Europejski System Sterowania Pociągiem

Ten artykuł wymaga modyfikacji na podstawie najświeższych informacji. Niektóre treści są na pewno lub najprawdopodobniej nieaktualne. Artykuł należy zweryfikować, wskazując w przypisach źródła informacji. Dokładniejsze informacje o tym, co należy poprawić, być może znajdują się w dyskusji tego artykułu. Po wyeliminowaniu niedoskonałości należy usunąć szablon {{Dopracować}} z tego artykułu.

Europejski System Sterowania Pociągiem (ang. European Train Control System, ETCS) – system sterowania ruchem kolejowym, kompatybilny pomiędzy różnymi państwami Europy.

ETCS jest częścią wdrażanego w Unii Europejskiej systemu ERTMS (European Rail Traffic Management System), który ma zapewnić interoperacyjność transportu kolejowego, czyli możliwość swobodnego poruszania się pociągów w sieciach kolejowych poszczególnych państw (właścicieli infrastruktury) bez konieczności zatrzymywania się na granicach oraz wymiany lokomotyw lub maszynistów. Sam system komercyjnie jest dodatkowo wykorzystywany poza państwami wspólnoty, np. w Szwajcarii, Meksyku, czy na Ukrainie^[1][2].

Obecnie na terenie Unii Europejskiej funkcjonuje 20 różnych systemów sygnalizacji kolejowej. Maszynista, aby mógł prowadzić pociąg na terenie innego zarządu kolei, musi zdać egzamin z obowiązujących tam przepisów oraz posiadać komunikatywną znajomość języka danego państwa. Lokomotywa musi być wyposażona zgodnie z przepisami innego zarządu i posiadać jego homologację, co znacząco utrudnia międzynarodową obsługę ruchu kolejowego.

System ERTMS składa się z dwóch części:

• GSM-R (Global System for Mobile Communications-Railways) – kolejowej odmiany cyfrowej łączności komórkowej GSM przeznaczonej zarówno do transmisji danych pakietowych wykorzystywanych do celów m.in. lokalizacji, telemetrii i telematyki, jako podstawowy nośnik danych dla ETCS oraz do transmisji głosowych (voice);
• ETCS służący zarówno sygnalizacji kabinowej, jak i automatyzacji procesu prowadzenia pociągów.

System ETCS

System jest rozwijany przez konsorcjum przedsiębiorstw, w skład którego wchodzą m.in. Alstom, Thales Group, Invensys, Ansaldo Signal, Siemens i Bombardier. W projekcie ETCS wyróżnia się 3 poziomy zaawansowania systemu. Systemy ETCS mogą służyć do automatycznego sterowania pociągiem, np. istnieją rozwiązania pozwalające na automatyczne hamowanie w przypadku przekroczenia dopuszczalnej maksymalnej szybkości, nawet na poziomie 1.^[3]

Poziom 1

(c) Mfvl at the Dutch language Wikipedia, CC-BY-SA-3.0

Balisa torowa – antena przekazująca sygnał do pojazdu

Poziom 1 – zabezpieczenie pociągu jest ograniczone do kontroli prędkości. Lokomotywa wyposażona w urządzenia pierwszego poziomu ETCS posiada: bezpieczny komputer EVC (European Vital Computer), komputer sterujący (Maintenance Computer), komputer do komunikacji z maszynistą MMI (Man Machine Interface), którego wyświetlacz został zestandaryzowany przez międzynarodowe zrzeszenie kolei UIC, rejestrator („czarną skrzynkę”), drogomierz do pomiaru odległości oraz anteny do odbioru informacji z transponderów (balis) ułożonych w torze. Wszystkie te elementy sprzętowe są połączone do magistrali ETCS-bus, do której można w miarę potrzeby dołączać także inne urządzenia. Przewiduje się stosowanie ETCS 1 na liniach drugorzędnych i słabo obciążonych, gdzie nie są prowadzone pociągi międzynarodowe, gdyż w ETCS 1 maszynista musi obserwować sygnały ustawione przy torach.

Poziom 2

Umieszczona pod lokomotywą antena odbierająca sygnał od balis torowych

Poziom 2 – obwody torowe przekazują do lokomotywy sygnał o zajętości torów i dopuszczalnej maksymalnej prędkości, zaś same semafory mogą być nieinstalowane, jeśli tylko wszystkie pociągi jeżdżące po danej linii będą wyposażone w ETCS. Działające systemy ETCS poziomu 2 to m.in. TVM we Francji na liniach obsługiwanych przez TGV, system zbudowany na użytek Pendolino we Włoszech czy LZB w Niemczech na liniach obsługiwanych przez pociągi ICE. Z technicznego punktu widzenia ETCS 2 poziomu to sterowanie ruchem w oparciu o ciągłą dwukierunkową transmisję danych. Jednostka trakcyjna (poza oprzyrządowaniem lokomotywy poziomu pierwszego) musi być dodatkowo wyposażona w urządzenia do obsługi cyfrowego kanału radiowego (EURORADIO). Balisy umieszczone w torach w dalszym ciągu są podstawą lokalizacji pojazdów, zaś tor jest dodatkowo wyposażany w radiowe centra sterowania RBC (Radio Block Centre), komunikujące się z lokomotywą. Poziom 2 nie wymaga od maszynisty znajomości sygnalizacji obowiązującej na danej kolei. Przewiduje się stosowanie go przede wszystkim na liniach międzynarodowych i liniach dużych prędkości.

Poziom 3

Poziom 3 – zadanie kontroli zajętości torów zostaje przeniesione z urządzeń przytorowych do urządzeń pojazdowych. Pozwala to na uniezależnienie się od odcinków blokowych i umożliwia rezygnację z obwodów torowych i liczników osi. Lokomotywa poziomu trzeciego (poza oprzyrządowaniem lokomotywy poziomu drugiego) musi być dodatkowo wyposażona w system kontroli całości składu (Train Integrity Unit) i zapewne będzie on głównie stosowany w zwartych zespołach trakcyjnych. Poziom 3 znacząco zwiększa przepustowość linii kolejowej, na której zostanie zainstalowany. Możliwe jest przejście z poziomu 1 do 2 oraz z 2 do 3. Poziom 2 i 3 ETCS bywa też nazywany ATC (Automatic Train Control).

Tryby pracy lokomotywy w systemie ETCS

Pełny nadzór

• Front – lokomotywa ciągnie pociąg, ETCS posiada wszystkie niezbędne informacje
• Propelling – lokomotywa pcha pociąg, ETCS musi brać pod uwagę fakt, że przód pociągu zajmie następny odcinek wcześniej niż dojedzie tam lokomotywa

Niepełny nadzór

• Unfitted – linia niewyposażona w ETCS, system kontroluje tylko nieprzekraczanie maksymalnej prędkości, ochrona powierzona jest starszym systemom (w Polsce SHP i czuwak aktywny)
• Post Trip – pociąg przejechał nakaz zatrzymania, w tym trybie nastąpi hamowanie nagłe
• On Sight – jazda na widoczność, umożliwia minięcie semafora SBL
• Staff Responsible – jazda na Rozkaz Szczególny
• Banking – popychanie składu
• Lost – brak aktualnej informacji z przytorowego podsystemu ETCS

Napęd wielokrotny

• Non Leading – druga lokomotywa w składzie z własnym maszynistą
• Sleeping – druga lokomotywa w składzie sterowana z lokomotywy wiodącej
• Rear Integrity – lokomotywa na końcu składu dla kontroli ciągłości (III poziom ETCS)
• Transport – jazda marszowa nieczynnej lokomotywy

Manewrowanie

• Shunting – manewrowanie

Tryby włączania/wyłączania

• Start Up – załączenie lokomotywy, samotest systemu
• Data Entry – maszynista wprowadza dane o pociągu (masa, długość, Vmax)
• Power Off – wyłączenie lokomotywy

Tryby awarii

• System Failure – ETCS wykrył własną awarię
• System Isolation – maszynista odłączył ETCS

ETCS w Europie

Rezolucja Parlamentu Europejskiego z 16 maja 2006 (2005/2168(INI)) za kluczowe uznała wyposażenie w ERTMS następujących linii kolejowych:

• Rotterdam – Genua
• Neapol – Berlin – Sztokholm
• Antwerpia – Bazylea/Lyon
• Sewilla – Lyon – Turyn – Triest – Lublana
• Drezno – Praga – Brno – Wiedeń – Budapeszt
• Duisburg – Berlin – Warszawa
• oraz likwidację „dziur” w systemach ETCS, np. na liniach łączących Paryż z południowymi Niemcami, deklarując że

ETCS w Polsce

W Polsce Rada Ministrów w dniu 6 marca 2006 przyjęła Narodowy Plan Wdrażania ERTMS, który zakłada zarówno wdrożenie ETCS, jak i GSM-R. Dokument ten jest jedynie „deklaracją woli”, a nie zobowiązaniem strony polskiej i zakłada otrzymanie dofinansowania UE dla wdrażania ERTMS na poziomie 80%^[4].

Koszty wdrożenia ERTMS w Polsce są szacowane na:

• budowa
  • GSM-R ok. 4,6 mld zł (dla 15 000 km linii kolejowych i 3777 pojazdów trakcyjnych) +
  • ETCS ok. 14,2 mld zł (dla 5000 km linii kolejowych i 1513 pojazdów trakcyjnych)
• utrzymanie
  • GSM-R ok. 180 mln zł rocznie +
  • ETCS ok. 120 mln z rocznie

Wdrażaniem systemu w Polsce zajmuje się spółka z Grupy PKP:

• PKP Polskie Linie Kolejowe – w zakresie systemu ETCS oraz w zakresie systemu GSM-R

ETCS

ETCS w Polsce w lutym 2021^[5]

     ETCS poziomu 1 z ograniczonym nadzorem

     ETCS poziomu 1

     ETCS poziomu 2

Obecne linie, na których ma być wdrażany system ETCS to:

• ETCS poziom 1 – linia 4 (CMK) odcinek Grodzisk Mazowiecki – Zawiercie 223,8 km. 26 sierpnia 2009 przetarg na wdrożenie ETCS na tej trasie wygrało konsorcjum firm Thales Rail Signalling Solutions Sp. z o.o. z Poznania oraz Thales Rail Signalling Solutions GmbH z Austrii. Koszt wdrożenia wynosi 41 mln PLN. Wdrażanie ETCS jest częściowo finansowane przez Unię Europejską w ramach projektu Transeuropejska Sieć Transportowa TEN-T. Jest to pierwsza w Polsce z powodzeniem zakończona inwestycja dotycząca zaprojektowania i budowy systemu ETCS poziom 1. Dzięki tej inwestycji możliwe było podniesienie maksymalnej prędkości do 200 km/h.

• ETCS poziom 2 – linia E30 odcinek Legnica – Węgliniec – Bielawa Dolna 84,4 km. 17 grudnia 2009 r. podpisano umowę na „Pilotażowe wdrożenie ERTMS w Polsce na odcinku Legnica – Węgliniec – Bielawa Dolna – w części ETCS II”. Wykonawcą jest konsorcjum firm Bombardier Transportation Sweden AB i Bombardier Transportation (ZWUS) Polska. Firma Bombardier uznawana jest za pioniera w zakresie rozwoju oraz wdrażania systemu ERTMS na świecie. Wartość kontraktu wynosi 53 mln zł netto i jest współfinansowana z Funduszu Spójności w ramach Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko.
• ETCS poziom 2 - linia E65 odcinek Warszawa - Trójmiasto. Wykonawcą jest konsorcjum firm Nokia Solutions and Networks Sp. z o.o.,  THALES POLSKA sp. z o.o. oraz Alstom ZWUS.

Zakres prac obejmujący odcinek 84,4 km od stacji Legnica do granicy państwa (Bielawa Dolna) przewiduje zaprojektowanie i zainstalowanie urządzeń systemu ERTMS/ETCS poziom 2, którego elementami będą m.in.: urządzenia RBC (komputer sterujący systemem), eurobalisy (punktowe urządzenia przekazujące informacje z toru do urządzeń kabinowych pojazdu) oraz kodery LEU (urządzenia przetwarzające sygnały z urządzeń przytorowych na odpowiednie sygnały eurobalis). Uzupełnieniem systemów zainstalowanych w infrastrukturze są odpowiednie urządzenia pokładowe w lokomotywach wspomagające i kontrolujące pracę maszynisty. Zgodnie z umową prace mają być wykonane w ciągu 52 miesięcy (czyli do kwietnia 2014)^[6][7].

• Instalacja ERTMS będzie wsparta pierwszym systemem GSM-R na który został ogłoszony oddzielny przetarg na zaprojektowanie, wybudowanie, wyposażenie, uruchomienie oraz skonfigurowanie funkcjonalne i przetestowanie infrastruktury ERTMS/GSM-R dla potrzeb radiołączności kolejowej i systemu ERTMS/ETCS poziom 2. Kontrakt o wartości brutto 11 mln euro, czyli 44,2 mln złotych, podpisała firma Kapsch CarrierCom.

W ramach projektu powstanie centralna część systemu składająca się z dwóch jednostek: podstawowej w Warszawie i rezerwowej w Poznaniu (z uwagi na konieczność zapewnienia wyższego poziomu bezpieczeństwa niż w przypadku tradycyjnego GSM), zapewniających obsługę połączeń głosowych, transmisję danych (GPRS) oraz SMS-ów. System ten jest przewidziany dla obsługi sieci GSM-R w całym kraju. Lokalnym elementem systemu, objętym niniejszym postępowaniem będzie podsystem radiowy składający się ze sterownika stacji bazowej (przewidzianego do instalacji we Wrocławiu) oraz kilkunastu stacji bazowych na odcinku 84 km linii kolejowej E30 Legnica – Węgliniec – Bielawa Dolna^[8][9].

GSM-R

• W sierpniu 2010 otworzono oferty w przetargu „Analizy wykonalności i analiz technicznych systemu GSM-R dla sieci kolejowej TEN-T na terenie Polski” w którym złożono 6 ofert na kwoty od 174 do 715 tysięcy euro^[10].
• 9 września 2010 PLK otworzyło oferty w ogłoszonym 29.06.2010 przetargu na budowę i wdrożenie pierwszego w Polsce systemu GSM-R na odcinku Legnica – Węgliniec – Bielawa Dolna. W przetargu złożono 3 oferty na kwoty 36–88 mln zł^[11].
• Umowa na wdrożenie GSM-R została ostatecznie podpisana z najtańszym dostawcą (36 mln PLN netto) po rozpatrzeniu odwołań od wyników przetargu 5 kwietnia 2011. Wykonanie systemu na 84 kilometrowym odcinku zostało powierzone konsorcjum firm Kapsch Sp. z o.o. i Kapsch CarrierCom AG. Prace mają być ukończone w marcu 2014 i są współfinansowane z funduszy EU (Program Operacyjny Infrastruktura i Środowisko)^[12].

Koszty

Ponieważ wszystkie realizacje ETCS w Polsce są na etapie prac projektowych, a niektóre przetargi nie zostały jeszcze rozstrzygnięte nie można stwierdzić, jakie są faktyczne koszty ich wykonania, a jedynie odnosić się do preliminarzy wydatków. Poniższe koszty odnoszą się:

• jedynie do prac związanych z instalacją ETCS – i nie uwzględniają remontu samej linii, systemów sterowania ruchem, zasilania itd, które zwykle im towarzyszą lub wręcz wyprzedzają
• jedynie do instalacji infrastrukturalnych i nie uwzględniają niezbędnego wyposażenia pojazdów trakcyjnych

i wynoszą:

• dla ETCS 1 – 183 tys. zł za 1 km linii
• dla ETCS 2 – 1,14 mln zł za 1 km linii

Należy pamiętać, iż w przypadku innych linii koszty te mogą być zupełnie inne, m.in. z następujących powodów:

• pionierski charakter inwestycji i nieznany poziom faktycznych komplikacji oraz konieczność wykonania prac, które potem będą wykorzystywanych dla następnych inwestycji (np. ustalenie polskojęzycznego interfejsu),
• zróżnicowanie zakresu prac na różnych linii z uwagi np. na stopień skomplikowania układów torowych, liczba stacji kolejowych, warunki geograficzne, wielkość odcinków blokady samoczynnej,
• jedyna umowa na ETCS 1 była podpisywana w okresie bessy gospodarczej, co powodowało spadek cen ofert w przetargach w całym roku 2009.

Nie można określić jednoznacznie kosztu modernizacji samej linii kolejowej, gdyż zależy on od wielu czynników. Przykładowo – koszt projektu i modernizacji 1 kilometra linii E30 na odcinku Podłęże – Biadoliny wyniósł średnio (w roku 2010) 27 mln zł, a Sosnowiec – Trzebinia 17 mln zł, czyli koszt instalacji ETCS 2 może zwiększyć cenę inwestycji o ok. 4–7%.

Najważniejsze dokumenty

• Dyrektywa (2001/16/WE) Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 19 marca 2001 r. W sprawie interoperacyjności transeuropejskiego systemu kolei konwencjonalnych (z późniejszymi zmianami):
  • 2004/50/WE
  • 2007/32/WE
  • 2008/57/WE
• Ustawa z dnia 28 marca 2003 r. o transporcie kolejowym (z późniejszymi zmianami)
• Decyzja KE 2006/679 z 28.03.2006
• Decyzja Rady Ministrów RP z 06.03.2007

Przypisy

Bibliografia

• What is ERTMS?. ertms.com. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-06-27)].
• Materiały konferencji CNTK
• Urząd Transportu Kolejowego
• Kancelaria URM
• Wolna Droga
• Kolejowa Oficyna Wydawnicza - ETCS wreszcie w Polsce. kow.com.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2009-09-02)].