European Train Control System ( eng. European Train Control System , förkortat ETCS ; litat " European Train Control System ") är en uppsättning gemensamma standarder som utvecklats som en del av internationellt samarbete för järnvägsautomation , telemekanik , kommunikation och expeditionskontroll . ETCS är utformat för att eliminera skillnader i inkompatibla signalering, centralisering, blockering (SCB) system i europeiska länder, och därigenom säkerställa obehindrad och säker järnvägstrafik på den europeiska kontinenten [1] . Sedan 2004 har genomförandet av ETCS varit obligatoriskt på alla nya och rekonstruerade transeuropeiska järnvägskorridorer i Europeiska unionen [2] . Det är också en signal- och kontrollkomponent i European Rail Traffic Management System ( European Rail Traffic Management System , förkortat ERTMS ) .
Integreringen av europeiska järnvägar i ett enda nät kompliceras av skillnader i elektrifieringssystem . signalering, centralisering och blockering (SCB); den rullande materielens dimensioner och byggnadernas närhet ; kopplingsdesign i varje land. Inkompatibiliteten mellan olika system för att säkerställa tågtrafiken har blivit ett allvarligt hinder för skapandet av ett gemensamt europeiskt järnvägsnät [3] . I slutet av 1980-talet fanns det upp till 30 olika signalsystem i Europa . Under denna period började höghastighetstågtransporter att blomstra . Till en början var tåg som färdades på internationella linjer ( Eurostar , Thalys ) utrustade med signalsystem från varje land, vilket komplicerade lokbesättningarnas arbete, samt ökade driftskostnader och risken för funktionsfel [4] .
Den 4 och 5 december 1989 godkände en arbetsgrupp bestående av de europeiska staternas transportministrar en översiktsplan för utvecklingen av höghastighetsjärnvägar i Europa. Den 17 december 1990 godkände Europeiska rådet detta projekt, och den 29 juli 1991 antogs resolution 91/440/EEG, enligt vilken det var tänkt att skapa ett enhetligt tågtrafikledningssystem [5] . Vid det här laget hade de viktigaste ETCS-standarderna redan antagits. Specifikationen för det nya systemet har utvecklats under ett och ett halvt år av European Railway Research Institute, järnvägsoperatörer och utrustningsleverantörer. Det huvudsakliga konstruktionsarbetet slutfördes av tillverkare av rullande materiel och automationsanordningar: Alstom , Ansaldo , Bombardier , Invensys , Siemens och Thales , som tillsammans bildade Union of Signaling Industry , förkortning UNISIG ) . Från 1998 till 2002 gjordes ändringar och förtydliganden i ETCS tekniska dokumentation [6] . 1999 användes systemet för första gången på linjen Budapest - Wien . År 2001 godkände Europaparlamentet genom direktiv 2001/16/EG en uppsättning åtgärder för att gradvis harmonisera hela det europeiska järnvägsnätet och säkerställa kompatibilitet mellan ETCS- och icke-ETCS-utrustade järnvägar (se nivå noll) [7] . År 2002 antog Europeiska kommissionen ETCS som obligatoriskt på höghastighetståg och sedan 2004 på alla transeuropeiska järnvägskorridorer [2] . Schweiz , som inte var medlem i Europeiska unionen, antog vägledande dokument för ett enat Europa för att garantera säkerheten för tågtrafiken på dess järnvägar [8] .
I början av 2006 var mer än 3 000 rullande materielenheter [9] och 6 000 km spår [10] utrustade med ETCS-anordningar . Från och med september 2013 har ETCS och liknande system implementerats i 34 länder inklusive Turkiet , Israel , Kina , Libyen och Nya Zeeland .
När man använder traditionella system för att säkerställa tågens rörelse, kan varje blocksektion , som dragen är indelade i, inte ha mer än ett tåg. Arbetet med ETCS bygger på idén om kontinuerlig övervakning av transportprocessen med en kombination av olika tekniska medel, på grund av vilket en säker minskning av passeringsintervallet uppnås, vilket innebär en ökning av genomströmningen. ETCS:s åtgärd är baserad på att bestämma tågets placering, beräkna avståndet mellan tågen, kontrollera den högsta tillåtna hastigheten på sträckan, beräkna bromskurvan (beroende på tillryggalagd sträcka), jämföra ruttdata med de tekniska egenskaperna hos tåget. Mottagning, bearbetning och överföring av all nödvändig information utförs av ett komplex av golv- och fordonsenheter och ETCS-system [11] . Kontinuerlig trafikkontroll, anpassad till de ständiga förändringarna i trafikförhållandena, gör att du kan optimera trafiken och minska energikostnaderna [12] .
Utbytet av meddelanden mellan rullande materiel och vägmärken utförs av datablock på 341 (kort format) eller 1023 bitar information av en systematisk självkorrigerande cyklisk kod innehållande 210 respektive 830 informationsbitar [47] . Sannolikheten för någon form av fel (enkel, burst, bitslip/stuff), enligt UNISIG-standarder, bör inte överstiga 10 −6 . Feldetektering av alla typer i kodkombinationen och deras korrigering (om möjligt) utförs av kodaren för spårelektronikenheten (används endast på den första nivån av ETCS) och/eller avkodaren i tågets mottagande utrustning [ 48] [49] [50] .
Varje datablock som skickas av Eurobalise innehåller 231 (kort format) eller 913 kodade bitar: informationsbitarna är uppdelade i block om 10 bitar vardera, vilket resulterar i 21 respektive 83 block. Dessa block konverteras sedan till 11-bitars ord med hjälp av en uppslagstabell [47] [51] . Detta görs för att minska risken för bitinsättning/glidning, samt för att utesluta långa sekvenser (mer än 8 i rad [52] ) med nollor eller ettor, vilket kan leda till digital synkroniseringsfel och som ett resultat , förlust av informationssignalen [53] . Förutom kodade bitar innehåller kodpaket, oavsett format, 3 kontrollbitar; 12 kryptering (krypterings-) bitar som lagrar det initiala tillståndet för förvrängaren; 10 bitar av ytterligare formation (ignoreras av den mottagande enheten), som tillhandahåller villkoren för bildningen av kontrollbitar (bitar) oavsett kryptering; och slutligen 85 paritetsbitar, varav 75 behövs för paritet och 10 för synkronisering [54] .
Kontrollbitarna beräknas efter kryptering och sedan bildas ett giltigt kodord [55] . För att säkerställa att en del av ett fullängdsblock inte accepteras som kortformat (341 bitar) även i närvaro av bitglidning eller interferens, görs en kontroll av Hamming-avståndet (antalet tecken som en kombination skiljer sig från en annan) ) mellan 11-bitars ord separerade med 341 bitar. Hamming-avståndet måste vara minst tre [56] . Information sänds från eurobalise hela tiden medan kommunikation med den ombordvarande mottagande utrustningen upprättas. Under denna tid skickas cirka tre kopior av kodmeddelandet till den rullande materielen, som är åtskilda av en sekvens av nollor eller ettor i mängden från 75 till 128 [56] .
När signalen fortplantar sig ändras dess parametrar på grund av uppkomsten av jitter (fasjitter), vilket i synnerhet ökar det maximala tidsintervallfelet [18] [57] . Detta påverkar informationsöverföringens hastighet och tillförlitlighet negativt. För att säkerställa stabil drift är det nödvändigt att bibehålla jitteramplitudavvikelsen på en nivå av högst +1,5/-2,0 dB [58] .
Kodsekvenser representeras som polynom (polynom) i den formella variabeln x med potensen n-1, där n är antalet bitar i kodkombinationen. Kodsekvenser bildar ett linjärt mellanrum med avseende på den bitvisa XOR- operationen [59] . I den mottagande utrustningen utför syndromgeneratorn operationen att dividera de mottagna kodsekvenserna, representerade som polynom, med det genererande irreducerbara polynomet g(x), vilket korrigerar enstaka fel. Avkodning baseras på det faktum att vilket kodpolynom som helst är delbart med det genererande polynomet utan rest. Om den mottagna kodkombinationen inte tillhör den skickade koden, är motsvarande polynom inte delbart med g(x). Det återstående polynomet bestäms av felpolynomet. Detta gör att fel kan upptäckas av en rest som inte är noll [60] .
Efter att avkodaren har arbetat ut alla cyklerna, avkodas den mottagna kombinationen [61] . Endast en av kopiorna av kodpaketen skickas till ERTMS/ETCS- kärnan i fordonsdatorn för bearbetning, som allt annat lika väljs slumpmässigt [62] . Dit skickas även felrapporter och resultat av självdiagnos av den mottagande utrustningen [63] . Tidpunkten för dataleverans från spårmärken till den rullande materielen är summan av balisens svarsperiod på en högfrekvent signal, tidpunkten för direkt överföring av kodkombinationen och förseningar i den mottagande utrustningen [64] . ERTMS/ETCS-kärnan börjar behandla kodmeddelandet som tas emot från Eurobalise inom högst 100 ms [65] .
Tillförlitligheten för dataöverföringen från balisen till den rullande materielen består av följande faktorer: den faktiska detekteringen av balisen av ombordsystemet, brusimmuniteten för kodpaket, förmågan att upptäcka och korrigera fel i dem genom att ta emot utrustning , och den elektromagnetiska kompatibiliteten för all utrustning [29] [66] . UNISIGs regulatoriska dokument belyser följande fel som uppstår som ett resultat av hårdvarufel, programvara och/eller informationsfel:
Upplänksfel| Typ av misslyckande | Möjliga orsaker (mest troligt till minst troligt) | Möjliga källor (mest troligt till minst troligt) |
|---|---|---|
| Balise upptäcks inte |
|
|
| Falsk upptäckt av balis |
| |
| Skickar ett kodmeddelande med ett fel, upptäcker inte detta fel |
|
|
| Förlorad kodning |
|
|
| Ej sändning av det lagrade kodmeddelandet av balisen i händelse av fel på utomhusutrustningen |
|
|
| Ogiltig balisplats |
|
|
| Fel vid generering av ett kodmeddelande i PEB |
|
Manifestationen av dessa fel påverkar tågtrafikens säkerhet. För att förbättra den övergripande säkerheten är ETCS-komponenter skyddade mot systematiska och slumpmässiga fel under sin livscykel [71] . Baliser, eftersom de är fästa vid den övre strukturen av järnvägsspåret, är föremål för olika typer av föroreningar: fastsättning av snö, is, lera, sand, metall och koldamm; spill av tekniska vätskor; exponering för vatten och de salter det innehåller; träffade på kroppen av korn av krossad sten barlast och andra [72] . Miljöpåverkan påverkar kommunikationskanalens elektriska parametrar. För att kommunikationen inte ska brytas även när balisen är täckt med ett tjockt lager (upp till flera centimeter) av olika ämnen, förstärks den utgående informationssignalen med upp till 3 dB [73] .
För att minska effekten av ströstörningar och överhörning i upplänken markerade UNISIG strikt gränserna för utrymmet runt balisen, där närvaron av andra metalldelar (särskilt metallkretsar och kablar) inte är tillåten, förutom de som föreskrivs av delsystemprojektet eurobalise. Volymen på detta område varierar beroende på balisens storlek från 0,22 till 0,32 m³ - bredden överstiger inte 940 mm och höjden är 210 mm. Inuti den finns normalt beslag av armerad betongslipers eller underrälsbaser, en gränssnittskabel från FPU, en LZB -kabel (i Tyskland och Österrike) och balisfästen [74] [75] [76] . Annars krävs en speciell justering av baliserna eller justering av deras placering [77] .
Liknande krav gäller för mottagande utrustning ombord, som är lika känslig för mekanisk förorening och elektromagnetisk störning, vars källor i första hand är andra kommunikationsnät i tåget, kraftkretskablar och dragmotorer placerade under botten [78] . Driftförhållandena är individuella för varje typ av rullande materiel, så konstruktionen av ett system som uppfyller kraven på elektromagnetisk kompatibilitet utförs gemensamt av tillverkarna av rullande materiel och ETCS-utrustning [79] .
Beroende på kraven för en viss del av järnvägen finns det fyra huvudnivåer av ETCS: från noll till tredje. System ombord på rullande materiel är bakåtkompatibla , det vill säga ett tåg utrustat med nivå 2 ETCS kan köra på nivå 1 och nivå 0 järnvägslinjer.
På nollnivå ingår inte befintliga signalgolvenheter i ETCS. Föraren övervakar visuellt signalerna och skyltarna. Systemet ombord kontrollerar endast efterlevnaden av hastighetsgränsen för en given typ av rullande materiel på den sektion som den följer. Denna implementeringsnivå är inte tillämplig på internationella rutter, eftersom på grund av det faktum att synliga signaler skiljer sig åt i olika länder, är det obligatoriskt att byta lokbesättning när man passerar gränsen [80] .
På den första nivån av ETCS-implementering delas drag upp i blocksektioner genom att passera signalpunkter. Längden på varje blocksektion måste vara minst stoppsträckan för den rullande materielen. En sådan organisation av rörelsen ligger närmast autolåssystemet . Genom eurobalises eller euroloops (strålande kabel) tar tåget emot trafikljusindikationer och spårdata [81] [20] . Detta system kan enkelt integreras i de typer av signalering som finns i olika länder och överensstämmer med dem, vilket gör det möjligt att undvika djupgående moderniseringar av ombord- och golvutrustning [82] . All information kodas av spårelektronikenheten och skickas sedan till baliserna. En speciell läsare under tågets botten tar emot det, omborddatorn dekrypterar inkommande data, beräknar optimal hastighet, bromskurva och visar all information på förarkonsolen. Informationen uppdateras vid varje efterföljande passage av balisen. För att kontrollera passagen av gränsen för blocksektionen av tåget med full kraft, det vill säga själva frigöringen av blocksektionen, används spårkedjor eller hjulparräkningsanordningar [ 39 ] .
ETCS på den andra nivån kännetecknas av ett kontinuerligt utbyte av information över en tvåvägs digital radiokanal av GSM-R- standarden mellan den rullande materielen och radioblockeringscentralen, som utför automatisk intervallkontroll. Eurobalises överför endast sina koordinater till tåget. Systemet ombord bestämmer ständigt platsen för sammansättningen baserat på de senast mottagna koordinaterna från balisen och avståndet sedan dess, beräknat av vägmätaren. Denna information sänds kontinuerligt till radioblockeringscentralen. Radioblockeringscentralen jämför mottagen data med det planerade tågschemat . Resultaten av jämförelsen sänds över det digitala radionätet till den rullande materielens informations- och styrsystem ombord för att informera föraren om avvikelser från trafikschemat för efterföljande beslutsfattande om tågstyrning [83] . Det krävs inte att det finns trafikljus på golvet. Styrningen av tågets passage i full kraft, såväl som på den första nivån, utförs av golvmonterade signalanordningar. Information om ledigheten på platsen sänds till den elektriska förreglingsposten (EC), sedan går den till radioblockeringscentret och därifrån skickas den med radio till följande tåg. Kontinuerligt radioutbyte gör det möjligt att minska intervallet för att följa efter i jämförelse med traditionella signalsystem [84] .
Den tredje nivån är fortfarande den minst utbredda. När den implementeras är den rullande materielen, utöver de redan nämnda systemen, utrustad med ett system för kontroll av tågets integritet, vilket helt kommer att överge golvmonterad tågdetekteringsutrustning (rälskretsar och hjulparsräkningsanordningar). Utbytet av hela mängden nödvändig information sker över en radiokanal mellan radioblockeringscentralen och den rullande materielen. Det kommer inte att finnas något behov av att dela upp draget i blocksektioner, vilket gör att du säkert kan minska intervallen längs vägen och därigenom maximera linjens genomströmning.
Huvudproblemet var utvecklingen av det mest pålitliga systemet för att övervaka kompositionens integritet. Den moderna utvecklingen inom detta område innebär att man drar en kabel som går genom alla bilar och ett konstant utbyte av signaler mellan den första och sista bilen. Ett sådant system används på ICE , TGV , Talgo höghastighetståg , men det är inte tillämpligt på godståg. Radioelektroniska styranordningar som bestämmer frisläppandet av tåget genom tryckfallet i bromsledningen längs den sista vagnen, vilka har blivit utbredda i länderna i Nordamerika och Sydafrika, tillåter inte att upptäcka ett tågbrott tillräckligt snabbt [85 ] . På de kazakstanska järnvägarna dupliceras fullständighetskontrollmodulerna av hjulparräknare [86] .
NTC-nivån ( National Train Control - det nationella tågkontrollsystemet) innebär att tåget utrustas ytterligare med anordningar för interaktion med nationella signalsystem som inte är integrerade i ETCS. Detta gör att den rullande materielen kan röra sig på både utrustade och icke-ETCS-utrustade spår. Implementeringen av NTC är förknippad med betydande material- och arbetskostnader, så det används sällan. Integreringen av nationella signalsystem i ETCS [80] genomförs oftare .
På grund av de höga kostnaderna för att implementera ETCS utvecklade Banverket i samarbete med International Union of Railways 2003 ett lågkostnadsalternativ kallat ETCS Low Cost (senare blev systemet känt som ERTMS Regional). Kostnaden för implementeringen är 40 % lägre än ETCS. ERTMS Regional är en förenklad version av tredje nivån ETCS för linjer med låg trafik och hastigheter upp till 70 km/h. Detta koncept kännetecknas av frånvaron av golvmonterad tågdetekteringsutrustning. Loket sänder kontinuerligt sin position till centralposten via GSM-R-radiokanalen, eftersom den är implementerad på andra och tredje nivån. Kontrollen av tågets ankomst till stationen i sin helhet utförs visuellt eller med hjälp av system ombord. I själva verket är en sådan implementering en blandning av halvautomatisk blockering och tredje nivå ETCS [87] .
Detta koncept testades första gången 2010 på den 129 km långa järnvägen Västerdalsbanan i Västsverige [88] [89] . Järnvägsbestämmelserna förbjuder befordran av passagerare på linjer som inte är utrustade med tågbrottsdetektering. På grund av otillräcklig säkerhet och nödvändig förfining övergav Sverige användningen av ERTMS Regional på passagerarlinjer. Endast godståg trafikerar Västra Dalarnas järnväg (Västerdalsbanan) [90] .
Funktionskraven för ETCS-enheter som fastställts av UNISIG ställer strikta parametrar för navigationssystemets noggrannhet: felet vid bestämning av platsen för eurobalise bör inte överstiga ±1 m, och felet på vägmätarna bör inte överstiga ±5 % av tillryggalagd sträcka [91] . Positionsmeddelandet innehåller den aktuella positionen och ett konfidensintervall associerat med positionsberäkningsfelet. I intervallkontrollalgoritmerna används koordinaten, med hänsyn tagen till det maximala konfidensintervallet [92] . För att öka noggrannheten vid bestämning av rullande materiels placering har International Union of Railways och European Space Agency utvecklat en teknik för att kombinera data som tas emot från baliser och från navigationssatelliter. Baserat på denna teknik har olika organisationer (Alstom, Honeywell Regelsysteme GmbH, Ansaldo, Thales-Alenia Space, Ineco och andra) utvecklat flera projekt sedan 2000-talet, inklusive LOCOPROL, SATLOC, GRAIL [93] , 3INSAT [94] . Ingen av dem har ännu tillämpats i praktiken [92] .
Ryska och italienska specialister från OAO NIIAS och Ansaldo STS arbetar tillsammans för att skapa ITARUS-ATC-systemet, anpassat för ryska signalsystem. Projektet innebär inte användning av baliser. Tåglokaliseringsdatan består av koordinaterna som överförs av systemet ombord och information om spårkretsarnas tillstånd, som överförs från EC-posten till Centraldistriktssjukhuset via fiberoptisk kabel . Dessutom sänds en automatisk loksignalssignal längs spårkretsarna . Tåget med en datauppdateringshastighet på 2 till 3 sekunder bestämmer sina koordinater med hjälp av satelliter, datorn binder dem till järnvägslinjen och data överförs via GSM-R-radiokanalen till radioblockeringscentralen [83] . Från Centraldistriktssjukhuset får tåget information om trafikljusanvisningar, ändringar av hastighetsgränsen och annan nödvändig information (exempelvis om spårarbeten, tillgänglighet och sysselsättning av mottagande och avgående spår samt växel) [95] .
Det aktuella drifttillståndet för fordonsdatorn bestämmer driftsättet för ETCS. Systemets status visas på förarkonsolen med motsvarande symboler. De vanligaste ETCS-driftlägena visas i tabellen nedan:
| Beteckning | Symbol i DMI | Fullständiga namn | Nivåapplikationer _ |
Beskrivning |
|---|---|---|---|---|
| FS | Full kontroll _ _ _ _ _ | 1, 2, 3 | Alla system fungerar. ETCS ger full kontroll över tågets rörelse, all nödvändig information skickas till förarkonsolen (frihet för blockavsnitt, plats, hastighet, spårlutningar, etc.) [96] . | |
| LS | Begränsad kontroll _ _ _ _ _ | 1, 2, 3 | Alla system fungerar. ETCS utför partiell kontroll av tågets rörelse. Den information som krävs på vägen kanske inte tas emot i sin helhet, föraren är skyldig att visuellt kontrollera signalerna [97] [98] . | |
| OS | Onsight ( engelska O n Sight ) | 12 | ETCS övervakar tågets rörelse, men de golvmonterade tågdetekteringsanordningarna (rälskretsar eller hjulparräkningsanordningar) har inte fungerat. Det finns risk för tågrörelser längs den upptagna blocksträckan. I detta fall måste föraren utföra en noggrann visuell kontroll och iaktta en strikt hastighetsgräns (vanligtvis cirka 30 km/h) [99] . Kommandot att automatiskt byta till OS-läge kommer antingen från EC-posten genom baliserna (första nivån), eller via en radiokanal från Central District Hospital (andra och tredje nivån). I händelse av att föraren inte bekräftar byte till OS-läge, aktiveras färdbromsen [100] automatiskt . | |
| SR | Personalansvar _ _ _ _ _ _ | 1, 2, 3 | Fel på golvstående ETCS-enheter i detta område, medan ombordsystem fungerar korrekt. Rörelse tillåts med en hastighetsbegränsning (ca 30-40 km/h) fram till den första fungerande balisen, vilket ger tåget tillstånd att passera signalpunkten [11] [101] . | |
| SF | Systemfel _ _ _ _ _ _ | 0, NTC, 1, 2, 3 | Ett farligt fel i ETCS-systemet ombord har registrerats. Med undantag för lägena NL och SL, nödbromsar tåget automatiskt. Vid drift i NL- och SL-lägen registreras ett kritiskt fel av flygregistratorn, detaljer visas på förarkonsolen [102] [103] . | |
| SH | Växlingsarbete ( engelska växling ) | 0, NTC, 1, 2, 3 | ETCS övervakar växlingsrörelsernas förlopp - den kontrollerar växlingstågets högsta tillåtna hastighet (på stationer i regel ca 30 km/h) och ser till att det inte lämnar växlingsområdet [11] [104] . | |
| PS | Ingen symbol | Passivt växlingsarbete _ _ _ _ _ | 0, NTC, 1, 2, 3 | Växling till PS-läge från SH-läge sker antingen i en icke-fungerande hytt, eller när ett lok följer efter i en flotte (flera lok kopplade tillsammans). Ledloket (eller hytten) arbetar i SH-läge [105] . |
| FN | Unfitted ( eng. Un fitted ) | 0 | ETCS styr bara toppfarten. Den mottagande utrustningen är i drift och redo att ta emot ett kodmeddelande från baliserna för att byta systemnivå [106] [107] . | |
| SL | Ingen symbol | Inaktiv ( sv . Sleeping ) | 0, NTC, 1, 2, 3 | I analogi med PS växlar ETCS till SL-läge antingen i en icke fungerande hytt, eller när ett lok följer efter i en flotte. Systemet ombord tar endast emot platsen från baliserna. Växling till SL-läge sker automatiskt efter att ETCS-utrustningen har slagits på från en annan konsol [108] . |
| SB | Väntar _ _ _ _ _ _ | 0, NTC, 1, 2, 3 | Efter påslagning går de inbyggda ETCS-systemen i standby-läge. Vidare utförs lägesändringen antingen manuellt av föraren eller automatiskt. I standby-läge är endast till-/frånkoppling [109] möjlig . | |
| TR | Nödstopp ( eng. Tr ip ) | NTC, 1, 2, 3 | Vid passerande av förbudssignal, fel i koderna på balisen eller vid andra identifierade onormala situationer som hotar trafiksäkerheten inträffar ett nödstopp av tåget. Föraren ska omedelbart meddela tågklareraren och CCS-trafikledaren. Efter att ha bekräftat stoppet går det inbyggda systemet in i PT-läge [106] [110] . | |
| PT | Efter att ha snubblat ( English P ost Trip ) | 1, 2, 3 | När ett nödstopp har kvitterats kan körningen endast fortsätta efter att ha fått lämpliga instruktioner. Innan tillstånd ges att fortsätta följa trafiktjänsten är det nödvändigt att fastställa orsakerna till nödstoppet och CCS-avståndet för att säkerställa att en adekvat nivå av trafiksäkerhet säkerställs. Först då kan föraren ladda bromsledningen och släppa bromsarna. Ordningen på ytterligare åtgärder kan variera något i olika länder och under olika omständigheter: tåget kan fortsätta att röra sig i lägena SH, SR, UN eller rulla tillbaka en kort sträcka för att passera signalpunkten igen [111] [112] . | |
| ÄR | Ingen symbol | Isolering _ _ _ _ | 0, NTC, 1, 2, 3 | System ombord förblir utan kommunikation, ETCS kontrollerar inte tågets rörelse (styr inte bromsarna) [113] [114] . |
| NL | Inte ledande ( eng. N on L eding ) | 0, NTC, 1, 2, 3 [115] | NL-läget används på lok som inte är i spetsen på tåget, till exempel fästa vid tågets bakdel . Samtidigt är traktionsenheterna oberoende och är inte anslutna enligt systemet med många enheter , det vill säga en förare arbetar på varje lokomotiv. Ett sådant system används i stor utsträckning i Schweiz . Ombordsystemet i detta läge bestämmer endast hastighet och plats [116] . | |
| NP | Ingen symbol | Avstängd ( eng . No Power ) | 0, NTC, 1, 2, 3 [117] | ETCS inaktiverad [116] |
| R.V. | Backa ( eng. R e v ersing ) | 1, 2, 3 | RV-läget tillhandahålls om tåget behöver röra sig i motsatt riktning, till exempel efter ett nödstopp (PT) eller under växlingsrörelser utan att byta till SH-läget. Hastigheten och sträckan som ett tåg färdas i husbilsläge är strikt begränsad. Om föraren överskrider det tillåtna avståndet för backrörelse och tågets huvud är bortom börvärdet, kommer systemet ombord automatiskt att nödbromsa. Byte till husbilsläge är inte tillåtet på alla järnvägar [118] . | |
| SN | Nationellt system ( English National System ) | NTC | Interaktion med utomhussignalanordningar som inte är integrerade med ETCS utförs av extra utrustning. All information efter dekryptering av informations- och kontrollsystemet ombord visas på displaymodulen ETCS [117] . |
1999 tillämpades ETCS först på sektionen Wien -Hegyeshalom på linjen Wien- Budapest [119] . Hela linjen på 247 km mellan de två huvudstäderna uppgraderades till ETCS Level 1 2005 [120] [121] . 2008 offentliggjorde den österrikiska järnvägsoperatören ÖBB ett anbud för utrustning av den andra nivån av ETCS på nya järnvägslinjer, samt renovering av de mest trafikerade sträckorna. Upphandlingen vanns av ett konsortium av Siemens och Thales . År 2012, enligt uppdragsbeskrivningen, linjerna Wien - St. Pölten med en längd på ca 60 km (del av Västra järnvägen ), Innsbruck - Kufstein med en längd av 65 km och Baumkirchen - Kundl med en längd på ca. 40 km var utrustade [122] . I enlighet med kraven i den första nivån ETCS är sektionerna Salzburg - Vöcklabruck , Wien - Breclav och Wels - Passau utrustade . Mellan 2010 och 2015, tillsammans med Alstom , konverterades 449 rullande materielenheter, inklusive elektriska lok BR 185 , BR 189 , BR 1216 [123] , till en kostnad av 90 miljoner euro [124] [125] .
I Ungern började ETCS-försök på första nivån 2003 på en 20 kilometer lång sträcka mellan Zalacheb- och Erisentpeter-stationerna på den nya järnvägen Murska Sobota ( Slovenien ) - Zalalevö (Ungern). Senare utökades sektionen utrustad med ETCS till den slovenska gränsstationen Hodos [126] . Erfarenheterna användes vid implementeringen av ETCS på linjen Budapest-Hegyeshalom. Efter att Ungern gick med i Europeiska unionen 2004 och Schengenområdet 2006 ökade passagerar- och godstrafiken på landets järnvägar. För att förbättra järnvägstransporternas konkurrenskraft har frågan om att integrera den i det europeiska nätet blivit akut [127] . Fram till 2020 planerar den ungerska nationella järnvägsoperatören MÁV att fullt ut utrusta de transeuropeiska järnvägskorridorerna som passerar genom landet med ETCS på andra nivån: IV-th ( Nürnberg / Dresden - Prag - Bratislava - Budapest - Bukarest / Sofia - Constanta / Istanbul ), V-th ( Venedig / Rijeka - Budapest - Lviv ) och X-th (Budapest - Belgrad - Skopje / Sofia - Igoumenitsa ) [128] , samt järnvägar i Budapests förorter - mer än 2000 km totalt [129] .
I Tyskland , redan 1995, var det planerat att utrusta höghastighetsjärnvägen Köln - Frankfurt am Main under uppbyggnad med ETCS , men vid den tiden var systemstandarderna fortfarande under utveckling, så linjen var utrustad i enlighet med den nationella CCS system [130] . 1999 togs beslutet att genomföra pilottester av ETCS på andra nivån. En 40 km lång sträcka mellan stationerna Bitterfeld och Wittenberg i Sachsen-Anhalt valdes för detta . Utrustningen ombord testades på en fyraxlad dieselvagn [ 131] . Nivå 2 ETCS-verksamhet började i Tyskland 2003 från linjen Ludwigsfelde - Leipzig . I etapper från 2003 till 2005 installerades 1100 baliser på en 155 km lång väg, tågtrafiken reglerades av fyra radioblockeringscentraler: i Ludwigsfeld, Jüterbog , Wittenberg och Bitterfeld [132] . Utrustning för golv och ombord levererades av Alcatel och Siemens [ 133] . Det första avsnittet beställdes Yuterbog - Bitterfeld . Hastigheten på passagerartågen på den nådde 200 km / h. Återupprustningen av vägen genomfördes praktiskt taget utan deltagande av Europeiska unionen, Europeiska kommissionen tillhandahöll medfinansiering endast när den 2005 utrustade den näst sista transporten från Leipzig: Jüterbog - Luckenwalde [134] . Den 6 december 2005, efter att ha utfört sjöförsök med interregionala passagerartåg Intercity och EuroNight i hastigheter upp till 200 km/h, började systemets fulla drift [135] .
Den 9 december 2015 invigdes höghastighetsjärnvägen Erfurt - Leipzig , utrustad i enlighet med kraven i andra nivån ETCS [136] . På den 123 kilometer långa linjen finns det 1352 eurobaliser med speciella stöttåliga fästen, 15 GSM-R-basstationer på ett avstånd av 6 till 8 km från varandra och fyra radioblockeringscentraler: i Halle , Leipzig och två i Erfurt [ 137] [138] .
Nivå 1 ETCS introducerades 2007 på Berlins ringjärnväg runt fd Västberlin [132] och 2012 på Erkner- Fürstenwalde - sektionen av järnvägen Berlin- Wroclaw [139] . Direktiv 408 trädde i kraft 2012, enligt vilket alla ICE 3- , ICE T- och ICE S-tåg på tyska järnvägar var utrustade med ombordutrustning för drift på spår utrustade med ETCS [140] . ICE 1s som flyger till Schweiz genomgick sådana konverteringar från 2004 till 2009. ICE4s levereras från fabriken förutrustade med ETCS [141] .
Det tyska tågtrafiksystemet Linienzugbeeinflussung (LZB) bygger på samma principer för kontinuerligt informationsutbyte mellan den rullande materielen och varuledningscentralen som ETCS med hjälp av en strålningskabel (euroloop). På 2000-talet utvecklades informations- och kontrollsystemet LANCOP-2 ombord, vilket gör att tåget säkert och smidigt kan byta från ett trafikstödssystem till ett annat [142] [143] [144] . ETCS planeras att tas i drift på höghastighetsjärnvägen München - Ingolstadt - Nürnberg (medan de gamla LZB-systemen kommer att fortsätta att fungera parallellt med ETCS för första gången) [145] , samt på Mannheim - Saarbrücken linje , en del av järnvägskorridoren Öst-Frankrike-Sydtyskland (gemensamt projekt med franska järnvägar ) [146] .
Bulgarien blev också ett av de första länderna där ETCS tillämpades. Från 1999 till 2001 togs första nivån ETCS i drift på linjen Plovdiv - Burgas med en längd av 250 km [147] . 24 drag och 131 rullande materielenheter rustades om [148] . År 2012 introducerades ETCS av den första nivån på den 147 kilometer långa linjen Plovdiv- Svilengrad [149] , den 54 kilometer långa sträckan Plovdiv - Septemvri och den 16 kilometer långa delen från New Europe - bron på gränsen till Rumänien till Vidin station [150] .
Italien blev det första landet att utrusta höghastighetslinjer med ETCS på andra nivån. 2005 färdigställdes höghastighetsjärnvägen mellan Rom och Neapel . Linjen var utrustad med ETCS, tågens hastighet på den når 300 km/h. ETCS-enheterna levererades av det italienska företaget Ansaldo STS . Mellan 2006 och 2016 utrustades ETCS med linjer mellan Florens och Rom , Milano och Bologna , Turin och Neapel, Milano och Rom, Bologna och Florens, Turin och Milano (i etapper: på sträckan från Turin till Novara 2006 och från Novara till Milano 2009), Treviglio och Brescia (en del av linjen Verona -Milano), Milano och Chiasso [151] [152] .
Under andra hälften av 1990-talet beslutade de schweiziska federala järnvägarna att utveckla höghastighetståg (över 160 km/h). ETCS, på den tiden i ett tidigt skede av designen, ansågs vara ett effektivt och lovande system för att säkerställa tågrörelsen. Det var planerat att konvertera Rotrist - Matstetten- linjen först . ETCS-tester på andra nivån utfördes från 1998 till 2002 på en 40 km lång sträcka mellan städerna Zofingen och Sempach . Radioutbytet mellan tågen och radioblockeringscentralen genomfördes via GSM -standardradiokanalen . Till en början visade systemet extremt låg tillförlitlighet. För 120 försöksresor identifierades cirka 450 fel i arbetet [153] . Under den efterföljande förbättringen förbättrades systemets prestanda avsevärt. Den 27 april 2002 började dess fullfjädrade kommersiella verksamhet [154] . Tillförlitlighet och tillgänglighet ansågs dock vara otillfredsställande, och den 30 april 2003 togs ETCS-enheter ur drift [155] [156] .
Projektet för implementering av ETCS på de schweiziska järnvägarna återkom 2006. Testerna har redan återupptagits längs hela linjen Rotrist-Matstetten. ETCS ingick i arbetet på natten (efter 21:30) och säkerställde tågrörelsen i hastigheter upp till 160 km/h. Mellan juli och oktober gjordes 250 misslyckanden för 2 300 flygningar. En tredjedel av dem orsakades av problem med att ansluta omborddatorn till radioblockeringscentret, en fjärdedel var förknippad med ett brott mot driftsförhållandena. Det fanns också en felaktig bestämning av tågets placering på grund av felaktig funktion av vägmätaren på grund av boxningen och sladdningen av hjulsatserna. Problemet löstes genom att använda ytterligare radar och accelerometrar [157] .
Den 18 mars 2007 togs nivå 2 ETCS i drift på hela Rotrist-Matstetten-linjen. Upp till 250 passagerar- och 50 godståg passerar den per dag. Resintervallet är två minuter. Tågens hastighet har höjts till 200 km/h [158] . Det schweiziska federala transportkontoret har antagit en strategi för det gradvisa införandet av ETCS på landets järnvägar. 2011 påbörjades processen med att konvertera schweiziska järnvägar till nivå 1 ETCS. Signalsystemets gamla golvstående utrustning ersätts med eurobalises och euroloop, och all rullande materiel utrustas därefter [159] . 2007 byggdes den 34,57 km långa Lötschbergs järnvägstunnel, utrustad med nivå 2 ETCS. Den 16 december 2007 spårade ett godståg ur i tunneln vid växeln . Orsaken till olyckan var ett fel i sändningscentralens programvara, på grund av vilket ellokets system ombord inte fick varnings- och spärrsignaler [160] . Nivå 2 ETCS säkerställer säker trafik i världens längsta Gotthard Base Tunnel och kommer även att tillämpas i Kener Base Tunnel , som är planerad att starta reguljär trafik i slutet av 2020 [161] .
2006 tillkännagav den brittiska järnvägsoperatören Network Rail implementeringen av Level 2 ETCS på den enkelspåriga 180 km kambriska linjen i Wales . Kostnaden för arbetet uppskattades till 59 miljoner pund . Huvudleverantörerna av ETCS-utrustning var det brittiska företaget SNC-Lavalin Rail & Transit (system ombord) och det italienska företaget Ansaldo STS (golvutrustning). Den senare hade redan en liknande upplevelse i Italien. Under moderniseringen av linjen installerades 346 Eurobalises, 24 BR Class 158 dieseltåg och tre BR Class 37 diesellokomotiv utrustades med ETCS-enheter, och ett modernt utsändningskontrollcenter byggdes i Mahinllet [162] . Försöksverksamheten påbörjades på den 35 km långa sträckan mellan Pullheli och Harlech 2010. Där genomfördes också förarutbildning, eftersom detta var den första erfarenheten av att använda ett sådant system i Storbritannien. I slutet av 2011 började ETCS användas över hela vägens längd [163] . Senast 2020 är det planerat att utrusta den andra nivån på linjen London - Edinburgh (East Coast Main Line) med ETCS [164] .
Det belgiska nationella järnvägsbolaget har varit intresserad av ETCS sedan dess utveckling och var involverad i specifikationen av systemet i slutet av 1990-talet. Belgiska specialister ansåg ETCS lovande på grund av att det nationella signalsystemet är föråldrat. Införandet av en enda standard för signalering var särskilt efterfrågat för utvecklingen av järnvägskommunikation mellan de belgiska Nordsjöhamnarna och delar av Europa på avstånd från havet, samt för organisationen av höghastighetstrafik. 1999 beslutade det belgiska järnvägsrådet att alla höghastighetslinjer som skulle byggas i framtiden skulle utrustas med ETCS. Hela det befintliga järnvägsnätet var tänkt att rustas om i enlighet med första nivån ETCS. En sådan modernisering krävde dock betydande investeringar. I detta avseende utvecklades ett övergångssystem från belgiskt till ETCS. Eurobalises började användas för att överföra data till rullande materiel, men själva signalkoderna och standarden för överförda datapaket förblev belgiska. Detta gjorde det möjligt att undvika kostnaderna för inköp och installation av kodnings- och avkodningsutrustning. Från eurobaliz fick föraren information endast om signaler och hastighetsbegränsningar. Samtidigt låter denna implementering dig snabbt och utan stora investeringar gå till en fullfjädrad implementering av ETCS [165] .
2007 respektive 2009, höghastighetssträckorna Liege - gränsen mot Tyskland av linjen Paris - Liège - Köln med en längd av 46 km och Antwerpen - gränsen till Nederländerna av linjen Paris - Bryssel - Amsterdam med en längd på 36 km byggdes. Båda sektionerna är utrustade i enlighet med den andra nivån ETCS. År 2009 täcktes alla belgiska järnvägar av det GSM-R-nät som behövs för den omfattande övergången till ETCS. Den första nivån av ETCS användes första gången i Belgien 2012 på linjen Bryssel-Liège [166] . År 2014 var utrustningen på linjen Luxemburg - Leuven -Antwerpen färdig med ETCS , medan det traditionella signalsystemet behölls som backup [167] . År 2015 tecknade det belgiska nationella järnvägsföretaget Infrabel ett långtidskontrakt värt 510 miljoner euro med Siemens Mobility och Cofely-Fabricom för att utrusta mer än 2 200 km spår (60 % av hela nätet) med ETCS på andra nivån 2025 [ 168] .
Luxemburgs järnvägar började konvertera den första teststräckan till ETCS 2003. Tester som involverade 10 olika rälsvagnar och elektriska lok ägde rum fram till 2005. Utrustningen av hela landets järnvägsnät (274 km) med ETCS av den första nivån slutfördes av National Society of Luxembourg Railways 2014. Samtidigt fortsatte det gamla signalsystemet att fungera parallellt med ETCS, eftersom inte all rullande materiel var omutrustad. Processen att få system ombord i linje med ETCS-kraven påskyndades efter olyckan på Bettambour- stationen den 14 februari 2017, då ett passagerartåg kolliderade med ett godståg. Föraren av passagerartåget lät förbudssignalen passera och på grund av ett fel i signalsystemet vid lokets trafikljus ändrades inte ljusen och som ett resultat fungerade inte det automatiska tågbromssystemet. All rullande materiel var utrustad med den utrustning som krävs för ETCS fram till december 2017. Moderniseringen kostade 33 miljoner euro [169] .
I Nederländerna började ETCS på nivå 1 och 2 testa 2002 på den 26 km långa Zwolle - Leeuwarden- sträckan . Den första ETCS i Nederländerna utrustades med Betuwe-linjen 2007. 2009 introducerades ETCS på linjerna Amsterdam - Arnhem och Amsterdam-Antwerpen [170] .
På 2000-talet genomfördes ett stegvis byggande av en höghastighetsjärnväg Madrid - Barcelona - gränsen till Frankrike . Den spanska järnvägen planerade att använda ETCS på den. För teständamål introducerades den första nivån ETCS i december 2011 på den 70 kilometer långa Zaragoza - Huesca -grenen . 2006 ersatte Level 1 ETCS det spanska signalsystemet från Madrid till Lleida och ökade hastigheten till 280 km/h. 2008 togs linjen Madrid-Barcelona helt i drift, ETCS på andra nivån började fungera från Lleida till Barcelona. Den första delen (upp till Lleda) överfördes till den andra nivån av ETCS 2011, den tillåtna hastigheten ökade till 310 km/h och passeringsintervallet reducerades till 5,5 minuter. Den sista delen från Barcelona till den franska gränsen, utrustad med ETCS, öppnades 2013. Längden på hela motorvägen är 744 km [171] . ETCS verkar från och med 2013 på linjerna Madrid - Segovia - Valladolid (en del av den framtida höghastighetsjärnvägen Madrid - norra Spanien), Alicante - Albacete , Cordoba - Malaga , Santiago de Compostela - Ourense [172] . 3 kilometer från Santiago de Compostela station på grund av kraftig fortkörning skedde den 24 juli 2013 en urspårning av höghastighetståget . På platsen där tragedin inträffade fungerade bara det föråldrade spanska signalsystemet. Den totala längden på järnvägar utrustade med ETCS är 1053 km, vilket gör de spanska järnvägarna till ledande i denna indikator. 231 elektriska höghastighetståg [173] , 6 elektriska lok och 174 elektriska förortståg [174] är utrustade med system ombord som krävs för ETCS .
I början av 2009 godkände den spanska regeringen 92,9 miljoner euro för utvecklingen av Barcelonas S-Bahn-linjer. Under moderniseringen, i slutet av 2015, utrustades 56 km-sträckan med ETCS [175] . 2012 introducerades Level 2 ETCS på den 190 km långa C4-linjen i Madrid S-Bahn. För driften av systemet var det nödvändigt att utrusta 112 elektriska tåg. Moderniseringen av den rullande materielen kostade det spanska ministeriet för ekonomisk utvecklings budget 23 miljoner euro [176] .
Den första ETCS i Frankrike var utrustad med en höghastighetsjärnväg Paris - Strasbourg med en längd på 406 km, byggd 2007. Nivå 2 ETCS har implementerats på större delen av linjen - från Ver-sur-Marne station (en förort till Paris) till Baudrecourt station (120 km från Strasbourg) och fungerar tillsammans med det franska signalsystemet [177] .
2017 introducerades ETCS av den andra nivån, samtidigt som det gamla systemet bibehölls, på höghastighetslinjerna Rennes -Connerre i nordvästra Frankrike och Tours - Bordeaux i väster [178] .
Sverige var först av de skandinaviska länderna att testa ETCS . ERTMS Regional implementerades på Västerdalsbanan 2010. Sedan 2010 har ETCS implementerats på nya och ombyggda motorvägar. Från och med 2016 är tre linjer utrustade med ETCS på andra nivån: Botnia , Bouden - Haparanda och Sundsvall - Høga Kusten Airport [179] .
År 2008 tillkännagav den danska järnvägsoperatören Banedanmark den gradvisa övergången av hela järnvägsnätet i Danmark med undantag av Köpenhamns S-Bahn ( S-tog ) till ETCS på två nivåer mellan 2009 och 2021. Den totala kostnaden för projektet för omutrustningen av 2132 km järnvägar och all rullande materiel uppskattades till 3,3 miljarder euro [180] . 2010 vann Alstom, Thales och Balfour Beatty Rail anbudet för att uppgradera järnvägsinfrastrukturen, där Alstom renoverade hela den östra delen av vägnätet. Implementeringen av ETCS i Danmark var det största kontraktet i Alstoms historia [181] . På grund av problem med samordningen av olika arbeten sköts startdatumen för driften av ETCS i hela landet först upp med två år och sedan med ytterligare åtta år till 2030. Svårigheter uppstod med utvecklingen av specifikationer för system ombord, såväl som med driften av programvaran. Parallellt med införandet av ETCS elektrifieras vissa linjer och rullande materiel uppdateras på dem. De tre första linjerna utrustade med ETCS kommer att börja fungera i slutet av 2018 [182] [183 ]
Norge planerar att utrusta hela järnvägsnätet med nivå 2 ETCS till 2030. Uppgraderingen väntas kosta 26 miljarder norska kronor . Systemet testades 2015 på sträckan 80 km Shi - Sarpsborg . Utrustningen levererades av Bombardier [184] .
Den 29 januari 2009 tilldelade de polska statliga järnvägarna (PKP) Thales ett kontrakt värt 50 miljoner PLN för att utrusta den 220 km långa höghastighetslinjen Grodzisk Mazowiecki - Zawiercie (huvuddelen av sträckan Warszawa - Krakow ) i enlighet med den första nivå av ETCS. En del av de medel som Polish Railways fick från EU som en del av ett projekt för att utveckla ett nätverk av transeuropeiska järnvägskorridorer. 2011 klarade systemet certifieringsprov och togs i permanent drift den 21 november 2013 [185] . Övergången till ETCS har ökat tågens hastighet från 160 km/h till 200 km/h. 2009 tilldelades PKP ett kontrakt för att renovera den 88 km långa delen av Bilava Dolna (gränsen till Tyskland) - Legnica i enlighet med den andra nivån ETCS. Denna del är en del av den tredje paneuropeiska järnvägskorridoren ( Dresden - Wroclaw - Katowice - Lviv - Kiev ). Bombardiers dotterbolag Bombardier Transportation agerade entreprenören . Kostnaden för moderniseringen var 53 miljoner zloty. Design, installation, idrifttagning av utrustning och testning av det nya systemet slutfördes 2015, och i december samma år lanserades det i kommersiell drift [186] . 2013 vann Bombardier Transportation återigen anbudet och fortsatte att utrusta den tredje paneuropeiska korridoren med ETCS. I slutet av 2017 var utrustningen klar på den 148 kilometer långa sektionen Legnica - Wroclaw - Opole [187] [188] . 2015 introducerades den andra nivån ETCS på linjen Warszawa- Gdynia [189] .
Den 31 januari 2017 undertecknade regeringscheferna i Estland , Lettland och Litauen ett avtal om ömsesidigt deltagande i byggandet av järnvägslinjen Rail Baltica för höghastighetståg , som kommer att förbinda Helsingfors , Tallinn , Riga och Kaunas med Warszawa. Enligt projektet kommer den dubbelspåriga 870 km långa järnvägen med den europeiska spårvidden på 1435 mm att utrustas med andra nivån ETCS [190] .
Den första nivån ETCS togs i drift i Grekland på Aten - Kyaton- sektionen och på linjen som förbinder Atens flygplats " Eleftherios Venizelos " med centrum av den grekiska huvudstaden [191] . Tjeckiska järnvägsarbetare har testat ETCS sedan 2011, inklusive på Velim träningsplats . 2015 färdigställdes ETCS-utrustningen på den andra nivån i den 108 kilometer långa tjeckiska delen av den fjärde paneuropeiska järnvägskorridoren, som sträcker sig från nordväst till sydöst om landet och förbinder de två största tjeckiska städerna - Prag och Brno [ 192] . Det finns också platser utrustade med ETCS i Slovakien [193] , Slovenien [194] , Kroatien [195] och Makedonien [196] .