A cikk az ETCS küldetés-indítás utáni első menetengedély megszerzésének kérdéseit tárgyalja az ETCS L2 rendszerekben. Az itt ismertetett Megbízható Terület funkció érdekessége, hogy bár az ETCS L2 szállítók projektáló eszközeiben megtalálható ez a menüpont, az ETCS szabványban nem tesznek róla említést. Sőt, internetes kereséssel sem lehet érdemi információt találni róla. Ebből a szempontból a cikk részben hiánypótló céllal készült.
Az üzemeltetők részéről általános elvárás, hogy legkésőbb a kijárati jelzőnél minden vonatnak menetengedélyt kell kapnia. Azonban, mint látni fogjuk, ennek a követelménynek a teljesítése korántsem magától értetődő. A már üzemelő külföldi ETCS L2 rendszerek többsége nagysebességű pályaszakaszokon létesült. Ezek esetében a vonatok általában hagyományos vonatbefolyásolással rendelkező belvárosi pályaudvarokról indulnak, majd a várost elhagyva felhajtanak a nagysebességű pályára, ahol ETCS 2-es szintre átlépve folytatják útjukat, végül ismét a hagyományos pályahálózaton, nemzeti vonatbefolyásolással érkeznek meg célállomásukra. Az ilyen vasútüzemben az első ETCS menetengedély megszerzése az ETCS L2 terület határán, a beléptetési folyamat keretében történik. Az ETCS L2 terület elsejében csak rendkívüli üzemi esetekben kerül sor ETCS küldetés-indításra vagy vonatok visszafordulására.
Ezzel szemben a hazai ETCS L2 projektek a hagyományos pályahálózaton épülnek ki, és így normál üzem esetén is rendszeresen elő fog fordulni ETCS küldetés-indítás az L2 területen belül vonatképzés, visszafordulás vagy elegyváltás után. Az útátjárók biztosításának kérdésén kívül ez jelenti a másik nagy eltérést a nagysebességű pályákon kiépített ETCS L2 rendszerekhez képest, amelyre már a tervezési fázisban kiemelt figyelmet kell fordítani.
A küldetés-indítás utáni első menetengedély megszerzésének folyamata
Az ETCS küldetés-indítás utáni első menetengedély megszerzése többféle módon történhet, de minden esetben az alábbi folyamatot követi:
- regisztrálás a GSM-R hálózaton (amennyiben térerő nélküli, vagy más GSM-R szolgáltató által lefedett körzetből érkezik a vonat),
- kapcsolódás az RBC-hez (Session Management),
- RBC számára megbízható pozíció megszerzése,
- menetengedély vonathoz rendelése és elküldése a fedélzetre.
A fenti lépések egymásra épülnek, a következő lépés végrehajtásának mindig előfeltétele az előző lépés sikeres befejezése. A teljes folyamat lejátszódásának komoly időszükséglete van. Amikor az első ETCS menetengedély kiutalása az L2 terület határán, az ETCS L2 beléptetéskor történik, akkor az jelent kihívást, hogy miként biztosítható elegendő hely a beléptetéshez szükséges balízcsoportok kellő távolságra történő elhelyezésének. Amennyiben az első menetengedély kiutalása az L2 területen belül történik, akkor pedig az okoz nehézséget, hogy miként lehet minél előbb megbízható pozícióhoz juttatni a vonatot, és ezáltal minél előbb menetengedélyt kiutalni a részére.
Mitől lesz megbízható a vonat pozíciója az RBC számára?
A vonatok pozíciója tekintetében az RBC csak arra az információra tud hagyatkozni, amit a vonatok önmagukról jelentenek számára. Ez a pozíciójelentés a teljesség igénye nélkül az utoljára kiolvasott balízcsoport (LRBG – Last Relevant Balise Group) azonosítóját, az attól mért menetirányt és távolságot (a becsült távolságmérési hibatartománnyal együtt), valamint egy ún. LRBG validitás információt tartalmaz. A valid LRBG információ azt jelzi, hogy az utolsó balízolvasás óta nem történt fedélzeti berendezés újraindítás, így nem történhetett egy másik balízcsoport fölötti elhaladás a mozdony számára nem észlelt módon. A valid LRBG információ azonban még nem jelenti azt, hogy a pozíció megbízhatónak tekinthető az RBC számára. Továbbra is fennáll annak veszélye, hogy azonos pozíciójelentés küldése mellett a mozdony időközben átmozgott egy másik vágányra anélkül, hogy az RBC ezt észrevenné, és ez téves menetengedély kiutaláshoz vezethetne. Az 1. sz. és 2. sz. ábrák két egyszerű példát mutatnak arra az üzemi helyzetre, hogy a vonat úgy mozog át másik párhuzamos vágányra, hogy az RBC ezt nem észleli. Az ábrákon a halvány jármű jelöli az RBC által észlelt pozíciót, a sötét jármű jelöli a tényleges pozíciót.
A fenti helyzetekből adódó téves menetengedély kiutalások megelőzése érdekében alapszabályként csak akkor tekinti az RBC megbízhatónak a vonat által jelentett pozíciót, ha biztos lehet abban, hogy a vonat tényleg az adott, a menetengedély generálásakor figyelembe vett jelzőhöz tartozó vágányon van, és nem mozgott át észrevétlenül egy másik vágányra. Alapesetben ez úgy történik, hogy a küldetés-indításkor küldött kezdeti pozíciójelentés után megvárja, hogy vonat által jelentett LRBG értéke megváltozzon. Az LRBG megváltozásából tud az RBC arra következtetni, hogy az adott balízcsoport fölötti elhaladás ténylegesen most történt, és a vonat tényleg azon a vágányon tartózkodik, amelyen a frissen kiolvasott balízcsoport van.
Ennek az általános szabálynak viszont van egy olyan vonzata, hogy amennyiben a jármű ugyanabban az irányban hagyja el az állomási vonatfogadó vágányt, mint ahonnan érkezett (visszafordulás, illetve szerelvényre történő rájárás után), akkor a kijárati jelző balízcsoportjánál nem fog megváltozni az RBC felé küldött pozíciójelentésben az LRBG értéke, hiszen a vágányra való behaladáskor is ezt a balízcsoportot olvasta utoljára. Amennyiben viszont nincs LRBG változás a kijárati jelző balízcsportjánál, akkor a vonat nem tud megbízható pozíciót szerezni, és így részére menetengedélyt sem utalhat ki a kijárati jelzőnél az RBC. Ez esetben a vonat csak SR (Staff Responsible) módban tudja folytatni az útját, és csak a következő jelzőnél, illetve annak ún. TAF (Track Ahead Free) ablakánál tud menetengedélyt szerezni.
Az SR módban megengedett V_NVSTFF sebesség alapértelmezett nemzetközi értéke 40 km/h. Ha ez lenne a hazai nemzeti érték, akkor ez a kérdés nem okozna nagyobb problémát, mert a vonat SR módban is 40 km/h sebességgel haladhatna a következő jelző (tipikusan a kijárati hívásfeloldó) TAF ablakáig, ahol megkaphatná az ETCS L2 menetengedélyt. Azonban a V_NVSTFF magyar nemzeti értéke csak 15 km/h. Ez azzal jár, hogy amennyiben a vonat nem tud menetengedélyt szerezni a kijárati jelzőnél, akkor utána még több száz métert kell maximum 15 km/h sebességgel haladnia, mielőtt megkapja az ETCS L2 menetengedélyt. Ez forgalmi szempontból nyilvánvalóan nem elfogadható helyzet.
Megoldás a fedélzeti oldalon – LRBG információ törlése visszaforduláskor
Az előző fejezetben leírt problémára az tűnik a legegyszerűbb megoldásnak, ha a jármű irányváltásával járó küldetés-indítások előtt valamilyen módon kitöröljük az LRBG értékét a fedélzeti berendezésből. Ez esetben az RBC számára küldött kezdeti pozíciójelentésben ismeretlen LRBG fog szerepelni, a kijárati jelző balízcsoportjánál pedig meg fog változni az LRBG értéke. Így biztosítható az, hogy a kijárati jelzőnél a vonat már megbízható pozícióval rendelkezzen és ETCS L2 menetengedélyt kaphasson. Bármilyen kézenfekvőnek látszik ez a megoldás, sajnos a 2.3.0d ETCS szabvány nem ír elő ilyen LRBG törlési menüpontot a fedélzeti berendezések számára, és a fedélzeti berendezések gyártói sem biztosítanak ilyet. Ennek vélhető oka az, hogy az ETCS szabvány megalkotásakor nem számoltak annyira alacsony V_NVSTFF értékkel, mint amit Magyarországon előírunk. Ezért az LRBG információ fedélzeti berendezésből való törlését csak komplikált, többszörös kezeléssel lehet el érni. Ez pl. úgy végezhető el, ha a fedélzeti berendezést újraindítják (ekkor invalid lesz az LRBG értéke), majd L0 / LSTM szintben küldetést indítanak (ekkor az invalid LRBG kitörlődik), végül kézi szintváltást végeznek L2 szintre.
Szerencsére pályaoldalon is léteznek olyan műszaki megoldások, amelyekkel biztosítható, hogy az RBC az LRBG megváltozása nélkül is megbízhatónak tekintse vonat pozícióját. A következőkben ezeket a megoldásokat ismertetjük.
Természetesen megbízható LRBG
Amennyiben a vonat által jelentett LRBG úgy helyezkedik el, hogy az első váltóig mindkét irányban még legalább két további balízcsoport van, akkor a Thales RBC ezt a vonatpozíciót automatikusan megbízhatónak tekinti. Azért kell irányonként még kettő balízcsoport, mert az egyik meghibásodása esetén is kell egy tartalék balízcsoport, amely megváltoztatja a fedélzeti berendezésben tárolt LRBG értéket az első váltó elérése, vagyis a másik vágányra történő átmozgás lehetőségének fennállása előtt. Ezt az elrendezést nevezzük természetesen megbízható LRBG-nek. Az LRBG és a váltók közötti további balízcsoportokat pedig védő balízcsoportoknak nevezzük. Ez az elrendezés automatikusan biztosítja, hogy egy balízcsoport meghibásodása esetén sem fordulhat elő, hogy a vonat ugyanezt az LRBG értéket jelentve átmozogjon egy másik párhuzamos vágányra. Ezt a megoldást szemlélteti az 5. ábra.
A 2.3.0d ETCS szabvány hiányossága, hogy amennyiben az LRBG a jármű eleje előtt van (visszafordulás esete), akkor az OBU nem jeleníti meg a TAF kérést még akkor sem, ha egyébként az vonat megbízható pozícióval rendelkezik. Emiatt olyan vágányokon, ahol rendszeresen fordulnak vissza személyszállító vonatok, és az utasperon végétől távol van a kijárati jelző (kb. száz méternél messzebb), ott érdemes egy-egy balízcsoportot a peron végeinél elhelyezni. Ezzel biztosítható, hogy a visszaforduló vonat már a peron végénél megkapja a kijárati jelző TAF kérését, és ennek nyugtázása után már innen képes ETCS L2 menetengedéllyel a vágányra megengedett maximális sebességgel kihaladni. Ezt a megoldást mutatja a 6. ábra.
Projektált Megbízható Terület (Trusted Area)
Az előző fejezetben ismertetett megoldás a kijárati jelzők balízcsoportjain kívül mindkét irányban még két-két védő balízcsoportot igényel. Ez a „balízerdő” beruházási és üzemeltetési szempontból egyaránt kedvezőtlen, emiatt törekedni kell a védőbalízok számának csökkentésére. Az ETCS projektáló eszközök ún. Trusted Area (Megbízható Terület) funkciója lehetővé teszi, hogy olyan vágányszakaszokat is megbízható pozícióként kezeljen az RBC, ahol a természetesen megbízható LRBG feltételei nem teljesülnek. Ez esetben csökkenthető a védő balízcsoportok száma, viszont az RBC szoftver helyett a pályamenti ETCS L2 rendszer tervezője felel annak biztosításáért, hogy egy balízcsoport meghibásodása esetén se mozoghasson át a jármű egy másik vágányra úgy, hogy továbbra is a megbízható területre eső pozíciójelentést küldjön az RBC felé. A 7. ábra egy egyszerű példát mutat a projektált Megbízható Terület alkalmazására. Könnyen belátható, hogy ez az elrendezés biztosítja azt, hogy egy tetszőleges balízcsoport meghibásodása esetén sem tud úgy átmozogni a jármű az első vágányról a második vágányra, hogy továbbra is a megbízható terület belsejébe eső pozíciót jelentsen az RBC felé. Egy balízcsoport meghibásodása esetén is legkésőbb BG K2 vagy BG V2 balízcsoport megváltoztatja a fedélzeti berendezésben tárolt LRBG értékét, mielőtt az a megbízható terület belsejébe eső pozíciót tudna jelenteni az RBC felé. Ez a megoldás jelentős többletmunkát igényel a tervek, illetve az RBC adatbázis ellenőrzésekor, valamint a rendszer tanúsításakor. Ennek oka, hogy valamennyi lehetséges, állomáson belüli vonatmozgást manuálisan végigellenőrizve kell kizárni a biztonságkritikus állapotot előidéző helyzetek kialakulását. A 8. ábra egy helytelenül meghatározott projektált Megbízható Terület kialakításra ad nyilvánvaló példát. Ebben a második vágányon szaggatott téglalappal jelölt területekre átmozoghat úgy a jármű, hogy BG K1a vagy BG V1a balízcsoportok meghibásodása esetén téves, továbbra is az első vágányon lévő megbízható terület belsejére hivatkozó pozíciót jelent a vonat az RBC felé.
A megbízható kezdő pozíció biztosításának forgalmi, üzemeltetési és gazdasági dilemmái
Az elmondottakból következik, hogy a visszaforduló vonatok számára elvárt időben csak úgy biztosítható ETCS L2 menetengedély, ha valamilyen területen kompromisszumot kötünk.
- Az LRBG információ fedélzeti törlése esetén a mozdonyvezetőnek kell egy összetett, és a fedélzeti berendezés újraindítását is igénylő műveletsort elvégeznie.
- Természetesen megbízható LRBG kialakítása esetén jelentős számú többletbalíz telepítése szükséges. Ez egyrészt jelentősen növeli a beruházási költséget, másrészt az üzemeltetési költségeket is ugyanígy megemeli. Például egy aláverés vagy ágyazatrendezés esetén minden balízcsoportot le kell szerelni, majd utána visszaszerelni. Nem mindegy, hogy ez hány balízt érint.
- A projektált Megbízható Terület alkalmazásával csökkenthető ugyan a szükséges védőbalízok száma, viszont jelentős többletmunkát igényel a rendszer biztonságának igazolása.
- Esetleg szóba jöhet még az SR módban megengedett V_NVSTFF sebesség nemzeti értékének megemelése.
Egyedüli üdvözítő megoldás tehát nem létezik. Mindenhol az adott állomási technológia, a valós forgalmi viszonyok, a vágányhálózat topológiája, valamint az utasperonok elhelyezkedése alapján kell meghatározni a helyileg indokolt kialakítást. Egyelőre valós üzemi tapasztalatokkal nem rendelkezve, az üzemeltetővel történt egyeztetések alapján, az alábbi alapelveket alkalmazzuk a megvalósítás alatt álló ETCS L2 projektekben:
- Amelyik állomási vágányon napi rendszerességgel történik vonatok képzése vagy visszafordulása, ott kialakításra kerül természetesen megbízható LRBG vagy projektált Megbízható Terület. A Boba–Bajánsenye projektben Zalaszentiván, Zalalövő és Őriszentpéter állomásokon alakítunk ki ilyen vágányokat.
- Ahol a kijárati jelző az utasperon végétől 100 méternél messzebb van, ott belső védőbalízokat helyezünk el, hogy a visszaforduló vonatok már a peron végétől ETCS L2 menetengedélyt kaphassanak. A Boba–Bajánsenye projektben Zalaszentiván I. és II. vágánya ilyen kialakítású, amelyeket a Szombathely–Zalaegerszeg személyvonatok visszafordítására használnak.
- A többi állomási vágányon, ahol csak alkalomszerűen történik vonatok képzése vagy visszafordítása, a mozdonyvezetők közreműködése szükséges a fedélzeti berendezésben tárolt LRBG törléséhez.
Mint az a jelen cikkben tárgyalt részterület vonatkozásában is látszik, az ETCS L2 bevezetése izgalmas kihívások elé állítja az üzemeltetőt és az ETCS szállítót egyaránt. Az elkövetkezendő években is támogatni kívánjuk az ETCS L2 projektek szakmailag is sikeres, partneri alapon történő megvalósulását.
Török Imre
A cikk a Vasúti VezetékVilág 2017. júniusi számában jelent meg.