eurobalisa

Eurobalisa firmy Siemens w Niemczech

Eurobalisa to specyficzna odmiana balisy będącej transponderem umieszczanym między szynami torów kolejowych. Balisy te stanowią integralną część Europejskiego Systemu Sterowania Pociągiem , gdzie pełnią rolę „latarni” podających dokładną lokalizację pociągu, a także przekazujących informacje sygnalizacyjne w telegramie cyfrowym do pociągu.

Przegląd

Balise zazwyczaj nie potrzebuje źródła zasilania. W odpowiedzi na o częstotliwości radiowej emitowaną przez moduł transmisyjny Balise [ de ] (BTM) zamontowany pod przejeżdżającym pociągiem, balisa przesyła informacje do pociągu („Uplink”). Ze specyfikacji usunięto przepisy dotyczące odbierania informacji z pociągu przez eurobalisy („łącze w dół”). Szybkość transmisji jest wystarczająca do przesłania co najmniej trzech kopii „telegramu”, który ma być odebrany przez pociąg jadący z prędkością do 500 km/h.

Balisy na linii kolejowej Orivesi- Jyväskylä w Muurame w Finlandii

Eurobalisy są zwykle umieszczane parami na dwóch podkładach na środku toru. W przypadku ETCS są one zwykle oddalone od siebie o trzy metry. Po ponumerowaniu balis pociąg będzie wiedział, czy jedzie w kierunku nominalnym (1→2), czy odwrotnym (2→1). Pojedyncze balisy istnieją tylko wtedy, gdy są połączone z poprzednią grupą balis lub gdy ich funkcja jest ograniczona do zapewnienia tylko dokładnej pozycji. W grupie balis może być do 8 balis.

Balisy dzielą się na stałe balisy danych przesyłające te same dane do każdego pociągu lub przezroczyste balisy danych, które przesyłają zmienne dane, zwane również balisami przełączalnymi lub kontrolowanymi. (Zauważ, że słowo „stały” odnosi się do informacji przesyłanych przez balisę, a nie do jej fizycznej lokalizacji. Wszystkie balisy są nieruchome).

Naprawiono balisę danych

Stała balisa danych jest zaprogramowana do przesyłania tych samych danych do każdego pociągu. Informacje przekazywane przez stałą balisę zazwyczaj obejmują: lokalizację balisy; geometria linii , taka jak krzywe i gradienty; i wszelkie ograniczenia prędkości. Programowanie odbywa się za pomocą bezprzewodowego programatora. W ten sposób stała balisa może powiadomić pociąg o jego dokładnej lokalizacji i odległości do następnego sygnału, a także może ostrzec o wszelkich stałych ograniczeniach prędkości.

Przejrzysta balisa danych

Przezroczysta balisa danych jest połączona z przytorową jednostką elektroniczną (LEU), która przesyła dynamiczne dane do pociągu, takie jak wskazania sygnałów i tymczasowe ograniczenia prędkości. Balisy stanowiące część ETCS wykorzystują tę zdolność. LEU integruje się z konwencjonalnym (krajowym) systemem sygnalizacyjnym poprzez podłączenie do przytorowej sygnalizacji kolejowej lub do wieży kontrolnej sygnalizacji .

Europętla

Balise przesyła telegramy w określonym miejscu. Aby umożliwić ciągłą transmisję telegramy mogą być przesyłane nieszczelnym kablem zasilającym o długości do 1000 metrów. Kabel Euroloop jest zawsze połączony na końcu z balisą, która służy jako End of Loop Marker (EOLM). Struktura telegramu jest taka sama jak dla balisy, do której jest podłączony. Pierwotnie europętla wykorzystywała tę samą częstotliwość co eurobalisy, ale została to zmieniona w specyfikacji 2.0.1 we wrześniu 2004 r. Europętle były używane w Szwajcarii, co zakończyło zmianę w lipcu 2010 r.

Modulacja

Łącze w dół wykorzystuje modulację amplitudy na częstotliwości 27,095 MHz. Częstotliwość ta wykorzystywana jest do zasilania balis pasywnych (jest to kanał pośredni 11A w radiu CB ).

Łącze w górę wykorzystuje kluczowanie z przesunięciem częstotliwości z 3,951 MHz dla logicznego „0” i 4,516 MHz dla logicznego „1”. Szybkość transmisji danych 564,48 kBit/s wystarcza do przesłania 3 kopii telegramu do pociągu jadącego z prędkością 500 km/h.

Częstotliwość Euroloop została przeniesiona do środka 13,54750 MHz (dokładnie połowa częstotliwości zasilania Eurobalise).

W praktycznej konfiguracji BTM wymaga 65 watów do zasilania eurobalis i odbierania telegramów z BTM zamontowanym 21 centymetrów ( 8 + 1 ⁄ 4 cala) nad górną krawędzią szyny na wózku.

Kodowanie

Każda para balis zwykle składa się z balisy przełączanej i balisy stałej. Balisa przesyła „telegram” o długości 1023 bitów (93*11) lub 341 bitów (31*11) w kodowaniu kanałowym z 11 bitami na symbol. Blok danych użytkownika jest cięty na 10-bitowe symbole użytkownika przed operacją szyfrowania i kształtowania - efektywny ładunek informacji sygnalizacyjnych wynosi 830 bitów (83*10) dla telegramu długiego i 210 bitów (21*10) dla telegramu krótkiego. Ostatni telegram składa się z

  • dane w kształcie (913 bitów lub 231 bitów) zawierające ładunek (830 lub 210 bitów)
  • bity sterujące (Cb, 3 bity)
  • szyfrowanie bitów (Sb, 12 bitów)
  • dodatkowe bity kształtujące (Esb, 10 bitów)
  • suma kontrolna (Bity kontrolne, 85 bitów)

Telegram jest nadawany w sposób cykliczny, gdy pociąg przejeżdża nad balisą. Aby uniknąć błędów transmisji, ładunek jest szyfrowany (unikając błędów serii), zastępowany kodem symbolu o różnej odległości Hamminga i dodawana jest suma kontrolna do kontroli ważności. Ponieważ suma kontrolna jest obliczana po podstawieniu symbolu, telegram zawiera dodatkowe bity kształtujące, aby umożliwić wypełnienie wynikowych bitów sumy kontrolnej w taki sposób, że tylko ważne symbole wybranego kodu kanału znajdują się w telegramie , w którym każdy symbol ma 11 bitów.

Dane użyteczne składają się z nagłówka, po którym następuje wiele pakietów zdefiniowanych w protokołach ERTMS . Typowe pakiety to:

  • Pakiet 5 - Łączenie
  • Pakiet 12 - Władza ruchu
  • Pakiet 21 - Profil gradientu
  • Pakiet 27 — międzynarodowy statyczny profil prędkości
  • Pakiet 255 - Koniec informacji

Wiele aplikacji zawiera pakiety opcjonalne, takie jak Packet 3 — National Values , Packet 41 — Level Transition Order i Packet 136 — Infill Location Reference . Jeżeli zostanie osiągnięty telegram o maksymalnej długości 830 bitów, można wysłać więcej pakietów w kolejnych balisach tej samej grupy balis - przy maksymalnie 8 balisach w grupie balis maksymalny komunikat ERTMS na grupę balis może obejmować 8 * 830 = 6640 bitów ( zwróć uwagę, że każdy telegram musi zawierać nagłówek i pakiet kończący 255). Stała balisa przesyła stabilny komunikat, który zazwyczaj może zawierać informacje o połączeniu, profil nachylenia i profil prędkości. Może również zawierać informacje o torze, takie jak dane dotyczące przydatności trasy dla różnych typów pociągów i ograniczenia nacisku na oś.

Niemal wszystkie typy pakietów zawierają parametr oznaczający, czy zawarte w nim informacje dotyczą kierunku „nominalnego”, „odwrotnego” (lub obu). Jeżeli pociąg widzi balisę 1 przed balisą 2, to przejeżdża nad grupą w nominalnym kierunku. W konsekwencji niektóre pakiety mogą zostać odrzucone przez oprogramowanie aplikacyjne odbiornika, jeśli nie są przeznaczone dla odpowiedniego kierunku. 50-bitowy blok nagłówka ERTMS zawiera wersję ETCS, aktualną liczbę i łączną liczbę balis w ramach grupy balis (do 8 balis), flagę, czy jest to kopia (do 4 kopii), która zwiększa szanse dla odbiorcy aby zobaczyć telegram balis w grupie, numer seryjny wskazujący, czy wiadomość ostatnio się zmieniła, 10-bitowy identyfikator kraju wraz z 14-bitowym identyfikatorem grupy balis, pozwalający na unikalny identyfikator każdej grupy balis. Informacje o łączeniu informują o odległości do następnej grupy balis (jeden pakiet łączenia na kierunek) oraz wymaganej reakcji pociągu w przypadku pominięcia następnej grupy balis (np. przystanek). Pakiet uprawnień do ruchu określa maksymalną prędkość, jaką można zastosować na danej maksymalnej odległości i maksymalnym czasie - ustawienie maksymalnej prędkości na zero wymusi zatrzymanie pociągu. Profil gradientu może mieć zmienną długość na podstawie zawartych w nim par długości odcinka (skalar i liczba w systemie metrycznym) oraz nachylenia odcinka (flaga pod górę/zjazd i liczba w %). Podobnie międzynarodowy statyczny profil prędkości jest podawany jako zmienna liczba części przekroju, przy czym każda część oznacza długość odcinka (liczba w metrach – skala jest podawana tylko raz na początku pakietu dla wszystkich odcinków), prędkość maksymalna (liczba * 5 km/h - dozwolone liczby to 0-120, tj. niektóre wartości zapasowe pozostają) i flaga, jeśli ograniczenie prędkości dotyczy przedniej lub tylnej części pociągu (ewentualnie dopuszczając opóźnienie). Pakiet zwiastuna zawiera tylko swój identyfikator pakietu bez parametrów, gdzie 255 jest równe stanowi wszystkich bitów ustawionych w 8-bitowym polu identyfikatora pakietu (11111111).

Produkcja

W historii ETCS w 1998 r. powstał UNISIG (Union of Signaling Industry), aby promować rozwój systemu. Członkami założycielami byli Alstom , Ansaldo , Bombardier , Invensys , Siemens i Thales . Grupa zapewniła, że ​​eurobalisy mogą być wykonywane przez kilka różnych firm; chociaż balisy mogą różnić się szczegółami, są produkowane zgodnie z tymi samymi standardami. Główni producenci eurobalis należą do grupy siedmiu firm ( Alstom , Ansaldo STS , Bombardier , Invensys , Siemens , Sigma-Digitek, Thales ) w ramach federacji dostawców kolejowych UNIFE . Grupa ta współpracowała przy opracowywaniu specyfikacji dla eurobalis. Specyfikacje dotyczące eurobalis są regulowane przez Europejską Agencję Kolejową .

Stosowanie

Eurobalisy są wykorzystywane nie tylko w systemie ochrony pociągów ETCS/ERTMS. Istnieją alternatywne implementacje, które wykorzystują strukturę telegramu do kodowania tylko niektórych typów pakietów i dodawania dodatkowych określonych informacji. Pociągi ETCS mogą dekodować telegramy, prawdopodobnie tłumacząc je, tak jak wszelkie inne informacje sygnalizacyjne klasy B. Możliwe jest również, że balisa przesyła telegramy dla różnych systemów, umożliwiając fazę przejściową od jednego wariantu do drugiego, co jest zwykle stosowane przy przełączaniu z krajowego systemu ochrony pociągu na ETCS.

Następujące systemy automatycznej ochrony pociągu oparte są na eurobalisach:

  • ETCS – ogólnoeuropejski system ochrony pociągów
  • Chińskie wersje systemu sterowania pociągiem CTCS-2 i CTCS-3, używane na liniach kolei dużych prędkości w Chinach
  • EuroSignum [ de ] – wariant wcześniejszego szwajcarskiego systemu ochrony pociągów Integra-Signum
  • EuroZub [ de ] - wariant wcześniejszego szwajcarskiego systemu ochrony pociągu ZUB 121
  • SCMT – włoski system ochrony pociągów
  • TBL 1+ – system ochrony pociągów stosowany w Belgii
  • GNT – system do sterowania przechylaniem pociągów w Niemczech
  • ZBS – nowy system kontroli szybkiego przejazdu dla S-Bahn Berlin
  • ZSI-127 [ de ] - ulepszony system ochrony kolei wąskotorowych w Szwajcarii zbudowany na sprzęcie ETCS

Eurobalisy były również używane w Niemczech do przesyłania instrukcji przechylania na zakrętach do przechylających się pociągów , przy jednoczesnym zachowaniu tradycyjnego systemu ochrony pociągu. Oryginalny GNT ( Geschwindigkeitsüberwachung Neigetechnik ) firmy Siemens wykorzystywał specjalne cewki sprzęgające w 1992 r. (ZUB 122), aw 2005 r. Zmieniono go na eurobalisy (ZUB 262). Dodatkowe typy pakietów telegramów dla przechylania pociągów zostały dodane do serii Baseline 3 ETCS.

Historia

Bezpośrednim poprzednikiem eurobalis są balisy systemu ochrony pociągów Ebicab. System Ebicab został opracowany w Szwecji (i Norwegii) przez firmy LMEricson i SRT. System Ebicab powstał po katastrofie w Norwegii w 1975 roku (Tretten). Uruchomienie próbne rozpoczęło się w 1979 roku, aw Norwegii pierwsza linia w pełni wyposażona w ten system została uruchomiona w 1983 roku. Adaptacją systemu Ebicab we Francji jest system KVB. Został opracowany po katastrofie w 1985 roku i został wdrożony na początku lat 90. na liniach francuskich. Nazwa latarni: „balise” była jednak używana w systemie Ebicab pod koniec lat siedemdziesiątych.

Mniej więcej w tym samym czasie pojawił się pomysł opracowania wspólnego dla Europy systemu kontroli pociągów prowadzącego do 91/440/EWG z dniem 29 lipca 1991 r. Od 1993 r. obowiązywały ramy organizacyjne publikowania norm TSI . Pozwoliło to na opracowanie pierwszych projektów nowej technologii i od 1996 roku elementy były testowane przez sześciu przewoźników kolejowych, którzy przystąpili do grona użytkowników ERTMS.

Balisa EBICAB w korytarzu śródziemnomorskim

Technologia Ebicab wykorzystywała już częstotliwość nośną 27 MHz, a także umieszczała latarnie na środku toru. W Ebicab pojedyncza transmisja balis miała tylko 12 bitów, ale pozwalała na 2 do 5 balis w grupie balis, dostarczając od 24 do 80 bitów informacji sygnalizacyjnych. Większość patentów na to kodowanie jest w posiadaniu GEC Alsthom. Następnie do ABB należało rozszerzenie rozmiaru telegramu z 12 bitów w EBICAB 700 do 180 bitów w EBICAB 900 (po zakodowaniu 255 bitów) stosowanego w Korytarzu Śródziemnomorskim w Hiszpanii. W tym czasie Ansaldo zaadaptował typ balisy do cyfrowej ewolucji włoskiego SCMT , stając się również drugim dostawcą balis dla innych kolei. Te typy balis zostały później zbiorczo nazwane balisami KER od ich użycia w KVB, Ebicab i RSDD (Ripetizione Segnali Discontinua Digitale).

Cewka sprzęgająca ZUB 123

Inne źródło technologii pochodzi z rodziny Siemens ZUB 100, w której zastosowano cewki sprzęgające z boku torów, aby rozszerzyć istniejący system ochrony pociągu o dodatkową sygnalizację. Pierwsza latarnia ZUB 111 pozwalała tylko na 21 stanów (wykorzystując 2 z 7 częstotliwości). Następca ZUB 122 przeszedł na telegram cyfrowy modulowany na nośnej 850 kHz. Ten ostatni był używany jako pierwszy w ZUB 121 [ de ] dla Szwajcarii od 1992 r. I ZUB 123 [ de ] dla Danii od 1992 r. Typy telegramów tych systemów są zgodne ze specyfikacją ORE A46 dla niemieckich telegramów LZB (około 83 bity) .

W 1992 roku Siemens opublikował raport ukazujący zalety technologii balis dla eksploatacji kolei, a jesienią 1995 roku dostarczył prototypy Eurobalis Siemens typu S21. ABB, Alsthom i Ansaldo również współpracowały przy opracowywaniu, a balisa S21 wraz z innymi prototypami eurobalis była testowana od lipca do października 1996 r. Na torze testowym kolei Velim i austriackim laboratorium testowym kolei (Forschungs- und Prüfzentrum Arsenal).

Eurobalise FFFIS (Form Fit Function Interface Specification) została wprowadzona do zakresu specyfikacji ERMTS jako SUBSET-036. We wstępie opisano specyfikację opartą na wynikach konsorcjum EUROSIG (ACEC Transport, Adtranz Signal, Alcatel SEL, GE C Alsthom Transport, Ansaldo Trasporti, CSEE Transport, SASIB Railway, Siemens i Westinghouse Signal), które otrzymało wsparcie finansowe od Komisja Europejska. EUROSIG powstał po początkowym projekcie Eurobalise/Euroloop 92/94 prowadzącym do faktycznego projektu ERTMS/EUROSIG 95/98 wspieranego przez równoległy projekt EMSET 96/00 (testowanie specyfikacji Eurocab).

Kiedy projekt EUROSIG dobiegł końca, ETCS nadal nie był gotowy do zastosowania w świecie rzeczywistym. Tak więc w 1998 roku powstał UNISIG (Union of Signaling Industry), w skład którego weszły Alstom , Ansaldo , Siemens , Bombardier , Invensys i Thales , które miały przejąć finalizację standardu. Pierwsza specyfikacja podstawowa była testowana przez sześć linii kolejowych od 1999 roku w ramach Europejskiego Systemu Zarządzania Ruchem Kolejowym. Firmy kolejowe zdefiniowały pewne rozszerzone wymagania, które zostały dodane do ETCS, w tym typy pakietów telegramów dla RBC-Handover i informacje o profilu toru – wynikowa klasa 1 Wersja 2.0.0 specyfikacji ETCS została następnie opublikowana w kwietniu 2000 roku.

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Eurobalise&oldid=1137289269 ”