European Train Control System

ETCS (European Train Control System) je zkratka pro evropský vlakový zabezpečovací systém. Je jednou ze součástí ERTMS. Měl by postupně nahradit cca 20 různých národních systémů vlakových zabezpečovačů a tak umožnit vedení vlaků po celém území Evropy bez nutnosti výměn hnacích vozidel na hranicích, popřípadě bez nutnosti vybavení hnacích vozidel různými národními systémy. Počítá se s jeho rozšířením především na vysokorychlostních tratích a tranzitních koridorech, do budoucna by měl nahradit všechny stávající národní systémy. Od roku 2000 se tento systém zkouší na vybraných úsecích německých, rakouských a švýcarských drah, postupně se přidávají další (viz tabulka níže).

Vývoj

Jedním z předpokladů zabezpečení dostatečně spolehlivého a bezpečného železničního provozu je použití vhodného vlakového zabezpečovacího zařízení. V současné době používají evropské železniční správy asi 20 druhů vzájemně neslučitelných vlakových zabezpečovačů, které plní současné požadavky na zabezpečení jízdy vlaků a přenosů návěstí pouze částečně. Nikoli různost napájecích systémů, která rovněž komplikuje přeshraniční železniční dopravu, ale především různost vlakových zabezpečovačů brání stavbě univerzální evropské lokomotivy. Na žádnou lokomotivu se totiž všechny zabezpečovače se svými snímači nevejdou. Má-li železnice uspět v konkurenci silniční dopravy, je nutné snižovat náklady na přepravu a zkracovat přepravní doby. Jednou z překážek tohoto postupu je nutnost výměny hnacích vozidel na hranicích států. Ačkoli se v mezinárodní dopravě již používají hnací vozidla vybavená několika národními zabezpečovači, je toto řešení pouze částečné.

Z této situace vycházeli tvůrci myšlenky jednotného evropského systému řízení železniční dopravy ERTMS, jehož nedílnou součástí je jednotný vlakový zabezpečovač. Evropská komise iniciovala v roce 1989 projekt, který analyzoval problémy v oblasti zabezpečení a řízení jízd vlaků. V roce 1990 z popudu Mezinárodní železniční unie (UIC) sestavil Evropský železniční výzkumný ústav (ERRI) skupinu expertů A200, jejíž cílem bylo stanovit základní požadavky na jednotný evropský zabezpečovač. V roce 1995 definovala Evropská komise globální strategii dalšího vývoje ERTMS/ETCS, jejíž zásady byly zakotveny ve směrnici 96/48 „Interoperabilita evropských vysokorychlostních železničních systémů“, spolu s rádiovým komunikačním systémem GSM-R (Global System for Mobile communication - Railways). UIC prostřednictvím ERRI vypracovala konkrétní podmínky pro ETCS a zájmový spolek šesti evropských železničních správ spolu se svazem evropských výrobců zabezpečovacích zařízení UNISIG je dále rozvinul. Od roku 1999 započaly testy ETCS u některých železnic. Od roku 2001 platí evropská směrnice 2001/16/ES, která stanovuje zásady zavádění ETCS pro konvenční tratě.

Cíle

Cílem zavedení ETCS není pouze spojení řízení a zabezpečení jízdy vlaků a přivést tyto systémy na současnou úroveň techniky, ale také

Snížení nákladů na údržbu a provoz traťové části
Odstranění množství národních zabezpečovacích systémů, a tím
Umožnění interoperability vozidel na evropských železnicích
Zvýšení propustnosti tratí
Zvýšení traťových rychlostí

Funkce

Hlavním úkolem ETCS stejně jako každého jiného vlakového zabezpečovače je zajištění bezpečnosti vlakové dopravy a aktivní zásah do řízení vlaku v případě selhání nebo omylu strojvedoucího. Na základě přenášených informací kromě dodržování návěstí, respektive v případě ETCS oprávnění k jízdě (MA - movement authority), které obsahuje zejména informaci o délce úseku, pro který je MA platné, a o maximální rychlosti v daném úseku vyplývající z postavené jízdní cesty, sleduje tento zabezpečovač ještě další ukazatele:

maximální traťovou rychlost v daném úseku
maximální rychlost vlaku
dodržení trasy vlaku
směr jízdy
přechodnost vlaku pro daný úsek
dodržení přechodných omezení

Zařízení ETCS se skládá z traťové a vozidlové části. Informace mezi nimi probíhají v podobě datových přenosů.

Traťová část

Traťovou část tvoří:

Eurobalíza (z fr. Balise = bóje)
Traťová elektronická jednotka LEU (Lineside Electronic Unit) - pouze u přepínatelných balíz
Eurosmyčka (Euroloop)
Radiobloková centrála RBC (Radio Block Centre)
Doplňkový rádiový obvod (Radio in-fill unit)

Eurobalíza

je základním prostředkem přenosu informací na vozidlo. Používá se jako pevná nebo přepínatelná. Umísťuje se v ose koleje. Je napájena bezkontaktně z vozidla při jeho průjezdu nad balízou. Délka úseku pro kontakt je cca 1 m. Pro rozlišení směru jízdy nad balízou se seskupují obvykle do tzv. balízových skupin.

LEU

slouží k přenosu informací ze stávajícího staničního nebo traťového zabezpečovacího zařízení (návěstidel) do přepínatelné balízy.

Euroloop

umožňuje liniový přenos informace o postavení návěstidla, resp. o změně jeho návěsti tam, kde je to účelné - například v místech pravidelných zastavení.

RBC

je procesorový elektronický systém, který na základě informací získaných z pevné části zabezpečovacího zařízení a z informací z jednotlivých vozidel vypracovává a prostřednictvím sítě GSM-R vysílá zprávy s MA (Movement Authority = Oprávnění k jízdě)

Doplňkový rádiový obvod

podobně jako Euroloop přenáší informace o postavení nejbližšího návěstidla.

Vozidlová část

Vozidlovou část tvoří:

Centrální počítač EVC (European Vital Computer)
Záznamová jednotka JRU (Juridical Recording Unit)
Zobrazovací jednotka DMI (Driver-Machine Interface)
Přenosový modul balízy BTM (Balise Transmission Module)
Odometrie

Centrální počítač

je jádrem celého systému, vyhodnocuje přijaté údaje a vypočítává brzdné křivky, dohlíží na jízdu vlaku a v případě potřeby aktivuje brzdy.

JRU

slouží k záznamu všech zadaných informací z provozu, její konstrukce vyžaduje vysokou odolnost pro případ mimořádné události.

DMI

je tvořena obvykle dotykovou obrazovkou, zobrazuje potřebná data (rychlosti, délku povolení k jízdě, průběh rychlostního profilu, režim atd.).

BTM

vysílá nepřetržitě signál o kmitočtu 27 MHz k napájení balíz, přijímá telegramy z balíz v pásmech 3,9 a 4,5 MHz.

Odometrie

přesné měření rychlosti a ujeté vzdálenosti je naprosto nezbytné pro správnou a bezpečnou funkci zařízení. ETCS vyžaduje alespoň tři nezávislé způsoby měření. K měření rychlosti se používají snímače otáček na nápravách doplněné o Dopplerovský radar.

Aplikační úrovně ETCS

Zabezpečovač ETCS je tvořen oddělenými stavebními prvky, které svými kombinacemi a zapojením do stávajícího zabezpečovacího zařízení umožňují dosažení různých úrovní funkce tohoto systému. Aplikační úrovně se značí písmenem L (z anglického Level).

ETCS L0

Vozidlo s mobilní částí ETCS se pohybuje po tratích bez traťové části jakéhokoliv vlakového zabezpečovače. Zařízení tak hlídá pouze maximální rychlost.

ETCS LNTC (dříve LSTM)

Vozidlo s mobilní částí ETCS se pohybuje po tratích vybavených národním vlakovým zabezpečovačem. Zařízení ETCS z něj přijímá informace prostřednictvím STM (Specific Transmission Module).

ETCS L1

Zařízení pracuje na trati vybavené přepínatelnými balízami. Jeho zařízení pracuje podobně jako bodový vlakový zabezpečovač, avšak s tím rozdílem, že balízy ještě předávají informace o následujícím traťovém úseku, což umožňuje průběžně sledovat nejvyšší dovolenou rychlost vlaku. K přenosu návěstí může být kromě balíz ještě použito smyček a rádiových obvodů.

ETCS L2

Zařízení pracuje s pevnými balízami, které slouží jako referenční bod, k němuž jsou vztaženy informace týkající se polohy předávané vozidlu ze stacionární části systému reprezentované zejména radioblokovou centrálou RBC. Povolení k jízdě (Movement Authority, MA) získává vlak tedy přímo z RBC prostřednictvím GSM-R. Vozidlová část ETCS získává informace o ujeté vzdálenosti od poslední balízy průběžně prostřednictvím impulsních snímačů otáček na nápravách a Dopplerova radaru na spodku vozidla. Návěstidla pro tuto aplikační úroveň nejsou potřeba, avšak zjišťování volnosti úseků se děje konvenčními prostředky (kolejovými obvody, počítači náprav).

ETCS L3

Rozdíl proti L2 spočívá ve změně lokalizace a kontroly celistvosti vlaku, která se děje průběžně rádiovými prostředky. Tato aplikační úroveň umožňuje zrušení traťových oddílů a jejich nahrazení „pohyblivým oddílem“. To znamená, že volnost vlakové cesty v délce zábrzdné vzdálenosti pro daný úsek, druh a rychlost vlaku se sleduje průběžně, což umožní zvýšit propustnost tratí. Interoperabilní a bezpečná detekce celistvosti vlaku pro soupravy se svěšenými vozy (nikoliv pro ucelené jednotky) je zatím ve stádiu výzkumů, což brání zavedení této aplikační úrovně do provozu.

ETCS LC

je levnější variantou (Low Cost) pro vedlejší tratě. Systém by měl pracovat stejně jako L3, jen počet balíz by byl minimalizován. Balízy by byly využity jen v obvodech dopraven s kolejovým rozvětvením, v úvahu připadá i satelitní navigace pro lokalizaci polohy vlaku na trati.

Režimy ETCS

ETCS může pracovat v různých, níže popsaných režimech. Použití konkrétního režimu musí být umožněno traťovou částí.

Přehled režimů

Zkratka	Název	Použití v aplikační úrovni	Popis
FS	Full Supervision	1, 2, 3	Vlak je veden v režimu ETCS
LS	Limited Supervision	1	Vlak je zabezpečen ETCS jako u bodového zabezpečovače; plánováno, tento režim není součástí specifikace SRS 2.3.0
OS	On Sight	1, 2, 3	Vlak pod dohledem ETCS, jízda dle rozhledu
SR	Staff Responsible	1, 2, 3	Strojvedoucí je odpovědný za vedení vlaku, ve většině zemí nesmí v tomto režimu překročit rychlost 30 km/h, což ETCS hlídá
SH	Shunting	0, 1, 2, 3	Posun. ETCS ve většině zemí nedovolí překročit rychlost 30 km/h
UN	Unfitted	0	Vlak není zabezpečen ETCS
SL	Sleeping	0, STM, 1, 2, 3	Lokomotiva s EVC je připojena k jiné lokomotivě s EVC, který přebírá vedení vlaku.
SB	Stand By	0, STM, 1, 2, 3	Vlak je po zapnutí v režimu Stand By
TR	Trip	1, 2, 3	Aktivováno nouzové brzdění až do zastavení vlaku a potvrzení strojvedoucím.
PT	Post Trip	1, 2, 3	Režim po vyloučení režimu Trip strojvedoucím, avšak stále bez oprávnění k další jízdě.
SF	System Failure	0, STM, 1, 2, 3	Vnitřní chyba zařízení, aktivováno nouzové brzdění
IS	Isolation	0, STM, 1, 2, 3	EVC nemá spojení s dalšími zařízeními
NP	No Power	0, STM, 1, 2, 3	EVC je vypnut
NL	Non Leading	0, STM, 1, 2, 3	lokomotiva je připojena k jiné lokomotivě, jejíž EVC převzal vedení vlaku
SE	STM European	STM	traťová část národního zabezpečovače přenáší pomocí STM všechny potřebné údaje, jako např. profil trati, do EVC, EVC přejímá funkci zabezpečovače (srovnatelné s režimem FS)
SN	STM National	STM	traťová část národního zabezpečovače přenáší pouze obvyklé návěsti, vozidlová část ETCS pomocí modulu STM kopíruje funkci vozidlové části národního zabezpečovače
RV	Reversing	1, 2, 3	Vlak smí jet po dané trase v opačném směru - například couvnout za projeté návěstidlo

Verze a specifikace

První systémy ETCS zaváděné do provozu se zakládají na specifikaci UNISIG SRS verze 2.2.2. Současně se však objevily požadavky na změny a rozšíření těchto specifikací. Problémem jsou různé požadavky evropských drah vyplývající z odlišných provozních potřeb a předpisů. Aktuálně platné jsou současně jak specifikace verze Baseline 2 (SRS verze 2.3.0d), tak i první údržbové vydání Baseline 3 (SRS verze 3.4.0). Intenzivně se pracuje na druhém vydání Baseline 3 (SRS verze 3.5.0).

Nevýhody ETCS

ETCS aplikační úrovně 1 bez doplňkových prostředků (Euroloop, In-fill radio) neumožňuje dosažení takové propustnosti tratí, jako některé moderní národní systémy - liniový zabezpečovač CIR-ELKE2. Důvodem je právě použití pouze bodového přenosu informací mezi traťovou a vozidlovou částí systému.
V průběhu zavádění musí být vozidla nebo tratě vybaveny oběma systémy (ETCS i národním vlakovým zabezpečovačem), což zvyšuje náklady. Tato doba nezbytné koexistence obou systémů se označuje jako migrační období.
Je zřejmé, že kapacita kanálů sítě GSM-R pro aplikační úroveň 2 v oblastech železničních uzlů a seřaďovacích nádraží nestačí. Zde musí být instalována aplikační úroveň 1.

Zavádění ETCS do provozu

V roce 1999 bylo zařízení ETCS dle specifikací UIC úspěšně vyzkoušeno na trase Vídeň–Budapešť, poté následovaly další zkušební instalace v různě modifikovaných verzích:

2000: FS Firenze Campo di Marte–Arezzo (ETCS Level 1)
2000: SNCF Marles-en-Brie–Tournan (ETCS Level 1)
2001: ÖBB Wien–Nickelsdorf (ETCS Level 1, pravidelný provoz)
2002: SBB Zofingen–Sempach (ETCS Level 2; v současnosti odstraněno)
2004: SBB Neubaustrecke Mattstetten–Rothrist ETCS Level 2; Plánované nasazení do pravidelného provozu v prosinci 2004 se nezdařilo. 2. července 2006 započal zkušební provoz v nočních hodinách, vlaky po 21.30 h jezdí rychlostí 160 km/h. Od konce roku 2007 má na této trati jezdit denně 240 vlaků rychlostí do 200 km/h
2005: DB Halle (Saale)/Leipzig–Jüterbog–Berlin (ETCS Level 2); První pravidelný vlak DB v režimu ETCS byl 5. prosince 2005 IC 2519/2518
2006: RENFE Madrid–Lleida (ETCS Level 1; první komerční využití pro rychlost 250 km/h)
2007: BLS Lötschberg-Basislinie (ETCS Level 2; pravidelný provoz)
2010: ŽSR Svätý Jur–Nové Mesto nad Váhom (ETCS Level 1, pravidelný provoz)

Také v ostatních zemích je připravováno zkušební nasazení ETCS do provozu. V současnosti (srpen 2006) je rozpracováno 23 projektů, které zahrnují cca 3000 km tratí a 800 vozidel. Podle odhadů DB AG bude zavedení ETCS v Evropě trvat 15 - 20 let a přijde na 8 miliard Euro.

Švýcarské dráhy plánují plošné zavádění ETCS od roku 2008, z toho asi 95% v 1. aplikační úrovni a zbytek (novostavby) ve 2. aplikační úrovni. Předpokládané náklady dosahují 300 milionů švýcarských franků.

ETCS v České republice

Zástupci ČSD, resp. ČD se účastnili prací na vývoji evropského zabezpečovače již od samého počátku. Zároveň byly zastaveny práce na vývoji přídavného bodového systému ke stávajícímu liniovému zabezpečovači. ČD již v roce 1995 předložily přípravnou studii pro pilotní projekt ETCS na trase Drážďany - Praha, avšak česká strana nedokázala dostatečně pružně reagovat na administrativní požadavky orgánů EU a možnost spolufinancování z programu PHARE, takže byl tento projekt časem vyřazen a nahrazen trasou Drážďany - Lipsko. V letech 2001 - 2002 zpracovala TÚDC (Technická ústředna dopravní cesty) na základě specifikace VÚŽ (Výzkumný ústav železniční) přípravnou dokumentaci pro pilotní projekt v úseku Poříčany - Kolín. V lednu 2002 byl ustaven Řídící tým ERTMS Českých drah s.o. V dubnu 2004 bylo vyhlášeno výběrové řízení na realizaci uvedeného pilotního projektu. S vítězem byla koncem roku 2004 zahájena jednání, v dubnu 2005 byla podepsána smlouva a 1. 7. 2005 byla zahájena realizace. Lhůta činí 40 měsíců, z toho 12 měsíců projekt, 15 měsíců stavba a 13 měsíců testování. Do roku 2011 by pak měl být ETCS zaveden v trasách Děčín st. hranice - Praha - Česká Třebová - Brno - Břeclav st. hranice, Lanžhot st. hranice - Břeclav - Přerov - Ostrava - Petrovice u Karviné st. hranice a Česká Třebová - Přerov, resp. Prosenice. Do roku 2013 by se měly připojit ještě úseky Praha - Plzeň - Cheb st. hranice a Praha - České Budějovice - Horní Dvořiště státní hranice.

Z vozidel ČD jsou dosud vybavena ETCS pouze jednotky ř. 680 a kromě toho i lokomotiva 124.601 VÚŽ. V současné době (srpen 2008) je ETCS vybavena lokomotiva 362.166 a probíhá zkušební provoz. Dále je toto zařízení namontováno na 151.008 a na jednotce 471.042, u těchto vozidel probíhá příprava na schválení zkušebního provozu.

Zkušební montáž na jednotce 471.042

Sestava ETCS na 971.042
GSM-R rádio
STM modul LS 06 dole, nad ním interface k vlaku
Centrální počítač (EVC)

Záznamová jednotka (JRU)
Napáječ balízové antény (BTM)
Bezpečnostní ventil
Dopplerův radar

Balízová anténa
Snímač otáček

Literatura

Uwe Miethe: Erprobung bei Tempo 200. Neues europäisches Leit- und Sicherungssystem ETCS. In: LOK MAGAZIN. GeraNova, München 42.2003,264, S.14. ISSN 0458-1822
Karl-Heinz Suwe: Internationale IRSE-Convention 2005 in Straßburg, Signal + Draht, Heft 11/2005 bei eurailpress.com/sd
Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera: Aplikace ERTMS/ETCS v ČR - Sborník příspěvků, Pardubice 25. a 26. říjen 2004

Externí odkazy