NUOVE TECNOLOGIE PER IL COMANDO/ CONTROLLO E SEGNALAMENTO FERROVIARIO

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1 NUOVE TECNOLOGIE PER IL COMANDO/ CONTROLLO E SEGNALAMENTO FERROVIARIO Tor Vergata, 30 maggio 2007 Enzo Marzilli Direzione Tecnica Direzione Norme, Standard, Sviluppo e Omologazione

2 Contenuti della presentazione: 1. PROCESSI DI OMOLOGAZIONE 2. ERTMS/ETCS 3. GSM-R 4. APPARATO CENTRALE COMPUTERIZZATO (ACC) 5. SISTEMA CONTROLLO MARCIA TRENO 6. SISTEMA di SUPPORTO alla CONDOTTA (SSC) 7. TRENO DIAGNOSTICO MULTIFUNZIONALE 8. INTEGRAZIONE TECNOLOGICA E FUNZIONALE 2

3 1 PROCESSO OMOLOGATIVO A NORMA CENELEC 3

4 Concetto 1 Definizione del Sistema Condizioni Applicative 2 Analisi del Rischio Requisiti di Sistema 3 4 RFI Allocazione dei Requisiti di Sistema 5 Progettazione e Implementazione Realizzazione 6 7 FORNITORE O ENTE TERZO Installazione 8 Validazione del Sistema (Accettazione di Sicurezza e Commissioning) 9 Accettazione del Sistema10 nitoraggio stazioni 12 Esercizio e Manutenzione 11 Modifiche e Retrofit 13 RFI De-commissioning 14 4

5 2 EUROPEAN RAIL TRAFFIC MANAGEMENT SYSTEM / EUROPEAN TRAIN CONTOL SYSTEM ERTMS/ETCS 5

6 Soluzioni ERTMS-ETCS ETCS previste ERTMS/ETCS livello 2 Balise antenna LEV 2 LEV 1 ETCS Balise senza sistemi di riserva per le nuove linee AV/AC sovrapposto all attuale sistema per la linea AV Rome Firenze e per le linee convenzionali dove l interoperabilità è pianificata nel medio lungo termine ERTMS/ETCS livello 1 (con funzionalità di radio infill GSM-R) Balise antenna LEV 1 ETCS LEU sovrapposto all attuale sistema per le linee convenzionali dove l interoperabilità è pianificata nel breve - medio termine Switchable Balise Non-switchable Balise Usa i componenti interoperabili del SCMT (Eurobalise,encoder, etc.). 6

7 ERTMS/ETCS L2- il sistema Segnalamento laterale assente Sistema di segnalamento interoperabile per Linee AV (velocità fino a 300 km/h) caratteristiche Autorizzazione al movimento gestita dal radio block centre (RBC) e inviata al treno attraverso il sistema continuo di collegamento radio GSM-R Controllo continuo di velocita dal computer in sicurezza di bordo e comando di frenatura per velocita oltre quella consentita Visualizzazione, su schermo in cabina di guida, dei dati di velocita consentita e della distanza dall ostacolo per il macchinista 7

8 Architettura Sotto Sistema di Terra ERTMS/ETCS Roma Napoli 200 KM lunghezza tratta AV/AC 20 Apparati Centrali a Calcolatore 3 RBC 8

9 (DMI SCMT Separato in prima fase) Bordo ERTMS/ETCS

10 Bordo ERTMS/ETCS+STM(architettura ETCS+STM(architettura integrata) Sistema di Registrazione Sistema di Misura e visualizzazione di velocità Sistema di protezione e controllo Sistema di controllo presenza e vigilanza del personale di condotta Sistema di ausilio alla condotta Sotto - Sistema di nterfacciamento al ersonale di Condotta Supporto di registrazione DMI ERTMS Visualizzazioni Nazionali Organi di rilevamento Mobile MMI Radio Sotto - Sistema di Elaborazione JRU EVC STM SCMT STM X STM Y Modulo Euroradio SISTEMII TRENO Sotto - Sistema di Interfacciameto al Materiale Rotabile Radar GT GT ORGANI TRENO Sotto - Sistema di Interfacciamento al SST Antenna Per PI Antenna Per PI Antenna X CdB Antenna X CdB

11 ERTMS/ETCS POSTO CENTRALE AV/AC ROMA-NAPOLI TD QL RBC SCC GSM-R 11

12 ERTMS/ETCS POSTO CENTRALE AV/AC TORINO-NOVARA 12

13 TEST DI SISTEMA : DUE TRENI ERTMS/ETCS IN SUCCESSIONE GESTITI DA RBC Spazio(Progressiva KM) NID_ENGINE1 = 5802 L_ENDSECTION 1NID_ENGINE2 = 5804 L_ENDS Coda Treno1 Coda Treno2 Start START Tempo secondi ( ) 13

14 INTERFACCIA OPERATORE RBC Fine ezione Fine Sezione prima PdS Icona treno Modo operativo Numero Treno FS Velocità Vnv Menù Principale Arresti di Em Rallentam Pun Rallentam Pre Arresti di Em Messaggi di T RBC Educatio Tacitaz Suon Tabelle Opzioni Logout QLv1 (1) QLv2 (1) RBC1RBC2RBC3 RBC1RBC2RBC3 Tastiera KDI DVC Coda del Treno Testa del Treno ID RBC ID Treno Stato Data Operatore 1 RBC CONFERMATO 13/02/2004 Unità 08:05:52 diagnostica RBC ATTESA 13/02/ :55: Cestello VMMI-HSL 3 RBC CONFERMATO 13/02/ :28: (armadio elaborazione) 4 RBC REVOCATO 13/02/ :56:12 Unità ventole RBC CONFERMATO 15/02/ :35: RBC CONFERMATO 15/02/ :52: RBC CANCELLATO 15/02/ :55: RBC ATTESA REV 15/02/ :55: RBC CONFERMATO 15/02/ :26: GEA IPA Rallentamenti o emergenze ai treni via radio dal centro Movement Authority 14

15 ERTMS/ETCS DRIVER MACHINE INTERFACE: cambio fase 15

16 ERTMS/ETCS DRIVER MACHINE INTERFACE: cambio catenaria 16

17 3 GSM-R 17

18 18

19 Tecnologie - RETE GSM-R In data 21 aprile 2005 attivato servizio terra-treno con chiamata d emergenza Inseriti nella rete utenti di Trenitalia ed IF Radio terra-treno Radio manovre Radio in galleria Controllo Marcia Treno Radio di piazzale Lavori e manutenzion e Servizi sostitutivi Unica infrastruttura radio interoperabile per tutti i servi Rete GSM-R attiva dal ROLL-OUT di Rete in 3 fasi Fase 1 Fase 2 Fase 3 Servizio fondamentale supportato dalla Rete: Chiamata di emergenza (*) = Servizio non disponibile in roaming Prevista estensione rete GSM-R R a km Impianti radio propri su 7500 km della rete commerciale FS Roaming su reti GSM pubbliche per le altre linee e back-up su linee commerciali Copertura radio gallerie sia per GSM- R che per GSM di TIM e Vodafone Integrazione con Rete Telefonica Fissa 19

20 LIVELLI DI COPERTURA IN RADIO FREQUENZA: Rete GSM-R per tratte AV/AC Requisiti di Sistema GSM-R Copertura radio e distribuzione dei canali Condizioni Nominali: 92 dbm probabilità di copertura 95% su ogni intervallo di posizione (100m) Guasto di una BTS: 98 dbm - probabilità di copertura 95% su ogni intervallo di posizione (100m) Requisiti sul Numero di Canali per l esercizio ferroviario GSM-R Traffic Channel (TCH): ETCS Applicazioni Vitali: n.1 TCH (per ogni Circuito di Binario (1800m), per ogni direzione) In the area of RBC Handover: n.2 TCH (per ogni Circuito di Binario (1800m), per ogni direzione) Applicazioni non Vitali: n.1 TCH (per ogni Circuito di Binario (1800m), per ogni direzione)

21 Tratta AV Roma-Napoli Ridondanza di Copertura dondanze X ivello tensità po GSM-R -85 dbm in line -75 dbm in station or better - 98 dbm EIRENE limit Campo Minimo Garantito per Esercizio Commerciale in caso di Degrado di una BTS intermedia(-98 dbm) 21

22 GRASS (GSM-R Risk ASSessment) Regione di Fuori Servizio Regione di corretto funzionamento E s /N Progetto di ricerca finalizzato ad individuare le possibili cause di degrado del sistema GSM-R, I rischi associati e le possibili mitigazioni 22

23 4 APPARATO CENTRALE COMPUTERIZZATO (ACC) 23

24 Tecnologie - ACC Legenda TO : terminale operatore TM : terminale manutenzione TF : tastiera funzionale QL :quadro luminoso MMI : man machine interface CE : controllore di ente Sottosistema Interfaccia Operatore Funzioni di Supporto Supervisione Diag.& Man. Sistema Sistema Elaborazione Elaborazione TO TM Ausiliarie Sistema Elaborazione Stampa Interfaccia Sistemi Esterni Sistema Elaborazione I/O Posto Centrale Calcolatore Centrale TF QL MMI SCC Encoder Comandi Risposte Blocco Unità Elaborazione delle Logiche Nucleo in Sicurezza Ordini Stati ACC Posto Centrale Roma T.ni APPARATI ELETTRONICI CHE GESTISCONO IN SICUREZZA IL TRAFFICO FERROVIARIO NELLE STAZIONI Controllano e comandano i movimenti dei treni nelle stazioni (itinerari, manovre), da e verso le linee ad esse collegate sistema trollori ente Interfaccia con il PC CE CE CE CE CE Interfaccia con il PC CE CE CE CE CE PIAZZALE Interfaccia con il PC CE CE CE CE Controllano e comandano singolarmen i dispositivi e gli enti di piazzale Garantiscono per queste macro-funzion un elevato grado di affidabilità e sicurezza Consentono un elevato livello di diagnostica 24

25 Tratta AV Multistazione SCC RBC NVC TLC-LD per SCC + Fibra Ottica BTS GSM-R PM LL PJ PC PT Posizione Treno Movement Authority LAV npp npp npp npp LL Eurobalise 25

26 SCMT SISTEMA CONTROLLO MARCIA TRENO 26

27 SCMT SISTEMA CONTROLLO MARCIA TRENO Realizza 3 funzioni fondamentali: 1)Ripetizione Segnali Continua BAcc 2)Ripetizioni Segnali Discontinua 3)Vigilante 27

28 SCMT INTERFACCIA UOMO MACCHINA 28

29 SISTEMA DI SUPPORTO ALLA CONDOTTA SSC IL SISTEMA PER MEZZO DI APPARECCHIATURE INSTALLATATE A BORDO DEL TRENO E A TERRA PROTEGGE IL CONVOGLIO RISPETTO AI LIMITI DI VELOCITA IMPOSTI DAL SEGNALAMENTO E DAL SUPERAMENTO INDEBITO DI SEGNALI DISPOSTI A VIA IMPEDITA 29

30 Principi base di funzionamento 1 TRANSPONDER Riceve dal SSB una portante a 5,8 GHz Ritrasmette al SSB la portante modulata DPSK su sottoportanti F1(10,7 MHz) e F2 (13MHz) ad un bit-rate di kbps per limitare possibili problemi di crosstalk 30

31 Principi base di funzionamento 2 Diagnostica remota via GSM Comunicazione digitale da terra a bordo sulla banda delle microonde (5.8 GHz ) Trasmettitori alimentati direttamente dal segnale Installazione a terra e a bordo non intrusive Un messaggio 250 bit viene trasmesso da terra a bordo su ogni punto informativo posto in corrispondenza dei segnali. La logica di bordo controlla spazio e velocità e comanda la frenatura in caso di superamento dei limiti. 31

32 Cross Talk: descrizione del problema Consiste nell acquisizione da parte dell apparato (SSB) installato sul treno di informazioni trasmesse da un punto informativo di terra (SST) non pertinente. SSB dotato di 2 coppie di receiver installate una sulla parte anteriore del treno senso marcia e l altra sulla parte posteriore SST di 2 tipologie: SST che trasmettono segnali modulati a frequenza F1 (10,7 MHz) e SST che trasmettono segnali modulati a frequenza F2 (13 MHz) 32

33 Cross Talk: caratteristiche attrezzaggio I Punti Informativi (PI) associati a segnali a vela tonda (che si trovano alla sinistra del treno rispetto al suo senso di marcia) sono di tipo F1 I Punti Informativi (PI) associati a segnali a vela quadrata (che si trovano alla destra del treno rispetto al suo senso di marcia) sono di tipo F2 I Receiver installati sul lato sinistro del treno senso marcia sono di tipo F1 I Receiver installati sul lato destro del treno senso marcia sono di tipo F2 33

34 Cross Talk: layout attrezzaggio Linea a doppio binario (banalizzata) Linea a semplice binario 34

35 Cross Talk: esempio di cross talk Scenario 1: il SSB a bordo del treno acquisisce l informazione trasmessa dal SST associato ad un segnale (B) disposto sullo stesso binario di transito del treno ma riferito al senso opposto di marcia 35

36 Cross Talk: contromisure adottate Caratteristiche tecnologiche di transponder e receiver (potenza emessa, diagramma di radiazione, guadagno, ) Soluzioni installative a terra e a bordo Diversità in frequenza (il treno al suo passaggio illumina il transponder del segnale B di tipo F1 con il receiver F2) Integrazione informazioni GPS per il riconoscimento da parte del treno del proprio trasponder 36

37 Applicazioni GPS/EGNOS per SSC Principali vantaggi del sistema EGNOS (EUROPEAN GEOSTATIONARY NAVIGATION OVERLAY SERVICE) Maggiore disponibilità della copertura 3 satelliti geostazionari aggiuntivi Maggiore accuratezza sulla misura della posizione geografica Disponibilità di un informazione di integrità del segnale 37

38 Applicazioni GPS/EGNOS per SSC Validazione Puntualie e Dinamica delle coordinate GPS/EGNOS Validazione Puntuale L integrità della posizione rilevata dal ricevitore GPS/EGNOS può essere verificata puntualmente in prossimità di punti informativi contenenti le informazioni sulle coordinate geografiche del punto informativo stesso. Validazione Dinamica Dalle informazioni sulla posizione geografica può essere calcolata la distanza (D) percorsa dall ultimo punto di controllo delle coordinate. Tale distanza può essere confrontata con quella (l) calcolata tramite generatore tachimetrico presente sulla ruota del rotabile. d2 d3 d4 d5 l d6 d7 d8 d9 P2 P1 d1 D = 9 = d i 1 i 38

39 Applicazioni GPS/EGNOS per SSC Validazione Direzione di attraversamento del Punto Informativo Le informazioni di direzione rilevate dal GPS/EGNOS possono essere utilizzate per la validazione del punto informativo attraverso il controllo di congruenza del relativo verso di attraversamento, attraverso la misura dell angolo tra la direzione del Punto Informativo e quella misurata dal GPS. Direzione del Punto Informativo Direzione Misurata dal GPS 39

40 Diagnostica mobile AV (treno( ETRY500) E404 PLT R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 E404 PLT arrozze dedicate per : nterazione con gli Impianti del Segnalamento e Radio: RTMS GSMR SCMT e BACC nterazione con l Armamento: verifica scartamento inamica di marcia: accelerazioni boccole, misura orze Q ed Y nterazione Pantografo-catenaria : rilevazione forze di ontatto, archi e sollevamento filo di contatto, misura ed I App. sussidiarie: videoispezione, Rete Dati Treno su fibra Ottica 40

41 Integrazione tecnologica SSt SSB GSM-R ETCS SCMT ACC RBC RBC SCC ACC Track circuit ETCS SCMT EVC - STM EVC - TRAIN NORTEL SIEMENS Integrazione normativa ASF AF AF ALS SST - SSB Safety Case dei Fornitori sull Integrazione di Sistema 41

42 Omologazioni per Servizio Commerciale - Terra Radio Block Centre 7 release software 10 release software B C N a 42

43 Omologazioni per Servizio Commerciale - Bordo ETR 500 Brand AV ERTMS/ETCS On-Board Sub-System ETR 500 ETR 600 ETR 610 ETR 485 ETR 470 ETR 600 New Pendolino ERTMS/ETCS stand-alone ERTMS/ETCS + STM (integrated) ERTMS/ETCS + STM (external) ETR 485 ETR 500 ETR 402 ETR 403 ERTMS/ETCS + STM (external) ERTMS/ETCS + STM (integrated) ETR

44 Integrazione di sistema: realizzare la compatibilità tra tecnologia GSM-R R Nortel e Siemens Salone Roma BTS SIEMENS Tratta AC/AV Roma Napoli NortelNetworks Radio Block Centre RBC BSS TRAU BSC V12R.04 HLR BTS BTS BTS BTS MSC IN Pre-esercizio SMSC Interfaccia A BSS RBC MSC Siemens AV/AC BTS NORTEL Test Plant PCS Roma T.ni SIEMENS NortelNetworks BSS Nortel TRAU BSC MSC BTS BTS V15R.1 MSC Siemens LS SR11.0 BTS di migrazione Abis BTS BTS Gricignano Napoli BTS SIEMENS SGSN GGSN NSS Core NSS Core GPRS HLRi Linea Storica Siemens TRAU BSC BTS BTS MSC BSS BSS OTA Billing Roma Tuscolana Interception IN SMSC VMS BR7.0/SR11.0 NUOVO BSS Nortel 44