ETCS уровня 2
Внедрение ETCS уровня 2 в Венгрии В последние годы в самых разных странах мира успешно вводится в эксплуатацию европейская система управления движением поездов ETCS уровня 2. Целый ряд проектов находится на этапе реализации на железных дорогах Венгрии, где размещены заказы на оборудование системой ETCS уровня 2 линий общей протяженностью 500 км. На железных дорогах Венгрии (MÁV) уже долгое время эксплуатируется система локомотивной сигнализации EVM, построенная на базе рельсовых цепей частотой 75 Гц, которые способны передавать на локомотив лишь небольшой объем информации и рассчитаны на скорость движения поездов до 120 км/ч. Это стало одной из причин, побудивших MÁV сделать выбор в пользу современной системы управления движением поездов ETCS уровня 2, которая к настоящему времени уже подтвердила свою надежность и эффективность. К реализации проектов внедрения ETCS в Венгрии привлечен целый ряд компаний, в том числе Thales, которая имеет большой опыт оборудования устройствами ETCS уровня 2 линий в Австрии, Германии, Испании, Нидерландах,
Рис. 1. Приемоответчики системы ETCS уровня 2 на станции Дьёр
Саудовской Аравии и Швейцарии, а также получила заказы на поставку этой системы от железных дорог Дании, Польши, Румынии и Турции. Финансирование проектов в Венгрии осуществляется при поддержке Европейского союза.
Проекты ETCS уровня 2 в Венгрии Первая система ETCS была внедрена в Венгрии на участке Будапешт — Дьёр — Хедьешхолом (рис. 1), являющемся частью магистрали Будапешт — Вена. В 2005 г. здесь впервые в мире началось применение ETCS уровня 1 в международном сообщении. В дальнейшем ETCS уровня 1 оборудовали участок Ходош — Заласеб-Шаломвар, примыкающий к Словении. Опыт, накопленный в ходе эксплуатации ETCS уровня 1, позволил железным дорогам Венгрии сформулировать требования к оснащению системой ETCS уровня 2 участков общей протяженностью 500 км (рис. 2), входящих в трансъевропейские коридоры IV и V, а также в состав линии, соединяющей Венгрию со Словенией. Заказы на реализацию этих проектов были размещены в 2011, 2013 и 2014 гг. Наряду с Thales заказы на оборудование к концу 2015 г. системой ETCS уровня 2 участков общей протяженностью 200 км в Венгрии на сумму 60 млн евро получила компания Siemens.
Проекты, выполняемые компанией Thales Один из участков длиной 66 км (Сайоль — Пюшпёкладань), который компания Thales оснащает системой ETCS уровня 2, входит в состав международного коридора, соединяющего Венгрию с Украиной и Румынией. Здесь наряду с установкой центра радиоблокировки (RBC) типа AlTrac 6481 компания должна заменить пять существующих систем централизации микропроцессорными системами и оснастить для всего участка центр управления, в зону действия которого войдут 180 стрелок и 340 сигналов. Кроме того, предусмотрено подготовить интерфейс с будущими соседними центрами радиоблокировки. Размещение на участке путевых приемоответчиков выделено в отдельный проект, который будет реализован позднее. Еще один участок длиной 101 км (Байяншенье — Боба) входит в трансъевропейский коридор V. Здесь Thales должна поставить полный комплект оборудования ETCS уровня 2, включая RBC и путевые приемоответчики, а также увязать это оборудование с 13 существующими системами МПЦ типа ELEKTRA 1 и интегрировать в систему большое число переездов. Южную часть участка, примыкающую к Словении, предусмотрено оснастить ETCS уровня 1 (в том числе путем модернизации установленного там ранее оборудования этой системы). Третий участок длиной 36 км Дьома — Бекешчаба — Лёкёшхаза входит в состав трансъевропейского коридора IV, который проходит от Дрездена через Прагу, Вену и Братиславу, затем через Будапешт в
58 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2015, № 7
ETCS уровня 2
Захонь
Хедьешхолом
Дьёр
Боба
Секешфехервар
Дебрецен БУДАПЕШТ Кёбаньа-Кишпешт Ф Пюшпёкладань ер ен цв Монор Сайоль ар ош
ЗаласебШаломвар Хо Бай до янш ш е
Дьома Бекешчаба
нь
е Лёкёшхаза Келебиа ETCS уровня 1 ETCS уровня 2 (проекты компании Thales) ETCS уровня 2 (проекты компании Siemens) Перспективные планы внедрения ETCS уровня 2 (по данным МСЖД и UNIFE)
Рис. 2. Сеть основных железнодорожных линий и проекты ETCS уровня 2, реализуемые в настоящее время в Венгрии
направлении Бухареста. Участок находится на юго-востоке Венгрии, в южной его части необходимо устроить небольшой отрезок с ETCS уровня 1, а в северной — обеспечить увязку с соседним RBC. Четвертый участок длиной 70 км Кёбаньа-Кишпешт — Монор также входит в состав трансъевропейского коридора IV. Здесь необходимо интегрировать ETCS с пятью системами централизации, в том числе с тремя МПЦ ELEKTRA 1 и одной ELEKTRA 2 (обе эти системы поставляла Thales), а также с релейной централизацией Domino 70 (поставлена компанией Integra-Signum). По обе стороны участка требуется увязка с соседними RBC. Наконец, последний из реализуемых компанией Thales в Венгрии проектов — это оборудование системой ETCS уровня 2 важной узловой станции Секешфехервар, на которой трансъевропейский коридор V стыкуется с целым рядом других железнодорожных линий.
Здесь наряду с ETCS внедряется система МПЦ, которая заменит сразу три старые системы централизации, в том числе две электромеханические и одну релейную. В зону действия МПЦ войдут 90 стрелок и 140 сигналов.
Технические решения для Венгрии У компании есть большой опыт реализации проектов ETCS уровня 2 в разных странах и обеспечения совместимости с разными поставщиками бортовых устройств данной системы. Этот опыт свидетельствует, что, несмотря на наличие спецификаций ETCS, осуществление первых проектов у конкретного оператора требует больших усилий, поскольку необходимо учитывать особенности применения ETCS и наличие национальных систем обеспечения безопасности движения поездов. При подготовке технических решений для MÁV компания Thales
опиралась на опыт, полученный в ходе осуществления проектов на железных дорогах Австрии (ÖBB), Германии (DB) и Швейцарии (SBB). Хотя между всеми этими проектами много общего, компании Thales потребовалось разработать для MÁV целый ряд дополнительных функций: • учет кодов, передаваемых по рельсовым цепям частотой 75 Гц (они обеспечивают, в частности, защитную реакцию при нарушении целостности маршрута); • учет различий в системах сигнализации (в первую очередь в отношении дополнительных требований к пригласительным сигналам); • снижение скорости в зоне переездов до момента полного закрытия дорожного движения через них (при помощи функции временного ограничения скорости TSR по спецификации ETCS); • учет условий включения запрещающих показаний сигналов на MÁV и плана размещения приемоответчиков на путях;
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2015, № 7 59
ETCS уровня 2
• интеграция участков пути в зоне действия блокировки на базе принятых на MÁV рельсовых цепей частотой 75 Гц, не интегрированных в системы централизации; • интеграция релейной централизации Domino, не оборудованной электронными интерфейсами с внешними системами; • учет специфических требований MÁV в отношении времени контроля соединений по радио между RBC и локомотивом; • адаптация пользовательского интерфейса RBC к применяемому на MÁV расширенному набору символов; • отображение на АРМ оператора RBC и передача на поезд текстовых сообщений. Наряду с функциональными дополнениями необходимо было реализовать ряд требований системной интеграции, в частности: • возможность удаленного управления из диспетчерского центра в Будапеште или другого пункта; • дистанционный доступ к диагностической информации системы; • расширение возможностей интерфейса с соседним RBC с учетом текущего состояния примыкающих систем; • адаптация автоматизированных рабочих мест существующих систем в зоне действия ETCS.
Особые функции ETCS уровня 2 в Венгрии Внедряемая на MÁV новая система управления движением поездов должна обеспечить поддержку принятых в Венгрии процедур выполнения эксплуатационного процесса. При этом оператор готов, как правило, вносить необходимые поправки и дополнения в инструкции по эксплуатации, однако без изменения базовых процедур. Дополнительные требования обусловлены также местными особенностями проектов и особенностями размещения напольных устройств,
регламентируемыми национальными инструкциями. В результате возникает необходимость вносить изменения в базовую функциональность RBC, а в некоторых случаях — и в функции систем централизации. Зона включения запрещающего показания. За редким исключением зона включения запрещающего показания сигнала на сети MÁV находится непосредственно в месте расположения основного сигнала. Это означает, что красный огонь на светофоре зажигается, как только первая колесная пара поезда проследует сигнал. С точки зрения системы ETCS вследствие допусков при определении местоположения поезда возможна ситуация, когда система предполагает расположение поезда перед сигналом, хотя фактически его первая колесная пара уже проследовала сигнал. По соображениям безопасности при закрытии сигнала на поезд посредством RBC должна передаваться команда экстренной остановки, что на практике приводит зачастую к нежелательному включению принудительного торможения, особенно на поездах, движущихся с малой скоростью. Разрешить эту проблему можно двумя способами: передавать в RBC извещение о включении запрещающего показания с задержкой или сместить зону, при входе в которую включается запрещающее показание. Поскольку задержка передачи извещения проблематична с точки зрения безопасности, выбор был сделан в пользу второго способа. В результате RBC посылает в бортовое устройство ETCS информацию не о фактическом, а о смещенном на определенное расстояние местоположении сигнала. Величина смещения может конфигурироваться в зависимости от местных условий. Нарушение целостности маршрута. Традиционная система локомотивной сигнализации железных дорог Венгрии предусматривает
непрерывную передачу информации на поезд по кодовым рельсовым цепям. При этом контролируется также целостность замкнутого маршрута, на котором находится поезд, причем этот контроль прекращается после полного размыкания маршрута и включает проверку нескольких условий, при которых сигнал начала маршрута закрывается. В числе этих условий — ручная установка запрещающего показания и размыкание маршрута по команде оператора. При нарушении целостности маршрута соответствующий поезд должен быть остановлен, даже если он уже проследовал сигнал начала маршрута. Для решения этой задачи были использованы уже реализованные в МПЦ ELEKTRA функции управления кодовыми рельсовыми цепями. Информация о целостности маршрута передается в RBC, где при необходимости формируется и передается на поезд команда экстренной остановки. Переезды. Практически на всех железнодорожных линиях в Венгрии имеются переезды в одном уровне. Это касается и линий, которые оборудуются системой ETCS уровня 2. В спецификациях ETCS не регламентированы процедуры, определяющие работу системы при наличии переездов, поэтому MÁV разработали их самостоятельно при внедрении ETCS уровня 1 с последующими дополнениями, направленными на внедрение ETCS уровня 2. Было принято решение об обеспечении безопасности на расположенных на перегонах (т. е. контролируемых автоблокировкой) переездах посредством технических решений, основанных на применении путевых приемоответчиков (рис. 3). Безопасность переездов на станциях должен обеспечивать центр радиоблокировки RBC (рис. 4). В обоих случаях ограждение переезда осуществляется путем передачи на поезд команды временного снижения скорости (Temporary
60 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2015, № 7
ETCS уровня 2
FS-MA
Speed Restrictions — TSR) при проследовании групп приемоответчиков TSR BG 1 и TSR BG 2. В зависимости от состояния переезда на поезд передаются команды снижения скорости до 15 и 120 км/ч начиная с точки соответственно в 30 м до переезда и 30 м после него. Если переезд не оборудован средствами ограждения со стороны автомобильной дороги, то на поезд передается команда на снижение скорости до 15 км/ч. Если ограждение со стороны автодороги на переезде имеется, но не выполнены условия для движения поезда с более высокой скоростью, то на поезд поступает команда снижения скорости до 120 км/ч. Если соблюдены все условия для движения с более высокой скоростью, то необходимость в ее снижении отсутствует. Вследствие присущих системе задержек путевые датчики AP 1 и AP 2 срабатывания переездной сигнализации необходимо проектировать таким образом, чтобы сохранялась возможность своевременно выполнить все необходимые условия. Это означает, что переезд должен быть закрыт, прежде чем поезд вынужден будет начать торможение вследствие получения одной из соответствующих команд. Это учитывают при проектировании на участке мест расположения датчиков включения переездной сигнализации и приемоответчиков, через которые на поезд передается та или иная информация о временном снижении скорости. Сигнал, который ограждает переезд, расположенный на станции, может быть открыт, даже если переездная сигнализация еще не сработала. При этом следует обеспечить возможность своевременной передачи на поезд информации о необходимости снизить скорость. Для этого команды о снижении скорости до 15 (TSR 15) или 120 км/ч (TSR 120) передаются на поезд вместе с разрешением на движение и отменяются после выполнения
AP 2
TSR BG 2
AP 1
TSR BG 1
TSR 15/TSR 120
FS-MA
AP 2
TSR BG 2
AP 1
TSR BG 1 Зона безопасности переезда
Рис. 3. Обеспечение безопасности при подходе поезда к переезду на перегоне
соответствующих условий. Эта технология позволяет обеспечить безопасность при возможном нарушении в работе радиоканала, так как в случае сбоя ограничение скорости сохранится. В существующих системах это требует увеличения расстояния между датчиками включения переездной сигнализации и самим переездом. Текстовые сообщения. Технические требования MÁV предусматривают возможность для оператора центра радиоблокировки устанавливать на схеме путей позиции для текстовых сообщений и стирать эти позиции. Содержание сообщений может быть заранее заданным или произвольным. При проследовании поездом места, позиция которого зафиксирована на схеме путей, текст сообщения отправляется из RBC в бортовое устройство ETCS. Таким образом машинист получает сообщения с дополнительной информацией, не влияющей на безопасность. Переход из зоны действия одного RBC в зону действия соседнего RBC.
Уже в первых проектах ETCS уровня 2 в Венгрии возникла необходимость реализовать переходы между соседними RBC. Это потребовало совместно с MÁV решить вопросы, связанные с унификацией интерфейса между RBC и выработкой единой технологии обеспечения безопасности переездов. Было решено устраивать границы между RBC всегда в месте расположения проходного сигнала автоблокировки или входного сигнала на станции, чтобы предотвратить переход поезда между зонами действия соседних RBC на станционных путях и однозначно определить сферы ответственности центров радиоблокировки. За состояние переездов отвечает центр радиоблокировки, принимающий поезд. Он же транслирует соседнему RBC команду временного снижения скорости для ее последующей передачи на поезд. Контроль соединения по радиоканалу между RBC и поездом. Для использования ETCS необходимо установить на национальном уровне
FS-MA
AP 3 AP 2 AP 1 Зона безопасности переезда
Рис. 4. Обеспечение безопасности при подходе поезда к переезду на станции
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2015, № 7 61
ETCS уровня 2
нормативы по времени реакции системы. Одним из важнейших показателей является интервал времени, в течение которого отсутствует связь бортового устройства ETCS с центром радиоблокировки. По истечении этого времени в бортовом устройстве должен сработать механизм защитной реакции. По спецификации ETCS длительность данного интервала может находиться в диапазоне от 1 до 255 с, причем в спецификации нет явных рекомендаций ее расчета для конкретного оператора. Если на европейских железных дорогах этот параметр составляет от 40 до 60 с, то в технических требованиях MÁV его сначала установили равным 30 с, а после анализа допустимого времени реакции системы при сбое в работе переездной сигнализации и нарушении целостности маршрута значение параметра пересмотрели и уменьшили до 18 с. Автоблокировка и ETCS уровня 2. Почти на всех основных магистральных линиях MÁV применяется автоблокировка на базе рельсовых цепей частотой 75 Гц. Они используются как для локомотивной сигнализации, так и для контроля свободности пути. В соответствии с техническими требованиями при движении поезда в режиме ETCS свободность пути должна контролировать дополнительная система счета осей, поскольку надежность рельсовых цепей невысока. В проектах Thales используется система счета осей AzLM типа FieldTrac 6315. Информация о состоянии контролируемых участков передается системой счета осей в соседнюю систему МПЦ, определяющую на основе этих данных и информации о состоянии автоблокировки (в частности, о направлении движения) сигнальные показания для системы ETCS, на основе которых RBC формирует разрешение на движение. При этом реализована также функция, разрешающая въезд поезда на занятый блок-участок по пригласительному сигналу, не в полной мере отраженная в спецификациях ETCS.
Взаимодействие с системами релейной централизации. На одном из участков, оборудуемых ETCS, необходимо обеспечить подключение к RBC релейной централизации типа Domino 70. Для этого используется система, разработанная венгерской компанией Prolan, безопасно считывающая необходимую информацию (прежде всего о состоянии стрелок и сигналов) с контактов реле системы централизации и преобразующая ее, чтобы в RBC информация поступала в таком же виде, как и от МПЦ.
Реализация проектов Основываясь на технических требованиях к стационарным подсистемам ETCS уровней 1 и 2, а также на тендерной документации, схемах путей и технических описаниях, компания Thales разработала на языке SysML их описание в форме сценариев использования ETCS. Эти сценарии представляют все соответствующие эксплуатационные процессы в таком виде, что поведение и взаимодействие компонентов системы ETCS уровня 2 отображаются в текстовой или графической (блок-схемы процессов) форме, понятной заказчику. В качестве компонентов системы выступают как технические устройства (центры радиоблокировки, бортовые устройства ETCS, системы централизации, переезды), так и задействованный персонал — операторы (диспетчеры) и машинисты локомотивов. Как показывает опыт реализации других проектов, такое представление информации значительно облегчает взаимодействие с MÁV и привлеченной проектной компанией. Тестирование комплекса оборудования осуществлялось в испытательных лабораториях Thales в Австрии и Венгрии. Предварительно выполнялись тестирования отдельных подсистем (МПЦ, RBC, система увязки для релейной централизации и др.). Для комплексных испытаний
было построено несколько испытательных установок, включавших центр радиоблокировки, несколько МПЦ и необходимое тестовое окружение. При испытаниях системы увязки дополнительно имитировались выходные сигналы релейной централизации Domino. Одной из ключевых задач комплексных испытаний является максимально полное тестирование систем в условиях, аналогичных реальным, еще до монтажа на месте установки. Важное значение при этом имеет максимально точная имитация поездных передвижений и работы бортовых устройств ETCS. Комплексные испытания начались весной 2015 г. Следующим этапом станет начало полевых испытаний на одном из участков, который оборудует Thales. Для этого потребуется завершить строительство соответствующей инфраструктуры GSM-R, смонтировать на участке приемоответчики и обновить программное обеспечение МПЦ.
Перспективы Железные дороги Венгрии делают упор на использование ETCS уровня 2, поскольку эта система, как и используемая в настоящее время АЛСН на базе рельсовых цепей, обеспечивает непрерывную передачу информации на локомотив. Можно ожидать, что в ближайшие годы MÁV продолжат расширять полигон использования ETCS уровня 2 в дополнение к реализуемым в настоящее время проектам. Согласно существующим перспективным планам (см. рис. 2) общая протяженность линий, на которых будет внедрена ETCS, в Венгрии превысит 1000 км. K. Schnabl, Signal und Draht, 2015, № 5, S. 12 – 18; материалы компаний Thales (www.thalesgroup.com), Siemens (www.siemens.com), МСЖД (www.uic.org) и Европейской комиссии (ec.europa.eu).
62 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2015, № 7