Zagadnienia eksploatacji systemów radiołączności kolejowej w okresie migracji

Mirosław Siergiejczyk 1, Stanisław Gago 2 Politechnika Warszawska Wydział Transportu Zakład Telekomunikacji w Transporcie Instytut Kolejnictwa Zagadnienia eksploatacji systemów radiołączności kolejowej w okresie migracji 1. WSTĘP Zgodnie z polityką Unii Europejskiej w zakresie transportu kolejowego, priorytetem jest utworzenie Europejskiego Systemu Kolejowego, w którym droga kolejowa udostępniana będzie przewoźnikom przez właścicieli interoperacyjnej infrastruktury kolejowej, a przewozy osób i towarów realizowane będą z wykorzystaniem interoperacyjnego taboru. Konieczność wdrażania systemu ERTMS (European Rail Traffic Management System), będącego połączeniem systemów ETCS (European Train Control System) i GSM-R (Global System for Mobile Communications - Railway) wynika z przesłanek zarówno technicznych (postęp technologiczny w dziedzinie telekomunikacji i bezpiecznej kontroli jazdy pociągu), jak i legislacyjnych (konieczność wdrażania interoperacyjności, warunkowane przepisami prawa wspólnotowego i polskiego). Interoperacyjność odnosi się również do transmisji informacji, a zatem system GSM-R uznany został za interoperacyjny system radiołączności kolejowej na poziomie europejskim [1], [4]. Wyposażenie linii kolejowych w system GSM-R wcale nie oznacza, że na tych liniach zostanie wyłączony z eksploatacji istniejący system radiokomunikacji VHF. W okresie migracji będą w dalszym ciągu dostępne systemy analogowe, ale dodatkowo wyposażone w system SZS. Przyjęta koncepcja migracji z systemu analogowego VHF do cyfrowego GSM-R nakłada na eksploatację dodatkowe obowiązki w stosunku do istniejących. Sprawne zarządzanie tak różnymi systemami wymaga dużego wysiłku organizacyjnego i dobrej klasy fachowców [2], [9]. W artykule zaprezentowano zagadnienia związane z analizą systemów radiołączności eksploatowanych obecnie na kolejach w Polsce. Przeanalizowano wybrane aspekty związane z migracją systemów analogowych do systemu cyfrowego GSM-R. Zaproponowano mechanizmy, których wdrożenie pozwoli na usprawnienie eksploatacji i utrzymaniem sieci GSM-R. 2. WYBRANE PROBLEMY EKSPLOATACJI SYSTEMÓW KOLEJOWEJ RADIOŁĄCZNOŚCI W POLSCE 2.1. Analiza systemów kolejowej radiołączności w Polsce Eksploatowany w naszym kraju system radiołączności pociągowej jest systemem analogowym, simpleksowym pracującym w pasmie 150 MHz. Do dyspozycji jest 7 kanałów ogólnopolskich przydzielonych do poszczególnych szlaków kolejowych, z modulacją częstotliwości (FM) oraz selektywnym wywołaniem grupowym. System zapewnia łączność maszynisty z dyżurnym ruchu, kierownikiem pociągu oraz maszynistami na szlaku. Uruchomienie tego systemu w technice lampowej nastąpiło w 1972 roku, natomiast w technice tranzystorowej w 1976 r. Obecnie, w nowo produkowanych bądź modernizowanych pojazdach trakcyjnych instaluje się radiotelefony firm Radionika Koliber a użytkownicy spoza grupy PKP posiadają urządzenia Pyrylandia F-747. Są to nowoczesne urządzenia z syntezą częstotliwości i możliwością zaprogramowania 400 kanałów z kodową blokadą szumu CTCSS. Przystosowane są również do współpracy z systemem GPS oraz z modułami systemu GSM-R. Budowa Lokalnych Centrów Sterowania (LCS-ów) spowodowała wdrożenie systemów zdalnego sterowania (SZS) radiołącznością. Systemy te pozwalają na przekazywanie rozmów, danych 1 msi@wt.pw.edu.pl 2 s.gago@wp.pl Logistyka 4/2014 2397

komputerowych i sygnalizacji pomiędzy stanowiskiem lub stanowiskami dyspozytora lub dyżurnego w LCS (Liniowym Centrum Sterowania), a wybranymi stacjami radiotelefonicznymi lokalnymi i dalej przez te stacje drogą radiową do i od abonentów ruchomych i stałych będących w zasięgu radiowym tych stacji oraz drogą kablową lub radiową do i z urządzeń komputerowych i sterowników. Sterowanie odbywa się z wykorzystaniem dwóch łączy transmisyjnych: podstawowego - w postaci sieci typu E1 (G.703) lub sieci Ethernet 2 Mbit/s (z wykorzystaniem technologii VoIP). Poszczególne stacje radiowe wchodzące w skład systemu radiołączności mogą pracować w trybie pracy lokalnej lub zdalnej i być obsługiwane zdalnie lub lokalnie bez udziału LCS. W Europie jest wprowadzany system ERTMS (European Rail Traffic Management System) tj. Europejski System Zarządzania Ruchem Kolejowym, w skład którego wchodzi, oprócz systemu GSM-R także system ETCS (European Train Control System), tj. Europejski System Kontroli Pociągu, który ma za zadanie w ciągły sposób zbierać i przesyłać dane dotyczące pojazdu szynowego. System GSM-R jest medium transmisyjnym dla ETCS, pośredniczy przy przekazywaniu informacji maszyniście i innym służbom kolejowym. Wdrażając wyżej wymienione systemy istotnie poprawia się bezpieczeństwo ruchu kolejowego, możliwa jest diagnostyka pojazdu w czasie rzeczywistym. Natychmiastowe przesłanie informacji o wykryciu awarii w pociągu przynosi wiele korzyści między innymi: minimalizuje czas naprawy, skraca czas opóźnień, upraszcza proces naprawy, przyczynia się do wzrostu wydajności, redukuje koszty operacyjne i wpływa na zwiększenie bezpieczeństwa ruchu kolejowego. Ponadto poprzez precyzyjne określenie odległości między pociągami można znacznie zwiększyć przepustowość na poszczególnych liniach, a także aplikacje dedykowane dla pasażerów transportu kolejowego np. informacje o rozkładach pociągów, informacje o pogodzie, dostęp do sieci Internet, itd. [5]. W Narodowym Planie Wdrażania ERTMS w Polsce przewiduje się budowę sieci GSM-R na około 15000 km linii kolejowych. W 2014 roku są wyposażane w system GSM-R następujące linie (odcinki) kolejowe [6]: Bielawa Dolna Opole Kunowice Terespol Warszawa Gdynia Warszawa Łódź W okresie przejściowym wdrażania systemu GSM-R będą nadal eksploatowane analogowe systemy radiołączności pociągowej, ale uzupełnione zdalne sterowanie radiołącznością. 2.2. Eksploatacja systemów kolejowej radiołączności w Polsce w okresie migracji Analogowy system VHF jest systemem lokalnym praktycznie jednousługowym tzn. jest tylko transmisja głosu, natomiast cyfrowy system GSM-R jest systemem sieciowym wielousługowym transmisja danych, transmisja głosu, - zarządzanym centralnie. Z punktu widzenia eksploatacji systemy te muszą ze sobą współpracować w zakresie wymiany sygnałów Radiostop i REC tzn. że sygnał Radiostop wysłany poprzez system VHF musi być odebrany przez system GSM-R i pokazany na odpowiednim odcinku linii kolejowej jako sygnał REC i odwrotnie sygnał REC wysłany przez system GSM-R musi być zinterpretowany przez urządzenia systemu VHF jako sygnał Radiostop w obszarze radiostacji VHF, która odebrała ten sygnał. Wspólnym elementem obu systemów są systemy teletransmisyjne SDH które są konieczne w systemie GSM-R do transmisji sygnałów między częściami systemu GSM-R (BSS, NSS, OMC itd.) natomiast w systemach SZS do transmisji danych sterujących pomiędzy poszczególnymi stacjami radiowymi a odcinkowym dyżurnym ruchu. Również należy zaznaczyć, że sygnał Radiostop i sygnał REC są to sygnały alarmowe ale ich działanie jest odmienne. Odebranie sygnału Radiostop przez radia kabinowe w pojazdach trakcyjnych powoduje awaryjne zatrzymanie pociągów, natomiast sygnał REC odebrany przez radia kabinowe jest tylko informacją dla maszynistów, że od tej chwili obowiązują inne zasady prowadzenia pociągu tj. zgodnie z określonymi przez Zarządcę infrastruktury procedurami np. jazda na widoczność, jazda do pierwszego sygnalizatora, według rozkazów dyżurnego ruchu, itd. W skład systemów radiołączności w system VHF (150 MHz) wchodzą: urządzenia przytorowe stacje radiowe VHF, terminale radiowe radia kabinowe, radia noszone, radia stacjonarne 2398 Logistyka 4/2014

urządzenia SZS, teletransmisja. Natomiast w systemie GSM-R [4], [11]: urządzenia przytorowe podsystem BSS i NSS, terminale radiowe radia kabinowe, radia noszone, radia stacjonarne, infrastruktura towarzysząca (np. teletransmisja, klimatyzacja, siłownie). Należy zauważyć, że analogowy system radiołączności VHF jest funkcjonalnie rozbudowywany poprzez instalację SZS, mimo, że po okresie migracji będzie on likwidowany. Biorąc pod uwagę powyższe należy stwierdzić, że okres migracji od analogowego systemu radiołączności VHF (150 MHz) do cyfrowego systemu GSM-R jest dla Zarządcy infrastruktury okresem 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). Sprawność działania systemów ( w tym także systemów radiołączności) zależy zarówno od producentów jak od użytkowników co można wyrazić poprzez dostępność tych systemów [9]: MTTB A = (1) MTTB+ MTTR gdzie: A dostępność, MBTF międzyawaryjny czas pracy, MTTR średni czas usuwania usterek. MBTF zależy przede wszystkim od producenta natomiast MTTR zależy od użytkownika tzn. przede wszystkim od organizacji systemu zarządzania eksploatacją tych systemów. W skład systemów łączności radiowej wchodzi infrastruktura (część stacjonarna) i terminale (radiotelefony). W przypadku radiołączności kolejowej właścicielem infrastruktury jest Zarządca Infrastruktury a terminale należą także do innych podmiotów (Spółek). Żeby system radiołączności działał poprawnie to poprawnie musi działać infrastruktura jak i terminale. Podmiotami, które mają wpływ na bezpieczeństwo systemu radiołączności to są jego użytkownicy (interesariusze) tj. administracja, przewoźnicy, operatorzy infrastruktury. Są to podmioty, które tworzą byt organizacyjno decyzyjny związany z bezpieczeństwem ruchu kolejowego. 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 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 i ludzkie, działania zmniejszające ryzyko powstawania uszkodzeń i poprawę odporności na wystąpienie uszkodzenia, warunki poprawy zdolności do uczenia się w sposób aktywny, poprzez zainteresowane byty. Poprawę bezpieczeństwa Organizacja powinna osiągnąć poprzez działania badawcze i wspólne działania uczestników Organizacji w zakresie: Logistyka 4/2014 2399

diagnozowania (identyfikacja ryzyka) planowania działań (ocena ryzyka i działania łagodzące) podejmowania działań (wykonanie) oceny (ocena realizacji i wiedzy / świadomości) pozyskania wiedzy. Podstawowym zadaniem Organizacji powinno być opracowanie strategii Odporności systemu w zakresie poprawy bezpieczeństwa. Jest oczywistym, że inna będzie strategia dla systemów prostych (lokalnych) takich jak system radiołączności VHF a inna dla systemów złożonych (sieciowych)którym jest system GSM-R. Zasady bezpieczeństwa przedstawione w strategii powinny być zaimplementowane w technologii, organizacji i w kadrze. Budując sieci radiołączności dla potrzeb kolejowych należy przyjąć, 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. 3. ZARZĄDZANIE SYSTEMAMI RADIOŁĄCZNOŚCI 3.1. Uwagi ogólne Zarządzanie systemami sieciowymi obejmuje zagadnienia związane z eksploatacją, utrzymaniem, administrowaniem i uruchamianiem sieci, w tym przypadku radiołączności. 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 eksploatacja stanowi zespół wszystkich działań technicznych i organizacyjnych, mających na celu umożliwienie użytkowanym urządzeniom realizację wszystkich wymaganych funkcji. Utrzymanie - w ramach eksploatacji 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 - niezbędne działania wynikające z obowiązujących przepisów, instrukcji, normatywów technicznych i dokumentacji, mające na celu identyfikację stanu technicznego urządzeń. Utrzymanie w sprawności technicznej elementów sieci radiołączności wymaga systematycznych prac prewencyjnych (przeglądy, pomiary) i dobrze zorganizowanych działań, będących reakcją na zdarzenia w sieci. Informacje 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. 3.2. Zarządzanie systemem radiołączności VHF 150 Zarządzanie analogowym systemem radiołączności jest oparte o wieloletnie doświadczenia eksploatacyjne i w zasadzie nie powinno być zmieniane a co najwyżej tylko usprawniane. Ewentualne usprawnianie zarządzania systemem powinno być brane pod uwagę dwa zasadnicze fakty: za zarządzanie systemem analogowej radiołączności odpowiedzialny jest Zarządca infrastruktury, użytkownikami systemu są różne spółki kolejowe, system analogowej radiołączności jest wzbogacony o SZS. Implementacja SZS w systemie radiołączności VHF, z punktu widzenia zarządzania, spowodowała, że lokalny system VHF działający w zasięgu jednej stacji radiowej stał się systemem quasisieciowym 2400 Logistyka 4/2014

działającym w obrębie całego LCS na terenie którego znajduje się więcej niż jedna stacja radiowa. Powoduje to również rozbudowę systemu o dodatkowe urządzenia przełączająco transmisyjne. Jest oczywistym, że taka sytuacja ma wpływ na organizację utrzymania takich sieci. Dlatego też Zarządca Infrastruktury (PKP PLK) powinien opracować odpowiednią strukturę organizacyjną do eksploatacji takiej sieci, zapewnić odpowiednią ilość fachowców i rozmieścić ich w odpowiednio rozproszonych obszarach, zapewnić im odpowiednie narzędzia i przyrządy, części zamienne oraz odpowiednie środki transportu po to by utrzymać dostępność systemu analogowej radiołączności wraz z ich systemem zdalnego sterowania, na założonym poziomie. 3.3. Zarządzanie w systemie GSM-R Systemem GSM-R jest systemem sieciowym nadzorowanym i zarządzanym centralnie. System ten powinien być jednolity dla całej sieci GSM-R i powinien udostępniać pełny zestaw danych o abonentach, strukturze sieci i jej sprawności oraz umożliwiać: sprawną obsługę klienta w obszarze wszystkich oferowanych przez system GSM-R usług, taryfikacji i rozliczeń, reklamacji i windykacji należności; ujednolicenie i scentralizowanie sposobu przechowywania informacji o klientach (abonentach); szybki i łatwy dostęp do przechowywanych informacji o abonentach; monitorowanie stanu technicznego zasobów sieci GSM-R tj. jej struktury i sprawności; natychmiastowe określanie parametrów technicznych dowolnego łącza w sieci GSM-R, poprzez precyzyjne i szybkie ich testowanie; definiowanie i generowanie odpowiednich raportów; bezpieczeństwo i poufność przechowywanych informacji. dostarczanie danych do planowania rozbudowy sieci GSM-R pod potrzeby klientów. W skład systemu GSM-R jako jeden z najważniejszych podsystemów wchodzi centrum eksploatacji i utrzymania systemu OMC (Operation and Maintenance Centre), które spełnia określone modelowe funkcje. Model zarządzania eksploatacją i utrzymaniem sieci GSM-R obejmuje następujące działania [2], [10]: administrowanie siecią na które składa się: monitorowanie działania elementów sieci, zarządzanie ruchem tj. zarządzanie zasobami i usługami, archiwizacja zdarzeń, zabezpieczenie sieci tj. ustawienia, monitorowanie zapór, poziom jakości świadczonych usług; serwis sieci tj. lokalizowanie i usuwanie uszkodzeń i awarii elementów sieci, paszportyzacja sieci, przeglądy i prace konserwacyjne; rekonfiguracja sieci tj. rozbudowa sieci o nowe elementy pasywne lub aktywne, zmiany konfiguracji struktury sieci, zmiany pojemności kabli, zwielokrotnianie przepływności, zmiana funkcjonalności urządzeń, likwidacja elementów sieci, itp; 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. Na czynności eksploatacyjne związane z utrzymaniem sieci GSM-R, niezależnie od jej wielkości, składają się: administrowanie siecią; monitorowanie działania elementów sieci, automatyczna detekcja zagrożeń i przeciążeń w sieci; zarządzanie ruchem teletransmisyjnym; Logistyka 4/2014 2401

zarządzanie zasobami; zarządzanie usługami; archiwizacja stanów urządzeń i raportów; lokalizacja i usuwanie uszkodzeń i awarii elementów sieci (kable światłowodowe, urządzenia aktywne sieci, urządzenia radiowe); paszportyzacja sieci (ewidencja zasobów sieci, utrzymanie dokumentacji technicznej i eksploatacyjnej sieci); systematyczne przeglądy i prewencyjne prace konserwacyjne; aktywacja i dezaktywacja zakończeń sieci (przyłączanie i odłączanie użytkowników sieci); sporządzanie raportów o stanie sieci i usług; rekonfiguracje sieci; rozbudowa sieci o nowe elementy aktywne i pasywne; zmiany konfiguracji struktury sieci (zmiany przebiegów tras kablowych, zmiana pojemności kabli, zmiana funkcjonalności urządzeń); likwidacja elementów sieci. Utrzymanie systemu to zespół działań mających na celu zapewnienie w systemie jakości wszystkich usług na poziomie oczekiwanym przez użytkowników. Utrzymanie systemu powinno obejmować następujące funkcje: zapobieganie uszkodzeniom, poprzez testowanie urządzeń przed wprowadzeniem ich do systemu oraz odpowiednie projektowanie systemu, nadzorowanie pracy systemu i wykrywanie uszkodzeń. Uszkodzenia mogą być wykrywane w sposób lokalny i zdalny. W pierwszym przypadku źródłem informacji są czujniki wykrywające nietypowe wartości parametrów. W drugim przypadku dwa komunikujące się ze sobą urządzenia nadzorują wzajemnie swoją pracę pod kątem przestrzegania protokołów i generują alarmy przy wykryciu nieprawidłowości. Ważną metodą wykrywania błędów jest także regularne, automatyczne testowanie elementów systemu poprzez testowe stacje ruchome. Źródłem informacji są również użytkownicy zgłaszający swoje skargi i uwagi co do pracy systemu. Innym źródłem informacji co do ewentualnych uszkodzeń w systemie mogą być także obserwacje pracy całej sieci i także nietypowo niski ruch na określonym obszarze może świadczyć o wystąpieniu uszkodzeń, ograniczenie skutków uszkodzeń oraz ich usuwanie, lokalne usuwanie usterek tzn. usuwanie usterek w miejscu w którym nastąpiło uszkodzenie, polega na próbie natychmiastowego ograniczenia jego skutków przez automatyczne podstawienie redundantnego modułu. W centrum eksploatacji i utrzymania następuje dokładna lokalizacja uszkodzenia a następnie usunięcie jego przyczyn. W przypadku uszkodzenia sprzętu będzie to wymiana uszkodzonego modułu, w przypadku błędów w oprogramowaniu, niezbędne jest wprowadzenie nakładek redukujących skutki uszkodzenia do czasu wygenerowania poprawionej wersji programu. Po usunięciu uszkodzenia przeprowadzane są testy sprawdzające czy system wrócił do stanu poprawnej pracy, przechowywanie i analizowanie informacji o uszkodzeniach. Proces nadzorowania systemu odbywa się w sposób rozproszony we wszystkich elementach systemu. Funkcje odbierania i analizowania alarmów, zdalnego testowania, gromadzenia i analizowania informacji o występujących uszkodzeniach spełnia skomputeryzowany system utrzymania i zarządzania siecią. Każde urządzenie pracujące w sieci GSM-R jest podłączone do centrum eksploatacji i utrzymania OMC. Także personel naprawczy usuwający uszkodzenie znajduje się w stałym kontakcie z centrum OMC. Centrum eksploatacji i utrzymania OMC w systemie GSM-R realizowane jest jako zespół stacji roboczych, wyposażonych w odpowiednie oprogramowanie i połączonych kanałami transmisji danych z pozostałymi urządzeniami systemu. Bardzo istotnym dla systemu zarządzania eksploatacją i utrzymaniem jest stworzenie systemu paszportyzacji, który jest nieodzownym narzędziem do sprawnego i efektywnego zarządzania zasobami sieciowymi, które zostaną wytworzone w procesie budowy i eksploatacji sieci. Duża liczba elementów sieci, spowoduje wygenerowanie bardzo dużej liczby informacji o zasobach o zróżnicowanej charakterystyce i rozmieszczonych na całym obszarze objętym siecią GSM-R. System paszportyzacji pozwoli poprawnie 2402 Logistyka 4/2014

identyfikować poszczególne elementy oraz efektywnie eksploatować sieć GSM-R. System paszportyzacji sieci GSM-R powinien spełniać następujące wymogi funkcjonalne: ewidencja i szczegółowa identyfikacja zasobów sieci kablowej tj. kanalizacja teletechniczna, kable światłowodowe, elementy połączeniowe (studnie, mufy, przełącznice itp.); ewidencja i szczegółowa identyfikacja zasobów sieci radiowej tj. maszty i wieże radiowe, radiowe stacje bazowe, itp; informacja geograficzna o lokalizacji i przebiegu elementów sieci kablowej i elementów sieci radiowej; informacja o połączeniach pomiędzy elementami sieci kablowej; informacja o połączeniach pomiędzy węzłami sieci radiowej; szczegółowa informacja o sposobie wykorzystania portów połączeniowych i połączeń stałych sieci kablowej; szczegółowa informacja o zagospodarowaniu kanałów radiowych; ewidencja elementów aktywnych sieci; ewidencja połączeń pomiędzy urządzeniami aktywnymi; narzędzia do importu informacji z dokumentacji projektowej i innych systemów elektronicznych; ujednolicony interfejs do współpracy z innymi aplikacjami, np. ewidencja i zarządzanie środkami trwałymi, biuro obsługi klienta, wsparcie obsługi napraw itd. Docelowo System Zarządzania eksploatacją i utrzymaniem sieci GSM-R powinien przyjąć strukturę funkcjonalną systemów OSS/BSS (Operation Support System/Business Support System) według propozycji TeleManagement Forum. Struktura funkcjonalna tych systemów obejmuje [10]: procesy obsługi klienta tj. sprzedaż, obsługę zamówień, obsługę problemów/usterek, zarządzania jakością usług dla klienta, fakturowanie i inkaso oraz procesy zarządzania interfejsem klienta, procesy związanie ze świadczeniem usług tj. planowanie i rozwój usług, konfigurowanie usług, zarządzanie problemami usług, zarządzanie jakością usług, taryfy i rabaty, procesy zarządzania siecią tj. planowanie sieci, zabezpieczenie sieci, zarządzanie inwentarzem sieci, utrzymanie sieci, zarządzanie danymi sieciowymi oraz procesy zarządzania elementami sieciowymi. Każdy z tych procesów ma swoje podprocesy, korzysta z danych otrzymywanych z innych procesów i udostępnia swoje informacje innym procesom. Jak wynika z powyższego System Zarządzania eksploatacją i utrzymaniem sieci GSM-R jest systemem zcentralizowanym ale wcale to nie oznacza, że pracownicy zajmujący się utrzymaniem sieci znajdować się będą tylko w jednym miejscu. Struktura serwisu powinna być dwu warstwowa - np. Główny Inżynier ds. Utrzymania sieci powinien podlegać bezpośrednio głównemu Administratorowi sieci, natomiast Głównemu Inżynierowi ds. Utrzymania Sieci GSM-R będą bezpośrednio podlegali Inżynierowie ds. Utrzymania Sieci GSM-R, których działanie będzie ograniczało się do konkretnego terenu. Inżynierowie ds. Utrzymania Sieci GSM-R będą kierowali zespołami specjalistów, których podstawowym zadaniem będzie utrzymanie sieci GSM na określonym terenie. Ekipy specjalistów powinny być wyposażone w odpowiednie oprzyrządowanie w zakresie łączności przewodowej i radiołączności (np. mierniki, spawarki światłowodowe, przenośne analizatory, testery, itp.) a także środki transportu, środki łączności, zestaw odpowiednich narzędzi itd. Wyposażenie to powinno umożliwiać ekipom dokonywanie przeglądów, badań diagnostycznych urządzeń sieci GSM-R, napraw awaryjnych i robót towarzyszących, remontów i modernizację urządzeń sieci GSM-R, badań urządzeń sieci GSM-R, lokalizacji i usuwaniu usterek, itp. 4. PODSUMOWANIE 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: Logistyka 4/2014 2403

po liniach kolejowych wyposażonych w oba systemy radiołączności bez żadnych problemów mogą poruszać się pociągi wyposażone w analogowy lub cyfrowy system radiołączności, tabor trakcyjny może być sukcesywnie wyposażany w urządzenia cyfrowe w zależności od możliwości finansowych i obszaru działania przewoźników kolejowych. Rozwiązanie to ma również wady: równoległa eksploatacja dwóch systemów analogowego i cyfrowego- jest nieekonomiczna, 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 z urządzeniami cyfrowymi) np. wygenerowanie sygnału radiostop przez system analogowy musi spowodować wygenerowanie sygnału REC (Railway Emergecy Call) przez system GSM-R i odwrotnie. obszary pokrycia radiowego przez radiostacje analogowe nie pokrywają się dokładnie a obszarami obsługiwanymi przez stacje bazowe (BTS) systemu GSM-R i w większym stopniu uzależnione są od pogody. Dlatego też zasięg działania sygnału radiostop będzie inny niż zasięg działania sygnału REC, co powinno być szczegółowo przeanalizowane przez operatora radiołączności pociągowej tj. PKP PLK. 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. odbiór sygnału REC przez cyfrowe radio kabinowe GSM-R, powinno spowodować reakcję maszynisty, która jest zapisana w odpowiedniej procedurze. W zachodnioeuropejskich Zarządach kolejowych są stosowane różne procedury np. ograniczenie szybkości pociągu do jazdy na widoczność, zatrzymanie pociągu i czekanie na połączenie z dyspozytorem, itp. Sygnał REC nie powoduje automatycznego zatrzymania pociągu. Opracowanie tych procedur jest szczególnie istotne dla potrzeb bezpiecznej jazdy pociągów na liniach kolejowych wyposażanych tylko w system GSM-R (bez systemu ETCS). Według Narodowego Planu Wdrażania ERTMS w Polsce takich linii ma być około 10 tysięcy kilometrów. 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. Streszczenie Wyposażenie linii kolejowych w system GSM-R wcale nie oznacza, że na tych liniach zostanie wyłączony z eksploatacji istniejący system radiokomunikacji VHF. W okresie migracji będą w dalszym ciągu dostępne systemy analogowe ale dodatkowo wyposażone w system SZS. Przyjęta koncepcja migracji z systemu analogowego VHF do cyfrowego GSM-R nakłada na eksploatację dodatkowe obowiązki w stosunku do istniejących. Sprawne zarządzanie tak różnymi systemami wymaga dużego wysiłku organizacyjnego i dobrej klasy fachowców. W artykule zaprezentowano zagadnienia związane z analizą systemów radiołączności eksploatowanych obecnie na kolejach w Polsce. Przeanalizowano wybrane aspekty związane z migracją systemów analogowych do systemu cyfrowego GSM-R. Zaproponowano mechanizmy, których wdrożenie pozwoli na usprawnienie eksploatacji i utrzymaniem sieci GSM-R. Słowa kluczowe: eksploatacja, radiołączność, sieć, VHF, GSM-R Exploitation Issues of Railway Radio Communication Systems in Period of Migration 2404 Logistyka 4/2014

Abstract Equipment of rail into GSM-R system does not mean that these lines will be excluded from the exploitation of existing VHF radio communication system. During the migration period will be available the analog systems but additionally equipped with the SZS. Adopted concept of migration from analogue VHF to digital GSM-R imposes additional obligations on the operation in relation to the existing ones. Efficient management of such different systems requires a lot of organizational effort and good quality professionals. The article presents the issues related to the analysis of radio communication systems currently operating on railways in Poland. We analyzed some aspects related to the migration of analog systems to digital system GSM-R. Proposed mechanisms, the implementation of which, will help to improve the operation and maintenance of GSM-R network. Key words: exploitation, radio communication, network, VHF, GSM-R LITERATURA [1] Białoń A. Masterplan wdrażania ERTMS w perspektywie krajowej i wspólnotowej. Transport i Komunikacja 2010, nr 2 [2] Brożyna, J.: Zarządzanie systemami i sieciami transportowymi w telekomunikacji. Wyd. BEL Studio, Warszawa 2005 [3] GSM-R Radio Planning Guidelines, 02-2006, JERNBANEVERKET UTBYGGING Document number 3A- GSM-038 (www. trv.jbv.no/tidligere-utgaver - T6009b00.pdf) [4] Mandoc D., Konrad K., Winter P.: ERTMS Training Programme 2009 Handbook, UIC, Paryż, 2009 [5] Markowski R.: Aspekty łączności GSM-R w systemie ERTMS/ETCS2 cz. I. i cz.ii. Infrastruktura Transportu 2010, nr 3 [6] PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. Wstępne planowanie radiowe GSM-R dla linii kolejowych objętych Narodowym Planem Wdrażania ERTMS w Polsce, Warszawa 2012 [7] Siergiejczyk M. Wybrane zagadnienia systemów sterowania ruchem i łączności dla Kolei Dużych Prędkości w Polsce. Logistyka 3/2012. Poznań 2012. [8] Siergiejczyk M., Gago S.: Zagadnienia bezpieczeństwa systemu GSM-R w aspekcie wspomagania transportu kolejowego. Logistyka 6/2012. Wyd. ILiM Poznań 2012. [9] Siergiejczyk M., Gago S.: Wybrane problemy niezawodności i bezpieczeństwa transmisji informacji w systemie GSM-R. Materiały Konferencji Niezawodność w transporcie szynowym i możliwości jej zwiększania. Instytut Kolejnictwa Warszawa listopad 2013. [10] Telemanagement Forum, GB910. Telecom Operations Map. Marzec 2000 [11] Winter P., International Union of Railways, compendium on ERTMS, Eurail Press, Hamburg, 2009 [12] Wybór wymagań na GSM-R dla PKP z EIRENE FRS 7.0 i FRS 6.0. Materiały PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. Warszawa, lipiec 2009. Logistyka 4/2014 2405