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.com/answers

Solution Overzicht 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 Page 2 Spoorsignalisatie on board units bij trein, metro en tram vanuit het oogpunt van de voertuigleverancier.

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. Page 3

Solution Uitdagingen 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? Page 4

Solution Overzicht 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 Page 5

Solution Overzicht 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 Page 6

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) Page 7

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 Page 8

Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : Hoe de informatie overdragen van grond (spoorinfrastructuur) naar het voertuig (aan boord) : vb. Page 9

Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeïnvloeding en Treinbeveiliging : Hoe de informatie overdragen van grond (spoorinfrastructuur) naar het voertuig (aan boord) : Treinbeveiliging in Europa: Page 10

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, ) Page 11

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 Page 12

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 Page 13

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 Page 14

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) Page 15

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 Page 16

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 ) Page 17

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 : Page 18

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 Page 19

Bestaande situaties - nationale treinbeveiligingssystemen Treinbeveiliging aan boord wordt een puzzel: 2) Electrische locomotief voor België, Frankrijk, Luxemburg : cabine-uitrusting mbt treinbeveiliging treinbeveiligingskast Page 20

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. Page 21

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) Page 22

Bestaande situaties - treinbeveiligingssystemen ( STM -> ETCS ) Vereenvoudiging door lokale systemen te vervangen door ETCS Page 23

Solution Overzicht 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 Page 24

Solution ETCS als 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. Page 25

Weerhouden oplossing : ETCS als deel van ERTMS Stakeholders in de Europese context van ERTMS Solution Page 26

Solution Weerhouden 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: Page 27

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 Page 28 Railway operators EU Member States Railway industry 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. 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. 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. Verbeterde veiligheid voor passagiers, medewerkers en goederen transport

Solution Technische 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). Page 29

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 Page 30

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. Page 31

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 Page 32 Countries with ETCS projects Source: Unife, 2014

European Train Control System (ETCS) versus STM Page 33

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. Page 34

Nodige elementen ifv gedefinieerd ETCS niveau Componenten Niveau 0 / NTC Aan boord : EVC, DMI, JRU, (European Vital Computer, Driver Machine Interface, Juridical Registration Unit) en Sensoren voor signaalopnemers Niveau 1 Niveau 2 (baseline2 & 3) Niveau 3 (toekomst in 2018) X X X X (x) = optional Spoor : Eurobalise (baken) (X) X X X Spoor : LEU (Sein kant spoor) Spoor & Aan boord : GSM-R (radiosturing) Spoor : RBC (radio-blok-centrum) X X Aan boord : Trainborne integrity system X X X X Page 35

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 Page 36

ETCS modes : Niveau 1 system overview Gedeeltelijke automatische trein controle via Eurobalises T Vacancy detection section boundary Eurobalise (fixed) e.g. line parameters Eurobalise (controlled) Radar Balise antenna Odometer pulse generator Page 37

ETCS modes : Niveau 1 system overview Gedeeltelijke automatische trein controle via Eurobalises : voorbeeld v/e DMI-display (Driver Machine Interface) T Vacancy detection section boundary Eurobalise (fixed) e.g. line parameters Eurobalise (controlled) Radar Balise antenna Odometer pulse generator Page 38

ETCS Modes : Niveau 1 system overview Gedeeltelijke automatische trein controle via Eurobalises LEU: lineside electronic unit TVDI: track vacancy detection indication Driver-machine interface European vital computer Interlocking TVDI LEU Vacancy detection section boundary Eurobalise (fixed) e.g. line parameters Eurobalise (controlled) Radar Balise antenna Odometer pulse generator Page 39

ETCS modes : Niveau 2 system overview Continue automatische trein controle via GSM-R Eurobalise position calibration Vacancy detection section boundary Radar Eurobalise position calibration Balise antenna Odometer pulse generator Page 40

ETCS modes : Niveau 2 system overview Continue automatische trein controle via GSM-R GSM-R RBC: radio block center TVDI: track vacancy detection indication Driver-machine interface GSM-R antenna European vital computer RBC Interlocking TVDI Eurobalise position calibration Vacancy detection section boundary Radar Eurobalise position calibration Balise antenna Odometer pulse generator Page 41

ETCS modes : Niveau 2 system overview Continue automatische trein controle via GSM-R : trein beveiliging tot op topsnelheden Eurobalise position calibration Vacancy detection section boundary Radar Eurobalise position calibration Balise antenna Odometer pulse generator Page 42

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) GSM-R or TETRA RBC: MSTT: radio block center modular decentralized element operating module RBC Interlocking Driver-machine interface GSM-R antenna or TETRA antenna European vital computer MSTT MSTT Eurobalise Eurobalise Euroloop (optional) Track clear / occupied indication Balise antenna Odometer pulse Radar generator Page 43

ETCS Modes : visualisatie Visuele voorstelling van de principiële werking van : ETCS Niveau 1 en ETCS Niveau 2 Dynamisch gedrag Page 44

Overview ETCS functies bij ETCS Niveau 1 en Niveau 2 (baseline 2) optional applicable not applicable Page 45

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. Page 46

ETCS elementen aan boord : complete uitrusting Page 47

ETCS elementen aan boord : mogelijke combinaties met bestaande STMs Page 48

ETCS elementen aan boord : voorbeelden uitrusting bestuurderscabine Page 49

ETCS elementen aan boord : voorbeeld uitrusting bestuurderscabine Page 50

ETCS elementen aan boord: EVC & TRU & GSM-R & Radio & DCC EVC TRU data recorder GSM-R en Radio Diagnose & Communicatie Computer Page 51

ETCS elementen aan boord: Antennes Page 52

Solution Overzicht 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 Page 53

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 Page 54

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. Page 55

HOE SNELHEID, CAPACITEIT VERBETEREN EN ENERGIE VERBRUIK EFFICIENTER MAKEN Page 56

HOE SNELHEID, CAPACITEIT VERBETEREN EN ENERGIE VERBRUIK EFFICIENTER MAKEN Page 57

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) Wanneer de tijd het toelaat, zal ATO eerst rollen vooralleer te remmen om energie te sparen en sleet te verminderen. ATS plannen de treinritten door aanpassen van de rijtijd en de voorziene in en uitstaptijden. Driver Advise System Meeste ATO uitrusting aan boord voorziet beide functies : V V enerzijds de ATO module Full acceleration Cruising Full braking Time-optimal train run S Coasting Energy-optimal train run S en anderzijds de DAS module voor de optimalisatie van de treinritten. Page 58

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 Coasting Time-optimal train run S Energy-optimal train run S Page 59

ATO Energie besparen door rollen Time-optimized driving mode speed Energy-optimized driving mode speed Permitted speed Permitted speed Speed of train Speed of train time time Page 60

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 Page 61

ATS en ATO werken samen Optimale ritten-coördinatie over grotere zones ATS Timetable Dwell times (nominal, min, max) Trip times (nominal, min, max) 1. ATO stuurt aankomstsignaal naar ATS 2. ATS stuurt het geplande vertrekstip naar ATO 1 2 1. Arrival event 2. Departure time ATO Train Station 1 Station 2 Track Page 62

ATS en ATO werken samen Optimale ritten-coördinatie over grotere zones ATS Timetable Dwell times (nominal, min, max) Trip times (nominal, min, max) 3. ATO stuurt het vertrektijdstip naar ATS 4. ATS calculatie van de optimale rijtijd 3 4 3. Departure event 4. Trip time ATO Train Station 1 Station 2 Track Page 63

ATS en ATO werken samen Optimale ritten-coordinatie over grotere zones ATS Timetable Dwell times (nominal, min, max) Trip times (nominal, min, max) 5. ATO maakt de berekening van de optimale snelheidscurve 5. ATO Calculation ATO Train Station 1 Station 2 Track Page 64

ATS en ATO werken samen Optimale ritten-coördinatie over grotere zones ATS Timetable Dwell times (nominal, min, max) Trip times (nominal, min, max) 6. ATO controle : de trein volgt de optimale snelheidscurve 6. ATO Control ATO Train Station 1 Station 2 Track Page 65

ATO verkort de nodige vrije afstand door latere remming in te zetten ATO met ETCS rem curves 90 80 Standard Active ATO 70 EBD SBD Normal ETCS indications Speed (km/h) 60 50 40 30 20 10 0 350 ATO 300 250 200 150 100 50 Distance from from target (m) target (m) 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 0 EOA -50 SvL -100 EBI SBI1 SBI2 FLOI Warning Permitted Indication Pre indication Release ATO speed ETCS pre-indication Driver should get ready to brake ETCS indication Driver should start braking ETCS warning Driver must brake ETCS brake intervention >>> Dit effect verkort ook de nodige vrije afstand bij hoge snelheidstoepassingen Page 66

ATO verkort de nodige vrije ruimte door consistenter te rijden ATO- en bestuurders profielen speed ATO profile Driver's profile (example) track track ATO laat een langere rolfase toe ATO remming is meer accuraat ATO kan rij-tijden verkorten Kortere vrije ruimte tussen ATO bestuurde treinen Headway between ATO driven trains Headway with a manually driven train ATO laat toe om meer treinen na elkaar te laten volgen in een kortere tijdspanne time Dit effect verkort ook de nodige vrije afstand bij hoge snelheidstoepassingen Page 67

Vb Thameslink Alle treinverbindingen stoppen aan de stations in de hoofdzone (knooppunten) Peterborough Bedford Cambridge Luton St Albans W elwyn Garden City All trains go through the core area with a normal service of 24 trains per hour St Pancras Thameslink Farringdon 75s platform reoccupation times with 45s dwell times during recovery service Blackfriars Elephant & Castle Wimbledon Sutton London Bridge E Croydon Bexleyheath Dartford Sidcup Sevenoaks Ashf ord Trains have a variety of routes and must normally be presented in the expected order to support interchange Tattenham Corner Caterham East Grinstead Horsham Brighton St Pancras International Farringdon City Thameslink Blackfriars Page 68

Voorbeeld in UK : Thameslink: onderlinge afstand tussen 2 treinen : simulaties bevestigen capaciteitsverhoging >>> Click here for more details 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 ATO improves performance Southbound train separation for 24 tph with 45s dwell times Shortening recovery times following delays 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 Page 69

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 kan altijd gerespecteerd worden 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) Page 70

Thameslink 120s 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 Stabiel zaagtand effect, Vrije ruimte kan nog worden aangehouden door snelheidscurves licht aan te passen 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 >>> 75s platform recovery times 45s dwell times Page 71

Thameslink 114s 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 Sterke zaagtand effect, Vrije ruimte kan niet meer aangehouden worden en na 8 treinen ontstaat een stop en go 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 >>> Stop & go after about the 8 th full length train Page 72

Solution Overzicht 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 Page 73

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. Page 74

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. Page 75

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. Page 76

Wat is het effect met CBTC? Page 77

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. Page 78

CBTC systeem overzicht Page 79

Hoe werkt CBTC? Page 81

Hoe werkt CBTC? Page 82

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. Page 83

Solution Overzicht 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 Page 84

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. Page 85

Technologie bij : Normaal Operationele Functionaliteit : bestuurder volgt de langsseinen op zicht. 10 20 30 Km/h 40 60 50 SIEMENS BAG 50 20 50 Frei Prüf Betr Rück max speed actual speed release speed Hidden monitored speed 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: - expect stop at next signal (target speed = 0 km/h) 0 km/h 10 km/h Page 86

Technologie bij Seinbeïnvloeding : verbeterde Operationele Functionaliteit. 10 20 30 Km/h 40 60 50 SIEMENS BAG 0000 20 50 Frei Prüf Betr Rück max speed actual speed release speed Hidden monitored speed emergency brake 50 km/h Signal changes from red to green. Signal telegram: Hazard point - train stop (emergency brake) Signal telegram: - expect stop at next signal (target 20 km/h Signal telegram: speed = 0 km/h) - Radio transmits new permitted speed = 50 km/h - expect stop at next signal (target speed = 0 km/h) 10 km/h Page 87

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. Page 88

Solution Slot Vragen? Dank voor uw aandacht Page 89

Solution Bronnen 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 Page 90