ETCS (European Train Control System) je zkratka pro evropský vlakový zabezpečovač. Je jednou ze součástí ERTMS. Měl by postupně nahradit cca 20 různých národních systémů vlakových zabezpečovačů a tak dosáhnout interoperability v železniční dopravě, tj. vedení vlaků po celém území Evropy bez nutnosti výměn hnacích vozidel na hranicích, popřípadě bez nutnosti vybavení hnacích vozidel různými národními systémy. Počítá se s jeho rozšířením především na vysokorychlostních tratích a tranzitních koridorech, do budoucna by měl nahradit všechny stávající národní systémy. Od národních systémů se ETCS odlišuje mírou autonomie přidělenou palubnímu zařízení drážních vozidel, kdy právě skrze řešení palubního zařízení je dosahováno cílů interoperability.^[1] Systém ETCS je navržen tak, aby mohl koexistovat se stávajícími železničními zabezpečovacími zařízeními a poskytuje vysokou míru flexibility při plánování přechodu z původního systému na ETCS.^[1]

Od roku 2000 se tento systém aplikuje nejen na tratích zemí Evropské unie, ale po celém světě.^[2] V České republice byl systém ETCS (v traťové části) poprvé realizován v letech 2005–2011 v rámci pilotního projektu na traťovém úseku mezi stanicemi Poříčany a Kolín.^[3]

Vývoj

Jedním z předpokladů zabezpečení dostatečně spolehlivého a bezpečného železničního provozu je použití vhodného vlakového zabezpečovacího zařízení. V současné době používají evropské železniční správy asi 20 druhů vzájemně neslučitelných vlakových zabezpečovačů, které plní současné požadavky na zabezpečení jízdy vlaků a přenosů návěstí pouze částečně. Nikoli různost napájecích systémů, která rovněž komplikuje přeshraniční železniční dopravu, ale především různost vlakových zabezpečovačů brání stavbě univerzální evropské lokomotivy. Na žádnou lokomotivu se totiž všechny zabezpečovače se svými snímači nevejdou. Má-li železnice uspět v konkurenci silniční dopravy, je nutné snižovat náklady na přepravu a zkracovat přepravní doby. Jednou z překážek tohoto postupu je nutnost výměny hnacích vozidel na hranicích států. Ačkoli se v mezinárodní dopravě již používají hnací vozidla vybavená několika národními zabezpečovači, je toto řešení pouze částečné.

Z této situace vycházeli tvůrci myšlenky jednotného evropského systému řízení železniční dopravy ERTMS, jehož nedílnou součástí je jednotný vlakový zabezpečovač. Evropská komise iniciovala v roce 1989 projekt, který analyzoval problémy v oblasti zabezpečení a řízení jízd vlaků. V roce 1990 z popudu Mezinárodní železniční unie (UIC) sestavil Evropský železniční výzkumný ústav (ERRI) skupinu expertů A200, jejíž cílem bylo stanovit základní požadavky na jednotný evropský zabezpečovač. V roce 1995 definovala Evropská komise globální strategii dalšího vývoje ERTMS/ETCS, jejíž zásady byly zakotveny ve směrnici 96/48 „Interoperabilita evropských vysokorychlostních železničních systémů“, spolu s rádiovým komunikačním systémem GSM-R (Global System for Mobile communication – Railways). UIC prostřednictvím ERRI vypracovala konkrétní podmínky pro ETCS a zájmový spolek šesti evropských železničních správ spolu se svazem evropských výrobců zabezpečovacích zařízení UNISIG je dále rozvinul. Od roku 1999 započaly testy ETCS u některých železnic. Od roku 2001 platí evropská směrnice 2001/16/ES, která stanovuje zásady zavádění ETCS pro konvenční tratě.

Cíle

Cílem zavedení ETCS není pouze spojení řízení a zabezpečení jízdy vlaků a přivést tyto systémy na současnou úroveň techniky, ale také

• Snížení nákladů na údržbu a provoz traťové části
• Odstranění množství národních zabezpečovacích systémů, a tím
• Umožnění interoperability vozidel na evropských železnicích
• Zvýšení propustnosti tratí
• Zvýšení traťových rychlostí

Funkce

Hlavním úkolem ETCS stejně jako každého jiného vlakového zabezpečovače je zajištění bezpečnosti vlakové dopravy a aktivní zásah do řízení vlaku v případě selhání nebo omylu strojvedoucího. Na základě přenášených informací kromě dodržování návěstí, respektive v případě ETCS oprávnění k jízdě (MA – movement authority), které obsahuje zejména informaci o délce úseku, pro který je MA platné, a o maximální rychlosti v daném úseku vyplývající z postavené jízdní cesty, sleduje tento zabezpečovač ještě další ukazatele:

• maximální traťovou rychlost v daném úseku
• maximální rychlost vlaku
• dodržení trasy vlaku
• směr jízdy
• přechodnost vlaku pro daný úsek
• dodržení přechodných omezení

Zařízení ETCS se skládá z traťové a vozidlové části. Informace mezi nimi probíhají v podobě datových přenosů.

Traťová část

Traťovou část tvoří:

• Balíza, nebo také Eurobalíza (z fr. Balise = bóje)
• Euroloop
• Traťová elektronická jednotka –⁠ LEU (Lineside Electronic Unit)
• Jednotka radiového vykrytí –⁠ RIU (Radio Infill unit)
• Radiobloková centrála –⁠ RBC (Radio Block Centre)
• Centrum managementu klíčů –⁠ KMC (Key Management Centre)
• Infrastruktura veřejných klíčů –⁠ PKI (Public Key Infrastructure)

Balíza (Eurobalíza)

je základním prostředkem přenosu informací na drážní vozidlo. Balíza se umisťuje v ose koleje a je napájena bezkontaktně z vozidla při jeho průjezdu nad ní. Délka úseku pro kontakt je cca 1 m. Standardní balíza zasílá fixní telegram, taková balíza je nazývána jako nepřepínatelná balíza. Při instalaci balízy spolu s traťovou elektronickou jednotkou (LEU) se může zasílaný telegram měnit. V daném případě mluvíme o přepínatelné balíze. Pro snížení zranitelnosti systému ETCS se využívá redundance v podobě seskupování balíz do tzv. balízových skupin.

Euroloop

je zařízení pro tratě vybavené ETCS L1. Má shodnou úlohu jako přepínatelná balíza, kdy přenáší informace z traťového do palubního systému. Oproti balíze však pokrývá delší traťový úsek než jeden bod a v daném místě tak umožňuje liniový přenos. Používá se například v tunelech, nebo v úseku se sníženou délkou viditelnosti návěstidel. Jeho funkci může zastoupit balízová skupina složená z přepínatelných balíz, nebo jednotka radiového vykrytí (RIU).

Traťová elektronická jednotka (LEU)

je elektronické zařízení, které generuje telegramy pro přepínatelné balízy (LEU Eurobalise) nebo Euroloop (LEU Euroloop) na základě informací přijatých z externích traťových systémů (např. staniční zabezpečovací zařízení).

Jednotka radiového vykrytí (RIU)

je zařízení pro tratě vybavené ETCS L1. Zajišťuje přenos informací o návěsti na příštím návěstidle v menší oblasti, kterou vykrývá prostřednictvím doplňkového radiového obvodu. Používá se v úseku se sníženou délkou viditelnosti návěstidel. Její funkci může zastoupit Euroloop nebo balízová skupina složená z přepínatelných balíz.

Radiobloková centrála (RBC)

je procesorový elektronický systém, který na základě informací získaných z pevné části zabezpečovacího zařízení a z informací z jednotlivých vozidel vypracovává a prostřednictvím sítě GSM-R vysílá zprávy s MA (Movement Authority = Oprávnění k jízdě).

Centrum managementu/správy klíčů (KMC)

spravuje kryptografické klíče, které jsou používány k zabezpečení komunikace protokolem Euroradio mezi palubními a traťovými subsystémy. ETCS využívá tzv. asymetrické kryptografie.

Infrastruktura veřejných klíčů (PKI)

spravuje a distribuuje digitální certifikáty (kryptografické klíče) tak, aby to bylo bezpečné (asymetrická kryptografie).

Vozidlová část

Vozidlovou část tvoří:

• Centrální počítač EVC (European Vital Computer)
• Záznamová jednotka JRU (Juridical Recording Unit)
• Zobrazovací jednotka DMI (Driver-Machine Interface)
• Přenosový modul balízy BTM (Balise Transmission Module)
• Odometrie

Centrální počítač

je jádrem celého systému, vyhodnocuje přijaté údaje a vypočítává brzdné křivky, dohlíží na jízdu vlaku a v případě potřeby aktivuje brzdy.

JRU

slouží k záznamu všech zadaných informací z provozu, její konstrukce vyžaduje vysokou odolnost pro případ mimořádné události.

DMI

je tvořena obvykle dotykovou obrazovkou, zobrazuje potřebná data (rychlosti, délku povolení k jízdě, průběh rychlostního profilu, režim atd.).

BTM

vysílá nepřetržitě signál o kmitočtu 27 MHz k napájení balíz, přijímá telegramy z balíz v pásmech 3,9 a 4,5 MHz.

Odometrie

přesné měření rychlosti a ujeté vzdálenosti je naprosto nezbytné pro správnou a bezpečnou funkci zařízení. ETCS vyžaduje alespoň tři nezávislé způsoby měření. K měření rychlosti se používají snímače otáček na nápravách doplněné o Dopplerovský radar.

Aplikační úrovně ETCS

Zabezpečovač ETCS je tvořen oddělenými stavebními prvky, které svými kombinacemi a zapojením do stávajícího zabezpečovacího zařízení umožňují dosažení různých úrovní funkce tohoto systému. Aplikační úrovně se značí písmenem L (z anglického Level).

ETCS L0

Vozidlo s mobilní částí ETCS se pohybuje po tratích bez traťové části jakéhokoliv vlakového zabezpečovače. Zařízení tak hlídá pouze maximální rychlost.

ETCS LNTC (dříve LSTM)

Level National Train Control = Vozidlo s mobilní částí ETCS se pohybuje po tratích vybavených národním vlakovým zabezpečovačem. Zařízení ETCS z něj přijímá informace prostřednictvím STM (Specific Transmission Module).

ETCS L1

Zařízení pracuje na trati vybavené přepínatelnými balízami. Jeho zařízení pracuje podobně jako bodový vlakový zabezpečovač, avšak s tím rozdílem, že balízy ještě předávají informace o následujícím traťovém úseku, což umožňuje průběžně sledovat nejvyšší dovolenou rychlost vlaku. K přenosu návěstí může být kromě balíz ještě použito smyček a rádiových obvodů.

ETCS L2

Zařízení pracuje s pevnými balízami, které slouží jako referenční bod, k němuž jsou vztaženy informace týkající se polohy předávané vozidlu ze stacionární části systému reprezentované zejména radioblokovou centrálou RBC. Povolení k jízdě (Movement Authority, MA) získává vlak tedy přímo z RBC prostřednictvím GSM-R. Vozidlová část ETCS získává informace o ujeté vzdálenosti od poslední balízy průběžně prostřednictvím impulsních snímačů otáček na nápravách a Dopplerova radaru na spodku vozidla. Návěstidla pro tuto aplikační úroveň nejsou potřeba, avšak zjišťování volnosti úseků se děje konvenčními prostředky (kolejovými obvody, počítači náprav).

Vzhledem k trvalému spojení mezi vlakem a řídící centrálou tato úroveň umožňuje zavedení poloautomatického provozu, na úrovni automatizace GoA2 (Grade of automation) podle IEC 62290‐1. Někdy se tato úroveň označuje jako implementace automatického vedení vlaku ATO (Automatic train operation), strojvůdce však musí být vždy v kabině a řešit mimořádné situace.

ETCS L3

Rozdíl proti L2 spočívá ve změně lokalizace a kontroly celistvosti vlaku, která se děje průběžně rádiovými prostředky. Tato aplikační úroveň umožňuje zrušení traťových oddílů a jejich nahrazení „pohyblivým oddílem“. To znamená, že volnost vlakové cesty v délce zábrzdné vzdálenosti pro daný úsek, druh a rychlost vlaku se sleduje průběžně, což umožní zvýšit propustnost tratí. Interoperabilní a bezpečná detekce celistvosti vlaku pro soupravy se svěšenými vozy (nikoliv pro ucelené jednotky) je zatím ve stádiu výzkumů, což brání zavedení této aplikační úrovně do provozu.

Od vydání TSI pro subsystém CCS v roce 2023 je aplikační úroveň L3 sloučena pod ETCS L2 a dále se již toto označení nepoužívá.^[4]

ETCS LC

je levnější variantou (Low Cost) pro vedlejší tratě. Systém by měl pracovat stejně jako L3, jen počet balíz by byl minimalizován. Balízy by byly využity jen v obvodech dopraven s kolejovým rozvětvením, v úvahu připadá i satelitní navigace pro lokalizaci polohy vlaku na trati.

Módy ETCSeditovat | editovat zdroj

Druh aktivity ETCS na drážním vozidle se odvíjí od módu, ve kterém je palubní část ETCS. Jednotlivé módy jsou uvedeny a specifikovány v části 4 subsetu 026. Plné znění aktuálních i minulých konsolidovaných verzí je ke stažení na webu ERA. Průběžně může docházet k doplňování nových módů i rušení plánovaných. Použití konkrétního módu musí být umožněno traťovou částí.

Přehled módů ETCSeditovat | editovat zdroj

Tento přehled vychází z verze specifikace SRS 3.6.0^[5]:

Zkratka	Symbol na DMI	Celý název	Název v českém jazyce	Použití v aplikační úrovni	Popis
FS		Full Supervision	Plný dohled	1, 2, 3	Vlak je veden pod plným dohledem ETCS
LS		Limited Supervision	Omezený dohled	1, 2, 3	Omezený dohled ETCS, nemůže být vybrán strojvedoucím, ale pouze vstupem do oblasti (na trať) fungující v daném režimu
OS		On Sight	Podle rozhledu	1, 2, 3	Vlak pod dohledem ETCS, jízda dle rozhledových poměrů
SR		Staff Responsible	Na odpovědnost strojvedoucího	1, 2, 3	Strojvedoucí je odpovědný za vedení vlaku v oblasti s ETCS, ve většině zemí nesmí v tomto režimu překročit rychlost 30 km/h, což ETCS hlídá
SH		Shunting	Posun	0, 1, 2, 3	Posun (ETCS ve většině zemí nedovolí překročit rychlost 30 km/h)
PS	(není)	Passive Shunting	Pasivní posun	0, NTC, 1, 2, 3	Lokomotiva, která není obsazená ani činná a je připojena k posunovému dílu
UN		Unfitted	Nevybavená trať	0	Pohyb vlaku buď v oblasti bez jakéhokoliv vlakového zabezpečovače, nebo tam, kde není dočasně možný provoz pod dohledem ETCS. Palubní zařízení dohlíží na pohyby vlaku podle maximální rychlosti
SL	(není)	Sleeping	Spící	0, NTC, 1, 2, 3	Lokomotiva je dálkově ovládána vedoucím vozidlem
SB		Stand By	Pohotovostní stav	0, NTC, 1, 2, 3	Základní režim po zapnutí
TR		Trip	Nedovolené projetí	NTC, 1, 2, 3	Aktivováno nouzové brzdění až do zastavení vlaku a potvrzení strojvedoucím. Palubní vybavení musí strojvedoucímu indikovat důvod přechodu do tohoto módu (typicky riziko jízdy proti návěsti Stůj)
PT		Post Trip	Po nedovoleném projetí	1, 2, 3	Režim po vyloučení režimu Trip strojvedoucím, avšak stále bez oprávnění k další jízdě. Vlak je oprávněn pouze jet zpět o vzdálenost určenou vnitrostátními podmínkami
SF		System Failure	Porucha systému	0, NTC, 1, 2, 3	Vnitřní chyba zařízení, aktivováno nouzové brzdění
IS	(není)	Isolation	Izolace	0, NTC, 1, 2, 3	EVC nemá spojení s dalšími zařízeními
NP	(není)	No Power	Bez napájení	0, NTC, 1, 2, 3	Palubní vybavení ETCS není napájeno (EVC je vypnut)
NL		Non Leading	Nikoliv vedoucí	0, NTC, 1, 2, 3	Lokomotiva obsazená strojvedoucím je připojena k jiné lokomotivě, jejíž EVC převzal vedení vlaku, ale současně není ve vícečlenném řízení
SE	(není)	STM European	(není)	NTC	Tento mód byl zrušen ve verzi specifikace SRS 3.1.0, jednalo se o mód, kdy traťová část národního zabezpečovače přenáší pomocí STM všechny potřebné údaje, jako např. profil trati, do EVC, EVC přejímá funkci zabezpečovače (srovnatelné s režimem FS)
SN		National System	Národní systém	NTC	Traťová část národního zabezpečovače přenáší pouze obvyklé návěsti, vozidlová část ETCS pomocí modulu STM kopíruje funkci vozidlové části národního zabezpečovače
RV		Reversing	Reverz	1, 2, 3	Vlak smí jet po dané trase v opačném směru (například couvnout za projeté návěstidlo)

Zdroj:https://cs.wikipedia.org?pojem=European_Train_Control_System
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.

---