02 Ptok Verzicht auf Signale - ifev.rz.tu-bs.deifev.rz.tu-bs.de/RailAutomation/RA2007/pdf/02_Ptok_Verzicht_auf_Signale.pdf · DB Systemtechnik , 14.06.2007 3 Verzicht auf Signale

München, 18.05.2007 (Vers 07)

Bernhard Ptok , TZF43

Verzicht auf Signale bei ETCS

Rail Automation 2007Braunschweig 05./06. Juni 2007

Deutsche Bahn AG

Technik / Beschaffung; DB Systemtechnik

2DB Systemtechnik , 14.06.2007

Verzicht auf Signale bei ETCS

Inhalt

1. Einführung

2. Reduzierung von LST Einrichtungen

3. Anforderungen und Randbedingungen

4. Konzepte für Verzicht auf Signale

5. Verfahren bei Störungen

6. Vergleich der Konzepte


Verzicht auf Signale bei ETCSEinführung

Ziele ETCS

Interoperabilität

Erhöhung Leistungsfähigkeit

Verbesserung Sicherheit

Kostenreduzierung durch Standardprodukte

Kostenreduzierung durch Einsparung von Infrastruktur



ETCSETCSFzgFzg--GerGeräätt

Radio infillRadio infill

EuroLoopEuroLoop

StellwerkStellwerkLevel 1 mit Infill



EuroBaliseEuroBalise ((OrtungOrtung))


StellwerkStellwerk und und StreckenzentraleStreckenzentraleETCS Level 2

Signale optional



ZugZug--VollVoll--ststäändigkeitndigkeit ETCSETCS

FzgFzg--GerGeräätt

StellwerkStellwerk und und StreckenzentraleStreckenzentrale

EuroBaliseEuroBalise ((OrtungOrtung))

Level 3



EuroBaliseEuroBalise ((OrtungOrtung + + DatenDaten))

Level 1 LS (Limited Supervision)




ETCS L1LS (Limited Supervision)

ETCS LS ist Betriebsart bei ETCS (kein Level) für SRS 3.0.0 geplant mit SRS 2.3.0 nicht möglichkeine Anzeige von Führungsgrößen, d.h. Überwachung im Hintergrund und Streckensignale sowie nationale Betriebsverfahren sind zu beachten Überwachung erfolgt je nach vorhandenen Streckeninformationen

je nach Class B Sytem und Anforderung Netz festzulegenBeispiele a) nur Anzeige von Warnungen

b) Voll-Überwachung im Hintergrundc) nur kontinuierliche Überwachung von Lfst und zwischen Vor-

und HauptsignalLS ermöglicht technische Interoperabilität aber keine betriebliche LS ermöglicht fahren mit reduzierter Str- Ausrüstung im Vergleich zu L1



StreckeneinrichtungenVerzicht auf Infill vor dem Vorsignal (bei L1 (Vollüberwachung) sind ca. 800 m Verkabelung erforderlich)Vereinfachungen bei der Projektierung allg.keine „SIL 4 Technik“, d.h. Vereinfachungen bei

Produkten (Balisen, LEU und Signalanschaltung) und Prozessen für Planung, Abnahme und Instandhaltung

Machbarkeit von Verzicht auf gesonderte Energiezuführung wird untersuchtVereinfachungen bei Schulungen für Tf, die nur auf LS Strecken zum Einsatz kommen(nationale Signale / Vorschriften gelten)

Fahrzeugeinrichtungenkeine Einsparungen für interoperable Fahrzeuge bei ETCSUmsetzung LS ermöglicht ggf. vorzeitige Ablösung von Class B Systemen (bei entsprechender Migrationsstrategie der EIU)

Anm.: LEU: Line side electronic unit ; EIU: Eisenbahn Infrastrukturunternehmen


Verzicht auf Signale bei ETCSReduzierung von LST Einrichtungen

Welche Einrichtungen können reduziert werden ?

Verzicht auf Streckensignale

Reduzierung von Signalen (allg.)Vor- und Hauptsignale

Rangiersignale und sonstige

Verzicht auf Gleisfreimeldung


16%

8%

11%

6%

1%11%2%1%10%

7%

2%

8%

4%9% 2% 2%

Bahnmark Signalmark

58% 42%Außenanlage

Stellteile

Rechner

Bedien- und Leittechnik

StromversorgungErd- und Kabelverlegearbeiten

KabelBestand-teile

Sipo(+Arbeitszug-

führer)

Telekom

Signalausleger

Hochbau

OberbauFahrleitung

50Hz-Anlagen

Anpassung analte Technik

Signalmark- und Bahnmarkanteil eines Stellwerkes ermittelt im Rahmen einer Wertanalyse (Beispiel)



80 Km Strecke mit Zwischenbahnhöfen, ohne Bfe Mannheim-Friedrichsfeld und Darmstadt

Mischbetriebstrecke bis 160 km/h

dichte Blockteilung: durchschnittlich 1,5 km

sehr hohe Auslastung

BeispielstreckeDarmstadt - Mannheim-Friedrichsfeld:

Die Pflicht zur Einführung von ETCS ist gesetzlich verankert. Hierzu wurden Varianten der Streckenausrüstung anhand einer Beispielstrecke gegenübergestellt



Kostenvergleich der Varianten am Beispiel der Strecke Mannheim – Darmstadt

A: Weiterführungsfall:Ausrüstung mit heutiger LST, Signale mit PZB ausgerüstet, Annahmen für rationalisierten Zustand berücksichtigt.B:wie Variante A ergänzt um ETCS L2C: ETCS L 2, reduzierte Anzahl an Signalen:Vor- und Hauptsignale als Einfahr- und Ausfahrsignale für durchgehende Hauptgleise und jeweils ein Überholgleis je Richtung bleiben erhalten, andere entfallen.D: ETCS L2, ohne Signale:alle Vor- und Hauptsignale entfallen, an virtuellen Signalstand-orten ETCS-Blockkennzeichen in der Rückfallebene Nutzung GSM-R.E: ETCS L2 ohne Signale und vereinfachter L1 LS:an virtuellen Signalstandorten ETCS-Blockkennzeichen;an ausgewählten ETCS Block -Kennzeichen schaltbare Balisen und HilfssignaleF: ETCS L1 mit SignalenG: ETCS L1LS mit Signalen

Variantenübersicht

A 140B 140C 40D 1E 1F 140G 140

020406080

100120140160

A B C D E F G

Anza

hl S

igna

le

0

20

40

60

80

100

120

A B C D E F G

ETCS

BahnEuro

SignalEuro

Kosten in %

Anzahl der Signale

Variante




Verzicht auf Signale

Betrachtet wurde Verzicht auf Vor-Hauptsignale

Entfall der Kosten für Material, Montage, Abnahme (teilweise), Instandhaltung

Projektierung weiterhin erforderlich

Aufwand für BahnEuro reduziert sich anteilig

Abschätzung Einsparungen auf Beispielstrecke von ca. 20%


Verzicht auf Signale bei ETCSAnforderungen und Randbedingungen

Kostenstruktur ETCS

Betriebsqualität

Betriebsverfahren im Regelbetrieb

Verfahren für Rückfallebene

grundsätzliche Möglichkeiten der Level für Verzicht auf Signale

Kosten ETCS Fahrzeugeinrichtungen

Migration

Wesentliche Randbedingungen sind:


Verzicht auf Signale bei ETCSKostenstruktur ETCS Level 1, Level 1 LS und Level 2

nicht erforderlichInfill 250 mH-Sig.: 250m Infill; V-Sig.: 1000m InfillKabel für Infill Balisen

LEU, schaltbare Balisen, Kabel, Wegezeiten

in x% der Fälle ist Energieversorgung für LEU nachzurüsten (mit Low Power LEU vermeidbar)

nicht erforderlich

In x% der Fälle vereinfachte LEU´s(Konzept)

z.T. erforderlich

erforderlich für - schaltbare Balisen und LEU- Balisentelegramme- Energieversorgung

nicht erforderlich

nicht erforderlich

nicht erforderlich

nicht erforderlich

ETCS L1 LS

nicht erforderlichSignalbalisen, Infillbalisenschaltbare Balisen, LEU

nicht erforderlich400m LoopLoop

Balisen, RBCLEU, schaltbare Balisen, Kabel, WegezeitenInstandhaltung

nicht erforderlichin x% der Fälle ist Energieversorgung für LEU nachzurüsten (mit Low Power LEU vermeidbar)

Kabel für Nachrüstung Energie

ca. 3 Balisen pro Signal und alle 1000 m Ortungsbalisez.T. erforderlichFestdatenbalisen

erforderlich für Festdatenbalisen Streckenatlas=> Potential für Optimierung / Automatisierung nutzen

erforderlich für - schaltbare Balisen und LEU- Balisentelegramme- Energieversorgung

Projektierung

geringerer Aufwand bei gemeinsamer Erneuerung Stw, BZ, ETCS ; Aufwand für RSTW noch prüfennicht erforderlichRBC Schnittstellen zu

Stw, BZ, NRBC,

wird für HGV-Strecken notwendig, kann auch für andere ETCS Strecken genutzt werden=> vergleichsweise großes Potential zur Kostenreduzierung

nicht erforderlichRBC SW-Entwicklung(einschl. Systembetreuung)

Kostenanteil ca. 100 T€nicht erforderlichRBC -Hardware

redundante Anbindung der BTS nachrüstennicht erforderlichErtüchtigung GSM-R

ETCS L2ETCS L1



Betriebsqualität

- gleiche Sicherheit wie heute

- gleiche bzw. höhere Verfügbarkeit als heute

- gleiche bzw. höhere Leistungsfähigkeit als heute

- Hochgeschwindigkeitsverkehr ermöglichen

- Teilblock und Hochleistungsblock



„stop if in SR“Balisengruppe

Fahrzeuge ohne PZBPosition des Fahrzeuges unbekannt bzw. vom RBC als unzuverlässig eingestuft (nach Rangieren)Tf muss RBC-Ruf-Nr. und RBC-ID-Nr. überprüfen bzw. eingeben => Aufwand + Zeitbedarf Schriftlicher Befehl vom Fdl wegen a) operational rules und b) Vorbeifahrt am Fahrt zeigenden Signal in SR mit betätigter Befehlstaste => Aufwand + ZeitbedarfBeginn der Fahrt in Mode SR (staff resposible / Befehlsfahrt) mit aktivierter „Befehlstaste“ am SignalTf betätigt 2x „Befehlstaste“: zum Start und um Zwangsbremsung an SR-Balisen zu unterdrücken=> keine Überwachung gegen Anfahrt gegen Halt zeigendes Signalnach sicherer Ortung (Lesen von Balisen) Aufnahme in „ETCS-Vorsichtauftrag“, erst ab folgendem Hauptsignal in „ETCS-Vollüberwachung“ => Fahrtzeitverlust

Fahrzeuge mit PZBTf betätigt Start-TasteRBC kommandiert Wechsel nach PZBBeginn der Zugfahrt im Level STM PZBAufnahme in ETCS Level 2 am nächsten vorgesehenen Levelübergangspunkt

Betriebsverfahren im RegelbetriebBeispiel: Beginn einer Zugfahrt in ETCS L2 mit SRS 2.3



„stop if in SR“Balisengruppe

4711

AnforderungenAufbau Kommunikation mit dem richtigen RBC(auch für geschleppte Fahrzeuge)Feststellen der Position des Zuges (wenigsten gleisabschnittsgenau)Erteilung Fahrauftrag (ohne schriftlichen Befehl)

Verfahrensvorschlag Kommunikation zum örtlich nächsten RBC durch Kurzwahlfunktion Fdl hat Zugnummer einem Gleisabschnitt zugeordnet => Schnittstelle RBC – Zugnummernanlage Tf betätigt „Startaste“RBC komandiert SR-Fahrt (ohne schriftlichen Befehl) und Liste von „erlaubten“ Balisen(aber nur, wenn für den vom Fdl zugeordneten Standort des Zuges ein Fahrweg gestellt ist)=> keine Notwendigkeit für Befehlstaste beim Überfahren von SR-Balisen

Nach sicherer Ortung (Lesen von Balisen): Aufwertung nach ETCS-Vorsichtauftrag (für den belegten Abschnitt bis zum Ausfahrsignal) bzw. ETCS-Vollüberwachung (ab dem Ausfahrsignal) durch RBCZwangsbremsung beim Lesen von „verbotenen“ Balisen

Betriebsverfahren im RegelbetriebBeispiel: Beginn einer Zugfahrt in ETCS L2 mit SRS 3 (Verfahren in Abstimmung)


Verzicht auf Signale bei ETCSVerfahren bei Störungen

Ausrüstung und Betriebsverfahren in der Rückfallebene bestimmen Kosten und Leistungsfähigkeit bei Störung von GSM-R und ETCS

Betriebsqualität, Leistungsfähigkeit und Kosten in der Rückfallebene abhängig u.a. von:

Blockteilung

Fahrplan (Zugfolgezeiten, Mischung von G- und P- Zügen, verkehrlichen Halten im gestörten Bereich)

Ausleuchtung mit öffentlichem GSM

Skalierbare Verfahren ermöglichen optimierte Rückfallebene

Rückfallebene


Grundsätze

sind für die Behandlung von Störungen festzulegen, z.B.

Bei GSM-R Störung bis ca. 6 km Ausdehnung wird i.d.R. das RBC eine Fahrerlaubnis über den gestörten Bereich hinweg erteilen (örtlich festzulegen)

Nach Ausfall GSM-R kann Tf auf Sicht bis zum nächsten ETCS-Blockkennzeichen vor einem Gefahrenpunkt vorziehen (notwendig, wenn kein Befehl erteilt werden kann)



Varianten 1 Reduzierte ortsfeste Signalisierung

ortsfeste Signale im reduzierten Umfang mit L1, sonst ETCS Blockkennzeichen

z.B. nur Ein- und Ausfahrsignale für durchgehende Hauptgleise und jeweils ein Überholgleis (keine Blockstellen) mit Signalen ausrüsten (auf Bsp.- Strecke Mannheim – Darmstadt Reduzierung um 60 %)

RBC kann Wechsel nach L1/LS kommandieren (für Fz, die in gestörten Bereich einfahren)



Varianten 2 Rückfallebene ETCS L1LS

schaltbare Balisen mit vereinfachten Signalen (Fahrauftragsaufnahmesignal (FAAS)), die anzeigen, dass Fahrerlaubnis in Balisen vorliegt (statt Signale wie in Variante 1)

RBC kann Wechsel nach L1/LS kommandieren (für Fz, die in gestörten Bereich einfahren)

FAAS ggf. am oberen Ende des ETCS- Blockkennzeichens anbringen (Sichtbarkeit auf 250m, um Bremsung auf Schrittgeschwindigkeit zu vermeiden)

vereinfachte Projektierung möglich z.B.im Bhf nur Vmax 40 km/h überwachen auf der Str. max. Geschwindigkeit und Länge der Fahrterlaubnis mit Baliseübertragen



Variante 3 keine technische Rückfallebene

Ausrüstung nur mit ETCS Blockkennzeichen

Fahrt auf Befehl (KoRil 408)

öffentliches GSM ist Vorraussetzung (Adressierung für Kommunikation Tf – Fdlnoch zu klären)



Verzicht auf Signale bei ETCSKonzepte für Verzicht auf Signale

Verzicht auf Signale mit

1. ETCS L1 ohne Signale mit Kennlicht

2. ETCS L1 mit Loop

3. ETCS L1 mit Funk-Infill

4. ETCS L2 (Teilblock)

5. ETCS L2 ohne Rückfallebene

6. ETCS L2 mit reduzierter Ausrüstung ETCS L1LS

7. ETCS L3


Verzicht auf Signale bei ETCSKonzepte für Verzicht auf Signale

XXXXXXXAusrüstung Fahrzeuge

XFreimeldung Gleise nach Rangierbewegung

XSicherung von Rangierbewegungen

XFahrstraßenlogik für L3

XXLoop nur optional

XXX(X)XErhöhung Verfügbarkeit GSM-R

Xfür breite Anwendung: betriebliche Behandlung von Störungen

XLS erst für SRS 3 geplant

XXX(X)XAnzahl Frequenzen / Nachrüstung GPRS

X

X

ETCS L1

X

X

ETCS L1 Loop

X

X

ETCS L1 Funk-Infill

X

ETCS L2 Teilblock

ETCS L2 ohne Rück-fallebene

ETCS L2 + reduzierter ETCS L1LS

Xsichere Zuglänge / Zugvollständigkeit für Gü-terzüge (betr. Verfahren, techn. Einrichtung.)

nur teilweise Reduzierung der Signale

Loopausrüstung

Signale zur Aufwertung

Infillbalsien, Verkabelung

ETCS L3Migrationshürdenfür Verzicht auf Signale(Auswahl)


Verzicht auf Signale bei ETCSFazit (1)

Kostenreduzierung für Infrastruktur durch ETCS Level 2 ohne Signale und Rückfallebene mit reduzierter Ausrüstung von Level 1 (LS)

Grundausstattung ETCS Level 2 (GSM-R, Balisen mit Orts- und Geschwindigkeitsinformationen, RBC)

Rückfallebene ist Level 1 (LS); im Einzelfall Verzicht auf technische Rückfallebe

Zusätzlich schaltbare L1-Balisen mit Fahrauftragsaufnahmesignal (FAAS)am Esig in Regelgleis, am Asig am Gleis der gewöhnlich genutzten Fahrtrichtung, am durchgehenden Hauptgleis und an einem Überholungsgleis je Fahrtrichtung; an Bksig nur wenn Weichen gedeckt werden (Abzw., Üst, etc.).

Sichtbarkeit FAAS (ca. 250 m), erlaubt bei Anzeige „Fahrauftrag in der Balisevorhanden“ eine Annäherung mit 40 km/h an die Balise.

Strecke: An den L1 Balisen wird eine Fahrerlaubnis und das statische Geschwindigkeitsprofil bis zur nächsten L1 Balise übertragen (Ganzblock).

Bahnhof: An den L1 Balisen wird Überwachung auf vmax 40 km/h kommandiert



Vorteile:Einsparungen bei Infrastrukturkosten von 15 % bis 20% möglich

Verbesserung der Leistungsfähigkeit durchVermeidung von Leistungseinschränkungen bedingt durch Vorbeifahrt an Vorsignalen in Warnstellung (restriktive Überwachung)Realisierung eines Hochleistungsblockes (Teilblock)Geschwindigkeitsreduzierung auf das fahrwegbestimmende Element (z.B. Weiche).

Vermeidung von Störungen an Signallampen und Schalteinrichtungen am Signal.

Verbesserung der Leistungsfähigkeit durch Kombination Level 2 (Güterzüge) und Level 3 (Personenzüge) bei zeitlicher Entmischung



Randbedingungen:Ausrüstung aller Triebfahrzeuge und Steuerwagen für betreffendes (Teil-) Netz erforderlich

Bei Verzicht auf technische Rückfallebene und Ausfall GSM-R Netz bzw. der ETCS – Zentrale müssen die Informationen an die Tf mittels Befehl übermittelt werden erhebliche betriebliche Behinderungen

Hohe Anforderungen an Verfügbarkeit GSMR => Redundanz der zentralen Komponeten notwendig

Migration noch zu klären


ETCS- KostenvergleichVorgaben zur Ermittlung Elementanzahl ETCS L2

Balisen: Randbedingungen: B1 u. B2: Ortungsbalisen Vorsignalabstand 1000 mB3: „Stop if in SR“-Balisengruppe

RBC pro Stw bzw. Unterzentrale

Schnittsellen zu NRBC, Stw, GSM-R

Balisen

Fernsteuerung RSTW

Ertüchtigung GSM-R (redundante Anbindung BTS)

300 m

≈1000 m

V40014001

B1 B2 B3

Back Up


ETCS- KostenvergleichVorgaben zur Ermittlung Elementanzahl ETCS L1

Balisen: Randbedingungen: B1 – B3: Infill-Balisen für Hauptsignal 4001 Vorsignalabstand 1000 m, Streckenhöchstgeschwindigkeit 160 km/hB4: Balisengruppe zur Übertragung Fahrterlaubnis

250 m

800 m

1800 m

B1 B4

V40014001

LEU4001

LEUV4001

B2 B3

Loop

Back Up


ETCS-Kostenvergleich auf POSVorgaben zur Ermittlung Elementanzahl ETCS L1 LS

Balisen: Randbedingungen: B1 – B2: Infill-Balisen für Hauptsignal 4001 Vorsignalabstand 1000 m, Streckenhöchstgeschwindigkeit 160 km/hB3: Balisengruppen zur Übertragung Fahrterlaubnis

250 m

1000 m

B1 B3

V40014001

LEU4001

LEUV4001

B2

Back Up

Documents

02 Ptok Verzicht auf Signale - ifev.rz.tu-bs.deifev.rz.tu-bs.de/RailAutomation/RA2007/pdf/02_Ptok_Verzicht_auf_Signale.pdf · DB Systemtechnik , 14.06.2007 3 Verzicht auf Signale