ETCS (European Train Control System – Европейска система за управление на влаковете) е стандартизирана европейска система за сигнализация, контрол на скоростта и автоматична влакова защита. Тя е основен компонент на ERTMS (European Rail Traffic Management System) – Европейската система за управление на железопътното движение. Основната идея на ETCS е да замени множеството различни и несъвместими национални системи за влакова защита с един общ стандарт. В продължение на десетилетия европейските железници разработват собствени системи – PZB/LZB в Германия, TVM във Франция, AWS/TPWS във Великобритания, SCMT в Италия и редица други. Един международен локомотив може поради това да се нуждае от няколко различни комплекта бордово оборудване.
ETCS решава проблема по принципно различен начин – независимо от държавата и конкретната сигнализация влакът получава стандартизирана цифрова информация, от която бордовият компютър определя докъде има разрешение да се движи, с каква скорост може да се движи, какъв е наклонът на линията, къде трябва да започне намаляването на скоростта и др.
По този начин ETCS не просто повтаря показанията на пътните сигнали. Системата изгражда в бордовия компютър модел на разрешеното движение на влака напред по линията и непрекъснато сравнява действителното му движение с този модел.
Нива
Регламентирани са четири възможни нива на работа на системата:
Ниво 0 се използва, когато оборудван с ETCS влак се движи по необорудвана линия. Бордовата апаратура контролира само максималната скорост на влака, въведена от машиниста, но може автоматично да премине в по-горно ниво по команда от пътното оборудване в началото на оборудван участък.
Ниво 1 има по линия, която е ооборудвана с точков тип ETCS, при който динамичната информация между пътя и влака се обменя само на определени точки, най-често до външните сигнали. При промяна в показанието на сигналите, новата информация се предава към влака само при преминаването му над определени информационни точки (управляеми бализни групи). Това прави необходима възможността приближаването към забранителен сигнал да е разрешено със скорост, различна от нула и подминаването на сигнала все още е възможно, макар и с ниска скорост. С този тип са оборудвани участъците в България и се разглежда тук.
Ниво 2 позволява непрекъснат обмен на информация между влака и пътя чрез GSM-R радиовръзка. Така промените в подготвения маршрут се предават към влака веднага. При Ниво 2 не е задължително да има ваншни светофори, защото цялата информациия за разрешеното движение се показва на дисплея на машиниста. Всички нови проекти за ETCS, които тепърва започват, са с Ниво 2.
Ниво 3 за сега не е добило разпространение, но поставя допълнителни изисквания към влаковете - те сами да контролират целостта и дължината си. Това прехвърля задачата за контрол на заетостта на железния път към самия влак, който подава информация към стационарното оборудване къде точно се намира, колко е дълъг и с каква скорост се движи. Така влаковете могат да се следват на мноого по-малко разстояние един от друг. При Ниво 3 няма външни сигнали (светофори).
Управляема евробализа
Фиксирани евробализи
Евробализата – основният точков канал към влака.
Най-разпознаваемият елемент на ETCS е евробализата – електронна бализа, монтирана между релсите. Тя се активира от електромагнитното поле на преминаващата антена на влака и предава към нея цифрова телеграма. Бализите се организират в бализни групи, включващи от една до осем бализи. Най-честите бализни групи имат по една или две бализи. В повечето случаи информацията може да се предаде само от една бализа, но някои бализни групи (тези при главните сигнали - входни и изходни или в началото на участъка) имат втора бализа, необходима за определяне на посоката на движение. Бордовата апаратура на влака определя посоката на движение по това коя бализа минава първа и коя втора. Веднъж определена, посоката остава известна през цялото пътуване. Така единичните бализи също предават информация и за двете посоки, но влакът игнорира тази, която се отнася за обратната поскоа.
Управляемите евробализи предават към влака динамичната информация за разрешението за движение, която зависи от показанията на сигналите и/или наредените маршрути пред влака. Поне една от бализите в бализните групи при сигналите е управляема. Въпреки, че телеграмата, предавана от управляемите бализи се получава от външна система, всяка бализа има и една програмирана в самата бализа телеграма, която се предава при липса на връзка с крайпътното оборудване.
Фиксираните бализи предават винаги една и съща телеграма, предварително записана в тях. В този смисъл, управляемите бализи мога да работят и като фиксирани.
При Ниво 1 цялата променяща се информация се предава чрез управляемите бализи. При Ниво 2 управляемите бализи могат да се използват като резервен канал за връзка в случай на проблем с радиовръзката, което превръща системата в Ниво 1. Ако тази възможност не се използва, всички бализи са фиксирани и служат само като маркери за местоположение, чрез които влакът определя къде се намира и в каква посока се движи.
Инфил (Infill) бализите са управляеми и се използват при Ниво 1 за междинно предаване на информациия за разрешението за движение преди влакът да е достигнал целевия сигнал. Така, ако сигналът е бил забранителен, но вече разрешава движение, влакът ще получи новата информация по-рано и няма да е необходимо да се движи с ниска скорост до самия сигнал.
Как влакът определя къде се намира?
Важна част от информацията, която бализите предават е разстоянието до следващите бализни групи и какво трябва да направи бордовото оборудване, ако не ги открие там. Между белизните групи влакът постоянно следи изминатото разстояние чрез поне два незивасими датчика на две различни колооси и допълнително доплеров радар. Така влакът във всеки момент знае какво разстояние е изминато от последната бализна група, какво разстояние остава до следващата и как трябва да реагира, ако следващата липсва.
Колкото и точно да е това измерване, все пак то има отклонения от буксуване, пързаляне или неточен размер на колелото. Затова в дългите междугария, където няма бализи за сигнали в продължение на много километри, на всеки 2 км се поставят релокиращи бализи, които калибрират изминатото от влака разстояние, така че грешката в одометрията на самия влак да остане в допустими граници.
Основната информация, която системата предава към влака включва разрешение за движение (MA - Movement Authority) и профил на максималната скорост (SSP - Static speed profile). Тези две неща казват на бордовата апаратура до къде влакът може да се движи и с каква скорост.
Разрешението за движение се получава винаги при главен сигнал (входен или изходен) и е с дължина най-малко до следващия главен сигнал или до края на оборудвания участък. Разрешение може да се получи и за повече от един главен сигнал напред, например при транзитно преминаване през гара, когато разрешението при входния сигнал се дава поне до входния сигнал на следващата гара. Когато разрешението свършва при главен сигнал със забранително показание, бордовото оборудване изчислява спирачна крива, според която системата принуждава машиниста да започне да спира достатъчно рано, за да е сигурно, че влакът ще може да спре пред сигнала, дори при липса на реакция от машиниста. В случай, че междувременно сигналът е сменил показанието си с разрешително, новото разрешение за движение може да се получи на предишния сигнал, от infill бализа преди сигнала или при преминаване покрай самия сигнал. За да е възможно последното, системата не изисква пълно спиране пред сигнала, а позволява приближаването му с минимална скорост (за България 36 км/ч). Така дори сигналът да бъде неправомерно подминат, влакът ще спре автоматично малко след него.
Скоростният профил указва на влака каква е максимално разрешената скорост за участъка напред. Това включва както участъковата скорост, така и постоянните намаления на скоростта, а в случай на маршрут в отклонение, съответната скорост през стрелките за отклонение.
Какво вижда машинистът?
Машинистът взаимодейства с ETCS чрез стандартизиран дисплей в кабината, наречен DMI (Driver-Machine Interface). Чрез него той въвежда данните за влака преди потегляне, избира нивото, в което да започне пътуването и потвърждава промените в нивото или режима. На дисплея се показва цялата информация за движението, получена от пътното оборудване и изчислена от бордовия компютър - разстояние до края на разрешението за движение, допустимата скорост, следващите ограничения на скоростта и разстоянието до тях и други особености по линията, като места, на които не трябва да се спира, неутрални вставки по контактната мрежа и надлъжния профил на пътя.