Europejski System Sterowania Pociągiem

Europejski System Sterowania Pociągiem (ang. European Train Control System, ETCS) – system sterowania ruchem kolejowym, kompatybilny pomiędzy różnymi krajami Europy. ETCS jest częścią wdrażanego w Unii Europejskiej systemu ERTMS (European Rail Traffic Management System), który ma zapewnić interoperacyjność transportu kolejowego, czyli możliwość swobodnego poruszanie się pociągów w sieciach kolejowych poszczególnych państw (właścicieli infrastruktury) bez konieczności zatrzymywania się na granicach oraz wymiany lokomotyw lub maszynistów.

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 kraju. 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 firm, w skład którego wchodzą m.in. Alstom, Thales, Invensys, Ansaldo Signal, Siemens i Bombardier. W projekcie ETCS wyróżnia się 3 poziomy zaawansowania systemu.

Poziom 1

Balisa torowa - antena przekazująca sygnał do lokomotywy

Poziom 1 – zabezpieczenie pociągu jest ograniczone do kontroli szybkości. 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"), odometr 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 szybkości, zaś same semafory mogą być nieinstalowane, jeśli tylko wszystkie pociągi jeżdżące po danej trasie 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 dla liniach międzynarodowych i liniach dużych prędkości.

Poziom 3

Interfejs maszynisty - MMI. Lewy zegar wskazuje szybkości (aktualną, dopuszczalną i dopuszczalną na następnym odcinku; prawy - aktualną, zalecaną i maksymalną siłę hamowania - lokomotywy i pociągu. Na obrzeżu ikony zdarzeń, na obudowie - przyciski sterujące m.in. komunikacją przez GSM-R

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).

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 (według planów PKP PLK linia E 20 będzie wyposażana w ETCS wg następującego planu: Warszawa-Łowicz w 2010; Łowicz-Poznań w 2011 i Poznań-Rzepin w 2012)
• oraz likwidację "dziur" w systemach ETCS np. na liniach łączących Paryż z południowymi Niemcami, deklarując że

  decydującego przełomu można dokonać tylko wtedy, gdy uniknie się powstania struktury sieci, w której jedynie niewielkie odizolowane obszary będą wyposażone w ERTMS, a dojazd do nich lub ich przejechanie będzie wiązało się z koniecznością wykorzystania dużej liczby systemów krajowych; w pierwszej kolejności należy raczej wyposażyć wybrane korytarze na całej długości w ERTMS; w drugim etapie konieczne jest możliwie szybkie osiągnięcie „masy krytycznej” linii i pociągów wyposażonych w ERTMS, co umożliwi odniesienie dalszych korzyści skali.

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%.

Koszty wdrożenia ERTMS w Polsce są szacowane na:

• budowa
  • GSM-R ok. 4.6 mld PLN (dla 15000 km linii kolejowych i 3777 pojazdów trakcyjnych) +
  • ETCS ok. 14.2 mld PLN (dla 5000 km linii kolejowych i 1513 pojazdów trakcyjnych)
• utrzymanie
  • GSM-R ok. 180 mln PLN rocznie +
  • ETCS ok. 120 mln PLN rocznie

Wdrażaniem systemu w Polsce zajmują się dwie spółki:

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

ETCS

Pierwsze 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, prace mają być zakończone do czerwca 2011. Wdrażanie ETCS jest częściowo finansowane przez Unię Europejską w ramach projektu Transeuropejska Sieć Transportowa TEN-T.

• 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.

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).

• 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.

GSM-R

• Próbny system łączności GSM-R został uruchomiony na 8 kilometrowym odcinku toru testowego CNTK w Żmigrodzie
• 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.
• 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 PLN. .
• 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 konsorpcjum firm Kapsh 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) .

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 PLN za 1 km linii
• dla ETCS 2 - 1,14 mln PLN 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 nie znany poziom faktycznych komplikacji oraz konieczność wykonania prac, które potem będą wykorzystywanych dla następnych inwestycji (np. ustalenie polskojęzycznego interface)
• zróżnicowanie zakresu prac na różnych linii z uwagi na np. stopień skomplikowania układów torowych, ilość 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 PLN, a Sosnowiec - Trzebina 17 mln PLN 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
• 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

Źródła

• What is ERTMS?
• Materiały konferencji CNTK
• Urząd Transportu Kolejowego
• Kancelaria URM
• Wolna Droga
• http://www.kow.com.pl/aktualnosci/41-aktualnosci/1317-etcs-wreszcie-w-polsce.html