ERTMS/ETCS – európsky systém riadenia jazdy vlakov (3)

V predchádzajúcej časti seriálu sme sa zamerali na popis mobilnej časti ETCS a načrtli sme aj niektoré základné aplikačné úrovne ETCS. V záverečnej časti dokončíme túto problematiku predstavením úrovne L3 a ďalších úrovní, o zavedení ktorých sa tak isto uvažuje. V závere ešte predstavíme aktuálny stav budovania a využívania ETCS v Slovenskej republike.
ERTMS/ETCS – európsky systém riadenia jazdy vlakov (3)

Charakteristika ETCS L3

ETCS L3 (obr. 16) sa od predchádzajúcich aplikačných úrovní odlišuje absenciou konvenčných staničných a traťových zabezpečovacích zariadení. Ich funkciu v tejto aplikačnej úrovni preberá rádiobloková centrála (RBC), do ktorej sú integrované funkcie týchto zariadení. RBC získava informácie o aktuálnej polohe vlakov len od vlakov samotných. Na základe týchto a svojich interných informácií vypočíta pre jednotlivé vlaky MA, ktoré sú prenášané prostredníctvom systému Eurorádio. Podmienkou bezpečného hlásenia polohy vlaku do RBC je lokalizácia vlaku s využitím neprepínateľných balíz vo funkcii referenčných lokalizačných bodov a vybavenie vlaku technickým prostriedkom na bezpečnú kontrolu celistvosti vlaku. Podmienkou použitia ETCS L3 je, že sa v riadenej oblasti budú pohybovať len vlaky vybavené takýmto systémom.

Stacionárna časť ETCS L3 (obr. 17) je tvorená rádioblokovou centrálou, ktorá súčasne plní funkcie riadiacich systémov ovládajúcich vonkajšie prvky v koľajisku (funkcie klasických zabezpečovacích zariadení), lokalizačnými neprepínateľnými balízami a komunikačným systémom Eurorádio. Stacionárna časť plní predovšetkým tieto funkcie:

  • registráciu všetkých vlakov vnútri riadenej RBC,
  • sledovanie polohy všetkých vlakov v riadenej oblasti,
  • prípravu, stavanie a rušenie jazdných ciest pre všetky vlaky v riadenej oblasti vrátane vydávania povelov na ovládanie prvkov v koľajisku – prestavovanie a kontrola polohy pohyblivých častí výhybiek, ovládanie návestidiel (pokiaľ budú použité), ovládanie a kontrola ďalších prvkov,
  • generovanie MA adresne pre konkrétny vlak,
  • adresný prenos MA a opis trate pre konkrétny vlak,
  • odovzdávanie a preberanie vlakov na hraniciach medzi susednými RBC.

Ďalšie aplikačné úrovne ETCS

Reálne nemožno predpokladať, že všetky trate budú vybavené potrebnými komponentmi traťovej časti ETCS a všetky vozidlá jazdiace po tratiach mobilnými jednotkami ETCS implementovanej aplikačnej úrovne. Preto sa uvažuje s existenciou týchto aplikačných úrovní ETCS:

Úroveň ETCS L0 – ide o prevádzku na tratiach nevybavených traťovou časťou ETCS ani národným vlakovým zabezpečovačom, kde sa pohybujú vozidlá vybavené mobilnou časťou ETCS. V takýchto prípadoch povolenie na jazdu sprostredkúvajú neprenosné návestidlá, ktorých návestné znaky vyhodnocuje rušňovodič. Systém ETCS poskytuje len kontrolu maximálnej dovolenej konštrukčnej rýchlosti vlaku a maximálnej dovolenej traťovej rýchlosti v danej oblasti bez ETCS.

Úroveň ETCS STM – pokrýva prevádzku na tratiach, ktoré nie sú vybavené traťovou časťou ETCS, ale sú vybavené traťovou časťou národného vlakového zabezpečovača. Informácie na riadenie jazdy vlaku sú generované traťovou časťou národného vlakového zabezpečovača. Tieto informácie sa prenášajú na hnacie vozidlo cez komunikačné kanály národného vlakového zabezpečovača a transformované prostredníctvom STM na informácie, ktoré sú interpretovateľné mobilnou časťou ETCS. Palubná jednotka ETCS umožňuje okrem kontroly maximálnej dovolenej konštrukčnej rýchlosti vlaku a maximálnej dovolenej traťovej rýchlosti aj informovanie rušňovodiča, resp. dohľad nad jazdou vlaku v takom rozsahu, ktorý zodpovedá možnostiam národného vlakového zabezpečovača.

Úroveň ETCS Regional (v minulosti označovaná aj ako ETCS LC (low cost)) – verzia ETCS určená pre prevádzku na regionálnych (vedľajších) tratiach s malou intenzitou dopravy a obvykle aj s nízkou prevádzkovou rýchlosťou. Svojou koncepciou vychádza z koncepcie systému ETCS L3, odlišuje sa však výrazným zjednodušením technického vybavenia predovšetkým stacionárnej časti s cieľom minimalizovať náklady potrebné na budovanie a prevádzku systému. Opäť teda ide o vlakové zabezpečovacie zariadenie s rádiovým prenosom informácií cez komunikačnú sieť GSM-R so spojitou kontrolou rýchlosti. Znížené náklady možno dosiahnuť minimalizáciou počtu balíz umiestnených na trati, vybudovaním siete GSM-R s ostrovným pokrytím trate (na rozdiel od plného pokrytia trate v aplikačných úrovniach L2 a L3), minimálnym vybavením staníc technikou a minimalizáciou funkčnosti RBC.

Aktuálny stav budovania a využívania ETCS v Slovenskej republike

Súčasťou modernizácie železničných tratí na Slovensku je aj vybudovanie nových riadiacich systémov v staniciach a v medzistaničných úsekoch. Pretože financovanie modernizácie zo štrukturálnych fondov EÚ vyžaduje použitie takých technológií, aby boli trate interoperabilné, štandardnou súčasťou modernizácie koridorových tratí V. a VI. koridoru je aj vybudovanie traťovej časti systému ERTMS/ETCS. Aktuálne sú traťovou časťou ETCS vybavené dve trate:

Trať Bratislava – Púchov v úsekoch:
– Rača – automatické hradlo Záriečie (pred žst. Zlatovce) – plne funkčná traťová časť ETCS L1 s implementovanými neprepínateľnými, prepínateľnými a prepínateľnými in-fill balízami,
– Trenčianska Teplá – Púchov – prebieha inštalácia traťovej časti ETCS L1 a postupný prechod na overovaciu prevádzku s rovnako vybavenou technológiou.

V oboch uvedených traťových úsekoch generujú telegramy pre prepínateľné balízy traťové elektronické jednotky LEU, ktoré sú implementované v riadiacich skrinkách hlavných návestidiel (MSTT). MSTT (obr. 1, bol publikovaný v ATP Journal 4/2016 v 1. časti tohto seriálu) je súčasťou elektronického stavadla SIMIS W SK, ktoré riadi príslušné návestidlo na základe aktuálnej dopravnej situácie.

Trať Žilina – Čadca v celom úseku (mimo stanice Žilina) – je nainštalovaná traťová časť ETCS L2 s komunikačnou infraštruktúrou systému GSM-R a aktuálne prebieha overovacia prevádzka systému. Súčasťou traťovej časti sú neprepínateľné balízy a rádiobloková centrála spoločnosti AŽD Praha, s. r. o., umiestnená v žst. Čadca. RBC vytvára telegramy odosielané mobilným jednotkám vlakov v riadenej oblasti na základe dát, ktoré poskytujú tieto zariadenia:

  • elektronické stavadlo SIEMENS SIMIS W SK v žst. Kysucké Nové Mesto – komunikuje s RBC samostatným komunikačným kanálom,
  • elektronické stavadlo AŽD ESA 33 v žst. Krásno nad Kysucou – komunikuje s RBC prostredníctvom rozhrania AŽD IRI,
  • elektronické stavadlo AŽD ESA 44 v žst. Čadca – komunikuje s RBC prostredníctvom rozhrania AŽD IRI,

  • elektronický automatický blok ABE 1 v medzistaničných úsekoch Žilina – Kysucké Nové Mesto, Kysucké Nové Mesto – Krásno nad Kysucou a Krásno nad Kysucou – Čadca – komunikuje s RBC prostredníctvom rozhrania IRI v stanici ohraničujúcej traťový úsek.

Predpokladá sa, že pri ďalšom postupe modernizácie koridorových tratí (trať Źilina – Košice) bude budovaná traťová časť ETCS L2. Pretože ŽSR sú správcom infraštruktúry a nie dominantným dopravcom, nie je príliš mnoho možností vynútiť si, aby po modernizovaných tratiach jazdili vlaky vybavené mobilnou časťou ETCS. Aktuálny stav vo vybavenosti vozidiel v Slovenskej republike preto nie je dobrý. Z dopravcov vo vlastníctve štátu má vozidlá vybavené palubnou jednotkou ETCS len Železničná spoločnosť Slovensko (ZSSK), ktorá vlastní tieto vozidlá vybavené palubnou jednotkou ETCS:

  • Dvojsystémové elektrické rušne radu 350 – palubnou jednotkou spoločnosti Thales umožňujúcou jazdu po tratiach s traťovou časťou ETCS L1 je vybavených deväť rušňov (z celkového počtu 10). Inštalovaná mobilná jednotka umožňuje spoluprácu s národným vlakovým zabezpečovačom Mirel VZ1 výrobcu HMH, s. r. o., Bratislava. Palubná jednotka nie je aktuálne vybavená dátovým komunikačným rozhraním k sieti GSM-R, takže rušne zatiaľ nemožno prevádzkovať na tratiach s inštalovanou traťovou časťou ETCS L2.
  • Dvojsystémové elektrické poschodové jednotky radu 671 – palubnou jednotkou spoločnosti Thales umožňujúcou jazdu na tratiach s traťovou časťou ETCS L1 aj L2 je vybavených 10 jednotiek (z predpokladaného celkového počtu 19), pričom palubná jednotka je v každej elektrickej jednotke inštalovaná aj v hnacom vozni radu 671, aj v riadiacom vozni radu 971. Inštalované palubné jednotky sú opäť vybavené zariadením, ktoré umožňuje spoluprácu palubnej jednotky ETCS s Mirel VZ1.

Literatúra

[1] Control command and signalling – CCS TSI. [online]. Publikované 23. 2. 2012. Citované 21. 3. 2016. Dostupné na: http://www.era.europa.eu/document-register/pages/ccs-tsi.aspx .
[2] The European Rail Traffic Management System. [online]. Citované 21. 3. 2016. Dostupné na: http://www.ertms.net/ .
[3] System Requirements Specification. Subset – 026, version 3.4.0. [online]. Publikované 6. 1. 2015. Citované 21. 3. 2016. Dostupné na: http://www.era.europa.eu/Document-Register/Pages/Set-2-System-Requirements-Specification.aspx .
[4] Safety Requirements for the Technical Interoperability of ETCS in Levels 1 & 2. Subset – 091, version 3.4.0. [online]. Publikované 1. 12. 2015. Citované 21. 3. 2016. Dostupné na: http://www.era.europa.eu/Document-Registf er/Pages/Set-2-System-Requirements-Specification.aspx .
[5] GSM-R Functional requirements specification – version 8.0.0. [online]. Publikované 18. 12. 2015. Citované 21. 3. 2016. Dostupné na: http://www.era.europa.eu/Document-Register/Documents/FRS-8.0.0-UIC%20950-0.0.1.pdf .
[6] GSM-R Functional system specification – version 16.0.0. [online]. Publikované 18. 12. 2015. Citované 21. 3. 2016. Dostupné na: http://www.era.europa.eu/Document-Register/Documents/FRS-8.0.0-UIC%20950-0.0.1.pdf .
[7] Siemens – ETCS lineside equipment. [online]. Citované 21. 3. 2016. Dostupné na: http://www.mobility.siemens.com/mobility/global/en/interurban-mobility/rail-solutions/rail-automation/train-control-system/european-train-protection-system/etcs-lineside-equipment/pages/etcs-lineside-equipment.aspx .
[8] ETCS Driver Machine Interface, version 3.5.0. [online]. Publikované 18. 12. 2015. Citované 21. 3. 2016. Dostupné na: http://www.era.europa.eu/Core-Activities/ERTMS/Pages/Recommendations.aspx .
[9] WINTER, P. et all: Compendium on ERTMS. Hamburg: Eurail press 2009. ISBN 978-3-7771-0396-9.

Ing. Peter Nagy, PhD.
prof. Ing. Karol Rástočný, PhD.
Žilinská univerzita v Žiline
Elektrotechnická fakulta
Katedra riadiacich a informačných systémov
karol.rastocny@fel.uniza.sk