. Mirosław Siergiejczyk 1, Politechnika Warszawska Wydział Transportu Stanisław Gago 2 Instytut Kolejnictwa Eksploatacja systemu GSM-R w polskim kolejnictwie 1. WSTĘP GSM-R (Global System for Mobile Communications-Railways) jest europejskim standardem radiołączności, opracowanym i wykorzystywanym dla potrzeb kolei. Zapewnia cyfrową łączność głosową oraz cyfrową transmisję danych. Oferuje on rozbudowaną funkcjonalność systemu GSM. Cechuje się infrastrukturą zlokalizowaną jedynie w pobliżu linii kolejowych. GSM-R oprócz realizacji funkcji i usług cyfrowej radiołączności kolejowej ma także zadanie wspomagać systemy wprowadzane w Europie: ERTMS (European Rail Traffic Management System) tj. Europejski System Zarządzania Ruchem Kolejowym oraz ETCS (European Train Control System), czyli Europejski System Kontroli Pociągu. Rola GSM-R w tych systemach to przede wszystkim w ciągły sposób zbieranie i przesyłanie danych dotyczących pojazdu szynowego między innymi takich jak prędkość czy położenie geograficzne. System GSMR jest medium transmisyjnym dla ETCS (rys.1), pośredniczy przy przekazywaniu informacji maszyniście i innym służbom kolejowym [1]. Wdrażając wyżej wymienione systemy istotnie poprawia się bezpieczeństwo ruchu kolejowego, możliwa jest diagnostyka pojazdu w czasie rzeczywistym oraz możliwe jest wprowadzenie monitoringu przesyłek i wagonów. Ponadto poprzez precyzyjne określenie odległości między pociągami można znacznie zwiększyć przepustowość na poszczególnych liniach [8], [9], [12]. Rys. 1. System GSM-R jako medium transmisyjne dla ETCS Źródło: [9]. Sieci GSM-R są już wykorzystywane na całym świecie, również w krajach europejskich. W najbliższej przyszłości sieci GSM-R mają być eksploatowane również w Polsce. Obecnie trwają badania dla potrzeb ocena w zakresie dopuszczenia do eksploatacji odcinka pilotażowego systemu GSM-R/ETCS poziomu drugiego i na linii Pomorskiej Kolei Metropolitalnej. Łączność obecnie stosowana na polskiej kolei, 1 msi@wt.pw.edu.pl 2 sgago@ikolej.pl Logistyka 4/2015 931
pracująca w paśmie 150 MHz, nie spełnia dzisiejszych wymagań technicznych, norm i standardów oraz nie posiada wymaganej funkcjonalności. Jednym z kluczowych zagadnień przy wdrażaniu systemu GSM-R jest problem organizacji eksploatacji sieci radiowej z uwzględnieniem zarówno wymagań dotyczących ciągłości świadczenia usług telekomunikacyjnych, ich bezpiecznej transmisji oraz współpracy z dotychczas eksploatowaną siecią radiołączności analogowej VHF 150 MHz. 2. STRUKTURA I USŁUGI SYSTEMU GSM-R System GSM-R wraz z systemem ETCS tworzą system ERTMS. System GSM-R w dużej części wykorzystuje rozwiązania wdrożone w fazie 2 publicznego standardu GSM, realizując wszystkie usługi podstawowe oraz usługi dodatkowe zapewnia cyfrową łączność głosową (głosowa usługa rozsiewcza, wywołania grupowe) oraz cyfrową transmisję danych dla potrzeb ETCS (GPRS) w trybie punkt punkt pomiędzy dwoma użytkownikami (point to point) lub rozsiewczo do wielu użytkowników jednocześnie (point to multipoint).ponadto świadczy dodatkowe usługi, które są konieczne dla potrzeb prowadzenia ruchu kolejowego takie jak adresowanie funkcyjne FA (Functional Addressing), adresowanie zależne od lokalizacji LDA (Location Dependent Addressing), kolejowe połączenie alarmowe REC, tryb manewrowy (shunting mode), itp. Usługi i funkcje systemu GSM-R zostały przestawione w formie graficznej na rysunku 2. Rys. 2. Usługi i funkcje systemu GSM-R. Źródło: opracowanie własne na podstawie [9], 13]. Podstawowa infrastruktura GSM-R jest bardzo zbliżona do infrastruktury systemu GSM. Jednak ze względów funkcjonalnych jest wzbogacona o kilka elementów, które nie występują w systemach publicznych. Wiąże się to z usługami typowo kolejowymi, takimi jak wspominane adresowanie funkcyjne. Polega ono na klasyfikowaniu poszczególnych abonentów według grup ważności, zastosowano tu specjalną bazę danych zwaną rejestrem adresowania funkcyjnego. Infrastruktura GSM-R jest również wzbogacona o podzespoły współpracujące z systemem automatycznej kontroli pociągu oraz centralę przeznaczoną do obsługiwania dyspozytorów. W systemie tym wymagana jest realizacja połączeń grupowych, dyspozytorskich oraz połączeń wysokopriorytetowych, których czas zestawienia nie powinien przekraczać jednej sekundy. W GSM-R oprócz terminali przenośnych, znanych z systemów GSM, również stosuje się terminale tzw. przewoźne montowane w lokomotywach pojazdów szynowych. Przy projektowaniu systemu GSM-R zdecydowano się na przejęcie 932 Logistyka 4/2015
od GSM między innymi, algorytmów przydziału kanałów radiowych oraz zarządzania i utrzymania sieci. W skład systemu GSM-R wchodzą następujące urządzenia (rysunek 3): urządzenia przytorowe podsystem BSS (Base Station Subsystem) i NSS (Network Sub System), terminale radiowe radia kabinowe, radia noszone, radia stacjonarne, infrastruktura towarzysząca (np. teletransmisja, klimatyzacja, siłownie). centralny system zarządzania OMC (Operations Management Center). Warstwa monitorowania GBM D ISC Zarządzanie użytkownikami konfiguracja poczty głosowej OT A Warstwa kontroli aplikacji Kontroler HLR Warstwa NSS IN MSC + VLR OMC -R Warstwa OMC Warstwa BSS BTS BTS BTS BSC Warstwa urządzeń mobilnych Rys. 3. Struktura systemu GSM-R Źródło: opracowanie własne na podstawie [13]. Systemowi GSM-R postawione zostały wymagania jakości usług QoS (Quality of Service). Jednym z najważniejszych parametrów jakościowych w GSM-R jest dostępność usług, która ustanowiona jest na 99,95%. Istotnymi parametrami jest maksymalny czas zestawiania połączenia o normalnym priorytecie, który nie powinien przekraczać 7,5 sekundy, oraz prawdopodobieństwo niepowodzenia w nawiązaniu połączenia, które powinno być mniejsze od 10-3. Dla trwającego połączenia określono kilka najważniejszych parametrów jakościowych, m.in. bitową stopę błędów czyli BER (Bit Error Rate), która określa stosunek ilości błędnych bitów do wszystkich przesłanych bitów. Dla kanału o przepływności 2,4 kbit/s w 90% czasu trwania połączenia wartość BER nie powinna mniejsza niż 10-4. Prawdopodobieństwo rozłączenia ustalono na nie większe niż 0,0001 [2], [13]. Narodowy Plan Wdrażania Europejskiego Systemu Zarządzania Ruchem Kolejowym przewiduje, że w Polsce planowane jest wdrożenie systemu ETCS na 5 000 km, a GSM-R na 15 000 km linii kolejowych. System GSM-R w perspektywie kilkunastu lat ma zastąpić obecnie eksploatowany, przestarzały system radiołączności analogowej VHF 150 MHz. W okresie migracji od systemu analogowego do systemu cyfrowego GSM-R na liniach kolejowych będą eksploatowane oba te systemy. Zaletą takiego rozwiązania jest to, że po liniach kolejowych wyposażonych w oba systemy radiołączności bez żadnych problemów mogą poruszać się pociągi wyposażone w analogowy lub cyfrowy system radiołączności a tabor trakcyjny może być sukcesywnie wyposażany w urządzenia cyfrowe w zależności od możliwości finansowych i obszaru działania przewoźników kolejowych [1], [11]. Rozwiązanie to ma również wady, ponieważ równoległa eksploatacja dwóch systemów analogowego i cyfrowego- jest nieekonomiczna a jednocześnie konieczna jest współpraca tych systemów, co wymaga dodatkowych specjalnych rozwiązań technicznych jak też opracowania zasad prowadzenia ruchu kolejowego przy mieszanym ruchu pociągów (pociągi z urządzeniami analogowymi, pociągi Logistyka 4/2015 933
z urządzeniami cyfrowymi) np. wygenerowanie sygnału radiostop przez system analogowy musi spowodować wygenerowanie sygnału REC (Railway Emergency Call) przez system GSM-R i odwrotnie. Należy dodać, że obszary pokrycia radiowego przez radiostacje analogowe nie pokrywają się dokładnie a obszarami obsługiwanymi przez stacje bazowe (BTS) systemu GSM-R. Używanie dwóch sygnałów alarmowych na jednej linii wymaga opracowania specjalnych procedur i zasad prowadzenia ruchu pociągów w sytuacjach zagrożenia ze względu na to, że odbiór sygnału radiostop przez analogowe radio kabinowe pociągu powoduje awaryjne zatrzymanie wszystkich pociągów wyposażonych w analogowy system łączności, które odbiorą ten sygnał, natomiast odbiór sygnału REC przez cyfrowe radio kabinowe GSM-R, powinno spowodować reakcję maszynisty, która jest zapisana w odpowiedniej procedurze. Reasumując, okres migracji od analogowego systemu radiołączności (VHF) do cyfrowego systemu GSM-R przy założeniu równoległej eksploatacji tych systemów na liniach kolejowych jest dla operatora infrastruktury kolejowej (PKP PLK) okresem bardzo trudnym zarówno w zakresie użytkowania jak i utrzymania tych systemów. Dlatego też należy dążyć by okres migracji był jak najkrótszy, co na pewno przyniesie określone efekty wymierne (utrzymanie jednego systemu jest na pewno tańsze niż utrzymanie dwóch systemów) jak i niewymierne (np. większy komfort zarządzania ruchem pociągów). Dodatkowo należy stwierdzić, że zastosowanie sygnału radiostop w systemie radiołączności analogowej VHF jest oryginalnym rozwiązaniem stosowanym tylko w Polsce. Wieloletnia eksploatacja tak skonfigurowanego systemu VHF udowodniła potrzebę kontrolowanego stosowania sygnału radiostop w sytuacjach awaryjnych i w wielu przypadkach pozwoliło to na unikniecie wypadków a nawet katastrof kolejowych. Dlatego też zamiana sygnału alarmowego (radiostop) automatycznie zatrzymującego wszystkie pociągi na określonym odcinku linii kolejowej na sygnał alarmowy informacyjny (REC), powinna być dokładnie przeanalizowana. Wynikiem takiej analizy powinno być wypracowanie takich procedur, które zapewnią taki sam (lub prawie taki sam) poziom bezpieczeństwa, jaki zapewniał sygnał radiostop. 3. ZASADY EKSPLOATACJI SYSTEMU GSM-R W POLSKIM KOLEJNICTWIE 3.1. Ogólna chrakterystyka systemu eksploatacji Każdy obiekt techniczny może być identyfikowany na podstawie zbioru charakterystycznych dla niego cech. Wyróżnia się cechy bezwzględne, które noszą nazwę własności obiektu technicznego oraz cechy względne nazywane właściwościami tego obiektu. Własności są przypisane samemu obiektowi i wynikają z zastosowanych materiałów, rozwiązań konstrukcyjnych, zasady działania itp. Decydują one o użytkowych walorach obiektu. Główną własnością obiektu (GSM-R) są funkcje i usługi, dla realizacji których został on zaprojektowany i wytworzony. Właściwość obiektu, jako cecha względna, jest zależna od relacji obiektu z innymi obiektami oraz od okoliczności towarzyszących jego eksploatacji. Właściwości obiektu są determinowane także przez jego własności. Do właściwości obiektu należą: jego funkcjonalność (rozumiana np. jako zgodność funkcji i potrzeb użytkowych właściciela), wartość, niezawodność, gotowość techniczna, trwałość, podatność obsługowa i diagnostyczna, itp. Na przykład niezawodność obiektu zależy od jego konstrukcji i jednocześnie od warunków, w jakich urządzenie jest eksploatowane [3]. Eksploatacja obiektu jest podstawową fazą istnienia obiektu. W tej fazie urządzenie jest wykorzystywane do realizacji założonych celów, następują procesy zmieniające jego właściwości i obniżające wartość użytkową. Jednocześnie są podejmowane działania, których celem jest przywracanie potencjału użytkowego drogą realizacji zabiegów obsługowych. System eksploatacji jest to zbiór obiektów wraz z relacjami istniejącymi pomiędzy tymi obiektami oraz pomiędzy ich właściwościami. Pod pojęciem obiektów należy rozumieć elementy systemu. jest to zbiór obiektów wraz z relacjami istniejącymi pomiędzy tymi obiektami oraz pomiędzy ich właściwościami. Istotną cechą systemu jest to, że nie stanowi on zwykłego zbioru tworzących go elementów. Jego sprawność jest większa od łącznej sprawności jego elementów. System znaczy więcej niż suma elementów systemu. Eksploatacja obiektu nigdy nie jest celem działalności człowieka. Ma ona umożliwić osiągnięcie zasadniczego celu określonych korzyści wynikających z przeznaczenia obiektu. 934 Logistyka 4/2015
Dla realizacji działań celowych w systemie eksploatacji, niezbędne są poszczególne elementy (ogniwa) różnych łańcuchów działania. Nazywane są one zasobami eksploatacyjnymi. Do tych zasobów zalicza się: obiekty techniczne, jako obiekty eksploatacji (w szczególności koleje dużych prędkości), ludzi eksploatujących te obiekty, ich kierowników oraz osoby wspomagające, energię (nośniki energii) i materiały eksploatacyjne, bazę kierowniczą (wyposażenie służące kierowaniu eksploatacją), bazę użytkową (wyposażenie służące użytkowaniu obiektów eksploatacji), bazę obsługową (wyposażenie służące obsługiwaniu obiektów eksploatacji), środki i wartości finansowe, informacje eksploatacyjne, operacyjne i logistyczne, organizację systemu eksploatacji, środowisko naturalne i uwarunkowania zewnętrzne. Zgodnie z przedstawioną wyżej definicją, system eksploatacji można przedstawić jako zbiór elementów powiązanych wzajemnymi relacjami oraz zbiór celów uzasadniających istnienie tego systemu. Istnieją definicje, zgodnie z którymi pojęcie systemu jest ograniczone do zbioru relacji między jego cechami. Zmiany wartości cech systemu eksploatacji następują w wyniku realizacji określonych działań. Procesy są ciągami takich działań realizowanych w systemie [3], [7]: procesy użytkowania umożliwiające realizację funkcji, dla których urządzenie zostało zaprojektowane i wykonane, procesy obsługiwania obejmujące przeglądy, konserwacje, regulacje, naprawy, wymiany, modernizacje itp., procesy wspomagające zarządzanie procesem eksploatacji, obejmujące działalność diagnostyczną i badawczą. 3.2. Użytkowanie systemu GSM-R Proces użytkowania polega na wykonywaniu działań, które pozwalają właścicielowi urządzenia osiągać spodziewane korzyści. Jest to podstawowy element procesu eksploatacji. Dla jego realizacji niezbędne jest aby, użytkowane urządzenie znajdowało się w stanie zdatności. Proces użytkowania wymaga zapewnienia odpowiednich zasobów (materiałów, energii, informacji). Istotny jest, także prawidłowy dobór operatorów i zapewnienie im odpowiednich warunków pracy.[3] System GSM-R jest wyspecjalizowanym systemem teleinformatycznym, który ma określony hardware na którym jest zaimplementowany odpowiedni software. Każdy system teleinformatyczny musi by przystosowany do pracy w określonych warunkach ponieważ ma współpracować w określonym otoczeniu. Zgodnie z wymaganiami specyfikacji EIRENE (FRS i SRS) [5], [6], system GSM-R zapewnia realizację specyficznych funkcji kolejowych m.in. usługę Adresowania Zależnego od Lokalizacji LDA (Location Dependent Addressing). Funkcja LDA oznacza adresowanie połączenia głosowego punkt-punkt do właściwego odbiorcy, w zależności od lokalizacji użytkownika inicjującego połączenie. Minimalne wymaganie, dla określenia lokalizacji, wykorzystuje informacje o komórce GSM-R w której zostało zainicjowane połączenie. To rozwiązanie odwołuje się do niestandardowego sposobu kierowania ruchem w sieci telekomunikacyjnej w oparciu o numer komórki GSM-R tj. Cell ID. W dużym uproszczeniu można powiedzieć, że LDA służy do tego, aby maszynista mógł w prosty, bezpieczny i szybki sposób połączyć się z właściwym dyżurnym ruchu naciskając odpowiedni przycisk na manipulatorze radia kabinowego. Dokładność określenia lokalizacji w usłudze LDA ogranicza się do podania numeru komórki w której w danym momencie znajduje się pociąg - dokładność lokalizacji wynosi kilka kilometrów. Dokładność taka może być wystarczająca na szlaku ale na pewno nie jest wystarczająca w węzłach sieci w których następuje krzyżowanie linii kolejowych. Dokładność może być zwiększona poprzez zastosowanie zewnętrznych systemów lokalizacyjnych (np. GPS, systemów balis, baz danych itp.) i w takim przypadku powinno się zastosować odpowiednią wersję tzw. funkcję elda (enhanced Location Depending Addressing). Jest oczywistym, że inne powinny być dobrane rozwiązania systemu GSM-R dla linii na których jest zaimplementowany system ETCS a inne tam gdzie tego systemu nie będzie. Logistyka 4/2015 935
3.3. Problemy utrzymania systemu GSM-R W procesie obsługiwania są realizowane działania służące podtrzymywaniu lub przywracaniu stanu zdatności urządzenia. Utrzymanie w zdatności technicznej elementów sieci GSM-R wymaga systematycznych prac prewencyjnych (przeglądy, pomiary) i dobrze zorganizowanych działań, będących reakcją na zdarzenia w sieci. Informacje zdarzeniach w sieci pochodzą z systemu monitoringu elementów sieci oraz od użytkowników sieci zgłaszających problemy techniczne. Model utrzymania sieci powinien obejmować następujące działania: administrowanie siecią monitorowanie działania elementów sieci, zarządzanie ruchem (zarządzanie zasobami i usługami, archiwizacja zdarzeń), zabezpieczenie sieci ustawienia, monitorowanie zapór, poziom jakości świadczonych usług, serwis sieci lokalizowanie i usuwanie uszkodzeń i awarii elementów sieci, paszportyzacja sieci, przeglądy i prace konserwacyjne, rekonfiguracja sieci rozbudowa sieci o nowe elementy pasywne lub aktywne, zmiany konfiguracji struktury sieci, czyli zmiany przebiegów tras kablowych, zmiany pojemności kabli (zwielokrotnianie przepływności), funkcjonalności urządzeń, likwidacja elementów sieci, testowanie uaktualnień, rozszerzeń, łat programowych w środowisku testowym przed dopuszczeniem do implementacji w sieci, wprowadzanie zaplanowanych uaktualnień oprogramowania upgrade, wprowadzanie nowych funkcji (niejednokrotnie niezbędnych) update, wprowadzanie tymczasowych łat programowych zapewniających poprawne działanie elementu bądź systemu, udokumentowanie procesów i procedur - każda z procedur powinna zostać zweryfikowana i zatwierdzona, pracownicy przeszkoleni i tam, gdzie jest to wymagane, certyfikowani, ustanowienie punktów kontrolnych - zdefiniowanie ich oceny oraz czynności, jakie muszą zostać wykonane po przekroczeniu założonych parametrów. Zarządzanie siecią jest to zespół czynności wykonywanych przez operatora w celu jak najbardziej efektywnego wykorzystania zarządzanych zasobów oraz zapewnienia realizacji celów biznesowych przedsiębiorstwa. W ramach systemu zarządzania utrzymanie stanowi zespół wszystkich działań technicznych i organizacyjnych, mających na celu umożliwienie użytkowanym urządzeniom realizację wszystkich wymaganych funkcji. Utrzymanie stanowi zespół wszystkich działań technicznych i organizacyjnych mających na celu zachowanie struktury urządzeń sieciowych w stanie umożliwiającym wypełnianie wymaganych funkcji tych urządzeń. Utrzymanie obejmuje obsługę techniczną i diagnostyczną, kontrole okresowe oraz remonty urządzeń sieciowych. W ramach utrzymania występuje: obsługa techniczna - zespół wszystkich czynności (zabiegów) związanych z konserwacją, przeglądami i naprawami bieżącymi, obsługa diagnostyczna - działania wynikające z obowiązujących przepisów, instrukcji, normatywów technicznych i dokumentacji, mające na celu identyfikację stanu technicznego urządzeń [3]. Utrzymanie w sprawności technicznej elementów sieci radiołączności wymaga systematycznych prac prewencyjnych (przeglądy, pomiary) i dobrze zorganizowanych działań, będących reakcją na zdarzenia w sieci. Informacje o zdarzeniach w sieci płyną z dwóch źródeł tj. z systemu monitoringu elementów sieci (o ile taki istnieje) oraz od użytkowników sieci zgłaszających problemy techniczne. Dobrze zorganizowany serwis sieci zakłada zarządzanie siecią, awariami i użytkownikami sieci. Dlatego też zarządzanie siecią jest to działanie na granicy między techniką a użytkownikami i powinno umożliwiać: ujednolicenie i scentralizowanie sposobu przechowywania informacji o klientach (abonentach) oraz szybki i łatwy dostęp do tych informacji przez uprawnione komórki organizacyjne, wzajemne wykorzystanie przechowywanych informacji przez odpowiednie komórki organizacyjne i służby, monitorowanie stanu technicznego zasobów sieci GSM-R, określenie efektywności pracy zespołów utrzymaniowych, planowanie rozbudowy sieci GSM-R pod potrzeby klientów, precyzyjne i szybkie testowanie łączy, definiowanie i generowanie raportów 936 Logistyka 4/2015
oraz udostępniać pełny zestaw danych o abonentach, strukturze sieci i jej sprawności i zapewniać bezpieczeństwo i poufność przechowywanych informacji. Działania związane z zarządzaniem, użytkowaniem i utrzymaniem sieci GSM-R powinno trwać 24 godziny na dobę i przez wszystkie dni w roku. 3.4. Zapewnienie bezpieczeństwa teleinformatycznego w systemie GSM-R Bezpieczeństwo sieci GSM-R zależy min. od wykonywanych czynności utrzymaniowych do których można zaliczyć: administrowanie siecią, monitorowanie działania elementów sieci, automatyczna detekcja zagrożeń i przeciążeń w sieci, zarządzanie ruchem teletransmisyjnym, zarządzanie zasobami i zarządzanie usługami, archiwizacja stanów urządzeń i raportów, lokalizację i usuwanie uszkodzeń i awarii elementów sieci (kable światłowodowe, urządzenia aktywne sieci, urządzenia radiowe), paszportyzację sieci (ewidencja zasobów sieci, utrzymanie dokumentacji technicznej i eksploatacyjnej), systematyczne przeglądy i prewencyjne prace konserwacyjne, aktywację i dezaktywację zakończeń sieci (przyłączanie i odłączanie użytkowników sieci), sporządzanie raportów o stanie sieci i usług, rekonfigurację sieci, w tym zmiany konfiguracji struktury sieci, likwidacja elementów sieci, rozbudowa sieci o nowe elementy. Bezpieczeństwo systemu zależy także od średniego czasu usuwania uszkodzeń MTTR (Mean Time To Repair). Czas ten uzależniony jest także od dostawcy ale w większym stopniu zależy od właściciela systemu. W zasadzie wpływ producenta ogranicza się do wypracowania odpowiednich programów diagnostyczno - testujących i takiej konstrukcji urządzeń, która będzie umożliwiała szybką wymianę uszkodzonych elementów (np. wymiana karty, wymiana modułu, itp.). Natomiast właściciel powinien wypracować odpowiednie procedury zarządzania eksploatacją i utrzymaniem sieci GSM-R (Operations & Maintenance), co jest szczególnie istotne przy systemach rozproszonych geograficznie, do których to systemów należy zaliczyć system GSM-R. Budując sieć komórkową należy przyjąć za pewnik, że każda, nawet najlepiej zaprojektowana i wykonana sieć, będzie ulegała awariom i uszkodzeniom. W zależności od jakości wykonania, użytych materiałów i urządzeń uszkodzenia mogą występować z różną częstotliwością. Organizacja serwisu i utrzymania sieci jest zatem konieczna niezależnie od wielkości sieci. Od wielkości sieci i liczby użytkowników zależy natomiast struktura służb eksploatacyjnych. Zatem można określić [8], [10]: utrzymanie w zdatności technicznej elementów sieci GSM-R wymaga systematycznych prac prewencyjnych (przeglądy, pomiary) i dobrze zorganizowanych działań, będących reakcją na zdarzenia w sieci, utrzymanie sieci GSM-R jest to zespół wszystkich działań technicznych i organizacyjnych mających na celu zachowanie struktury urządzeń GSM-R w stanie umożliwiającym wypełnianie wymaganych funkcji tych urządzeń, utrzymanie obejmuje obsługę techniczną i diagnostyczną, kontrole okresowe oraz naprawy urządzeń GSM-R, informacje o zdarzeniach w sieci GSM-R pochodzą z dwóch źródeł: z systemu monitoringu elementów sieci oraz od użytkowników sieci zgłaszających problemy techniczne, dobrze zorganizowany serwis sieci zakłada zarządzanie siecią, awariami i użytkownikami sieci. Podmiotami, które mają wpływ na bezpieczeństwo systemu GSM-R to są także jego użytkownicy (interesariusze) tj. administracja, przewoźnicy, operatorzy infrastruktury. Są to podmioty, które tworzą byt organizacyjno decyzyjny związany z bezpieczeństwem ruchu kolejowego zwany dalej Organizacją. Kultura bezpieczeństwa w tej Organizacji jest wytworem indywidualnych i grupowych wartości, postaw, postrzegania, kompetencji i wzorów zachowań, które określają zaangażowanie, styl i znajomość uwarunkowań zdrowej organizacji oraz zarządzanie bezpieczeństwem. Kultura bezpieczeństwa używana jest jako program ramowy do omówienia zagrożeń i działań łagodzących negatywne skutki tych zagrożeń Logistyka 4/2015 937
z perspektywy człowieka, technologii i organizacji (zainteresowanych instytucji). Kultura bezpieczeństwa wskazuje dwa kluczowe czynniki wpływające na bezpieczeństwo kolei tj. motywacja i morale. Te czynniki są związane z innymi podstawowymi czynnikami tj: szkoleniem, odpowiednimi procedurami, instrukcjami, harmonogramami pracy, stylem zarządzania i zasadami organizacyjnymi. Pierwszym wyzwaniem dla Organizacji powinno być określenie Odporności (resilience) systemu tj. "naturalnej zdolności układu do regulacji jego działania (przed lub po zakłóceniu) tak, że może on utrzymywać operacyjność po wystąpieniu uszkodzenia czy też działać poprawnie w czasie trwania zakłócania. W początkowej fazie działania Organizacji istnieje mała wiedza dotycząca niespodziewanych incydentów i w związku z tym powinien być przeprowadzony proces oceny ryzyka, w którym powinno być zdefiniowane: główne zagrożenia czynniki techniczne, organizacyjne czy ludzkie, działania zmniejszające ryzyko i poprawę odporności na ryzyko usterki lub uszkodzenia, warunki poprawy zdolności do uczenia się w sposób aktywny, poprzez zainteresowane byty. Poprawa bezpieczeństwa Organizacja powinna osiągnąć poprzez działania badawcze i wspólne działania (spotkania / konferencję) uczestników Organizacji w zakresie: diagnozowania (identyfikacja ryzyka), planowania działań (ocena ryzyka i działania łagodzące), podejmowania działań (wykonanie), oceny (ocena realizacji i wiedzy / świadomości) oraz pozyskania wiedzy. Podstawowym zadaniem Organizacji powinno być opracowanie strategii uzyskania odporności w zakresie poprawy bezpieczeństwa. W systemie GSM-R, strategia ta jest opisana przez elastyczne zasady, które stanowi: redundancja, aby móc przeprowadzić kontrolowaną degradację systemu oraz możliwość "odbicia", lub odzyskania zdolności operacyjnej (elastyczność systemu), umiejętność zarządzania redundancją, zdolność do utrzymania wspólnych koncepcji bezpieczeństwa w Organizacji. Zasady bezpieczeństwa powinny być zaimplementowane w technologii, organizacji i w działaniach personelu. Podczas eksploatacji systemu GSM-R mogą wystąpić różne niepożądane sytuacje. Do kluczowych niepożądanych sytuacji można zaliczyć [10], [12]: błąd techniczny w systemie GSM-R, utrata połączeń w systemie GSM-R (słaba odporność infrastruktury technicznej), nieprzewidziane błędy ludzkie ze względu na słabe wyszkolenia i brak dostatecznej wiedzy - zbyt mało dobrze wyszkolonych pracowników (słaba odporność na ryzyko w Organizacji), brak dobrej komunikacji pomiędzy poszczególnymi bytami w Organizacji różna ocena ryzyka, słaba zdolność do obsługi sytuacji kryzysowych (słaba odporność) z powodu niewłaściwego szkolenia w zakresie zarządzania kryzysowego. Dlatego też należy przeprowadzić działania łagodzące, które powinny przyczynić się do zmniejszenia skutków niepożądanych sytuacji. Kluczowe działania łagodzące to: redundancja w systemie GSM-R w celu poprawy odporności technicznej, poprawa organizacyjnej odporności gdy zawiedzie GSM-R poprzez stworzenie lepszych procedur w całej Organizacji (administracja, przewoźnicy, operatorzy infrastruktury), zwiększenie ilości odpowiednio przeszkolonych pracowników zajmujących się bezpieczeństwem po to by poprawić odporność w Organizacji, organizacja spotkań w celu wymiany informacji dotyczących między najważniejszymi podmiotami (administracja, przewoźnicy, operatorzy infrastruktury) w zakresie poprawy przewidywania uszkodzeń, modernizacja scenariuszy szkolenia w zakresie przewidywanych sytuacji kryzysowych, których celem będzie poprawa odporności. 938 Logistyka 4/2015
4. ZAKOŃCZENIE System GSM-R jest składnikiem systemu ERTMS, który stanowi o bezpiecznym prowadzeniu ruchu pociągów. W związku z tym system GSM-R musi być bezpiecznie i pewnie działającym systemem w zakresie przesyłania informacji (dane i głos), która powinna być większa niż w publicznym systemie GSM, i pewności działania co jest zapewnione przez dodatkowe środki (redundancja sprzętu, odpowiednie pokrycie pola elektromagnetycznego). Ponadto system GSM-R powinien być odporny na nieuprawniony dostęp i poufność przesyłanych informacji. System powinien realizować połączenia, przełączenia i przesyłanie danych w założonych reżymach czasowych. Ażeby spełnić powyższe wymagania ważnym jest nie tylko radiowa część systemu GSM-R, ale również ważna jest część łączności przewodowej, bez której cały system GSM-R (a także i system ETCS) nie mógłby poprawnie pracować. Dlatego koniecznym jest stosowanie teletransmisyjnych struktur samonaprawialnych, zapewnienie rezerwowych dróg transmisyjnych, synchronizacji, zintegrowanego systemu zarządzania, kontroli dostępu, itd. Tylko kompleksowe działania mogą zapewnić bezpieczeństwo systemu GSM-R a tym samym zwiększyć bezpieczeństwo systemu ERTMS. Istotną sprawą jest też świadomość, fachowość i odpowiedzialność administracji, przewoźników i operatora infrastruktury w zakresie znajomości i implementacji procedur i systemów utrzymania bezpieczeństwa i niezawodności sieci GSM-R, czyli tak zwanej kultury bezpieczeństwa, której wdrożenie i utrzymanie na określonym poziomie powinno być priorytetem dla wszystkich decydentów, którzy odpowiadają za szeroko rozumiane bezpieczeństwo ruchu na kolei. Streszczenie W artykule zostały przedstawione wybrane problemy dotyczące eksploatacji systemu GSM-R wdrażanego w polskim kolejnictwie. Przeprowadzono analizę kolejowej radiołączności z uwzględnieniem dostępnych usług w cyfrowej telefonii komórkowej GSM-R. Scharakteryzowano proces użytkowania umożliwiający realizację usług i funkcji w analizowanym systemie GSM-R. Następnie będą omówiono procesy wspomagające zarządzanie procesem eksploatacji, obejmujące działalność diagnostyczną i badawczą. Został także opisany wpływ procesów utrzymania elementów systemu GSM-R na jego bezpieczeństwo teleinformatyczne. W końcowej części przedstawione zostały mechanizmy, których wdrożenie pozwoli na usprawnienie eksploatacji i utrzymaniem sieci GSM-R. Słowa kluczowe: eksploatacja, bezpieczeństwo, system GSM-R The operation of the GSM-R system in Polish railways Abstract This paper will present some problems relating to the operation of GSM-R system implemented in the Polish railways. Will be carried out analysis of the digital train GSM-R mobile phones with regard to the available services and how to achieve them and characterized the process of use allowing realization of services and functions in the reporting system, GSM-R. Then will be discussed the processes supporting the management of exploitation process, including diagnostic and research activities. It will be also described the impact of processes of maintenance of elements of GSM-R on its ICT security. In the final part will be presented mechanisms, the implementation of which will allow to improve the exploitation and maintenance of GSM-R network. Key words: operation, security, GSM-R system LITERATURA [1] Białoń A.: Masterplan wdrażania ERTMS w perspektywie krajowej i wspólnotowej. Transport i Komunikacja 2010, nr 2 [2] Ding Xun, Chen Xin, Jiang Wenyi: The Analysis of GSM-R Redundant Network and Reliability Models on High-speed Railway. 2010 International Conference on Electronics and Information Engineering (ICEIE 2010).Kyoto, Japan2010. [3] Dyduch J., Nowakowska J.: Systemy eksploatacji kolei podwyższonych prędkości. http://www.not.org.pl/not/files/2012/bezpieczenstwo-transport/prezentacie/07.pdf [4] Gago S., Siergiejczyk M.: Problematyka eksploatacji systemów radiołączności kolejowej w okresie migracji. Logistyka 4/2014 [5] International Union of Railways, Project EIRENE - Functional Requirements Specification, Version 7.3.0 Logistyka 4/2015 939
[6] International Union of Railways, Project EIRENE - System Requirements Specification, Version 15.3.0 [7] Legutko S.: Eksploatacja maszyn Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2007 [8] Lehrbaum M.: GSM-R Disaster Recovery, GSM-R Business Operations, Warsaw October 2009 [9] Mandoc D.: UIC ERTMS Training Seminar 2010, UIC, Paryż, 2010 [10] Markowski R.J.: Elementy koncepcji systemu zarządzania, utrzymania i eksploatacji sieci GSM-R w Polsce (SZUE GSM-R) PKP PLK, wrzesień 2012 [11] Pawlik M.: Polski Narodowy Plan Wdrażania Europejskiego Systemu Zarządzania Ruchem Kolejowym ERTMS. Technika Transportu Szynowego 1/2007 [12] Siergiejczyk M., Gago S.: Zagadnienia bezpieczeństwa systemu GSMR w aspekcie wspomagania transportu kolejowego. Logistyka 6/2012 [13] Winter P.: International Union of Railways, compendium on ERTMS, Eurail Press, Hamburg, 2009 940 Logistyka 4/2015