach przytorowych, czyli w Centrum Sterowania Radiowego (RBC). Dla poziomów 2 i 3, zależnie od konfiguracji, pewne kroki obróbki danych mogą mieć miejce w urządzeniach pokładowych bądź w RBC. Nie uwzględniono tego na chematach, aby zachować ich przejrzytość. Jak widać ze chematów na ry. 13 i 15, komunikacja w poziomie 2 i 3 ytemu ETCS opiera ię na dwóch jednocześnie wykorzytywanych kanałach tranmiji tor pojazd. Pierwzy z nich to cyfrowy kanał radiowy GSM-R, a drugi to tranmija za pomocą eurobali. Kanał radiowy jet bardzo dobrym medium tranmiyjnym, jednak nie daje możliwości określania aktualnego położenia pociągu na podtawie odbieranych informacji. Tymczaem niezawodne, bezpieczne, dokładne i aktualne określanie położenia pociągu jet konieczne do nadzorowania jego jazdy. Do tego celu zatoowano łańcuch eurobali, który tanowi integralną część ytemu ETCS. Łańcuch eurobali teoretycznie można zatąpić, np. atelitarnym ytemem określania pozycji (GPS), jednak do dziiejzego dnia ta idea napotyka przezkody techniczne i formalne. Dlatego w tandardzie zakłada ię wykorzytanie eurobali i odometru (pokładowego ytemu pomiaru drogi i ) do określania położenia, natomiat do przeyłania innych informacji wykorzytuje ię GSM-R. Na ryunku 16 pokazano przykładowe wypoażenie lokomotywy w urządzenia 2 poziomu ETCS. Pokładowe urządzenia ETCS umożliwiają mazyniście prowadzenie pociągu w różnych ytuacjach ruchowych bez konieczności wyłączania lub odłączania ytemu, dotoowując woje algorytmy pracy do różnych warunków ruchowych, np. do manewrowania lub przejazdu obok uzkodzonego emafora. W związku z tym wyróżniono różne tryby pracy, z których część może być inicjowana przez mazynitę (np. przejście

17 Nowoczeny ytem zarządzania ruchem kolejowym (ERTMS) 153 Hamowanie nagłe Pantografy Hamowanie łużbowe Obwód główny Sytem terowania trakcją Rejetrowanie nietandardowych funkcji Moduł interfeju pojazdowego Kabina A Dzwonek Urządzenie do reetowania czuwaka Pokładowe urządzenie ERTMS Czarna krzynka Jednotka centralna EVC, MC Kabina B Dzwonek Urządzenie do reetowania czuwaka MMI MMI Funkcje diagnotyczne Funkcje odometryczne RBC Urządzenie GSM-R Tor Antena eurobaliy α Czujnik odometru Ry. 16. Przykładowe wypoażenie lokomotywy w urządzenia ERTMS/ETCS do trybu manewrowania), a niektóre ą inicjowane przez informacje odbierane z toru (np. jazda na widoczność) Spooby prowadzenia ruchu Niezależnie od poziomów aplikacji, pecyfikacja ETCS rozróżnia kilka poobów prowadzenia ruchu. Trzy podtawowe, typowe pooby prowadzenia ruchu pociągów na linii ą przedtawione na ryunkach 17, 18 i Tryb Pełnego Nadzoru W Trybie Pełnego Nadzoru mazynita nie jet już uzależniony od informacji na ygnalizatorach przytorowych. ETCS wyświetla na DMI informację o rzeczywitej, jak również o makymalnej, dozwolonej dla danego odcinka drogi. W wypadku, gdy rzeczywita prędkość pociągu przekracza wartość krytyczną dozwolonej dla tego odcinka drogi, ytem ETCS oddziałuje automatycznie na hamulce. Tryb Pełnego Nadzoru jet niezbędny na liniach, na których itnieje potrzeba dużej i/lub wyokiej przeputowości. Tryb Pełnego Nadzoru jet również uzaadniony ekonomicznie na liniach z przetarzałymi urządzeniami zabezpieczania ruchu, na których ETCS z pełnym nadzorem tworzy możliwość całkowitej zależności

18 154 A. Białoń, P. Gradowki, A. Toruń od ygnalizacji kabinowej, a zatem rezygnacji z ygnalizatorów przytorowych. W trybie Pełnego Nadzoru ytem ETCS wykorzytuje kompletne dane pochodzące z infratruktury. Te dane ą odbierane z eurobali podcza przejazdu na całej długości linii i przeyłane do ETCS w bezpiecznym formacie Pełne bezpieczne dane z infratruktury dotępne wzdłuż całej lini Ry. 17. Spoób prowadzenia ruchu. Ciągłe nadzorowanie dozwolonej na całej długości linii: 1) światło zielone, 2) światło żółte, 3) światło czerwone Na ryunku 17 przedtawiono zaadę Pełnego Nadzoru w konfiguracji z ETCS poziomu 1, z tranmiją danych za pomocą eurobali Tryb Niewypoażony W Trybie Niewypoażonym nie ma wypoażenia liniowego ETCS. Mazynita potępuje (prowadzi pociąg) zgodnie ze wkazaniami na ygnalizatorach przytorowych (ry. 18). DMI ETCS wyświetla tylko wkazanie dotyczące rzeczywitej. ETCS nadzoruje makymalną (kontrukcyjną) prędkość pociągu, ale nie jet zdolny do wypełnienia jakiejkolwiek dalzej funkcji ochrony pociągu lub nadzorowania, ponieważ nie otrzymuje informacji z urządzeń przytorowych (w wypadku przekroczenia dozwolonej nie natępuje więc automatyczne hamowanie pojazdu). V Szlak niewypoażony w ETCS Ry. 18. Spoób prowadzenia ruchu. Nadzorowanie makymalnej dozwolonej, brak otrzegania i ołony pociągu: 1) światło zielone, 2) światło żółte, 3) światło czerwone

19 Nowoczeny ytem zarządzania ruchem kolejowym (ERTMS) 155 W Trybie Niewypoażonym ETCS nie może praktycznie przyczyniać ię do podwyżzenia bezpieczeńtwa ruchu pociągu Tryb Ograniczonego Nadzoru Jak wynika z ryunku 19, mazynita podtawowo prowadzi pociąg na podtawie wkazań z ygnalizatorów przytorowych. ETCS jet ytemem ochrony wkazującym tylko prędkość rzeczywitą. Na dedykowanych odcinkach linii o więkzym potencjalnym ryzyku, wypoażenie przytorowe dotarcza wzytkich danych, niezbędnych do ciągłego nadzorowania. Na odcinkach o małym ryzyku przekroczenia lub kolizji, wypoażenie przytorowe dotarcza tylko informacje o otrzeżeniach, które mogą być połączone z punktową kontrolą natępującą po przebyciu okreś lonej odległości. Inne możliwe prote funkcje to pułapka ograniczenie od góry i od dołu (peed trap) lub zatrzymanie pociągu. V w w t w Pełne bezpieczne dane z infratruktury dotępne na wybranych odcinkach; w tym funkcje: otrzegania, ograniczenia, top. Ry. 19. Spoób prowadzenia ruchu. Nadzorowanie makymalnej dozwolonej pociągu. Ciągłe nadzorowanie () na wybranych odcinkach linii, otrzeganie (w), pułapka (t) lub zatrzymanie () mogą być używane na pozotałych odcinkach: 1) światło zielone, 2) światło żółte, 3) światło czerwone W trybie Ograniczonego Nadzoru nie ma konieczności bezpiecznego przekazywania do ytemu ETCS kompletnych danych pochodzących z urządzeń przytorowych, rozmiezczonych wzdłuż całej linii. Na wybranych odcinkach linii za wytarczające uznaje ię rozmiezczenie eurobali przekazujących tałe dane (np. o ograniczeniu ) w formacie uprozczonym. Charakteryzują ię one nikimi koztami zepołów koderów (LEU). Dlatego ten tryb, w odnieieniu do urządzeń przytorowych, czyni ytem ETCS bardziej kalowalnym, co pozwala na jego wdrożenie w krótzym czaie i mniejzym koztem. Takie rozwiązanie jet rekomendowane dla linii, które ą już wypoażone w kompletne klayczne urządzenia zabezpieczenia ruchu pociągów i gdzie itniejące ytemy terowania ruchem zapewniają dokładnie funkcjonalność pracy trybu Ograniczony Nadzór. W rzeczywitości taki tan itnieje na więkzej części europejkiej konwencjonalnej i regionalnej ieci kolejowej. Tryb Ograniczonego Nad-

20 156 A. Białoń, P. Gradowki, A. Toruń zoru umożliwia adaptację itniejących na linii kolejowej urządzeń terowania ruchem kolejowym do poziomu 1 ETCS po najniżzych możliwych koztach. Zapewnia to równocześnie pełnienie potrzeb interoperacyjności. Urządzenia pokładowe ETCS muzą zapewniać natępujące tryby pracy: Manewrowanie. Jazda z niepełnym nadzorem. Jazda z pełnym nadzorem. Jazda zgodnie z danymi narodowego ytemu ATP/ATC. Na ryunku 20 pokazano możliwe przejścia pomiędzy pozczególnymi trybami pracy. Manewrowanie Jazda zgodnie z danymi narodowego ytemu ATP/ATC Jazda z niepełnym nadzorem Jazda z pełnym nadzorem Ry. 20. Możliwe przejścia pomiędzy pozczególnymi trybami pracy Wzelkie przejścia pomiędzy trybami, które mają miejce podcza jazdy pociągu, muzą odbywać ię automatycznie w czaie jazdy. Przejścia natępujące w czaie poto ju mogą być, zależnie od potrzeb, inicjowane automatycznie lub ręcznie. Na ryunku 21 pokazano przejścia pomiędzy wybranymi trybami pracy lokomotywy wypoażonej w ERTMS. 4 Start Up 4 Data Entry 3 Shunting 2 Unifitted 1 1 Front Propelling 2 Pot Trip 2 On Sight 2 Staff Reponible Ry. 21. Wybrane tryby pracy lokomotywy wypoażonej w ERTMS i przejścia pomiędzy nimi: 1) Pełny Nadzór (Full Superviion), 3) Manewrowanie (Shunting), 2) Niepełny Nadzór (Partial Superviion), 4) inne

21 Nowoczeny ytem zarządzania ruchem kolejowym (ERTMS) 157 Tłumaczenia pozczególnych trybów pracy zamiezczonych na ryunku 21. Start Up Data Entry Shunting Unfitted Front Propelling Pot Trip Staff Reponible On Sight Rozruch Wprowadzanie Danych Manewrowanie Niewypoażony Ciągnięcie Pchanie Po wyłączeniu awaryjnym Odpowiedzialność Peronelu Na Widoczność Lokomotywa wypoażona w ETCS może pracować w natępujących trybach. Start Up ( ) Rozruch Data Entry ( ) Wprowadzanie Danych Full Superviion (FS) Pełny Nadzór On Sight (OS) Na Widoczność Staff Reponible (SR) Odpowiedzialność Peronelu Shunting (SH) Manewrowanie Unfitted (UN) Niewypoażony Front ( ) Ciągnięcie Propelling ( ) Pchanie Sleeping (SL) Nieaktywny Stand By (SB) Oczekiwanie Trip (TR) Wyłączenie Awaryjne Pot Trip (PT) Po wyłączeniu awaryjnym Sytem Failure (SF) Awaria Sytemu Iolation (IS) Odłączenie No Power (NP) Brak Zailania Non Leading (NL) Nie Prowadzący STM European (SE) STM Europejki STM National (SN) STM Narodowy Revering (RV) Jazda do tyłu *W nawiaach podano krót pochodzący od angielkiej nazwy, toowany do oznaczania danego trybu pracy urządzeń pokładowych ETCS. Tryb Manewrowanie może być wybrany w trybie: Uruchamiania, Wprowadzania Danych, Niepełnego Nadzoru, Pełnego Nadzoru, co pokazano na ryunku 22.

22 158 A. Białoń, P. Gradowki, A. Toruń Uruchomienie Niepełny nadzór Manewrowanie Wprowadzanie danych Pełny nadzór Ry. 22. Możliwości włączania trybu manewrowanie 4. GLOBALNY SYSTEM KOLEJOWEJ RADIOKOMUNIKACJI RUCHOMEJ GSM-R GSM-R to kolejowa werja ytemu GSM (R Railway kolej), pracującego w paśmie 900 MHz. GSM-R odpowiada funkcjonalnie werji GSM 2+, udotępniającej użytkownikom oprócz kanału rozmównego, cyfrowy kanał radiowy do przeyłania danych, wywołania grupowego, określania priorytetów wywołań, adreowania funkcjonalnego (np. numerami pociągów) i innych pecjalizowanych funkcji przeznaczonych dla takich łużb jak kolej lub policja. Architektura ytemu GSM-R jet typową iecią komórkową GSM i kłada ię z główne go Podytemu Komutacyjno Sieciowego (Network Switching Subytem NSS) i Podytemu Zarządzania Siecią (Network Management Subytem NMS) na poziomie głównym oraz z Podytemu Stacji Bazowych (Bae Station Subytem BSS) kładającego ię z peryferyjnych grup Sterowników Stacji Bazowych (Bae Station Controller BSC) i peryferyjnych grup Radiowych Stacji Bazowych (Bae Tranceiver Station BTS). Z punktu widzenia ETCS, ytem GSM-R tanowi kanał tranmiyjny, który umożliwia przeyłanie zezwoleń na jazdę wydawanych przez Radiowe Centrum Sterowania (Radio Block Centre RBC) pozczególnym pociągom znajdującym ię na obzarze danego RBC. Miejce GSM w ytemie ERTMS/ETCS obrazuje ryunek 23. oprzyrządowanie przytorowe ERTMS ytem komunikacji EIRENE oprzyrządowanie pokładowe ytemy: -tacyjne, -liniowe, -przejazdowe przytorowa intalacja ERTMS Euroradio wartwy: -bezpieczeńtwa -komunikacji przytorowe urządzenia tałe GSM ruchome końcówki GSM Euroradio wartwy: -bezpieczeńtwa -komunikacji pokładowa intalacja ERTMS mazynita pociąg Ry. 23. Miejce GSM w ytemie ERTMS/ETCS

23 Nowoczeny ytem zarządzania ruchem kolejowym (ERTMS) 159 Jednak ytem GSM-R to nie tylko kanał tranmiyjny dla ytemu ETCS. GSM-R jako zaawanowana platforma komunikacyjna znajduje wiele zatoowań zarówno w obzarze tranmiji mowy, jak i tranmiji danych. Unijne regulacje prawne wymagają, aby na traneuropejkiej ieci kolejowej ytem GSM-R zapewniał łączność rozmówną obejmującą radiołączność pociągową, manewrową, ratunkową, obzarową i wzelką inną. Natomiat pozczególni zarządcy infratruktury, zaawanowani we wdrażaniu ytemu GSM-R (jak np. DB Netz), planują wykorzytanie zunifikowanej platformy komunikacyjnej dla różnego rodzaju aplikacji wpomagających uługi kolejowe (w zakreie bezpieczeńtwa, informacji podróżnych, gromadzenia danych, rozliczeń, śledzenia wagonów i przeyłek itp.). Dla pecjalitów od radiołączności jedną z takich aplikacji jet ytem ETCS. Sytem GSM zotał wprowadzony do użytku publicznego w 1992 r., jako druga generacja ytemów komórkowych (ytemy komórkowe pierwzej generacji analogowe, były wprowadzane w Europie w latach oiemdzieiątych; przykładem takiego ytemu w Polce jet NMT-450i). Podobną ewolucję przechodzą ytemy radiołączności kolejowej w Europie: od pierwzych, pionierkich ytemów pracujących na różnych dotępnych w danym kraju czętotliwościach, przez ytemy rozwijane bardziej metodycznie, np. pracujące w paśmie 150 MHz, do najpopularniejzych obecnie w Europie ytemów opartych na tandardzie UIC (450 MHz). Były to ytemy analogowe, projektowane do realizacji podtawowej uługi: połączenia głoowego punkt punkt, a ponadto cechowały ię nikim topniem wzajemnej zgodności (nie zapewniały interoperacyjności). Konieczność modernizacji kolejowych ieci radiowych wynika z potrzeb rozwojowych i integracji europejkich kolei (wprowadzanie coraz zybzych pociągów, podwyżzanie bezpieczeńtwa, wymóg interoperacyjności itp.), a także z przełanek ekonomicznych w warunkach zaotrzającej ię konkurencji (wyżza prawność zarządzania, niżze kozty). Dotychczaowe środki łączności okazały ię do tego celu niewytarczające, tąd też pod koniec lat oiemdzieiątych, Międzynarodowa Unia Kolei (UIC) podjęła prace zmierzające do tworzenia projektów nowoczenego ytemu terowania ruchem kolejowym. Zatwierdzono ytem bazujący na publicznym, cyfrowym ytemie komórkowym GSM-900, w zatoowaniu kolejowym oznaczany jako GSM-R. Wymagania dotyczące ytemu opracowano w UIC w projekcie EIRENE (European Integrated Railway Radio Enhanced Network). Na potrzeby tego ytemu ETSI zarezerwowała dwa pama czętotliwości przylegające do odpowiednich pam ytemu publicznego GSM. W celu koordynacji poczynań weryfikujących w praktyce tworzone tandardy, zawiązała ię grupa MORANE (MObile RAdio for Railway Network in Europe), zrzezająca ekpertów z europejkich organizacji kolejowych i przemyłu, która opracowała, uruchomiła i przebadała na próbnych odcinkach prototypy elementów ytemu GSM-R. Te działania zaowocowały opublikowaniem otatecznych werji wymagań funkcjonalnych (FRS werja 7.0) i ytemowych (SRS werja 15.0) dla ytemu EIRENE. Obecnie zarządy kolei pańtw z dotychczaowego obzaru Unii Europejkiej ą w różnych fazach wdrażania projektów.