Eurobalisera

En Siemens Eurobalise i Tyskland

En Eurobalise är en specifik variant av att en balis är en transponder placerad mellan rälsen på en järnväg. Dessa baliser utgör en integrerad del av det europeiska tågkontrollsystemet , där de fungerar som "fyrar" som ger den exakta platsen för ett tåg samt sänder signalinformation i ett digitalt telegram till tåget.

Översikt

En balis behöver vanligtvis ingen strömkälla. Som svar på radiofrekvensenergi som sänds av en Balise Transmission Module [ de ] (BTM) monterad under ett passerande tåg, sänder balisen information till tåget ('Uplink'). Bestämmelserna för att Eurobalises ska ta emot information från tåget ("Downlink") har tagits bort från specifikationen. Sändningshastigheten är tillräcklig för att sända minst tre kopior av ett "telegram" som ska tas emot av ett tåg som passerar med vilken hastighet som helst upp till 500 km/h.

Baliser på Orivesi- Jyväskylä järnväg i Muurame , Finland

Eurobaliser placeras vanligtvis i par på två slipers i mitten av banan. För ETCS är de vanligtvis placerade tre meter från varandra. När baliserna numreras kommer tåget att veta om det färdas i nominell (1→2) eller omvänd riktning (2→1). Singulära baliser finns endast när de är kopplade till en tidigare balisgrupp eller när deras funktion är reducerad för att endast ge den exakta positionen. Det kan finnas upp till 8 baliser i en balisgrupp.

Baliser särskiljs som antingen en Fixed Data Balise som sänder samma data till varje tåg, eller en Transparent Data Balise som sänder variabel data, även kallad en Switchable eller Controllable Balise. (Observera att ordet "fast" syftar på informationen som överförs av balisen, inte till dess fysiska plats. Alla baliser är orörliga).

Fast data Balise

En Fixed Data Balise är programmerad att överföra samma data till varje tåg. Information som överförs av en fast balis inkluderar vanligtvis: balisens placering; linjens geometri , såsom kurvor och gradienter; och eventuella hastighetsbegränsningar. Programmeringen utförs med hjälp av en trådlös programmeringsenhet. Således kan en fast balis meddela ett tåg om dess exakta position, och avståndet till nästa signal, och kan varna för eventuella permanenta hastighetsbegränsningar.

Transparent Data Balise

En Transparent Data Balise är ansluten till en Lineside Electronics Unit (LEU), som överför dynamisk data till tåget, såsom signalindikeringar och tillfälliga hastighetsbegränsningar. Baliser som utgör en del av ett ETCS nivå 1-signaleringssystem använder denna förmåga. LEU integreras med det konventionella (nationella) signalsystemet antingen genom att anslutas till järnvägssignalen vid linjen eller till kontrolltornet .

Euroloop

En balis sänder telegram på en specifik plats. För att möjliggöra en kontinuerlig överföring kan telegrammen skickas längs läckande matarkabel som är upp till 1000 meter lång. Euroloop-kabeln är alltid ansluten med en balis i dess ände som fungerar som End of Loop Marker (EOLM). Telegramstrukturen är densamma som för balisen den är ansluten till. Ursprungligen använde Euroloop samma frekvens som Eurobalises men det ändrades för specifikation 2.0.1 i september 2004. Euroloops hade använts i Schweiz som slutförde bytet i juli 2010.

Modulation

Nedlänken använder en amplitudmodulering på 27,095 MHz-frekvensen. Denna frekvens används för att driva de passiva baliserna (det är mellankanalen 11A i CB-radio) .

Upplänken använder frekvensskiftnyckel med 3,951 MHz för en logisk '0' och 4,516 MHz för en logisk '1'. Datahastigheten på 564,48 kBit/s räcker för att sända 3 kopior av ett telegram till ett tåg som passerar i 500 km/h.

Euroloop-frekvensen flyttades till ett centrum på 13,54750 MHz (exakt hälften av Eurobalise-strömfrekvensen).

I en praktisk installation kräver BTM 65 Watt för att driva Eurobalises och för att ta emot telegrammen med BTM monterad 21 centimeter ( 8 + 1 ⁄ 4 tum) ovanför skenans överkant på en boggi.

Kodning

Varje par baliser består vanligtvis av en omkopplingsbar balis och en fast balis. En balis sänder ett "telegram" på antingen 1023 bitar (93*11) eller 341 bitar (31*11) i kanalkodningen med 11 bitar per symbol. Användardatablocket skärs i 10-bitars användarsymboler före krypterings- och formningsoperationen - den effektiva nyttolasten för signaleringsinformation är 830 bitar (83*10) för det långa telegrammet och 210 bitar (21*10) för det korta telegrammet. Det slutliga telegrammet består av

  • formade data (913 bitar eller 231 bitar) som innehåller nyttolasten ( 830 eller 210 bitar)
  • kontrollbitar (Cb, 3 bitar)
  • krypteringsbitar (Sb, 12 bitar)
  • extra formbitar (Esb, 10 bitar)
  • checksumma (CheckBits, 85 bitar)

Telegrammet sänds på ett cykliskt sätt när tåget passerar över balisen. För att undvika överföringsfel förvrängs nyttolasten (undviker skurfel), ersätts med en symbolkod med olika Hamming-avstånd , och en kontrollsumma läggs till för giltighetskontroller. Eftersom kontrollsumman beräknas efter symbolersättningen innehåller telegrammet extra formningsbitar för att tillåta de resulterande kontrollsummabitarna att fyllas på ett sätt att endast giltiga symboler för den valda kanalkoden finns i telegrammet där varje symbol har 11 bitar .

Nyttolastdatan består av en rubrik följt av flera paket definierade i ERTMS- protokollen. Typiska paket är:

  • Paket 5 - Länkning
  • Paket 12 - Movement Authority
  • Paket 21 - Gradientprofil
  • Paket 27 - Internationell statisk hastighetsprofil
  • Paket 255 - Slut på information

Många applikationer inkluderar valfria paket som Packet 3 - National Values ​​, Packet 41 - Level Transition Order , och Packet 136 - Infill Location Reference . Om telegrammaximum på 830 bitar nås kan fler paket skickas i följande baliser av samma balisgrupp - med upp till 8 baliser i en balisgrupp kan det maximala ERTMS-meddelandet per balisgrupp omfatta 8 * 830 = 6640 bitar ( notera att varje telegram måste innehålla en rubrik och trailerpaketet 255). En fast balis sänder ett stabilt meddelande som vanligtvis kan inkludera länkningsinformation, gradientprofil och hastighetsprofil. Den kan också innehålla spårinformation som ruttlämplighetsdata för olika tågtyper och axellastbegränsningar.

Nästan alla pakettyper innehåller en parameter som flaggar om dess information är relevant för "nominell" eller "omvänd" riktning (eller båda). Om ett tåg ser balis 1 före balis 2 så passerar det över gruppen i nominell riktning. Följaktligen kan vissa paket släppas av mottagarens tillämpningsprogram om de inte är avsedda för den relevanta riktningen. ERTMS-huvudblocket på 50 bitar innehåller ETCS-versionen, det aktuella antalet och totala antalet baliser inom en balisgrupp (upp till 8 baliser), en flagga om det är en kopia (upp till 4 kopior) som ökar chanserna för mottagaren för att se telegrammet för balisen i en grupp, ett serienummer som flaggar om meddelandet har ändrats på sistone, en 10-bitars landsidentifierare tillsammans med 14-bitars balisgruppidentifieraren som tillåter ett unikt ID för varje balisgrupp. Länkningsinformationen informerar om avståndet till nästa balisgrupp (ett länkpaket per riktning) och den nödvändiga tågreaktionen om nästa balisgrupp missas (t.ex. tågstopp). Rörelsemyndighetspaketet definierar en maxhastighet som får användas för en given maximal sträcka och maximal tid - att sätta maxhastigheten till noll kommer att tvinga tåget att stanna. Gradientprofilen kan ha en variabel längd baserat på de ingående paren av sektionslängd (skalär och antal i det metriska systemet) och sektionsgradient (uppför/nedförsflagga och ett nummer i %). På liknande sätt ges den internationella statiska hastighetsprofilen i ett variabelt antal sektionsdelar där varje del anger sektionslängden (antal i meter - skalan ges endast en gång i början av paketet för alla sektioner), maxhastigheten (antal * 5 km/h - tillåtna siffror är 0-120 dvs några reservvärden är över) och en flagga om hastighetsbegränsningen gäller fram- eller bakänden av tåget (eventuellt medger försening). Trailerpaketet innehåller bara sitt paket-id utan parametrar där 255 är lika med tillståndet för alla bitar som är inställda i 8-bitars paket-id-fältet (11111111).

Tillverkning

ETCS historia har sett bildandet av UNISIG (Union of Signaling Industry) 1998 för att främja utvecklingen av systemet. De grundande medlemmarna var Alstom , Ansaldo , Bombardier , Invensys , Siemens och Thales . Gruppen har säkerställt att Eurobalises kan göras av flera olika företag; medan baliserna kan variera i detaljer, är de tillverkade för att uppfylla samma standarder. De främsta tillverkarna av Eurobalises tillhör en grupp av sju företag ( Alstom , Ansaldo STS , Bombardier , Invensys , Siemens , Sigma-Digitek, Thales ) inom UNIFE -federationen av järnvägsleverantörer. Denna grupp samarbetade för att utveckla specifikationerna för Eurobalises. Specifikationer för Eurobalises styrs av European Railway Agency .

Användande

Eurobaliser används inte bara i tågskyddssystemet ETCS/ERTMS. Det finns alternativa implementeringar som plockar upp telegramstrukturen för att endast koda vissa pakettyper och lägga till ytterligare specifik information. ETCS-tåg kan avkoda telegrammen och eventuellt översätta dem som all annan klass-B-signaleringsinformation. Det är också möjligt att en balis sänder telegram för olika system som tillåter en övergångsfas från en variant till en annan, som vanligtvis används vid byte från ett nationellt tågskyddssystem till ETCS.

Följande automatiska tågskyddssystem är baserade på Eurobalises:

  • ETCS – det europeiska tågskyddssystemet
  • Kinesiska tågkontrollsystem versionerna CTCS-2 och CTCS-3, används på höghastighetståg i Kina
  • EuroSignum [ de ] – en variant av det tidigare schweiziska tågskyddssystemet Integra-Signum
  • EuroZub [ de ] – en variant av det tidigare schweiziska tågskyddssystemet ZUB 121
  • SCMT – ett italienskt tågskyddssystem
  • TBL 1+ – ett tågskyddssystem som används i Belgien
  • GNT – systemet för att styra tippande tåg i Tyskland
  • ZBS – ett nytt system för snabb transitkontroll för S-Bahn Berlin
  • ZSI-127 [ de ] - ett förbättrat skyddssystem för smalspåriga järnvägar i Schweiz byggt ovanpå ETCS-hårdvara

Eurobaliser har också använts i Tyskland för att överföra tippningsinstruktioner för kurvor till tippande tåg samtidigt som det traditionella tågskyddssystemet behålls. Den ursprungliga GNT ( Geschwindigkeitsüberwachung Neigetechnik ) från Siemens hade använt specifika kopplingsspolar 1992 (ZUB 122) och den byttes till Eurobalises 2005 (ZUB 262). De ytterligare telegrampakettyperna för att tippa tåg har lagts till i Baseline 3-serien av ETCS.

Historia

Den direkta föregångaren till Eurobalises är baliserna till Ebicabs tågskyddssystem. Ebicab-systemet utvecklades i Sverige (och Norge) av LMEricson och SRT. Ebicab-systemet utvecklades efter en krasch i Norge 1975 (Tretten). Provkörningar startade 1979 och i Norge togs den första linjen fullt utrustad med systemet i drift 1983. Anpassningen av Ebicab-systemet i Frankrike är KVB-systemet. Den hade utvecklats efter en krasch 1985 och den användes i början av 1990-talet på franska linjer. Namnet på fyrarna: "balise" användes dock i Ebicab-systemet i slutet av 1970-talet.

Ungefär samtidigt kom idén att utveckla ett gemensamt tågskyddssystem för Europa som leder till 91/440/EEC från och med den 29 juli 1991. Sedan 1993 fanns det organisatoriska ramverket för att publicera TSD- standarder . Detta möjliggjorde de första utkasten av den nya tekniken och sedan 1996 testades elementen av sex järnvägsoperatörer som hade anslutit sig till ERTMS-användargruppen.

EBICAB balis i Medelhavskorridoren

Ebicab-tekniken använde redan 27 MHz-bärfrekvensen och placerade fyrarna i mitten av banan. Med Ebicab hade en enda balisöverföring endast 12 bitar, men den tillät 2 till 5 baliser i en balisgrupp som gav 24 till 80 bitars signalinformation. De flesta patenten på den kodningen innehas av GEC Alsthom. Det var sedan upp till ABB att utöka telegramstorleken från 12 bitar i EBICAB 700 till 180 bitar i EBICAB 900 (efter kodning av 255 bitar) som används i Medelhavskorridoren i Spanien. Under den tiden antog Ansaldo balistypen för den digitala utvecklingen av italienska SCMT och blev också en andra leverantör av balistypen till andra järnvägar. Dessa balistyper fick senare gemensamt namnet KER-baliser från deras användning i KVB, Ebicab och RSDD (Ripetizione Segnali Discontinua Digitale).

ZUB 123 kopplingsspole

En annan källa för tekniken kommer från Siemens ZUB 100-familjen där de använde kopplingsspolar vid sidan av spåren för att utöka det befintliga tågskyddssystemet med ytterligare signalering. Den första ZUB 111-fyren tillät bara 21 tillstånd (med 2 av 7 frekvenser). Efterföljaren ZUB 122 bytte till ett digitalt telegram modulerat på en 850 kHz bärvåg. Den senare användes först i ZUB 121 [ de ] för Schweiz sedan 1992 och ZUB 123 [ de ] för Danmark sedan 1992. Telegramtyperna för dessa system är kompatibla med ORE A46-specifikationen för de tyska LZB-telegrammen (ca 83 bitar) .

Siemens publicerade en rapport som visar fördelarna med balistekniken för järnvägsdrift 1992 och hösten 1995 levererade de prototyper av Siemens typ S21 Eurobalise. ABB, Alsthom och Ansaldo samarbetade också i utvecklingen och S21-balisen tillsammans med andra Eurobalise-prototyper testades från juli till oktober 1996 på Velims järnvägstestkrets och det österrikiska järnvägstestlabbet (Forschungs- und Prüfzentrum Arsenal).

Eurobalise FFFIS (Form Fit Function Interface Specification) introducerades till ERMTS-serien av specifikationer som SUBSET-036. Dess förord ​​beskriver specifikationen som ska baseras på resultaten från EUROSIG-konsortiet (ACEC Transport, Adtranz Signal, Alcatel SEL, GE C Alsthom Transport, Ansaldo Trasporti, CSEE Transport, SASIB Railway, Siemens och Westinghouse Signal) som fick ekonomiskt stöd från Europeiska kommissionen. EUROSIG bildades efter det inledande Eurobalise/Euroloop-projektet 92/94 som ledde till det faktiska ERTMS/EUROSIG-projektet 95/98 som stöddes av det parallella EMSET-projektet 96/00 (testning av Eurocab-specifikationen).

När EUROSIG-projektet hade avslutats var ETCS fortfarande inte redo för tillämpning i verkligheten. Så 1998 bildades UNISIG (Union of Signaling Industry), inklusive Alstom , Ansaldo , Siemens , Bombardier , Invensys och Thales som skulle ta över slutförandet av standarden. Den första baslinjespecifikationen har testats av sex järnvägar sedan 1999 som en del av European Rail Traffic Management System. Järnvägsföretagen definierade några utökade krav som lades till i ETCS inklusive telegrampakettyper för RBC-överlämning och spårprofilinformation - den resulterande klass 1 Version 2.0.0-specifikationen av ETCS publicerades sedan i april 2000.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Eurobalise&oldid=1137289269 "