Stadler wdraża własne urządzenia pokładowe ETCS

Łukasz Malinowski, „Rynek Kolejowy”: Stadler zdecydował się na opracowanie własnego rozwiązania ETCS. Czym było podyktowane podjęcie takiej decyzji?

Jacek Ratajczyk, szef działu integracji ETCS w Stadler Signalling: Realizowaliśmy wiele projektów z różnymi zewnętrznymi dostawcami takich rozwiązań. Niejednokrotnie dostawy wytwarzanego przez nich sprzętu w trakcie realizacji projektu opóźniały się. Pojawiały się problemy z oprogramowaniem. Zdarzało się, że spadaliśmy w hierarchii priorytetów przy realizowaniu zamówień na miejsce niższe w porównaniu do innych kontrahentów. Pod wpływem tych doświadczeń postanowiliśmy, wzorem innych dużych producentów taboru, opracować własny system. Chcieliśmy uniezależnić się od konkurencji i dzięki temu usprawnić zarządzanie harmonogramami realizowanych projektów. A dodatkowo rozszerzyć ofertę dla naszych klientów o rozwiązania z zakresu SRK.

Osiągnięcie tego założenia od podstaw wymagałoby ogromnego nakładu pracy i długiego czasu na znalezienie odpowiedniej kadry z różnych specjalizacji. Dlatego zarząd Grupy podjął decyzję o zawiązaniu joint venture. Na partnera wybrano włoską firmę Mermec. Podpisaliśmy z nią porozumienie o utworzeniu wspólnej spółki o nazwie Angelstar, która specjalizuje się w rozwoju i produkcji urządzeń pokładowych ETCS. Pomysł powstał w 2016 r., a dziś, po zaledwie czterech latach, mamy własny, gotowy do użycia, homologowany ETCS.

Czy produkt ten będzie sprzedawany także innym firmom?

Tak. Produkt jest rozwijany w taki sposób, by można go było sprzedawać i wykorzystywać nie tylko w pojazdach nowych, ale i w używanych – nie tylko naszej produkcji.

W jakich pojazdach Stadlera – oprócz ezt Flirt dla Kolei Mazowieckich – system został już zabudowany?

Pierwsze testy wdrożeniowe ETCS Guardia miały miejsce w Szwajcarii. Wynajęliśmy od kolei szwajcarskich SBB pojazd, w którym zainstalowaliśmy po jednym komplecie urządzeń w każdej kabinie, a od jednego z innych szwajcarskich operatorów, SOB – jednostkę starszej generacji, w której zamontowaliśmy jeden komplet, by przetestować jednocześnie dwie różne architektury. Przez cały rok oba pojazdy jeździły na liniach wyposażonych w urządzenia ETCS poziomu 1 w trybie LS i poziomu 2. Jeszcze przed uzyskaniem homologacji w Kolejach Mazowieckich, a po zakończeniu projektu pilotażowego, otrzymaliśmy również zezwolenie dla typu od szwajcarskiego urzędu ruchu kolejowego (BAV – odpowiednik polskiego UTK). Przepisy szwajcarskie różnią się od unijnych. Jeśli pojazd ma być interoperacyjny i przekraczać granice Wspólnoty Europejskiej, mają dla niego zastosowanie procedury unijne. Jeśli natomiast ma kursować tylko w Szwajcarii – stosuje się procedury krajowe.

Czy pojazdy dla KM były w takim razie pierwszym seryjnym taborem, w którym zamontowano system ETCS Guardia?

Najnowsze pociągi Flirt dla Kolei Mazowieckich zostały wyposażone w pokładowy system, który obsługuje poziom 1 i poziom 2 ETCS, jak również konwencjonalny system bezpieczeństwa klasy B. Oznacza to, że pociąg może być stale połączony z centrum ETCS, ale może także korzystać z systemów specyficznych dla danego kraju. Dlatego Flirt jest wyposażony również w polski system SHP, a przełączenie systemów odbywa się dynamicznie, bez konieczności zatrzymania pojazdu.

I właśnie to wdrożenie okazało się pierwszym projektem, w którym uzyskaliśmy zezwolenie na dopuszczenie do eksploatacji. Zostało ono wydane zgodnie z wymogami Rozporządzenia Komisji (UE) 2016/919 w sprawie technicznej specyfikacji interoperacyjności w zakresie podsystemów „Sterowanie” systemu kolei w Unii Europejskiej.

Nie spoczęliśmy jednak na laurach. Równocześnie prowadzimy na Węgrzech projekt z MAV Start, będący obecnie w trakcie homologacji. Również na rynku słoweńskim prowadzimy homologację systemu, zainstalowanego w aż trzech typach pojazdów – spalinowych i elektrycznych zespołach trakcyjnych Flirt oraz elektrycznym zespole trakcyjnym Kiss. W Szwajcarii natomiast urządzenia pokładowe ETCS Guardia zainstalowane są w pojazdach Flirt dla operatora BLS, które obecnie są w fazie testów typu. Zabudowa i wdrażanie urządzeń pokładowych ETCS Guardia idzie więc nam całkiem sprawnie.

Kiedy rozpoczęły się prace nad wdrożeniem w Polsce?

Tempo od samego początku projektu było bardzo szybkie. Integrację urządzeń pokładowych ETCS Guardia rozpoczęliśmy już w 2018 r. Po zainstalowaniu urządzenia w pierwszej jednostce Flirt dla KM w Siedlcach odbyło się uruchomienie pojazdu, a następnie został on wysłany do placówki Instytutu Kolejnictwa (IK) w Żmigrodzie. Tam przeprowadziliśmy wszystkie wymagane testy na dostępnej infrastrukturze.

Dodam, że po drodze zmieniły się przepisy związane z zastosowaniem norm RAMS (definiujących wymagania dla niezawodności, dostępności, podatności utrzymaniowej i bezpieczeństwa) w procesie oceny bezpieczeństwa taboru kolejowego oraz opracowania i akceptacji dowodów bezpieczeństwa dla wyposażenia pokładowego, w tym dla urządzeń bezpiecznej kontroli jazdy pociągu ETCS. Zmiana ta pociągnęła za sobą korektę harmonogramu projektu Kolei Mazowieckich. Harmonogram testów został także zakłócony przez pandemię koronawirusa oraz związane z nią utrudnienia w przejazdach z Włoch do Polski.

Jaki był przebieg samych testów?

Testy nowego typu pojazdu są zawsze planowane na kilka miesięcy. Najpierw są testowane hamulce, potem – między innymi – kompatybilność elektromagnetyczna, a dopiero potem IK zezwala na testowanie systemów pokładowych. W przypadku naszego ETCS testy rozpoczęliśmy pod koniec ubiegłego roku. Próby dla poziomu pierwszego przebiegły bezproblemowo. Na poziomie drugim nie wszystko od razu działało w 100% poprawnie, ponieważ – jak się okazało – nieprawidłowo ustawiliśmy jeden z parametrów oprogramowania. Zostało to jednak szybko skorygowane i powtórne testy wypadły już pozytywnie.

Pamiętajmy, że była to pierwsza w ogóle homologacja ETCS Guardia, więc byłoby dziwne, gdyby niczego nie trzeba było poprawić. Warto też podkreślić, że jest to pierwsza w Polsce homologacja wydana bez ograniczeń i warunków eksploatacyjnych. Takie ograniczenia nie pozwalają na przykład na pełną tranzycję pomiędzy poziomami (np. poziom 1 do poziomu SHP) – maszynista, zamiast postępować zgodnie z TSI, musi w trakcie jazdy wykonywać pewne dodatkowe czynności ręcznie, np. zmieniać poziomy. Czasami zdarza się też, że maszynista musi dodatkowo monitorować prace niektórych elementów systemu, gdyż nie jest on dopracowany. ETCS Guardia takich ograniczeń nie ma.

Czy KM będą mogły już teraz wykorzystywać system, czy będą musiały czekać na zakończenie prac infrastrukturalnych?

Linia E65 jest już wyposażona w ETCS poziomu 2 – można więc wykorzystywać Guardię podczas jazdy z Warszawy do Działdowa. Cztery nowe jednostki Flirt już tam jeżdżą. Według planu wdrażania ETCS w Polsce odpowiednią infrastrukturę otrzymają w przyszłości kolejne linie. Warto wspomnieć, że – choć istnieje techniczna możliwość dostarczenia nowych pojazdów bez systemu ETCS, wyłącznie z systemem krajowym – zabraniają tego przepisy polskie i unijne. Każda nowo dostarczana jednostka ma więc system ETCS, nawet jeśli przez jakiś czas po zakupie na danej trasie w korytarzu TEN-T nie jest on jeszcze stosowany.

Czy Stadler dysponuje danymi o tym, jak zainstalowany w pojazdach Flirt KM system sprawdza się w eksploatacji?

Oczywiście. Zdalny dostęp do danych diagnostycznych pozwala nam monitorować system. Okres umowy na jego gwarancję wynosi 3 lata. Dodatkowo Stadler w pełni wykonuje usługę utrzymania jednostek, dlatego dane o systemie będą dostępne przez bardzo długi czas.

Jaka jest przyszłość rozwoju ETCS? Polska, jak na razie, pozostaje pod tym względem w tyle.

ETCS jest systemem ogólnoeuropejskim, a to jak szybko jest wdrażany w poszczególnych krajach, jest kwestią decyzji danego państwa członkowskiego. Jestem optymistą, jeśli chodzi o Polskę, gdzie widać pozytywne efekty inwestycji wdrażanych przez PKP PLK. Linia E65 Warszawa – Gdynia jest już wyposażona w urządzenia poziomu 2, tak samo linia E30 (Legnica – Wrocław – Opole), a niebawem (do 2023 r.) otrzyma je także magistrala E20 Kunowice – Terespol (artykuł Michała Szymajdy, RK z 05.01.2018). System musi być instalowany na wszystkich liniach głównych z korytarza TEN-T zgodnie z narodowym planem wdrożenia, modernizowanych ze wsparciem funduszy unijnych oraz na wszystkich nowo powstających liniach. PKP PLK dysponuje obecnie nowocześniejszymi narzędziami – choćby do obsługi kryptograficznych kluczy dostępu RBC dla operatora – niż wiele państw Europy Zachodniej, które ich jeszcze nie posiadają.

Czy wobec tego ETCS Guardia będzie rozwijany?

Tak. Prawodawca europejski mobilizuje państwa członkowskie do szybkiego wdrażania jednolitego systemu sterowania i wydaje odpowiednie specyfikacje. Opracowanie, testowanie i wdrożenie jednej specyfikacji trwa kilka lat, a wciąż pojawiają się kolejne. Rozwój systemu pokładowego ETCS wymaga również wielu testów laboratoryjnych przed instalacją w pojeździe. Intensywnie pracujemy, aby być ze wszystkim na bieżąco i oferować ETCS Guardia stworzony według najnowszych specyfikacji.

Nasz dział signallingu zajmuje się również innymi systemami, takimi jak choćby CBTC (Communication-Based Train Control), stosowany w systemach metra. Oferujemy już system, w oparciu o który pociągi metra mogą jeździć bez maszynistów (GoA-4 – Grade of Automation). Jest on w pełni skalowalny – może być zaadaptowany również do ruchu tramwajowego. Pracujemy też nad systemami antykolizyjnymi wspomagającymi ruch tramwajów.

Na razie pozostańmy jednak przy metrze. Czy system produkcji Stadlera jest już gdzieś wykorzystywany?

Jeszcze nie. Nasz tabor obsługuje wprawdzie metro w Glasgow, jednak wykorzystuje system sterowania dostarczony przez innego producenta. Obecnie prowadzimy projekt BLT w Szwajcarii, w okolicach Bazylei, który jako pierwszy będzie wykorzystywał nasze urządzenia. Będzie to linia, którą można porównać z WKD, system metra zapewniający komunikację w mieście i poza nim. Na odcinku miejskim będzie działał system wspomagania maszynisty – prowadzący pociąg będzie podejmował decyzje sam, ale urządzenia i oprogramowanie będą wspierały go w pracy. Oznacza to drugi stopień automatyzacji (GoA-2). Cały system jest zaprojektowany w ten sposób, że może służyć także do obsługi pełnego metra. Na razie prowadzimy testy na zamkniętych torach w Szwajcarii.

Zajmujemy się wyposażeniem nie tylko pojazdowym, ale także przytorowym – dostarczamy elementy sygnalizacji. Moją osobistą ambicją jest złożenie oferty na system sterowania ruchem dla przyszłej trzeciej linii metra w Warszawie.

Jeżeli chodzi o systemy antykolizyjne, obecnie jesteśmy na etapie wyboru czujników i testowania różnych rozwiązań. Jednym z nich jest np. mapowanie toru i identyfikacja obiektów stałych. System będzie na tyle inteligentny, że zatrzyma pociąg odpowiednio wcześniej, jeśli na torze pojawi się np. człowiek lub zwierzę. Testujemy takie rozwiązania z niektórymi operatorami w Szwajcarii, gdzie nasz system zbiera dane pozwalające na tworzenie odpowiednich algorytmów.

Jaka jest zatem przyszłość autonomizacji transportu publicznego?

Jest to naturalny kierunek związany z rozwojem cyfryzacji we wszystkich dziedzinach współczesnego życia. Tempo wprowadzania autonomizacji w transporcie publicznym będzie zależeć od determinacji państw, w których prowadzone będą projekty oraz od inwestycji w infrastrukturę. Standardy ETCS nie pozostawiają dużego pola manewru. Możemy jednak uzupełnić go np. o automatyczny system operacji (ATO). Realizujemy już takie projekty – np. w Szwajcarii u przewoźnika SOB (oparte na systemie ETCS od innego dostawcy). Komputer pokładowy zbiera dane z systemu i na ich podstawie zadaje jazdę lub hamowanie automatycznie, bez udziału maszynisty. Ten ostatni wciąż musi obsługiwać otwieranie i zamykanie drzwi – ale pracujemy nad tym, by i tę czynność zautomatyzować. Przygotowujemy ofertę w przetargu prowadzonym obecnie w Danii, gdzie zamawiający planuje zakup pojazdów wraz z odpowiednim systemem IT. Zadanie będzie bardzo ambitne – poziom zaawansowania technologicznego wymaganych rozwiązań z zakresu sterowania jest niespotykany.

Jaki jest główny cel systemów ATO? Czy chodzi o uzyskanie oszczędności, usprawnienie pracy, czy o inne korzyści?

Wszystko zależy od poziomu, na który zdecyduje się zamawiający. Podstawowym celem jest wspieranie maszynisty – zbieranie danych z sieci kolejowej i z systemu informacji pasażerskiej. Dzięki temu komputer wie np., w jakiej odległości jest poprzedni pociąg na szlaku i zaleca maszyniście jazdę z pełną lub zmniejszoną prędkością, tak aby nadal dotrzymać czasu rozkładowego. Pod uwagę jest brane także zużycie energii elektrycznej – są sytuacje, w których nieznaczne zwolnienie pozwala na jej zaoszczędzenie przy zachowaniu punktualności. Na wyższym poziomie automatyzacji system sam reguluje parametry jazdy i hamowania, a maszynista tylko nadzoruje jego prawidłowe działanie. Nasz ETCS Guardia może tu przekazywać dodatkowe sygnały z infrastruktury, pozwalające na osiągnięcie dwóch głównych celów – punktualności i oszczędności energii.

Obecnie mamy homologowany ETCS poziomu 2, na który popyt w Polsce rośnie. Toczą się rozmowy na temat poziomu 3. Pojazdy szynowe jeżdżące w Polsce wyposażone są w urządzenia zgodne z wzorcem 2. My jako pierwsi spełniliśmy w pojeździe pasażerskim wzorzec 3. Mamy wersję 3.4.0, będziemy przez najbliższy rok rozwijać wersję 3.6.0. Urządzenia ETCS poziomu 1 mają zostać wymienione na te poziomu 2. Na poziomie 3 ETCS likwiduje się już detekcję pojazdu ze strony toru – pozostają tylko balisy lokalizacyjne. Podczas jazdy pociąg w trybie ciągłym zgłasza swoją pozycję do centrum sterowania poprzez komunikację GSM-R. Pozwala to zagęścić ruch: odległość między pociągami może już wynosić zaledwie 1 sekcję, a nie – jak dotąd – 2 czy 3. Efektem będzie zwiększenie częstotliwości przejazdu pociągów, szczególnie na mocno zatłoczonych odcinkach w dużych miastach, takich jak np. warszawska linia średnicowa, a także większa efektywność energetyczna. Takie rozwiązanie wymaga sygnalizowania integralności pociągu – inaczej system przytorowy nie wykryje już odczepionego wagonu, choć w naszych pojazdach takie zdarzenie jest niemożliwe. Obecnie wdrażamy nowe rozwiązanie związane z integralnością pociągu (Train Integrity) w samym pojeździe, jak również w urządzeniu pokładowym ETCS Guardia dla klienta we Włoszech, gdzie ze strony linii jest to ETCS poziom 2 High Density (założenia eksploatacyjne jak w poziomie 3). Detekcja przytorowa nie będzie demontowana, ale jej wskazania będą ignorowane. Pozwoli to na pełne wdrożenie tzw. ruchomego bloku.

Czy Stadler bierze pod uwagę niebezpieczeństwo związane z dostępem osób niepowołanych?

Bierzemy takie rozwiązania pod uwagę. System ETCS jest specyfikowany przez Unię Europejską. Klucze kryptograficzne zabezpieczają komunikację między urządzeniami pokładowymi a centrum sterowania, nie można więc podsłuchać ani fałszować tych sygnałów. Jeśli chodzi o inne systemy – wdrażamy standardy IT Security. Nie zdarzyło się jeszcze, by ktoś przejął kontrolę nad tak zabezpieczonym pojazdem, ale trzeba takie możliwości analizować i wdrażać zabezpieczenia przy tworzeniu nowych rozwiązań.

***

Jacek Ratajczyk karierę zawodową rozpoczął w 2006 r. w Bombardier Transportation Polska, gdzie zajmował się uruchomieniem i testami pojazdów, a następnie kierował zespołem gwarancyjnym. Rozwój zawodowy kontynuował w Szwajcarii w dziale inżynierii w obszarze sterowania ruchem kolejowym, w szczególności w obszarze rozwoju urządzeń pokładowych ETCS. W 2017 dołączył do zespołu Stadlera w Szwajcarii, gdzie odpowiadał za integrację urządzeń ETCS we flocie Transitio dla Szwecji. W 2020 objął kierownictwo nad zespołem inżynierów zajmujących się integracją ETCS, systemów narodowych (np. SHP) oraz łączności radiowej GSM-R, wspierając wiedzą ekspercką cały zespól Stadler Signalling.

Miesięcznik Rynek Kolejowy, możesz teraz pobrać za darmo! Zapraszamy!