Applicazioni ERTMS / ETCS su linee convenzionali RFI 6 Maggio 2014 Giorgio Bonafè Fabio Senesi Direzione Produzione Direzione Tecnica
INDICE ERTMS / ETCS in Europa e in Italia Costi e benefici: criteri decisionali ERTMS / ETCS: definizioni e livelli operativi ERTMS / ETCS su rete RFI Il Livello 1 in Italia Il Livello 2 in Italia Analisi funzionale preliminare ERTMS Progetto ERSAT La Rete Italiana 2
INDICE ERTMS / ETCS in Europa e in Italia Costi e benefici: criteri decisionali ERTMS / ETCS: definizioni e livelli operativi ERTMS / ETCS su rete RFI Il Livello 1 in Italia Il Livello 2 in Italia Analisi funzionale preliminare ERTMS Progetto ERSAT La Rete Italiana 3
Railway Needs of a Standards: Interoperability ERTMS European Railway Traffic Management System 4
ETCS Driver Machine Interface: the Ergonomic Interoperability Only a Driver Machine inteface 5
The ERTMS Technology evolution Freight Corridors 6
ERTMS in Italy : State of the art ERTMS on Corridors (3000km) A B D ERTMS on High Speed/High Capacity Network 750 Km ETCS L2 in Operation (200tr/day) 450 Km ETCS L2 in construction (2017) Benefit for integration of two Italian ETCS Project: HS/HC Corridors ERTMS Corridors investment reuse RFI network technology GSM-R &SCMT (Eurobalise + Encoder) already in operation (11000km) Pilot Line Baseline 3 overlapped on national system ETCS L2 Corr D Pioltello -Treviglio ETCS L1 + Radio Infill (Sicily) ETCS L2 + pubblic bearer and Satellite (Sardinia) ETCS L1LS Swiss Cross Border
Milano Node: : the ETCS Level 2 crossing Corridor A and D In Milano node we have an intersection between the two Corridors A and D Milano Greco is the Control Room where will be placed the ETCS Level 2 A D Milano Greco Benefit for integration of two Italian ETCS Project: HS/HC and Corridors Example Milano Greco : the same ETCS L2 Control Room for : Pilot Line Corridor D (construction) Corridor D (tendering) Milano Chiasso (tendering) HS/HC Treviglio Brescia (construction) HS/HC Milano Torino (in operation moving from Torino)
ERTMS on board point of view The Hispeed fleet is based on SRS ETCS 230d. The freight or Eurocity train for ERTMS on conventional lines will be based on baseline 3. HOW TO MANAGE IT? Existing High Speed Fleet Compliant with hi-speed 230d network Use of STM-SCMT on Baseline 3 lines Freight train Compliant with baseline 3 lines Technically allowed to run on Hispeed Network using SVM ( aniway not planned)
ERTMS Migration principle overlapping existing Class B SCMT SCMT uses Eurobalises and Encoder ERTMS uses them also with GSM-R. ETCS L1 o L2 Full Supervision Means Cab Signalling Using Continuous or semi continuous information by GSM-R SCMT Means No Cab Signalling Without a semi continuous information by track coded infill GSM-R ETCS L1 Limited Supervision Means No Cab Signalling Without a semi continuous information by GSM-R (BL 3.4.0) ETCS ETCS L1 or L2 Telegram Euro Balise SCMT Packet 44 (SCMT Data)
ERTMS BASELINE 2 on HS Italian network IN COMMERCIAL OPERATION SINCE 2005 750 KMS EQUIPPED BY ERTMS/ETCS LEVEL 2 WITHOUT FALL BACK AT 300KM/H 2.3.0D (ETCS) TRACKSIDE SYSTEM COMPLIANT 180 TRAINS PER DAY 5 POTENTIAL HEADWAY 180 ERTMS TRAIN ERTMS MANAGE A REAL COMMERCIAL COMPETITION
BASELINE 2 ERTMS on Italian network : Today INTEGRATION AMONG RBCs and OBCs (Ansaldo and Alstom) ETR 500 E402B E403 (new fleet) Ansaldo OBC ERTMS/ETCS level 2 Integration Safety Case Alstom OBC ETR 500 ETR 600 ETR 610 ETR 485 MITSUI 186 Torino Milano Milano-Bologna Ansaldo RBC Alstom RBC Bologna-Firenze Roma-Napoli
ERTMS Baseline 3 on conventional lines The trackside ERTMS Baseline implemented will be the baseline 3 because it offers better performance and it s particularly suitable for the freight traffic for the following main reasons: additional International Train Categories; additional parameterization braking curves ; use of " permitted braking distance " for managing the application of ETCS L1 on traditional signalling ; adoption of the CR 818 (which avoids the braking for inconsistent BG) for the management of Balise groups containing only national data (SCMT PK44); optimization of the Infill Radio functionality (CR 742 ); The "Level 2" solution is considered as the best choice for the Italian parts of the Corridors which require to preserve or to increase existing Lines performances, while in some other cases (large shunting areas and complex installations) also the "Level 1" solution will be implemented.
Baseline 3 ERTMS : first step The first stone is the realization of 4 Pilot projects designed to define, test and consolidate, on small sections, the system specifications of ETCS Level 1 and 2 over Class B, with the aim to facilitate and accelerate the subsequent phase of corridors realization and have the elements to do the best technical choices. The ERTMS Pilot Projects on Italian conventional lines: ETCS Level 2 implementation on the existing National system (SCMT) on the section: Milano Lambrate Treviglio along the Corridor D. ETCS Level 1 implementation on the existing National system (SCMT) on the section: Sciara - Cammarata in Sicily ERSAT (ERTMS Satellite) ETCS Level 2 implementation on the regional railway trial site in Sardinia (Section Cagliari San Gavino) ETCS Level 1 Limited Supervision implementation on the existing Cross Border Italy Switzerland Corridor A.
Strategy ERTMS Level 1 Baseline 3: Conventional Lines ERTMS Overlapping Migration strategy : Almost maintain the same performance of Relay Interlocking +Axle Counter (12000km) SCMT (Encoder & Eurobalises) GSM-R Cost L1LS No speed indication L1LS speed indication With Radio Infill L1 FS With Radio Infill Level 1
Strategy ERTMS Level 2 Baseline 3: Conventional Lines ERTMS Overlapping Migration strategy : Maintain the same performance of Bacc (Blocco Automatico a Correnti Codificate 4500km) Electronic or Relay Interlocking SCMT (Encoder & Eurobalises) GSM-R Cost Electronic Interlocking Relay Interlocking Level 2
Limited Supervision in Italy: RFI - SBB Cross Border ERTMS L1Limited Supervision Without cab signalling, vital Linking every signal Complete functionalities of L1: almost same protection of SCMT
Baseline 3 Level 2 Pilot Line (1/2) The Pilot Line consists of ETCS Level 2 implementation (baseline 3) in parallel to the existing National system (SCMT). The section is: Milano Lambrate Pioltello Treviglio (about 30 km), along the Corridor D, where RBC connection will be realized with different types of interlockings. The call for tenders of the Pilot Line was published on the Official Journal of the European Union on the 14.09.2012 and contracted in November 2013 An IXLs renovation project is under way on the Torino-Padova line, which is part of Corridor D route. As a result, there is a need to coordinate the Pilot project activities with the Torino-Padova ongoing investment project so that a full testing of traditional (electro-mechanical or relaybased) and new (computer- based) interlockings is achieved.
Baseline 3 ETCS Level 2 Pilot Line (2/2) It should be emphasized that the Pilot Line, once completed the experimental work, it may be used, subject to minimum reconfiguration, as an integral part of the Corridor D, maintaining the location of the central post at 'Milano Greco, the some place where it will be also controlled the axis of Corridor A. The end of project is foreseen for December 2015. By Decision C(2008)7888 of 10.12.2008 amended by Decision C(2011) 3250 dated 6.5.2011 the European Commission approved the grant of a financial contribution requested by the EEIG for Corridor D, for the project of common interest ERTMS Implementation on the Railway Corridor D (Valencia - Budapest) (no. 2007-EU- 60120-P), that for the RFI part consists in the installation of a fully interoperable system in a Pilot Line inside corridor D route based on ERTMS.
RFI 2012 : New ERTMS Deployment Plan TREVISO BRESCIA VERONA TRIESTE NOVARA VENEZIA TORINO CREMONA (progetti in fase di approvazione) Corridoio ERTMS D ERTMS attuale ERTMS 2015 ERTMS 2020 0 20 40 60 Kilometers 20
DOMODOSSOLA LUINO CHIASSO LECCO BRESCIA NOVARA MILANO TORINO PIACENZA BOLOGNA GENOVA PIAN DI VENOLA PIOPPE DI S. Corridoio ERTMS A VERGATO ERTMS attuale GRIZZANA PM IDICE ERTMS 2015 RIOLA S.BENEDETTO S ERTMS 2020 SILLA ERTMS 2025 PORRETTA T. 0 10 20 30 P.VENTURINA MOLINO D.PAL. Kilometers PM S.PELLEGR. (progetti in fase di approvazione) LA SPEZIA 21
BRENNER O VERONA LA SPEZIA LIVORNO BOLOGN A FIRENZE ANCONA ROMA FOGGI A BARI Corridoio ERTMS Helsinki B - Valletta ERTMS attuale ERTMS 2015 ERTMS 2020 ERTMS 2025 0 30 60 90 Kilometers NAPOLI GIOIA T. TARANTO PALERM O CATANIA (progetti in fase di approvazione) 22
TARVISIO UDINE VICENZA TREVISO VENE ZIA TRIESTE FERRARA BOLOGNA RAVENNA Corridoio Ferroviario Merci 5 ERTMS 2015 ERTMS 2020:1 0 10 20 30 Kilometers (progetti in fase di approvazione) 23
ERTMS: ETCS + GSM-R Architecture 24
Reduce Capacity consumption 25
ERTMS is at the service of Railways The Railway operators have to be able to take advantage of all the new opportunities that ERTMS offers: To create a European Interoperable railway Automatic Train Control system, increasing the competitiveness of the European railways for all kinds of railway traffic and a multivendors markets: High Speed; High Capacity; Low density; Freight; Mixed traffic; Coexistence with legacy systems. 26
TLC for signalling: THE NEXT CHALLENGES ENHANCE SPEED up to 350 Km/h ENHANCE CAPACITY COEXISTENCE WITH UMTS PREPARE MIGRATION by packet switching by technical-legal bindings and costs over 2025 : UMTS, LTE, WiMax, clouding INTEGRATE WITH OTHER TECH. satellite 27
Main Topics for next Railway Command and Control Systems Phase out of GSM-R: Migration to LTE (Long Term Evolution) But! :assuring the existing asset protection Opportunity for ERTMS to be indipendent from a dedicated TLC network 28
Main Topics for Satellite application in the next Railway Command and Control Systems Regional lines: Concentrated Application for : ERTMS Regional match perfectly the satellite solution : Need High availability for Railway application (moving block, safe head and tail train detection) High Density Train demand in big nodes area Satellite solution for increase capacity: existing in door appliction for positioning and data transfer? 29
INDICE ERTMS / ETCS in Europa e in Italia Costi e benefici: criteri decisionali ERTMS / ETCS: definizioni e livelli operativi ERTMS / ETCS su rete RFI Il Livello 1 in Italia Il Livello 2 in Italia Analisi funzionale preliminare ERTMS Progetto ERSAT La Rete Italiana 30
Comando e Controllo: valore aggiunto agli asset ferroviari Sicurezza Disponibilità Capacità e Ottimizzazione Standards e Interoperabilità Operation Command and Control Infrastructure Integrazione Rolling Stock Sostenibilità economica Rules 31
Train Control System 32
Configurazione a blocco flessibile con brevi headways alla partenza: Separazione delle lunghezze di frenatura e di blocco Riduzione dei requisiti sulla visibilità Posizionamento della frenatura ottimale per brevi headways in arrivo: Curva di frenatura dipendente dal treno Separazione tra Movement Authority e Speed Profile 33
Headway Minimo valore dell headway hmin= tw +(1+1/n)v/2d+(Lo+Lt)/v+ ti Watching time(sec) = tw Numero di sezioni di blocco necessarie per l arresto treno dalla velocità di esercizio = n decelerazione di servizio media sicura (m/s2)= d velocità (m/s) =v lunghezza di overlap (m)= Lo lunghezza del treno= Lt tempo di interlocking= ti 34
Headway 0.6v/d è il 75% di hmin È necessario calibrare la gestione della frenatura: new ERTMS BL3 Cab signalling : Riduce il watching Time e massimizza l uso dello Static speed profile della linea specialmente a basse velocità per linee con sezioni corte, con molti profili differenti della linea o in arrivo e partenza da una stazione. La gestione del calcolo della velocità di rilascio da parte del treno necessita di un cab signalling per massimizzare la sicurezza e l operatività 35
Reazione del macchinista e cab signalling Il macchinista normalmente si accorge che il treno sta frenando peggio di quanto atteso. Allora reagirà prima del sistema e tenterà di mantenere la velocità al di sotto del valore permesso in approccio ad un obiettivo. Questa circostanza è enfatizzata in assenza di cab signalling Dunque il cab signalling diventa indispensabile all aumentare dei casi di arresto ad un obiettivo (es. linea ad alta densità) 36
Release speed Speed **2 W P SBI EBI Space EoA SL 37
Cab Signalling Drive by Lateral signal. LOGICA SCMT Encoder Apparati V Real Dynamic speed profile Dynamic speed profile Static speed profile Cab Signalling aumenta l uso delle risorse dell infrastruttura. BOE ( PUNTI INFORMATIVI) BOE ( PUNTI INFORMATIVI) S V Dynamic speed profile Static speed profile RealDynamic speed profile S Cab Signalling. 38
Incarrozzamento 39
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Opportunità fornite dal nuovo Memorandum of Understanding di ERTMS del 2012 Il MoU recentemente sottoscritto offre la possibilità di procedere salvando gli asset dell ERTMS esistente. : Nuove tecnologie pre ERTMS (GPRS, IP, ATO,..) Nuove prestazioni grazie alle SRS BL3 (aumento della capacità, Train Categories, M-Version, etc..) Nuove applicazioni scalabili di ERTMS (Regional, Satellite,.) 42
Nuove sfide per ERTMS Protezione degli asset nel tempo attraverso la flessibilità, legata ai moderni standard di comunicazione, soddisfano tutti le necessità ferroviarie attraverso scalbilità e modularità delle proprie applicazioni CBTC Communications-Based Train Control System Per massimizzare il ritorno negli investimenti nelle infrastrutture ferroviarie urbane: Alta capacità e automazion. Sistemi di telecomunicazioni aperti ETCS Regional, Satellite application MoU -Migrazione ATO, GPRS e IP per ogni sistema di comunicazione aperto ETCS (L1,2,3) Per creare un ATC europeo interoperabile e aumentare la competitività per le ferrovie europee per tutti i tipi di traffico ferroviario: Alta velocità, Alta capacità, Bassa densità Traffico merci, Traffico misto; coesistenza con legacy systems Automatic train protection (ATP); Automatic train operation (ATO); Automatic train supervision (ATS) 43
ETCS e CBTC: Sistemi di Comando e Controllo Ferroviari e Metropolitani From Unife Presentation 44 44
ATO: 30 treni/h ATC contro ATO ATC: 22 treni/h (con eccellente ottimizzazione della condotta) ETCS towards ATO (Mou Aprile z2012) ETCS merging CBTC: WP2 Shft2Rail Programm ETCS con ATO e Blocco Mobile 45
INDICE ERTMS / ETCS in Europa e in Italia Costi e benefici: criteri decisionali ERTMS / ETCS: definizioni e livelli operativi ERTMS / ETCS su rete RFI Il Livello 1 in Italia Il Livello 2 in Italia Analisi funzionale preliminare ERTMS Progetto ERSAT La Rete Italiana 46
ERTMS/ETCS Definizioni Principali ERTMS Sistema Europeo di gestione del traffico ferroviario ETCS Sistema Europeo di controllo e protezione della marcia SSB Sotto sistema di Bordo SST Sotto Sistema di Terra TSI CCS Specifiche Tecniche di Interoperabilità inerenti il controllo, la protezione della marcia ed il segnalamento SRS Specifica dei Requisiti di Sistema Baseline delle SRS insieme documentale che contiene i requisiti del sistema ERTMS/ETCS definito dall Annex A della TSI CCS. Le principali Baseline rese ufficiali dalla Commissione Europea sono: Baseline 3 - Decisione 2012/88/EU del 6/11/2012 Baseline 2.3.0d - Decisione 2008/386/CE del 23/04/2008 Baseline 2 - Decisione 2004/447/EC del 29/04/2004 47
Livelli ERTMS/ETCS LIVELLO 0 Il treno attrezzato con il SSB ETCS svolge servizio su linea non attrezzata con il SST ETCS o attrezzata con sistema nazionale di cui il SSB ERTMS non sia equipaggiato Distanziamento e protezione della marcia è a carattere nazionale Soluzione normata con vmax 50km/h ETCS end of track segment 48
Livelli ERTMS/ETCS LIVELLO NTC (sistema di protezione nazionale) denominato anche LIVELLO STM Il treno attrezzato con il SSB ETCS e con il SSB nazionale svolge servizio su linea attrezzata con il corrispondente SST nazionale Distanziamento e protezione della marcia è a carattere nazionale National System ETCS Optional, depending on national system In Italia l STM è l SCMT existing national system end of track segment 49
Livelli ERTMS/ETCS LIVELLO 1 Il treno attrezzato con il SSB ETCS svolge servizio su linea attrezzata con il SST ETCS che garantisce una protezione discontinua Distanziamento a sezioni fisse (cdb, conta assi) comunicazione terra-treno attraverso Punti Informativi (boe Eurobalise) L eventuale presenza di sistema infill rende opzionali i segnali laterali La Limited supervision è un modo operativo particolare del Livello 1 Radio infill ETCS Interlocking optional LEU 50 Eurobalise Euroloop end of track segment
Livelli ERTMS/ETCS LIVELLO 2 Il treno attrezzato con il SSB ETCS svolge servizio su linea attrezzata con il SST ETCS che garantisce una protezione continua Distanziamento a sezioni fisse (cdb, conta assi) comunicazione terra-treno attraverso Punti Informativi (boe Eurobalise) e radio (GSM-R) i segnali laterali sono opzionali Radio Block Centre Interlocking ETCS Optional Eurobalise end of track segment 51
Livelli ERTMS/ETCS LIVELLO 3 Il treno attrezzato con il SSB ETCS garantisce la propria integrità (controllo della coda) e svolge servizio su linea attrezzata con il SST ETCS che garantisce una protezione continua Distanziamento a sezioni mobili (non sono necessari sistemi a terra di rilevamento treni) Radio Block Centre Interlocking comunicazione terra-treno attraverso Punti Informativi (boe Eurobalise) e radio (GSM-R) i segnali laterali sono opzionali train integrity ETCS Eurobalise 52
INDICE ERTMS / ETCS in Europa e in Italia Costi e benefici: criteri decisionali ERTMS / ETCS: definizioni e livelli operativi ERTMS / ETCS su rete RFI Il Livello 1 in Italia Il Livello 2 in Italia Analisi funzionale preliminare ERTMS Progetto ERSAT La Rete Italiana 53
Attrezzaggio tecnologico esistente in RFI SCMT 12.000 km in esercizio su rete elettrificata e su alcuni tratti di rete non elettrificati a maggior traffico Sistema ATP di Classe B Italiano con tecnologia interoperabile Eurobalise per la trasmissione terra-treno e con Encoder interfacciati con ACE, ACEI, Aceli, ACC e Bem, Bca, Bacf, Bacc 4 e 9 codici SSC 4.500 km in esercizio su rete non elettrificata. Sistema ATP con tecnologia non interoperabile a microonde per la trasmissione terra-treno e con Encoder interfacciati ai segnali luminosi. ETCS 700 km AV/AC in Livello 2 senza sovrapposizione con SCMT a 300 km/h con interconnessioni con la rete convenzionale. 11 RBC presso i posti centrali di Torino, Bologna e Roma interfacciati con gli interlocking di linea (ACC o ACC-M) GSM-R 700 km AV/AC e 10.000 km rete convenzionale 54
ERTMS / ETCS su rete RFI: introduzione Situazione attuale ERTMS/ETCS su rete RFI Linee AV/AC con ERTMS/ETCS Livello 2: Linee TO-MI-BO-FI Basate su SRS 2.3.0d, Linea RM-NA in fase di adeguamento Sviluppi futuri Applicazione ERTMS/ETCS su linee convenzionali Sovrapposizione con il segnalamento preesistente in linea in stazione Riutilizzo tecnologie SCMT già in esercizio Messa a punto delle specifiche (progetti pilota) 55
ERTMS / ETCS su rete RFI: introduzione Progetti pilota Livello 1 + RIU (sito Sciara Cammarata) e Domo -Novara Livello 2 (Milano - Treviglio) e Milano Chiasso Sperimentazione su referenziazione satellitare (Sardegna) Livello 1 Limited Supervision su tratte confine Svizzera Italia (ranzo Luino e Domo Iselle) Attrezzaggio della linea DD con ERTMS L2 Collaborazione fra RFI e RFT e STA per la specificazione dell applicazione ERTMS L2 su linee regionali in concessione 56
ERTMS / ETCS: scelta dei siti pilota Criteri per la scelta delle tipologie di linee su cui effettuare la sperimentazione: ETCS L1 + R.I. (sistema discontinuo) linea con blocco conta-assi ETCS L2 (sistema continuo) linea con bacc Obiettivi della sperimentazione su siti pilota: consolidamento SRS ETCS L1 + R.I. per linee con sistemi di blocco discontinuo e località di manovra (sito pilota: Sciara Cammarata) consolidamento SRS ETCS L2 su linee RFI con sistemi di blocco continuo (sito pilota: Milano Treviglio, appartenente al Corridoio D) 57
ERTMS / ETCS: scelta dei siti pilota Obiettivi dell attrezzaggio della linea DD: favorire le relazioni AV/AC Firenze Castello Roma Tiburtina: eliminando la necessità di fare transizioni di livello per i treni non stop; elevando la velocità della linea a 300km/h per i treni aventi determinate prestazioni; pur garantendo il servizio regionale nei tratti antenna da Valdarno a Firenze e da Orte a Roma; con CO n. 330/AD è stato costituito un GdL che ha il mandato di: proporre le scelte funzionali, prestazionali e tecnologiche di sistema per l adeguamento della linea agli standard AV; elaborare un progetto di massima che consolidi le scelte individuate; 58
Scelta della versione SRS ERTMS / ETCS Baseline 3 Maggiore flessibilità e prestazioni per il traffico misto in virtù di: maggior numero di categorie treno disponibili maggior parametrizzazione del modello di frenatura uso di permitted braking distance (pacchetto 52) per la gestione dell applicazione ETCS L1 su segnalamento RFI tradizionale adozione CR 818 (che evita la frenatura per PI inconsistente) per la gestione dei punti informativi contenenti solo dati nazionali (pacchetto 44 di SCMT) ottimizzazione della funzionalità Radio Infill (CR 742) 59
INDICE ERTMS / ETCS in Europa e in Italia Costi e benefici: criteri decisionali ERTMS / ETCS: definizioni e livelli operativi ERTMS / ETCS su rete RFI Il Livello 1 in Italia Il Livello 2 in Italia Analisi funzionale preliminare ERTMS Progetto ERSAT La Rete Italiana 60
Linea pilota L1 + Radio Infill - 38 km su binario unico - linea elettrificata - DCO, apparati ACEI - blocco conta-assi (~19km) - blocco a correnti fisse (~19km) - automotrici diesel - 2 fornitori sia per SST che SSB - velocità massima = 130 km/h 61
Linea pilota L1 + Radio Infill Convivenza tra servizio SCMT e test ETCS L1 Radio Infill ETCS SCMT I punti informativi contengono il pacchetto 44 utilizzato da SCMT L1 Telegram Packet 44 (SCMT Data) Euro Balise 62
Linea pilota L1 + Radio Infill Possibili architetture di Radio Infill Architettura concentrata GSM-R RIU C Architettura distribuita 63
Linea pilota L1 + Radio Infill Sciara - Cammarata Tracciabilità requisiti 1/3 Protezione segnali fissi Binari di circolazione PL su linea Bacf Segnali per blocco 2 aspetti Segnale di avanzamento Protezione PL Protezione PL art.53/1 (1 solo PL protetto dal segnale) Ricalibrazione Più itinerari originati nello stesso punto Itinerari deviati di arrivo e partenza Itinerari a 30 km/h e 60 km/h Itinerari a 30 km/h e 60 km/h ove non è ammesso libero transito Itinerari di partenza verso la piena linea 64
Linea pilota L1 + Radio Infill Sciara - Cammarata Tracciabilità requisiti 2/3 Radio Infill Attrezzaggio segnali 1 cat. con funzione di distanziamento Attrezzaggio segnali 1 cat. PL Utilizzo RIU-L e RIU-C Comunicazioni con RIU in roaming Velocità massima della linea Fino a rango C Riduzioni di velocità fino a 20 km/h su linee con vel.max 160 km/h Riduzioni di velocità superiori a 20 km/h e fino a 60 km/h su linee con vel.max 160 Km/h Variazioni di velocità in aumento Variazioni di velocità in senso restrittivo ricadenti in asse al FV Velocità massima rispetto al GdF Protezione GdF 65
Linea pilota L1 + Radio Infill Sciara - Cammarata Tracciabilità requisiti 3/3 Protezione rallentamenti Protezione rallentamenti in linea Protezione rispetto al modulo di condotta Supero rosso autorizzato (override) Su segnali di 1 cat. che svolgono funzioni di distanziamento Su segnale di protezione propria PL Protezione rispetto al limite di carico dei carri Riduzione di vel. per peso assiale 20 km/h (linea fino a 160 km/h) Riduzione di vel. per peso assiale > 20 km/h (linea fino a 160 km/h) Track conditions area di inibizione fermata area di segnalazione acustica 66
Limited Supervision in Italy: RFI - SBB Cross Border ERTMS L1Limited Supervision Without cab signalling (BL340), vital Linking every signal Complete functionalities of L1: almost same protection of SCMT
INDICE ERTMS / ETCS in Europa e in Italia Costi e benefici: criteri decisionali ERTMS / ETCS: livelli operativi ERTMS / ETCS su rete RFI Il Livello 1 in Italia Il Livello 2 in Italia Analisi funzionale preliminare ERTMS Progetto ERSAT La Rete Italiana 68
Linea pilota L2 Linea: Milano Lambrate (e) Treviglio (i) Tratte e PdS interessati: Lambrate Bivio Lambro Pioltello Melzo Scalo Cassano d Adda PM Adda - Treviglio BO LZAN O BRE N N E RO S. C AN D ID O T ARV I S I O D O M O D O S S O LA T RE N T O LU I N O G O RI Z I A C H I AS S O P O RT O G RU ARO C. RO N C H I AO ST A G ALLARAT E Bu sto Ar si zi o SEREG N O BE RG AM O V e r d e l l o D a l m i n e C I T T AD E LLA T RE V I S O VILLA O PIC IN A T RI E S T E N O VARA RH O M I LAN O TREVIG LIO RO VATO BRE S C I A VE RO N A Q U AD R. E U R V I C E N Z A PAD O VA VEN EZ IA M EST RE S AN T H I A` V E RC E LLI M O D AN E F X M O RT ARA O LM E N E T A C H I V AS S O BU SSO LEN O C AS ALE M. C RE M O N A TO RIN O V ALE N Z A V O G H ERA BRO N I P I AC E N Z A ALE S S AN D RI A T O RT O N A ARQ U ATA SC RIVIA VEN T IM IG LIA O V AD A Attrezzaggio sui binari di corsa + G E N O V A alcuni binari principali di circolazione (siti in Pioltello, Melzo Scalo, Cassano d Adda, PM Adda e Treviglio) BO. I N T E RP O RT O BO LO G N A F I RE N Z E - 35 km doppio binario elettrificato - Bacc C O RRIDO IO D - apparati multistazione (disponibili a fine D irettrice dic.2013 cfr. progetti G ronda NTorino-Padova) ord di Venezia 0 2 0 4 0 6 0-1 fornitore per SST Kilo meters e SSB - velocità massima = 180 km/h 69
Linea Pilota ERTMS/ETCS L2 Mi Lambrate Treviglio Realizzazione di tratta prototipale con Sistema distanziamento Treni ERTMS/ETCS L2 Baseline 3: Tratta interessata: Milano Lambrate - Treviglio Obiettivo: test e validazione di applicazione ERTMS/ETCS L2 su linea tradizionale in presenza di segnalamento luminoso laterale che rimane acceso Attività che si sovrappone alle attività di upgrading della linea Torino Padova Funzioni innovative rispetto alle linee AV/AC per la gestione delle funzioni degli impianti di segnalamento tradizionali Apparecchiature ERTMS/ETCS L2 posizionate nel PC di Milano Greco Gara in fase di aggiudicazione ad ANSALDO STS 70
Linea Pilota ERTMS/ETCS L2 Mi Lambrate Treviglio Architettura funzionale 71
Effettuazione prove in campo sui siti pilota Principio: l attrezzaggio ETCS Baseline 3 dei siti pilota deve garantire l operatività tecnico e funzionale del SCMT senza provocare intrusività sulla circolazione dei treni. I PI SCMT vengono riconfigurati con l inserimento dei pacchetti ETCS Baseline 3 e la modifica dell Header I PI SCMT mantengono il PK44 (telegramma SCMT) in prima posizione Il processo adottato garantisce, in questa fase, la non intrusività della riconfigurazione sulle funzionalità SCMT (modifica non rilevante) 72
Effettuazione prove in campo sui siti pilota Gli SSB ETCS (Baseline 2.3.0d) dei treni in esercizio, qualora istradati sulle linee dei siti pilota, ignorano le informazioni dei PI (configurati con M_VERSION = 2.0) restando in livello STM Gli SSB SCMT e SSC dei treni in esercizio gestiscono il PK44 (telegramma SCMT) provenienti dai PI riconfigurati per ETCS BL3 (M_VERSION = 2.0) realizzando le protezioni SCMT 73
Struttura telegramma Eurobalise 74
Struttura Header telegramma Eurobalise 75
Linea Milano - Chiasso ERTMS/ETCS L2 Sovrapposizione Sistema distanziamento Treni ERTMS/ETCS L2 al SCMT La Baseline di riferimento per l implementazione del sistema ERTMS/ETCS L2 sulla linea Milano Chiasso: a bordo dovrà essere la BL3 in quanto in Svizzera è implementato il Livello 1 Limited Supervision disciplinata con la BL3 a terra, poiché il RBC svolgerà funzione di RBC di nodo per i transiti Melegano-Rho AV, deve essere compatibile con i bordi 2.3.0d Utilizzo dell ACC-M del Nodo di Milano per la gestione della tratta Milano (e) Monza (e) Nuovo ACC-M tratta Monza Chiasso (e) Rinnovamento del blocco automatico sull intera linea con sezioni di estesa 900 m.. Sulla tratta Monza - Chiasso (e) Blocco automatico con emulazione RSC Gestione della stazione di Chiasso (CH) come Stazione Porta dell ACC-M 76
Linea Milano - Chiasso ERTMS/ETCS L2 Confine nazionale Italia - Svizzera In area Svizzera entro il 2015 sarà attivato ERTMS/ETCS Livello 1 con modalità Limited Supervision Gestione delle transizioni di livello ERTMS al confine Italia (L2) Svizzera (L1/LS) effettuate in maniera dinamica (senza richiedere l arresto del treno per cambio sistema) 77
Linea Milano - Chiasso ERTMS/ETCS L2 Ipotesi di configurazione di confine ERTMS Ipotesi confine di ingresso in area ERTMS/ETCS L2 da area L1/LS Ipotesi confine di uscita da area ERTMS/ETCS L2 verso area L1/LS Area ERTMS/ETCS L1/LS CH IT Area ERTMS/ETCS L2 sovrapposto a segnalamento luminoso e SCMT Confine politico 78
Nodo di Milano - Passante ERTMS/ETCS L2 RBC di Nodo permetterà: l eliminazione dei punti di transizione di ingresso e uscita dalle linee AV/AC afferenti attuali (Milano Bologna e Torino Milano) e future (Treviglio Brescia) il transito di treni interoperabili ERTMS/ETCS L2 non dotati di sistemi di protezione/controllo nazionali ERTMS/ETCS L2 si sovrapporrà al ACC-M del Nodo di Milano con relativo SCC-M 79
Nodo di Milano Attrezzaggio ERTMS/ETCS L2 presente e futuro Linee AV/AC esistenti Passante To-Mi-Bo Raccordo linee AV/AC nel Nodo Monza - Chiasso Milano - Monza NODO MILANO ERTMS/ETCS L2 BRESCIA AV/AC 80
Linea DD Firenze Roma Valdarno nord Obiettivo: favorire le relazioni AV/AC Firenze-Roma elevando la velocità della linea a 300km/h per i treni aventi determinate prestazioni pur garantendo, nei tratti antenna da Valdarno a Firenze e da Orte a Roma, il servizio regionale. Al fine di raggiungere l obiettivo si provvederà all attrezzaggio della linea con ERTMS L2, con innesti a Rovezzano e Settebagni, e l attrezzaggio con il SSB ERTMS ed STM-SCMT dei treni regionali che percorrono le relazioni Firenze-Valdarno e Orte-Roma. Orte sud
INDICE ERTMS / ETCS in Europa e in Italia Costi e benefici: criteri decisionali ERTMS / ETCS: definizioni e livelli operativi ERTMS / ETCS su rete RFI Il Livello 1 in Italia Il Livello 2 in Italia Analisi funzionale preliminare ERTMS Progetto ERSAT La Rete Italiana 82
Analisi funzionale preliminare: categorie treno ERTMS ETCS BL3 prevede l esistenza di due gruppi di categorie treno definite sulla base: dell accelerazione laterale non compensata in curva (cfr. ranghi di velocità) di altri fattori (tipo treno, tipo freno) Il veicolo può appartenere a più di una di queste categorie L infrastruttura può trasmettere gli SSP relativi ad un certo numero di queste categorie. Il profilo di velocità del treno sarà determinato dall intersezione delle categorie del bordo con i profili trasmessi da terra. 83
Analisi funzionale preliminare: modello di frenatura Margini di sicurezza: Il modello di frenatura specificato nelle SRS ETCS BL3 consente di separare i margini di sicurezza relativi alle caratteristiche dell infrastruttura da quelli propri del materiale rotabile. Il gestore dell infrastruttura può quindi trasmettere (packet 3) i parametri di sicurezza che considerano le sole esigenze dell infrastruttura. L Impresa Ferroviaria (o il costruttore dei veicoli) può integrare i margini con i parametri che considerano le caratteristiche specifiche del materiale rotabile e generare così curve di frenatura che rispettano esattamente i vincoli richiesti dalla sicurezza. In questo modo è possibile, senza diminuire la sicurezza, evitare le penalizzazioni della marcia che nascono dall esigenza di proteggere complessivamente differenti tipologie di materiale rotabile (la parametrizzazione del modello di frenatura oggi essendo univoca è legata alle caratteristiche del peggior treno circolante). 84
Analisi funzionale preliminare: modello di frenatura Gamma trains Treni a composizione bloccata le cui caratteristiche frenanti sono specificate in termini prestazioni e margini di sicurezza specifiche per il dato rotabile Predefined train composition (train input or train preparer/driver selection) RAILWAY UNDERTAKING Kdry_rst TABLE Kwet_rst Kdry_rst(EBCL 9 ) Kdry_rst(EBCL i ) Kdry_rst(EBCL 1 ) A_brake_emergency A_brake_dry A_brake_safe Emergency Brake Confidence Level (National Value) M_NVEBCL Available Adhesion Weighting Factor (National Value) M_NVAVADH INFRA MANAGER 85
Analisi funzionale preliminare: modello di frenatura Lambda trains Treni non necessariamente a composizione variabile le cui caratteristiche frenanti sono deducibili in modo generico dai dati di Percentuale di Massa Frenata e lunghezza. Braked weight percentage (train preparer/driver) λ Train type & length (train preparer/driver) P/G L_train RAILWAY UNDERTAKING Conver sion Model A_brake_converted A_brake_tuned Integrated correction Factors (National Values) INFRA MANAGER Kv_int P v Kv_int G v Kr_int L 86
Analisi funzionale preliminare: modello di frenatura Section in which the braking distance has to be meet. Vmax Line/Train Vmax lower performance train Triggering of the brakes in case of warning signal at yellow EBI of lower braking performance train Necessary speed reduction for lower performance train Lower performance train: EBI shifted EBI of well braking train Lower performance train cannot stop before the signal Balise Warning signal Stop signal Date le caratteristiche del segnalamento, la velocità massima del treno dipende dalle sue prestazioni frenanti. 87
Analisi funzionale preliminare: modello di frenatura Confronto tra i modelli di frenatura SCMT e ETCS BL3 per lambda train m m PMF = 135% FLAT TRACK Km/h Km/h k = 0.9, train lenght = 650 m k = 0.8, train lenght = 400 m 88
Analisi funzionale preliminare ETCS L1 con distanziamento fisso e velocità variabile Segnalamento e End of Autority (EoA) Pk 52 Analysis Reg. EC 352/09 Protection passaggi a livello (LX) Pk 52 89
Analisi funzionale preliminare ETCS L1 con distanziamento fisso e velocità variabile Rallentamenti (TSR) - soluzioni alternative all uso del pacchetto 52 Adding a dedicated Balise Group sending packet 52 N m. 1200 m. 200 m. PK52 N-1 N-2 TSR Using TSR key to trigger packet 52 D 200 m. 1200 m. A-A S-A S-B L-1 N-1 N-2 TSR A-D 90
INDICE ERTMS / ETCS in Europa e in Italia Costi e benefici: criteri decisionali ERTMS / ETCS: definizioni e livelli operativi ERTMS / ETCS su rete RFI Il Livello 1 in Italia Il Livello 2 in Italia Analisi funzionale preliminare ERTMS Progetto ERSAT La Rete Italiana 91
The ERSAT regional railway trial site in Sardinia Total length: approximately 50 km Double track regional line: to test train localization on parallel tracks Fixed block (L2) train separation In the scope of ERSAT : Satellite-based enhanced localization system: Local Area Augmentation network enhancing EGNOS service Multi-constellation receivers, adopting also Galileo early services GNSS-denied Area localisation System Integration with the ERTMS-ETCS system and with a multi-bearer TLC network for data communications with trains Validation and certification of the SIL4 level for train SAT-based localization Independent assessment by a NoBo 14/01/13 MoU signed between ASI and Sardinia Region to finance the project 03/04/14 RFI partecipate at Call H2020- Galileo-2014-1 for ERSAT EAV project
Two EU Project DG Move ERA - ERTMS DG Enterprise - ESA, GSA - Galileo MoU ERTMS New Application Satellite Application for ERTMS Interoperability, Standard, Scalability, Reduce Cost
2. The ERTMS Technology evolution Virtual Balise System Approach For each MA (Movement Authority) Trackside signalling system (Radio Block Center) know the sequence (ETCS packet) of virtual balises expepected from position report sended by the train. Any mystake from the sequences of Virtual Balises sended from the train to RBC cause an alarm for that train
Concept System Validation
Localization: managing position accuracy along the route 3. The Sardinia Test Site in the programme roadmap SIL 4 GPS GLONASS GALILEO multi-constellation promises 96
2. The ERTMS Technology evolution ETCS Requirement for Trains Current Position (Par. 5.3.1.1 in S041 Rev.2.1.0 Performance Requirements for Interoperability): Use of Satellite Positioning for ERTMS/ETCS 97
Progetto ERSAT ERTMS SATellite ERSAT: Sovrapposizione ai sistemi di segnalamento esistenti su circa 50km di infrastruttura ferroviaria sarda e su due rotabili attrezzati con il sistema ERTMS di Livello 2, includendo i dispositivi di localizzazione satellitare e TLC precedentemente validati con la sperimentazione in ambito Progetto 3InSat. Gli obbiettivi principali della sperimentazione sono: sistema di localizzazione del treno alternativo a quello basato su Eurobalise normalmente usato in ERTMS (introduzione del concetto di virtual balise) - Positiva Campagna di Test in corso ri-uso delle risorse radio già disponibili (operatori pubblici TIM, Wind, Omnitel, ecc..) o a basso costo (Tetra) con possibilità di configurazione della priorità di chiamata del servizio ferroviario. No extra costi per GSM- R Positiva Campagna di Test in corso remotizzazione del controlli/comandi IXL-RBC via wireless (radio, satellite, ecc..) in alternativa all uso di fibra ottica. la possibilità di utilizzare anche la comunicazione satellitare fra terra e treno per l invio delle autorizzazioni al movimento e conseguentemente la dimostrazione del porting del Protocollo Euroradio su IP (commutazione di pacchetto). 98
ERSAT ERTMS ERTMS -SATELLITE Baseline 3 Level 2/3 Pilot Line RBC Reference ERTMS architecture with IP- Telecom and GNSS Protection Level vs travelled distance
ERSAT ERTMS -SATELLITE Baseline 3 Level 2 Pilot Line ERSAT satellite-based localisation enhancement Space Segment Multi-constellation SAT Local Area Augmentation System for Railway GNSS-denied Area localisation System User Segment Ground Segment SIL 4 EGNSS-based Enhanced Localisation for Railway ERTMS EWAN - EGNOS Wide Area Network
ERSAT Baseline 3 Level 2 Pilot Line ERSAT REFERENCE Architecture SPACE SEGMENT GPS-GALILEO Euroradio IP Parallel TLC Multiple Carrier Management EGNOS Radio Block Center (RBC) TALS EDAS Localization functions (SIL4) Confidence interval for train separation Start of Mission Parallel track ambiguity resolution Local AIMN TALS : Track Area Localization System AIMN : Augmentation and Integrity Monitoring Network RS: Reference Station EDAS: EGNOS Data Access Service RS 1 RS 2 RS n
Progetto ERSAT: architettura di riferimento Radio Block Centre RBC GSM Centrale (MSC) GPS / EGNOS / GALILEO Rete TLC cablata o wireless Posizione Posizione SIL4 SIL4 GSM/Tetra Periferico (BTS) IXL GNSS Control Centre ricevitore satellitare MA, MA, Position Position Report Report terminale mobile deviatoi Segnali LDS LDS Altri circuiti 102
Future Signalling System for Main or Secondary Lines Based on ERTMS Level 3
Parallela sperimentazione posizionamento satellitare sicuro (SIL 4) del treno su sito pilota di 50 km (Cagliari S. Gavino) con ERTMS L2 TETRA Position of all trains on controlled area Conformità alle specifiche ERTMS RBC Boe Eurobalise 104
Progetto ERSAT: il contesto europeo : Roadmap 2012 2013 2014 2015 SATLOC 3InSat EGNOS-GALILEO upgrade for rail ERSAT ERTMS-ETCS Test Site Project supported by ASI-Regione Sardinia as Test Site for ERTMS L2, L3 with satellite localization 2016 2017 Synergy between ERSAT, Shift2Rail and EGNOS- GALILEO GRAIL 2 Early Services Reference GSA presentation