ETCS уровня 3 и сеть TETRA на монорельсовой дороге в Вуппертале

ETCS уровня 3 и сеть TETRA на монорельсовой дороге в Вуппертале

Европейская система управления движением поездов ETCS разрабатывалась с целью обеспечить эксплуатационную совместимость магистральных железных дорог Европы, однако гибкость архитектуры позволяет успешно использовать ее и в сфере городского транспорта.

Подвесная монорельсовая дорога в Вуппертале существует с 1901 г. и стала символом этого города. Дорога, получившая статус исторического памятника, частично проходит над рекой Вуппер и привлекает не только жителей города, но и многочисленных туристов.

В недавнем прошлом инфраструктура дороги (несущие элементы подвеса, рельсы и остановочные пункты) была модернизирована (рис. 1). Готовится к вводу в эксплуатацию новый подвижной состав. В рамках программы реконструкции на дороге внедряется современная система обеспечения безопасности движения поездов, которая должна дать ощутимые преимущества в эксплуатации и повысить уровень комфорта для пассажиров.

Реконструкция инфраструктуры подвесной монорельсовой дороги в Вуппертале
Рис. 1. Реконструкция инфраструктуры подвесной монорельсовой дороги в Вуппертале

Требования к системе управления

По монорельсовой дороге Вупперталя длиной 13,3км (в том числе 10 км над р. Вуппер на высоте 12 м) курсируют 25 поездов (рис. 2), оборот которых составляет 1,5 млн км. Среднее расстояние между остановочными пунктами равно 700 м. Объем перевозок достигает 25 млн чел. в год. В рамках программы модернизации совместно с консалтинговой компанией Spiekermann был проведен системный анализ монорельсовой дороги, после чего были сформулированы требования к новой интегрированной системе обеспечения безопасности и управления движением поездов: минимальный межпоездной интервал 2 мин (в настоящее время — 3 мин), автоматизация движения поездов в нормальном режиме (включая установку маршрутов и регулирование движения поездов), повышение скорости движения и провозной способности, сокращение расходов на техническое обслуживание и более эффективное использование парка подвижного состава, интеграция в интермодальную систему управления городским транспортом с целью согласованного подхода поездов и автобусов к станциям пересадок, высокая надежность и эксплуатационная готовность (более 99,96%).

Подвесная монорельсовая дорога над рекой Вуппер
Рис. 2. Подвесная монорельсовая дорога над рекой Вуппер

Европейский тендер

Для выбора подходящей системы транспортная администрация Вупперталя (WSW mobil) при поддержке компании Spiekermann объявила тендер, в котором имели право участвовать поставщики из разных стран Европы. При этом поставщики могли ознакомиться с особенностями подвесной монорельсовой дороги и проверить возможность применения на ней своих концепций и компонентов.

Участники тендера предложили самые разные системы обеспечения безопасности движения поездов как в отношении средств контроля свободности пути и централизации, так и в отношении систем АЛС — от распространенной в Германии точечной АЛС PZB до европейской системы управления движением поездов ETCS от первого до третьего уровня.

В результате тендера заказ получило немецкое подразделение компании Alstom. Стоимость контракта, подписанного в июне 2012 г., составила 17 млн евро.

Техническое решение

Центральное место в модернизации средств СЦБ на монорельсовой дороге Вупперталя занимает оснащение подвижного состава и инфраструктуры европейской системой управления движением поездов ETCS уровня 3, а также внедрение соответствующей коммуникационной системы, в качестве которой выбрана сеть радиосвязи TETRA в качестве альтернативы стандартной сети GSM-R.

Alstom уже несколько лет является ведущей в Германии компанией в сфере ETCS. Так, Alstom оснастила локомотивы серии BR 189 и высокоскоростные электропоезда ICE системой Atlas, реализующей функции ETCS. Этот подвижной состав задействован в международных сообщениях в грузовом коридоре Роттердам — Генуя и со странами Бенилюкса.

Бортовое устройство ETCS включает бортовой компьютер, регистратор данных о движении поезда, средства радиосвязи для обмена информацией с напольным оборудованием ETCS, антенну для приема данных от путевых приемоответчиков, размещенных на пути, датчики для измерения пройденного пути и скорости, а также пользовательский интерфейс машиниста на его пульте.

Бортовыми устройствами ETCS оборудуют все новые поезда (31 ед.) монорельсовой дороги, которые поставит компания Vossloh Kiepe (рис. 3), а также исторический кайзеровский вагон (рис. 4).

монорельс
Рис. 3. Дизайн-проект нового поезда для Вупперталя

Исторический кайзеровский поезд на монорельсовой дороге
Рис. 4. Исторический кайзеровский поезд на монорельсовой дороге

Стационарное оборудование включает в себя путевые приемоответчики, размещенные на путях дороги, и устройства управления ими, центр радиоблокировки RBC и систему управления и планирования технического обслуживания, в которую поступают все данные об эксплуатации монорельсовой дороги, сведения о параметрах безопасности и выполненных работах по техническому обслуживанию. Вся эта информация может отображаться на экране монитора оператора и анализироваться.

Дорога оборудована системой централизации, которая обеспечивает безопасную установку маршрутов и управляет элементами инфраструктуры, в том числе стрелками.

Система диспетчерского управления ITCS/IBIS позволяет оператору диспетчерского центра идентифицировать поезда, устанавливать маршруты, выполнять управляющие воздействия в случае нарушений и т. п. Основными задачами этой системы являются контроль за соблюдением расписания движения поездов, регулирование движения и управление установкой маршрутов. Система изначально внедрялась компанией INIT для управления автобусными сообщениями и дополнена с целью расширения зоны ее действия на монорельсовую дорогу.

В состав системы ITCS/IBIS входят рабочие места диспетчеров и бортовые компьютеры, а также приборы ввода и отображения данных на поездах (подсистема IBIS).

Все рассмотренные системы на монорельсовой дороге соединены сдвоенной опорной сетью волоконно-оптических линий и сетью радиосвязи TETRA. В них предусмотрены интерфейсы с такими внешними системами, как GPS, стрелки и система пожарной сигнализации.

Подвесная монорельсовая железная дорога в Вуппертале станет одной из первых в Европе транспортных систем, на которой будет внедрена ETCS уровня 3 с подвижными блок-участками. При этом поезда самостоятельно определяют свое местоположение по данным от путевых приемоответчиков, а также по показаниям датчиков пройденного пути и непрерывно передают эти данные в центр радиоблокировки. RBC динамически выдает поездам разрешения на движение. Таким образом достигается повышенная пропускная способность дороги при сокращении расходов на техническое обслуживание напольного оборудования.

В системе ETCS уровня 3 ключевое значение имеет надежный и безопасный обмен информацией между поездом и RBC. Еще одним важным требованием является контроль полносоставности поезда бортовыми средствами. На монорельсовой дороге в Вуппертале выполнение этого требования не сопряжено с дополнительными расходами, поскольку новые поезда выполнены неразделяемыми, а их сцепка друг с другом предусмотрена только в случае отказа поездных систем с целью транспортировки неисправного поезда.

При выборе системы радиосвязи для монорельсовой дороги было решено отказаться от GSM-R, поскольку в Вуппертале этой сети нет, а ее развертывание потребовало бы больших расходов и было бы сопряжено с трудностями при допуске к эксплуатации. Вместе с тем на дороге для организации технологической телефонной радиосвязи уже использовалась цифровая сеть стандарта TETRA (TetraFlex компании SELECTRIC Nachrichten-Systeme). Для применения в системе ETCS уровня 3 эту сеть пришлось модернизировать (была удвоена емкость пяти из шести базовых станций, установленных вдоль монорельсовой дороги). Кроме того, базовые станции дополнили программными модулями, разработанными Alstom для корректного распределения сообщений, передаваемых между RBC и бортовыми компьютерами. Для нужд ETCS уровня 3 используется сервис обмена короткими сообщениями (Short Data Service) сети TETRA, которому после совместных с транспортной администрацией Вупперталя испытаний было отдано предпочтение перед сервисом пакетной передачи данных TETRA.

Ранее Alstom совместно с компанией Hytera Mobilfunk провела испытания в рамках подготовки к одному из проектов в Казахстане (управление движением поездов на линии с низкой интенсивностью движения), в ходе реализации которого была подтверждена пригодность сети TETRA в качестве альтернативы GSM-R для передачи данных в системе ETCS. Вместе с тем казахский проект существенно отличается от проекта в Вуппертале — прежде всего интенсивностью движения поездов.

Базовые станции сети TETRA через опорную оптоволоконную сеть монорельсовой дороги подключены к стационарной аппаратуре управления движением поездов. Бортовое оборудование включает в себя антенну, два модема и интерфейсный модуль сети TETRA.

Для уменьшения нагрузки на сеть TETRA передача больших объемов данных, менее чувствительных к временному фактору (диагностические данные и т.п.), осуществляется при проходе поездом станций и депо через точки доступа Wi-Fi.

Перспективы

Модернизация подвесной монорельсовой дороги в Вуппертале убедительно демонстрирует, что система ETCS пригодна не только для высокоскоростных линий и грузовых железных дорог, но и для городского транспорта. Система Atlas, разработанная компанией Alstom для реализации функций ETCS, обладает достаточным уровнем модульности и высокой гибкостью, позволяя строить системы управления движением поездов не только на базе стандарта GSM-R, но и на основе сети радиосвязи TETRA.

Железные дороги мира-2014, №7