Europejski System Zarządzania Ruchem Kolejowym (European Rail Traffic Management System – ERTMS) to promowany przez Unię Europejską projekt, który ma zastąpić narodowe systemy sterowania ruchem. Celem strategii UE w tym zakresie jest stworzenie przyjaznej przewoźnikom i zintegrowanej sieci kolejowej o ujednoliconych i wysokich parametrach technicznych. Kluczem jest tu więc interoperacyjność – chodzi o to, by pociągi różnych przewoźników mogły się poruszać w ramach linii kolejowych poszczególnych państw bez konieczności postojów i wymiany lokomotyw lub maszyn oraz postoju na granicach.

ERTMS obejmuje dwie główne części. Pierwsza to system sterowania ruchem kolejowym (European Train Control System – ETCS), który pozwala na przekazywanie informacji o sytuacji na linii bezpośrednio na pulpit w kabinie maszynisty, a także umożliwia automatyzację procesu prowadzenia pociągów. Drugą część stanowi przeznaczony dla kolei system łączności bezprzewodowej GSM-R (Globalny System Radiokomunikacji Ruchomej), oparty na standardzie publicznej sieci, jednak pracujący na częstotliwości 900 MH i zapewniający dużo większą niezawodność. Technologia ta pozwala na nawiązanie łączności głosowej między pracownikami kolei odpowiedzialnymi za bezpieczeństwo i płynność ruchu pociągów. GSM-R umożliwia łączenie się z konkretnymi maszynistami, dyżurnymi ruchu, pracownikami technicznymi, a także transmisję danych między torami a pociągiem.

Sygnalizacja na pulpicie

ETCS, czyli kluczowy element europejskiego systemu zarządzania koleją, opiera się na tzw. sygnalizacji kabinowej. Dzięki niej maszynista może być na bieżąco informowany o dopuszczalnej prędkości na danej trasie, lokalizacji innych pociągów, zamknięciu przejazdów, a także o każdej nieprzewidzianej przeszkodzie na danej linii. Dostarczenie informacji o aktualnej sytuacji do wyposażonej w komputer lokomotywy jest możliwe dzięki umieszczonym na torach czujnikom. W zależności od poziomu zabezpieczeń zadanie to mogą realizować takie urządzenia jak eurobalisy (charakterystyczne żółte skrzynki ulokowane na torach, przesyłające sformalizowane telegramy), europętle (kable koncentryczne układane w stopce szyn, które zwiększają zasięg działania eurobalis), cyfrowe urządzenie radiowe GSM-R lub moduły STM. Dzięki tym rozwiązaniom dane o realnej sytuacji na trasie docierają do osoby kierującej pociągiem, zapewniając jej istotne wsparcie. Nie musi już bowiem opierać się tylko na własnej ocenie mijanych po drodze oznaczeń i ostrzeżeń, co jest istotne tym bardziej, że przy prędkości powyżej 160 km/godz. – a na rozwinięcie takiej pozwala system ETCS – maszynista nie jest w stanie odpowiednio odczytać wszystkich sygnałów z trasy przejazdu.

Jak twierdzą specjaliści zajmujący się transportem kolejowym, sygnalizacja kabinowa, która pozwala przedstawić panującą na linii kolejowej sytuację na pulpicie w kabinie maszynisty, a nie, jak dotąd, tylko na semaforach wzdłuż trasy, ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa. Przede wszystkim pozwala uniknąć tzw. błędów ludzkich wynikających np. z braku widoczności semaforów. Przeszkodą w odpowiednim odczytaniu znaków, oprócz prędkości pociągu, mogą być również złe warunki pogodowe czy niedostateczna widoczność nocą. System ETCS rejestruje wszelkie nieprawidłowości i sygnalizuje je maszyniście. Kiedy ten nie reaguje adekwatnie do sytuacji i np. ignoruje sygnał „stój”, ETCS automatycznie wyhamowuje pociąg.

Poziomy bezpieczeństwa

Aby wszystkie urządzenia działały w sposób rzeczywiście wspierający bezpieczeństwo i płynność przejazdu, konieczne jest zastosowanie odpowiedniego poziomu zabezpieczeń. W zależności od potrzeb istniejącej infrastruktury system ERTMS zaleca trzy poziomy podstawowe i dwa dodatkowe: zerowy i STM. Dodatkowy poziom zerowy oznacza brak wyposażenia stanowiącego źródło informacji dla pokładowego systemu ETCS, a w przypadku poziomu STM – wyposażenie pojazdu w dodatkowy moduł transmisyjny (Specific Transmission Module) pobierający dane z urządzeń przytorowych niekompatybilnych z systemem ERTMS.

Dobór konkretnych rozwiązań technicznych jest ściśle uzależniony od poziomu bezpieczeństwa. Obowiązkowe wyposażenie lokomotywy w systemie ERTMS/ETCS na poziomie pierwszym obejmuje: komputer pokładowy, który monitoruje i oblicza maksymalną prędkość oraz krzywą hamowania na podstawie danych przekazanych z eurobalis, interfejs maszynisty, rejestrator prawny, układy do pomiaru prędkości i drogi oraz adapter do odkodowania informacji z eurobalis. Wszystkie te urządzenia mają jedno zadanie: nie dopuścić do sytuacji, w której pociąg zboczy z zaplanowanej trasy, a także przekroczy dopuszczalną na danym odcinku drogi prędkość.

Po raz pierwszy w Polsce system ERTMS na poziomie pierwszym wdrożono na trasie z Grodziska Mazowieckiego do Zawiercia. Dzięki tej inwestycji, częściowo finansowanej ze środków unijnych, pociągi na tym odcinku mogą dziś rozwijać prędkość 200 km/godz.

Drugi poziom sterowania ruchem wykorzystuje cyfrową transmisję radiową, dlatego oprócz urządzeń pierwszego poziomu zabezpieczeń lokomotywa musi być dodatkowo wyposażona w przyrządy systemu GSM-R. Zespół urządzeń przytorowych obejmuje więc nie tylko eurobalisy, ale także moduły radiowego centrum sterowania RBC (Radio Block Centre), do którego w regularnych odstępach czasu przekazywane są informacje o dokładnych lokalizacjach pociągów i kierunku ich jazdy. Tego rodzaju rozwiązania techniczne przeznaczone są głównie dla linii międzynarodowych i linii dużych prędkości.

Wyposażenie linii kolejowych w urządzenia zgodne z poziomem drugim systemu ETCS oznacza dużo większą niezawodność i bezpieczeństwo przejazdów, ale też generuje większe koszty. Jak szacuje Ministerstwo Infrastruktury i Budownictwa, wydatki związane z wdrożeniem systemu ETCS na poziomie pierwszym dla jednego kilometra linii wynoszą 260 tys. zł, a analogiczne wdrożenie zgodnie z wymogami drugiego poziomu – ok. 485 tys. zł.

Na poziomie trzecim według typologii ERTMS za monitorowanie torów odpowiadają nie urządzenia przytorowe, lecz – w pełnym zakresie – pokładowe. Dlatego też lokomotywa poziomu trzeciego musi być dodatkowo wyposażona w niezawodny system kontroli całości składu.

Po pierwsze interoperacyjność

Wdrożenie wskazanych w ERTMS rozwiązań telematyki transportowej ma wiele zalet, spośród których najważniejszą jest interoperacyjność. Kilkadziesiąt różnych systemów sygnalizacji kolejowej wykorzystywanych obecnie w Europie utrudnia swobodne przekraczanie granic pociągom należącym do różnych zarządców infrastruktury. Spójny i jednolity system sterowania ruchem obowiązujący we wszystkich państwach Wspólnoty wydaje się po prostu koniecznością. W grę wchodzą oczywiście też czynniki ekonomiczne: jeden sprawdzony, wspólny dla całej UE system jest łatwiejszy w produkcji, a to oznacza niższe koszty wytwarzania taboru i infrastruktury oraz bardziej konkurencyjne ceny drogich podzespołów składających się na ERTMS.

Są też jednak dodatkowe atuty przemawiające za wyborem nowoczesnego systemu. Zgodnie z obowiązującym w Polsce prawem urządzenia ERTMS w lokomotywie umożliwiają realizację przewozów z prędkością powyżej 160 km/godz., a także pozwalają na rezygnację z dwuosobowej obsady trakcyjnej w kabinie pociągów poruszających się powyżej prędkości 130 km/godz. Przewoźnikom, którzy świadczą tego rodzaju usługi, wdrożenie europejskich rozwiązań może więc przynieść wymierne oszczędności, a często po prostu w ogóle umożliwić realizację konkretnych przewozów.

Pociąg na czas

Kolejnym argumentem za wprowadzeniem europejskich parametrów zarządzania ruchem, które bez wątpienia zwiększą konkurencyjność kolei jako środka transportu, jest większa przepustowość cechująca linie zarządzane zgodnie z wymogami ERTMS. System oparty na ciągłej transmisji danych skraca czas, w którym na trasie może znaleźć się kolejny pociąg, dzięki czemu istniejąca infrastruktura jest w pełni wykorzystywana. To zaś pozwala lepiej odpowiadać na rosnące potrzeby transportowe, zarówno w przypadku linii pasażerskich, jak i towarowych. Liczby mówią same za siebie: maksymalna przepustowość linii w przypadku pierwszego poziomu zabezpieczeń wynosi 20 pociągów na godzinę, przy poziomie drugim natomiast wzrasta do 24 pociągów na godzinę.

Istotnym atutem wpływającym na komfort jazdy pasażerów jest skrócenie czasu jazdy na tych odcinkach, gdzie wprowadzenie ERTMS pozwala zwiększyć prędkość jazdy. Do listy korzyści warto dodać jeszcze jedną: większą punktualność pociągów wspomaganych urządzeniami ERTMS. Gra jest warta świeczki, bo – jak podkreślają ministerialni eksperci – doświadczenia innych państw europejskich wskazują w tym wypadku na niebagatelny 2- lub 3-procentowy wzrost punktualności przejazdów.

Skoro tak, dlaczego nie

Względy ekonomiczne i  te związane z komfortem jazdy to jednak zaledwie wisienka na torcie. O wiele ważniejsze korzyści z automatyzacji według standardów ERTMS wiążą się z bezpieczeństwem. Sygnalizacja kabinowa, która umożliwia zobrazowanie sytuacji panującej na trasie za pomocą komunikatów płynących bezpośrednio z urządzeń przytorowych oraz dostosowanie do niej parametrów jazdy, a także pełna kontrola zachowań maszynisty w krytycznych momentach oznaczają mniejsze ryzyko wypadków.

Skoro zastosowanie rozwiązań ERTMS może w istotny sposób zwiększyć konkurencyjność przejazdów koleją w stosunku do innych gałęzi transportu – dlaczego wciąż jest stosunkowo niewielkie zainteresowanie wdrażaniem europejskiego systemu? Podstawową przyczyną dla wielu przewoźników okazują się koszty jego budowy, a potem utrzymania i serwisowania. Jak wskazują szacunki, koszt takiej inwestycji wynosi blisko 6 mld zł dla całej infrastruktury i ok. 0,5 mld w przypadku taboru. Dotychczasowe finansowanie tych wydatków w Polsce w znacznej mierze wykorzystywało fundusze unijne. Jak przyjmują autorzy rządowego planu wdrażania ERTMS, brak wystarczających środków na ten cel zarówno w budżecie państwa, jak i u przewoźników to główne powody utrzymania dotychczasowej formuły finansowania. Jeśli więc dalsze wsparcie ekonomiczne z UE okaże się możliwe, wszystko wskazuje na to, że eliminacja barier dzięki wdrożeniu ERTMS nie pozostanie jedynie papierowym wyzwaniem.

KOMENTARZ

Grzegorz Golan, functional safety engineer TUV SuD Rail w Pilz Polska:

Wraz z wejściem Polski do Unii Europejskiej zgodziliśmy się na unifikację wymogów prawnych dotyczących rynku kolejowego. Unifikacja ta nie dotyczy oczywiście wszystkich elementów systemu kolei, z pewnością jednak jest wymagana na głównych liniach transeuropejskich podlegających wymogom Europejskiego Systemu Zarządzania Ruchem Kolejowym ERTMS. Wymogi te są opisane w dyrektywie Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/57/WE w sprawie interoperacyjności systemu kolei we Wspólnocie. Dla nich Europejska Agencja Kolejowa ERA przygotowuje specyfikacje techniczne TSI będące zestawieniem norm i dokumentów obowiązujących przy projektowaniu np. systemu dużych prędkości i systemu kolei konwencjonalnych. Obecnie normy EN są również wykorzystywane w systemach kolejowych niezwiązanych z wymogami ERTMS – należą do nich np. normy CENELEC 50XXX definiujące bezpieczeństwo funkcjonalne systemów sterowania na kolei, opisane w  liście prezesa Urzędu Transportu Kolejowego.