Spoorsignalisatie on board units bij trein, metro en tram

Spoorsignalisatie – on board units – bij trein, metro en tram Vanuit het oogpunt van de voertuigleverancier Januari 2015 , L.Feryn , Ing © Siemens AG 2014 – All rights reserved.

siemens.com/answers

Overzicht Solution

1) Uitdagingen binnen het Spoorwegtransport 2) Bestaande situaties - Nationale seinbeveiligingssystemen (STM / ATP s) 3) ETCS als sterk middel tot Europees Spoorverkeer (ERTMS) 4) Automatisch rijden mogelijk door ETCS aan boord 5) CBTC sturing op Metrostellen met seinbeveiliging aan boord 6) Seinbeïnvloeding aan boord bij Tramverkeer

© Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 2

September 2014

Spoorsignalisatie – on board units – bij trein, metro en tram vanuit het oogpunt van de voertuigleverancier.

Mobility Division / Mainline Rail Automation

Uitdagingen binnen het Spoorwegtransport Groeiende wereldbevolking, urbanisatie, klimaatverandering en het snelle verbruik van onze energiereserves leiden tot een versterking van de eisen die worden gesteld aan het Spoorwegtransport: • Groeiende traffiek bewegingen. • Internationaal verkeer is een must : vlot (lands) grenzen overschrijden. • Verhoogde verwachtingen bij spoor gebruikers, bvb. vloeiende transport kettingen, punktualiteit, snel, betrouwbaar cargo transport. • Competitiviteit van de spooroperatoren ten opzichte van andere spoorgebruikers en alternatieve transportmodes zoals lucht- en wegtransport.

Veiligheid , betrouwbaarheid, omgevings-compatibiliteit en belangrijke kost-efficientie zijn beslissende succes factoren voor spoor-operatoren-bedrijven.


September 2014


Uitdagingen Solution

binnen het Spoorwegtransport : Statement

Hoe bekomen we de interoperability op spoorwegnet in de realiteit ?

Hoe kan men veilig de capaciteit op het spoor verhogen? Hoe kan de energie-efficiency verbeteren ? © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 4

September 2014


Overzicht Solution

1) Uitdagingen binnen het Spoorwegtransport 2) Bestaande situaties - Nationale seinbeveiligingssystemen (STM / ATP’s) 3) ETCS als sterk middel tot Europees Spoorverkeer (ERTMS) 4) Automatisch rijden mogelijk door ETCS aan boord 5) CBTC sturing op Metrostellen met seinbeveiliging aan boord 6) Seinbeïnvloeding aan boord bij Tramverkeer


September 2014


Overzicht Solution

1) Uitdagingen binnen het Spoorwegtransport 2) Bestaande situaties - Nationale seinbeveiligingssystemen (STM / ATP’s) 3) ETCS als sterk middel tot Europees Spoorverkeer (ERTMS) 4) Automatisch rijden mogelijk door ETCS aan boord 5) CBTC sturing mogelijk met ETCS aan boord 6) Seinbeïnvloeding bij tramverkeer


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Definitie begrip “trein” met betrekking op treinbeveiliging : Alle spoorvoertuigen met een krachtbron die het rijden op een spoorwegnet mogelijk maken worden gezien als een “trein”. Maw alle types worden hiermee bevat :

Hoge-snelheids-treinen : TGV / ICE / AGV / ….

Locomotieven

: Electrisch, Diesel, Hybride, …

Regionale en Inter-regionale treinen : EMU (electrische motor units) , DMU (diesel motor units), Getrokken rijtuigen (enkel- en dubbeldek, trek/duw) met een locomotief, … Tram-Trein : Bi-modulaire voertuigen (zowel conventioneel spoorwegnet als locaal stadsnet) © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 7

September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : De infrastructuurbeheerder (spooruitbater) is de enige verantwoordelijke voor het afleveren van de “bewegingstoelating” voor een welbepaalde trein. Twee bestaande klassen zijn aanwezig op spoorwegnetten, en stilaan meestal naast elkaar aanwezig op eenzelfde spoorwegnet : 1) Langs seininrichting : Bestuurder kijkt naar buiten en interpreteert borden en lichtseinen

2) Stuurpostsignalisatie : Bestuurder krijgt de bewegingstoelating in de stuurpost afgebeeld


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : Hoe de informatie overdragen van grond (spoorinfrastructuur) naar het voertuig (aan boord) : vb.


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : Hoe de informatie overdragen van grond (spoorinfrastructuur) naar het voertuig (aan boord) :

Treinbeveiliging in Europa:


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : Hoe de informatie overdragen van grond (spoorinfrastructuur) naar het voertuig (aan boord), Treinbeveiliging in België : 1) Rijden “op zicht” verlenen geen treinbeveiliging (is een noodprocedure, of op lokale aftakkingen die niet zijn uitgerust met seinen en/of borden ,… bvb. aansluitsporen bedrijven, lijnen buiten dienst,… 2) Memor –system

(crocodil of sleepcontact)

(compleet net, afbouw vanaf 2016)

3) TBL1, TBL1+ (praktisch compleet net) 4) TBL2 (op de Hoge Snelheid Lijn Leuven –Luik) 5) ETCS (op een aantal lijnen reeds actief : L3,L4,L36N, …) © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 11

September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : Hoe de informatie overdragen van grond (spoorinfrastructuur) naar het voertuig (aan boord) : Enkele voorbeelden van de Belgische treinbeveiligingssystemen (STM’s = Specific Transmission Module) 1) MEMOR - systeem


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : Hoe de informatie overdragen van grond (spoorinfrastructuur) naar het voertuig (aan boord) : Enkele voorbeelden van de Belgische treinbeveiligingssystemen (STM’s) 2 ) TBL 1 - systeem


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : Hoe de informatie overdragen van grond (spoorinfrastructuur) naar het voertuig (aan boord) : Enkele voorbeelden van de Belgische treinbeveiligingssystemen (STM’s) 3 ) TBL 1+ - systeem


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : Hoe de informatie overdragen van grond (spoorinfrastructuur) naar het voertuig (aan boord) : Enkele voorbeelden van de Belgische treinbeveiligingssystemen (STM’s) 3 ) TBL 1+ - systeem (vervolg)


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : Hoe de informatie overdragen van grond (spoorinfrastructuur) naar het voertuig (aan boord) : Enkele voorbeelden van de Belgische treinbeveiligingssystemen (STM’s) 4 ) TBL 2 - systeem


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : Hoe de informatie overdragen van grond (spoorinfrastructuur) naar het voertuig (aan boord) : Enkele voorbeelden van de Belgische treinbeveiligingssystemen (STM’s) 4 ) TBL 2 – systeem (vervolg) ( algemeen werkingsprincipe bij stoppen - snelheidscurve )


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : Hoe de informatie overdragen van grond (spoorinfrastructuur) naar het voertuig (aan boord), Treinbeveiliging aan boord wordt een puzzel om in te bouwen zodanig dat er geen storingen optreden: 1) bijvoorbeeld onderaan een spoorvoertuig om in Europa te kunnen rijden :


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeveiliging aan boord wordt een puzzel: 2) Electrische locomotief voor België, Frankrijk, Luxemburg : BELANGRIJKE FACTOR IS DE TOELATING OF HOMOLOGATIE PER LAND !

BELANGRIJKE FACTOR IS DE TOELATING OF HOMOLOGATIE PER LAND


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeveiliging aan boord wordt een puzzel: 2) Electrische locomotief voor België, Frankrijk, Luxemburg :

cabine-uitrusting mbt treinbeveiliging

treinbeveiligingskast


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeveiliging aan boord wordt een puzzel: 2) Electrische locomotief voor België, Frankrijk, Luxemburg : nodige componenten aan boord voor treinbeveiliging : Treinbeveiligingskast, TBL – KVB – en MEMOR regel electronica, KVB COM, ATESS(datarecorder KVB), TRU(datarecorder voor TBL), GSM-R-dataradio, schermen, schermpoorten, acceleratiemeter, omvormers, CTVbox, bedieningsapparaat TBL , - KVB, displays TBL, radaropnemers, TBL luidsprekers, eurobalise-antenne, KVB antenne, TBL antenne, Memorborstels, ATESS toerentalopnemer, TBL toerentalopnemer, GPS antenne, GSMR antenne, Ethernet-schakelaar, druksensoren, enz ….


September 2014


Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : De diverse STM systemen dragen niet bij tot een vlotte werking van het geheel van spoorvoertuigen op een spoorwegnetwerk en vormen zeker een belemmering voor de internationaal spoorverkeer . Maw de INTEROPERABILITEIT met de bestaande STM systemen is zeer moeilijk te realiseren met veel uitrustingen aan boord en complexe operationele afspraken.

De grote uitdaging is dus een “uniform treinbeïnvloeding- en treinbeveiliging systeem” invoeren waarbij de INTEROPERABILTEIT wordt verzekerd.

Een antwoord hierop is het ETCS ( European Train Control System)


September 2014


Bestaande situaties - treinbeveiligingssystemen ( STM -> ETCS ) Vereenvoudiging door lokale systemen te vervangen door ETCS


September 2014


Overzicht Solution

1) Uitdagingen binnen het Spoorwegtransport 2) Bestaande situaties - Nationale seinbeveiligingssystemen (STM /ATP’s) 3) ETCS als sterk middel tot Europees Spoorverkeer (ERTMS) 4) Automatisch rijden mogelijk door ETCS aan boord 5) CBTC sturing op Metrostellen met seinbeveiliging aan boord 6) Seinbeïnvloeding aan boord bij Tramverkeer


September 2014


ETCS als Solution

sterk middel tot Europees Spoorverkeer

Omschrijving van de uitdaging : Europa heeft met deze beslissing om voor ETCS te kiezen, de toekomst uitgezet voor grensoverschrijdend spoorverkeer. Het interoperabel Europees Trein Control Systeem vervangt geleidelijk de verschillende nationale trein beveiligingen en trein controle systemen in Europa. En ETCS wordt reeds overal ter wereld in gebruik genomen. Standardisatie van interfaces tussen voertuig en spoor verzekeren operationeel en technisch interoperabiliteit en zal de dure veelvuldige systeemuitrustingen op de voertuigen en locomotieven snel tot het verleden behoren. Beperkte resources en de steeds stijgende vraag naar mobiliteit voeden de vraag naar automatische systemen die zorgen voor capaciteits-verhoging en energie-efficient spoorverkeer. © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 25

September 2014


Weerhouden oplossing : ETCS als deel van ERTMS Stakeholders in de Europese context van ERTMS Solution


September 2014


Weerhouden Solution

oplossing : ETCS in context van ERTMS

• De EU ondersteunt o.a. de roll-out van ERTMS / ETCS via een economische subsidiering aan de Spoorweg-industrie en dit via o.a. SHIFT²RAIL, waarbij een belangrijke focus ligt op het automatisch rijden van de treinen:


September 2014


Het European Rail Traffic Management System (ERTMS) maakt spoorverkeer competitiever en helpt aan een beter alternatief tov andere transportmodi

ERTMS – een samenwerkend teamstructuur

Voordelen van ERTMS Het interoperabel ERTMS maakt ononderbroken grensoverschrijdend spoorverkeer mogelijk. Vragen naar verhogen van de capaciteit op bestaande lijnen en een grote mogelijkheid om stijgende transport vragen te beantwoorden: op een continue communicatie-basis signalisatie systeem, verkort ERTMS de vrije baan tussen de treinen, maakt tot 40% meer capaciteit op reeds bestaande infrastructuur.

EU Member States

ERTMS laat hogere snelheden toe tot maximum 500 km/h. ERTMS geeft significant hogere betrouwbaarheid en stiptheid, die zowel voor passagiers – als voor goederenverkeer cruciaal zijn. Lagere productiekosten: één getest, geharmoniseerd systeem is makkekijker te installeren, onderhouden en produceren, en maakt spoorwegsystemen competitiever.

Railway operators

Railway industry

Kleinere onderhoudskosten: met ERTMS Niveau 2, is langs het spoor geen signalisatie nodig, wat een belangrijke onderhoudskost wegneemt. Open markt: klanten hebben de mogelijkheid om installatie-uitrustingen aan te kopen overal in Europa en alle leveranciers kunnen aanbieden. Zowel kant “spoor” als voor “aan boord” -uitrustingen zijn reeds meer dan zes full ERTMS leveranciers, die de markt competitiever maakt.


September 2014

Verbeterde veiligheid voor passagiers, medewerkers en goederen transport Mobility Division / Mainline Rail Automation

Technische Solution

oplossingen ETCS

Meerdere constructeurs (Alstom, Siemens, Bombardier, Thales, …) zijn turnkey leveranciers van ERTMS (European Rail Traffic Management System) en omvatten de complete produkt-reeks. Enkele systemen vormen de optimale oplossing voor ETCS. De meeste constructeurs hebben een aanpasbaar systeem aan de spoorzijde, on-board en een communicatie uitrusting voor alle ETCS applicaties. Daar boven op, maakt het ETCS systeem (Siemens) het mogelijk om optimaal gebruik te maken van automatische trein operatie (ATO). © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 29

September 2014


ERTMS bestaat uit ETCS, GSM-R en ETML als deel van de Europese Spoorweg Strategie (European railway strategy) ERTMS – European Rail Traffic Management System ETCS European Train Control System ETML European Traffic Management Layer GSM-R Global System for Mobile Communications - Rail(way)

ERTMS ETCS

GSM-R

ETML


September 2014


ETCS corridors in Europa ETCS projecten in Europe sedert einde jaren 90, vormen een “initieel stappenplan” set-up Wettelijke verplichtingen ETCS : kant “spoor” plan: eerste stap in 2015, tweede fase in 2020; kant “aan boord” : lopende orders in 2012 dienen vooruitrusting te hebben, operationeel zijn in 2015. Ongeveer 24,000 km van het installatieplan tot 2020; verder uitbreidingspotentieel van 10,000 tot 20,000 km ETCS roll-out is gestuurd door EU-prioritaire corridors. © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 31

September 2014


ETCS projecten wereldwijd

ETCS wordt gezien als een globale standard. Wereldwijd is reeds een totale spoorlengte van ongeveer 70,000 km uitgerust of in opbouw met ETCS. Meer dan 11,000 voertuigen zijn reeds uitgerust of besteld

Countries with ETCS projects © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 32

September 2014

Source: Unife, 2014 Mobility Division / Mainline Rail Automation

European Train Control System (ETCS) versus STM


September 2014


European Train Control System (ETCS) : diverse niveau’s (Levels) ETCS is een systeem met gestandardiseerde functies en interfaces dat kan gebruikt worden in een aantal applicatieniveau’s: Niveau (Level) 0 / NTC Geen ETCS uitrusting geinstalleerd kant spoor, bestaande spoor controle systemen worden gelezen door ETCS onboard-units via de specifieke transmissie module (STM) Niveau (Level) 1 Met tijdsintervallen is er transmissie van kant spoor informatie naar de trein Niveau (Level) 2 Continue communicatie tussen kant spoor en trein (baseline 2 & 3) Niveau (Level) 3 Idem Niveau 2 met extra treinfunctionaliteit (nog niet gespecifieerd - 2018) Bepaalde delen door ETCS zijn te kontroleren : Toegelaten maximum spoor- en trein-snelheid door controle van de snelheids-profielen. Einde van de toelating (end of authority (EoA) via de bewegingstoelating (mouvement authority (MA)) Bewegingsrichting Niveau (level) transities (wijzigingen van niveau’s) Spoor informatie zoals gewicht, overwegen, tijdelijke snelheidsbeperkingen (TSR), etc. © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 34

September 2014


Nodige elementen ifv gedefinieerd ETCS niveau Componenten

Aan boord : EVC, DMI, JRU, (European Vital Computer , Driver Machine Interface, Juridical Registration Unit) en Sensoren voor signaalopnemers

Niveau 0 / NTC

Niveau 1

Niveau 2 (baseline2 & 3)

Niveau 3 (toekomst in 2018) (x) = optional

X

X

X

X

(X)

X

X

X

Spoor & Aan boord : GSM-R (radiosturing)

X

X

Spoor : RBC (radio-blok-centrum)

X

X

Spoor : Eurobalise (baken) Spoor : LEU (Sein kant spoor)

Aan boord : Trainborne integrity system

X

X


September 2014


ETCS modes : Niveau 0 (en Niveau NTC) - system overview

T

Vacancy detection section boundary

Eurobalise (fixed) e.g. line parameters

Eurobalise (controlled)

Radar

Balise antenna

Odometer pulse generator


September 2014


ETCS modes : Niveau 1 system overview Gedeeltelijke automatische trein controle via Eurobalises

T




Radar

Balise antenna



September 2014


ETCS modes : Niveau 1 system overview Gedeeltelijke automatische trein controle via Eurobalises : voorbeeld v/e DMI-display (Driver Machine Interface)

T




Radar

Balise antenna



September 2014


ETCS Modes : Niveau 1 system overview Gedeeltelijke automatische trein controle via Eurobalises LEU: lineside electronic unit TVDI: track vacancy detection indication

European vital computer

Driver-machine interface

Interlocking

LEU TVDI




Radar

Balise antenna



September 2014


ETCS modes : Niveau 2 system overview Continue automatische trein controle via GSM-R

Eurobalise position calibration


Radar

Eurobalise Balise antenna position calibration



September 2014


ETCS modes : Niveau 2 system overview Continue automatische trein controle via GSM-R RBC: radio block center TVDI: track vacancy detection indication

GSM-R

GSM-R antenna European vital computer

Driver-machine interface

RBC

Interlocking

TVDI



Radar




September 2014


ETCS modes : Niveau 2 system overview Continue automatische trein controle via GSM-R : trein beveiliging tot op topsnelheden



Radar




September 2014


ETCS Modes : ETCS Niveau 2 met integratie van een zone met Niveau 1 Voorbeeld van een configuratie ( de level 1 oplossing is parallel geinstalleerd als back-up voor level 2 (in Belgie op bepaalde lijnen (L3 en L4) en op de HSLZuid (NL)

RBC: MSTT:

GSM-R or TETRA

radio block center modular decentralized element operating module

GSM-R antenna or TETRA antenna European vital computer Driver-machine interface RBC

Interlocking

MSTT

MSTT

Eurobalise

Eurobalise

Track clear / Euroloop occupied (optional) indication

Balise antenna Odometer pulse Radar generator


September 2014


ETCS Modes : visualisatie Visuele voorstelling van de principiële werking van : ETCS Niveau 1 en ETCS Niveau 2

Dynamisch gedrag


September 2014


Overview ETCS functies bij ETCS Niveau 1 en Niveau 2 (baseline 2)

optional applicable not applicable © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 45

September 2014


ETCS functies bij ETCS Niveau 2 (baseline 2) : Overgang van Niveau 2 - baseline 2 -> Niveau 2 - baseline 3 is gestart in 2014 bij het vastleggen van de normen.


September 2014


ETCS elementen aan boord : complete uitrusting


September 2014


ETCS elementen aan boord : mogelijke combinaties met bestaande STMs


September 2014


ETCS elementen aan boord : voorbeelden uitrusting bestuurderscabine


September 2014


ETCS elementen aan boord : voorbeeld uitrusting bestuurderscabine


September 2014


ETCS elementen aan boord: EVC & TRU & GSM-R & Radio & DCC

EVC

TRU data recorder

GSM-R en Radio

Diagnose & Communicatie Computer


September 2014


ETCS elementen aan boord: Antennes


September 2014


Overzicht Solution 1) Uitdagingen binnen het Spoorwegtransport 2) Bestaande situaties - Nationale seinbeveiligingssystemen (STM / ATP’s) 3) ETCS als sterk middel tot Europees Spoorverkeer (ERTMS) 4) Automatisch rijden mogelijk door ETCS aan boord 5) CBTC sturing op Metrostellen met seinbeveiliging aan boord 6) Seinbeïnvloeding aan boord bij Tramverkeer


September 2014


HOE SNELHEID, CAPACITEIT VERBETEREN EN ENERGIE VERBRUIK EFFICIENTER MAKEN

Kan de capaciteit verhogen met voldoende veiligheidsgarantie ? Kan de CO² uitstoot en energiekost verminderen ? Kan de bewegingstoelating worden gereduceerd op Hoge Snelheid Lijnen uitgerust met ETCS ?

ATO in combinatie met ETCS maakt dit mogelijk


September 2014


HOE SNELHEID, CAPACITEIT VERBETEREN EN ENERGIE VERBRUIK EFFICIENTER MAKEN Oplossing

1) Coordinatie van treinbewegingen met Automatische Trein Supervisie (ATS) kant spoor 2) Garantie van de veiligheid dmv ETCS aan boord 3) Optimalisatie van de rit dmv Automatische Trein Operatie (ATO) aan boord 4) Wanneer ATO actief is, worden de ETCS bestuurder indicaties en waarschuwingen onderdrukt (ATO neemt dus over). 5) Wanneer ATO niet actief is, verleent het DAS (bestuurder advies systeem) de nodige instructies om de treinrit te optimaliseren. © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 55

September 2014




September 2014




September 2014


Automatic Train Operation (ATO) ATO verzekert optimale trein bewegingen (ritten) ATO systemen bepalen en kontroleren de optimale snelheidscurve van de trein tot het volgende station met minimale energieverbruik in de opgelegde tijdsperiode (aangegeven door ATS)

Driver Advise System

Wanneer de tijd het toelaat, zal ATO eerst rollen vooralleer te remmen om energie te sparen en sleet te verminderen. Meeste ATO uitrusting aan boord voorziet beide functies :

ATS plannen de treinritten door aanpassen van de rijtijd en de voorziene in – en uitstaptijden.

V

enerzijds de ATO module

V

en anderzijds de DAS module Full acceleration

Cruising

Full braking

Time-optimal train run

voor de optimalisatie van de treinritten.

Coasting

S

Energy-optimal train run

S


September 2014


ATO Energie besparen door rollen

ATO past de grootte van het rollen aan in het snelheidsprofiel om de trein in het volgende station of andere locatie (bvb stopsignaal) te laten rijden op het opgelegde tijdstip met zo weinig mogelijk energie.

Acceleratie Kruissnelheid (aanhouden van de toegelaten lijn-snelheid) Rollen (Coasting) zonder traktie Remmen

V

V

Accelerating

Cruising

Braking

Time-optimal train run

Coasting

S

Energy-optimal train run

S


September 2014


ATO Energie besparen door rollen Time-optimized driving mode

Energy-optimized driving mode

speed

speed

Permitted speed

Speed of train

Permitted speed

Speed of train

time

time


September 2014


ATO Driver Advisory System (DAS) functie

Voobeeld van een DASbestuurders aanduiding aan boord. ATO wordt gebruikt met ERTMS (ETCS) ATO kan worden benut als een bestuurder-advies systeem (DAS)

Accelerating

Cruising

Coasting

Braking

Braking to stand


September 2014


ATS en ATO werken samen Optimale ritten-coördinatie over grotere zones ATS Timetable

1. ATO stuurt aankomstsignaal naar ATS

Dwell times (nominal, min, max)

2. ATS stuurt het geplande vertrekstip naar ATO

Trip times (nominal, min, max) 1

2

1. Arrival event 2. Departure time

ATO Train

Station 1

Station 2

Track


September 2014


ATS en ATO werken samen Optimale ritten-coördinatie over grotere zones ATS Timetable

3. ATO stuurt het vertrektijdstip naar ATS

Dwell times (nominal, min, max)

4. ATS calculatie van de optimale rijtijd

Trip times (nominal, min, max) 3

4

3. Departure event 4. Trip time

ATO Train

Station 1

Station 2

Track


September 2014


ATS en ATO werken samen Optimale ritten-coordinatie over grotere zones ATS Timetable Dwell times (nominal, min, max)

5. ATO maakt de berekening van de optimale snelheidscurve

Trip times (nominal, min, max)

5. ATO Calculation

ATO Train

Station 1

Station 2

Track


September 2014


ATS en ATO werken samen Optimale ritten-coördinatie over grotere zones ATS Timetable Dwell times (nominal, min, max)

6. ATO controle : de trein volgt de optimale snelheidscurve

Trip times (nominal, min, max)

6. ATO Control

ATO Train

Station 1

Station 2

Track


September 2014


ATO verkort de nodige vrije afstand door latere remming in te zetten ATO met ETCS rem curves 90

Standard

Active ATO

80 EBD

70

Normal ETCS indications

Speed (km/h) Speed (km/h)

SBD EBI

60

SBI1

50

40

SBI2

ATO

ETCS pre-indication Driver should get ready to brake

FLOI Warning

30

Permitted

ETCS indication Driver should start braking

Indication

20 Pre indication

ATO Release speed

10

ETCS warning Driver must brake

0 350

300

250

200

150

100

50

Distance from target (m) Distance from target (m)

0 EOA

-50 SvL

-100

ATO kan later remmen dan bij een menselijke tussenkomst zonder gevaar voor de ETCS rem tussenkomsten Bepaalde bestuurder indicaties en waarschuwingen worden onderdrukt om irritatie te vermijden bij ATO in actie

ETCS brake intervention

>>> Dit effect verkort ook de nodige vrije afstand bij hoge snelheidstoepassingen © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 66

September 2014


ATO verkort de nodige vrije ruimte door consistenter te rijden ATO- en bestuurders profielen speed ATO profile Driver's profile (example)

ATO laat een langere rolfase toe track

ATO remming is meer accuraat

track

ATO kan rij-tijden verkorten Kortere vrije ruimte tussen ATO bestuurde treinen

Headway between ATO driven trains

ATO laat toe om meer treinen na elkaar te laten volgen in een kortere tijdspanne

Headway with a manually driven train

time

Dit effect verkort ook de nodige vrije afstand bij hoge snelheidstoepassingen © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 67

September 2014


Vb Thameslink Alle treinverbindingen stoppen aan de stations in de hoofdzone (knooppunten) Peterborough Bedford Cambridge Luton

St Albans

All trains go through the core area with a normal service of 24 trains per hour

W elwyn Garden City

St Pancras Thameslink

75s platform reoccupation times with 45s dwell times during recovery service

Farringdon London Bridge

Blackfriars

Bexleyheath Dartford

Elephant & Castle

Sidcup

Sutton

Wimbledon

Sevenoaks E Croydon

Tattenham Corner

Trains have a variety of routes and must normally be presented in the expected order to support interchange

Ashf ord

Caterham East Grinstead

Horsham

Brighton

St Pancras International

Farringdon

City Thameslink

Blackfriars


September 2014


Voorbeeld in UK : Thameslink: onderlinge afstand tussen 2 treinen : simulaties bevestigen capaciteitsverhoging

ATO reduces headway Eliminating variability in driving styles Driving more accurately Driving more aggressively Driving within safe ETCS braking curves ATO stops accurately Suitable for disabled passengers Opening doors when released by ETCS Shortening dwell times >>> Click here for more details

ATO improves performance Shortening recovery times following delays Southbound train separation for 24 tph with 45s dwell times Reducing energy costs and wear DC traction current is limited to base level Lowering carbon footprint The snelheidscurves van de 4 opeenvolgende treinen verlopen exact gelijk


September 2014


Thameslink 150s start headway southbound

Basis 150s headway for normal service (24 tph) 75s platform reoccupation 45s dwell time 30s margin 120s headway for recovery service 75s platform reoccupation 45s dwell time No margin Short periods of time for recovery

Geen zaagtand effect , de vrije ruimte tussen de treinen

Simulations Software emulations of trackside & onboard Track data according to scheme plans Train data for Thameslink Desiro City trains AC traction current high level DC traction current limited to base level Normal rail adhesion Full length units of 12 cars Southbound

>>> 24 trains per hour (tph)

kan altijd gerespecteerd worden © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 70

September 2014




Stabiel zaagtand effect, Vrije ruimte kan nog worden aangehouden


>>> 75s platform recovery times – 45s dwell times

door snelheidscurves licht aan te passen © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 71

September 2014




Sterke zaagtand effect, Vrije ruimte kan niet meer aangehouden worden en


>>> Stop & go after about the 8th full length train

na 8 treinen ontstaat een stop en go © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 72

September 2014


Overzicht Solution



September 2014


Communication Based Train Control – oplossing

CBTC - oplossingen voor lokale netten zoals Metro, Pré-Metro, Stadsrandnetten, … Lokale netten bijvoorbeeld in België Metro Brussel voor nieuwe lijnen en deels op bestaande lijnen. CB = Communication Based TC = Train Control CBTC voldoet aan de IEEE standards – norm 1474.1

(Vehicular Technology Society)

Norm specifieert de performantie en de functies voor een treinbeveiliging, evenals de veiligheids- criteria, beschikbaarheid van het systeem (foutmarge) en de voorwaarden van de bewegingstoelating.


September 2014


Communication Based Train Control – oplossing CBTC – systeem voorziet in een continue monitoring en controle van de trein-performantie zowel voor veiligheid gerelateerd (botsing vermijden) als voor niet-veiligheid gerelateerd (aanhouden van de bewegingstoelating(Mouvement Authority)) CBTC – systeem werkt met een continue digitale tweerichtings communicatie tussen de treinen en het controlecentrum dat op zijn beurt een zone of een geheel netwerk overziet.


September 2014


Waarom CBTC? . In tegenstelling tot de traditionele vaste- blokken- systemen, is bij de bewegende- blokken- CBTC- systemen de vrije ruimte (veiligheids sectie) voor ieder metrostel niet gedefineerd door de infrastructuur. De treinen staan continue met elkaar in communicatie en geven hun exacte positie door aan de spoorinfrastructuur dmv een bi-directionale link, of inductieve lus of radio communicatie. Dit heeft een belangrijk effect bij de doorstroming van de metrostellen.


September 2014


Wat is het effect met CBTC ?


September 2014


Het CBTC systeem - operating mode Een CBTC systeem is gebaseerd op 3 belangrijke subsystemen. • De “aan boord CBTC subsysteem” zorgt voor een veilige trein beweging, bescherming van de passagiers en personeel langs het spoor. Dit is compatibel met de vereisten die exploitatie gerelateerd zijn voor zowel met bestuurder als zonder bestuurder rijden. • Het “kant spoor CBTC subsysteem” volgt de treinen en verzekeren de veilige trein bewegingen volgens de moving block principes. • Het data transmissie subsysteem maakt een continue hoge-capaciteit – verbinding ( bidirectionaal) tussen de trein en het spoor. Radio oplossing is meest voorkomend. Als alternatief bestaat het systeem op basis van inductieve loops.


September 2014


CBTC systeem overzicht


September 2014


Hoe werkt CBTC ?


September 2014


Hoe werkt CBTC ?


September 2014


Wat laat CBTC toe, wat zijn de mogelijkheden ? Operatie kan volgens de diverse niveaus van automatisatie (Grades of Automation).

Drie modules waaronder kan worden gereden : • “Automatic Train Protection” (ATP): de bestuurder volgt de indicatie van de CBTC • “Automatic Train Operation” (ATO): de CBTC controle van de trein automatisch; de bestuurder geeft enkel het “trein start bevel” • Volledig automatisch zonder bestuurder “Unattended Train Operation” (UTO). •

verhoging van de flexibiliteit in operatie op het metro-net : de capaciteit kan constant worden aangepast ifv noden (bvb aantal metrotreinen op de lijn kan oplopen tot een frequentietijd van 90s tussen de treinen)

•

Optimaal gebruik van de spoorinfrastructuur door maximale capaciteit door minimale vrije ruimte tussen de metrostellen met garantie van de veilige operatie.


September 2014


Overzicht Solution



September 2014


Lokale netten voorbeeld in België stadstrams in Antwerpen bij DE LIJN Ook trams rijden met een sein beïnvloeding : Trams DE LIJN in Antwerpen op de lijnen met tunnels, ook pré-metro genaamd : Doel is om een veilige manier de tram-doorstroming op het net zo vlot mogelijk te laten verlopen, dmv het optimaal benutten van de vrije spoorlengte en anticiperen op aankomende seinen en seinwisselingen. Alsook energieverbruik en de slijtage te verminderen/optimaliseren.


September 2014


Technologie bij : Normaal Operationele Functionaliteit : bestuurder volgt de langsseinen op zicht. SIEMENS

30

BAG

actual speed

40

20

50 200 50

release speed

50

10

max speed

Hidden monitored speed

60 Km/h

Frei

Prüf

Betr

Rück

emergency brake

50 km/h Signal changes from “red” to “green”. Signal telegram: - “expect stop” at next signal (target speed = 0 km/h)

Signal telegram:

10 km/h

- “expect stop” at next signal (target speed = 0 km/h)

0 km/h


September 2014


Technologie bij “ Seinbeïnvloeding “ : verbeterde Operationele Functionaliteit. SIEMENS

BAG

30

20 500 0000

40

20

actual speed release speed

50

10

max speed

Hidden monitored speed

60 Km/h

Frei

Prüf

Betr

Rück

emergency brake

50 km/h Signal telegram:

Hazard point

Signal changes from “red” to “green”.

- “train stop” (emergency brake)

Signal telegram:

20 km/h

- “expect stop” at next signal (target speed = 0 km/h)

Signal telegram: - Radio transmits „new permitted speed = 50 km/h - “expect stop” at next signal (target speed = 0 km/h)

10 km/h


September 2014


Lokaal Tramverkeer

Trams die worden ingezet op gesloten netten zoals dit ook bij metro het geval is, kunnen perfect worden uitgerust met de systemen die metrostellen automatiseren zoals het CBTC systeem. Tram-Train voertuigen die op mixed spoorinfrastructuren kunnen rijden, kunnen ook worden uitgerust met de treinbeveiligingssystemen zoals ETCS en CBTC;

Maw de combinaties van de diverse modi aan boord van de spoorwegvoertuigen wordt geleidelijk uniformer. En dit alles ter verbetering van de veiligheid, capaciteit en energieverbruik.


September 2014


Slot Solution

Vragen ?

Dank voor uw aandacht © Siemens AG 2014 – All rights reserved. Page 89

September 2014


Bronnen Solution

Webside Shift²Rail 2014 Websides Siemens AG 2014 Mobility Rail Automation Webside EEEI Webside Infrabel La vie du Rail 2014 Presentatie ERTMS 2014 Handboeken rolling stock Siemens AG


September 2014


Spoorsignalisatie on board units bij trein, metro en tram

Recommend Documents