European Rail Traffic Management System ERTMS Overview

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1 Overview A Scope, background, legal and normative base B The railway communication system C The ETCS train control system D INESS, Eur- Optirails E Implementation strategies for ERTMS F Engineering, procurement and commissioning of ERTMS B1 Part B: The ailway communication system Content of part B 1. Objectives of, project history 2. Functionality of 3. System architecture of 4. Available products, status of implementations 5. Further developments B2

2 What is Was ist?? Netzdimensionierung? Steht für Global System Mobile Communication Rail Basiert auf dem europäischen GSM-Standard Beinhaltet zusätzliche Leistungsmerkmale für den Eisenbahnbetrieb Ist ein leistungsfähiges, standardisiertes System Ermöglicht die Integration bahnspezifischer Dienste Ist europaweit interoperabel und damit eine zukunftssichere Investition 19 Frequenzen im eigenen 900 MHZ- Frequenzbereich Hohe Verfügbarkeit (> 99,9%) Kurzer Verbindungsaufbau, geringe Abbruchsrate Funkversorgung entlang der Strecke (> 95%) Max. Geschwindigkeit im Netz bis ca. 500 km/h Antennenöffnungswinkel von 20 o -65 o B3 project history project history B4

3 project history Europäische Standardisierung Die Spezifikationen der UIC für ein transeuropäisches Eisenbahnfunksystem auf Basis von werden schrittweise durch nationales Recht verbindlich gemacht Verabschiedung Richtlinie 96/48/EC über die Interoperabilität des europäischen Hochgeschwindigkeitsverkehrs 32 Bahnen verpflichten sich die EIRENE-Spezifikationen zur Herstellung vollständiger Interoperabilität einzuhalten Richtlinie 96/48 EC wird zum in Deutschland rechtsverbindlich 18 Bahnen verpflichten sich, spätestens 2003 mit der Realisierung der Technologie zu starten Richtlinie 2001/16 EC für sonstige Strecken (conventional lines wie z.b. TEN ) werden voraussichtlich Mitte 2004 Gesetz B5 Functional specifications of B6

4 Functional features of Train control (ETCS) Operational voice comunication for railway staff Shunting radio Diagnostics, energy data Facility-Management, train location Passenger information system GSM Back- up for B7 Functional features of Die Zukunft liegt in der digitalen Kommunikation Heute Viele unterschiedliche, nicht interoperable, technologisch veraltete analoge Funksysteme Zugfunk BiFu Kfz-Funk Rangierfunk Funknachrichtenschleife etc. Diagnosefunk Funk für Rettungszüge* Linienzugbeeinflussung Datenfunkanwendungen Sonstige Funkanwendungen Heute: Sendestat Terminals * bleibt analog Morgen: Sendestat Terminals Standarddienste: Sprache Daten Spezialdienste: Zugfunk Rangierfunk Datendienste: ETCS Morgen Eine einheitliche und standardisierte digitale Systemplattform B8

5 Functional features of Betriebliche und ruftechnische Leistungsmerkmale Funktionale Ortsabhängige Notruf mit Adressierung Adressierung Prioritätsbehandlung Gruppenruf / Sammelruf Teilnehmer werden mittels Zugnummer oder Gruppenkennung erreicht (nicht mittels ihrer persönlichen Rufnummer) Lokführer erreicht zuständigen Fahrdienstleiter durch automatischem Rufaufbau Prioritätsbehandlung und Verdrängung erweitert auf vier Prioritätsebenen führt zum automatischen Abbruch von niedriger priorisierten Rufen Gruppenruf: Ein Mitglied der Gruppe kann jeweils sprechen (Wechselsprechen). Sammelruf: Nur der Rufende kann sprechen alle anderen Gruppenmitglieder hören zu B9 Functional features of Funktionale Adressierung Fahrdienstleiter ruft eine funktionale Identität (z.b. Lokführer), ohne die Person zu kennen Intelligentes Netz entspricht Lokführer hat sich funktional registriert und ist erreichbar mit FN: MSISDN: Ruftyp 2xxx: Züge Zugnummer (mind. 5-stellig) Funktions Code 01 für Lokführer * 08 für Bord-Lautsprecher * 10 für Zugchef * Zuweisung von Berechtigungen in der Verbindungsmatrix ermöglicht einen koordinierten betrieblichen Ablauf!j B10

6 Functional features of Erweiterte Sprachdienste - Gruppenruf (VGCS) Der erweiterte Sprachdienst Gruppenruf (VGCS) erlaubt es dem Fahrdienstleiter, mit einer Anzahl von mobilen Teilnehmern gleichzeitig zu sprechen Sprechkanal (Uplink) Zuhörer (Downlink) Fahrdienstleiter spricht zu einer Gruppe im Gruppenruf Sprechkanal Den mobilen Gruppenteilnehmern steht 1 Sprechkanal zur Verfügung, der zwischen Ihnen gemakelt wird (Pushto-Talk-Taste) Zuhörer in Service Area (Gruppenrufbereich) B11 Functional features of Verdrängung und Prioritäten Der Fahrdienstleiter erwirkt die Verdrängung bei Punkt zu Punkt und Gruppenrufen Zugchefin / Zugbegleiterin Gespräch mit Standardpriorität Lokführer Fahrdienstleiter ruft mit höherer Priorität an! B12

7 Functional features of Betriebliche Änderungen durch? Vorteile digitaler Zugfunk / Rangierfunk + Direktwahl zu ortsfesten Stellen statt Vermittlung + Keine Kanalauswahl notwendig dank funktioneller Adressierung + Gruppenruf-Funktion mit Wechsel-Sprechen + Rangierfunk mit mehreren Gruppen in einem Kanal / einer Funkzelle möglich + Rangiernotruf mit Priorität entsprechend Zugfunk-Notruf möglich Digitaler Zugfunk / Rangierfunk auf Basis bringt wesentliche Vereinfachungen im Bahnbetrieb mit sich B13 Functional features of Unterschiede Rangierfunk analog - digital Rangierfunk heute (analog) Kein Rangiernotruf Alle Teilnehmer gleichberechtigt Störanfällig gegenüber externen Störquellen (Schiffsfunk usw.) Kanalwahl = Gruppenwahl, allen frei zugänglich Offener Kanal Ortsfeste Stelle kann mehrere Kanäle mithören (Anzahl der Lautsprecher) Punkt-zu-Punkt-Rufe nicht möglich Eigene Ressourcen = eigene Endgeräte und Frequenzvielfalt Ortskanal im Zugfunk zum Rangieren in Bereichen ohne Rangierfunk Rangierfunk zukünftig () Rangiernotruf, der alle anderen Rufe verdrängt Shunting Leader richtet Gruppe ein, alle anderen folgen nach Keine Störeinflüsse durch eigenes Frequenzband Gruppenwahl, Festlegung durch Shunting Leader Standardgruppe 500 Ortsfeste Stelle kann je einen Gruppenruf mithören Punkt-zu-Punkt-Rufe außerhalb von Gruppenrufen möglich Verwendung der gleichen Endgeräte und einheitliche, eigene Frequenzen Punkt-zu-Punkt Rufe im digitalen Zugfunk B14

8 System architecture BSC Switching network HLR/AC GCR Other networks Intelligent network SCP SMP BSC MSC/VLR/ EIR/SSP ISDN PAD PSPDN BSC MSC/VLR PABX RBC B15 System architecture technical specifications B16

9 System architecture Voice/ Data ETCS Dispatcher BTS NSS Operator BSC RBC BTS B17 data transmission for ETCS ETCS track-side ETCS ETCS on-board Inter-locking and other functions ETCS track-side application Track-side equipment Euro-radio- Interface device fixed network mobile radio device ETCS vehicle application Euro-radiointerface device Equipment of the vehicle Driver Train ETCS Application ETCS Radio security platform Open communication system ETCS application protocol ETCS Radio security protocol Radio protocol ETCS application ETCS Radio security platform Open communication system Track-side radio transmission Train-side B18

10 Available products Products platforms B19 Available products General Purpose Handheld (GPH) Cab radio display Cab radio Dual mode analogue and Cab radio Single mode (only ) Operational Purpose Handheld (OPH) Operational Purpose Shunting (OPS) Figure 41: Mobile equipment of B20 10

11 Einführung bei der DB AG Stufe 1 - Einführung des digitalen Zugfunks Fixe Endgeräte Mobile Endgeräte Festnetz => Erweitert um Rail-Features + Mobilfunknetz (Aufbau v. ca Basisstationen) Teilnehmerregistrierung und -verwaltung Aufbau Infrastruktur (ca km) Fahrzeugeinrüstung (ca Fahrzeuge) SIM-Karten für ca Teilnehmer A Sections B Streckenparameter für Zugfunk (RSM Railway Service Manager) B21 Einführung bei der DB AG Interne und externe Schnittstellen DB Einheiten DB Cargo DB Regio DB Reise & Touristik DB Station&Service DB Telematik Ressort T Lieferanten Endgeräte SIM- Karten RSM- Tool Anbindung Fahrdienstleiter Anbindung Betriebszentralen CCB- System Festnetz Management Projekt Projektmanagement konzernübergreifend Koordination technischer Spezifikationen (insb. Eisenbahn-spezifisch) Planung, Migration (Strecken, Züge, Applikationen) EBA Zulassungsprozesse Definition/Aufbau/Betrieb Teilnehmerverwaltung Betriebseinführung Andere Parteien EBA Nationale Bahnen Internationale Bahnen B22

12 Einführung bei der DB AG Einige Projektmeilensteine sind bereits maßgeblich vorangeschritten Projektplan? Bisherige Ergebnisse (Stand:Juni 2004) - Mobilnetzausbau Festnetz- / Fdl-Anbindung Endgeräte- Bereitstellung Fahrzeugumrüstung Teilnehmerverwaltungssystem Tests und Abnahme Ankündigung Zugfunk Rangierfunk Abschalten analoges Netz Ankündigung gegenüber Dritten Umrüstung Drittbahnen (97%) Basisstationen fertiggestellt (74,69%) Strecken- Kilometer abgenommen Zugfunkgeräte vom EBA zugelassen (74,4%) Fahrzeuge mit Cab Radios ausgerüstet Erstsystem ART im Aufbau Teilnehmerverwaltungssyst em in Betrieb Hochgeschwindigkeitsstreck e Köln-Rhein/Main seit mit Zugfunk in Technik im kommerziellen Betrieb B23 Einführung bei der DB AG Erste Hochgeschwindigkeitsstrecke mit Zugfunk in Betrieb Köln-Rhein/Main? Daten und Fakten Köln Hbf Bf. Köln/Deutz Bf. Flughafen Köln/Bonn Bf. Siegburg Gesamtlänge: Anzahl Tunnel: Anzahl Brücken 219 km 30 (Gesamtlänge: 47 km) 18 (Gesamtlänge: 6 km) Sieg BAB A3 Maximale Geschwindigkeit: 300 km/h Mosel Rhein Lahn Bf. Montabaur Bf. Limburg Max. Neigung: 40%0 Mobilfunknetz: 2 BSC / 56 BTS alle 2,6 km eine BTS)+ 155 Antennen Wiesbaden Hbf Main Mainz Hbf Frankfurt Hbf Fernbahnhof Frankfurt Flughafen Züge: Zugfunksystem: 112 ICE 3 Triebfahrzeuge m. digitalen Zugfunkgeräten ausgerüstet B24

13 Einführung bei der DB AG (8) Einbauarbeiten am Beispiel der VT 610 VT Triebzüge DB Regio AG Analog Antenne Antenne Cab- Radio PS Analog Module RS 422 RS 422 UIC 568 IF-Analog Module MRM 8 Watt Controller + IF-Digital IF-Analog FDL Lok Lok MMI R E IR Infrared- Interface RS 422 Data Applications Richtungsschalter Lautsprecher Cab Radio mit Weiche Supply Service RS 422 Data Applications GPH 2. MMII Driver Handheld Front/Rear Bedienteil Handappart Ladehalterung Antenne B25 Einführung bei der DB AG Streckenumschaltung auf Voraussetzungen für Umschaltung auf Ausleuchtung mit Anbindung der Fahrdienstleiter an ART-Arbeitsplätze ( Festnetzarbeitsplätze) Verkehrende Fahrzeuge haben digitale Funkausstattung und Fahrzeugführer sind geschult EBA Zulassung auf der Strecke für digitalen Zugfunk Vor Umschaltung jeder Strecke müssen diese betrieblichen und technischen Voraussetzungen erfüllt sein B26

14 implementation worldwide B27 Zukunftsperspektiven für für den modernen Bahnbetrieb: Sichere und zuverlässige Erreichbarkeit an jedem Ort des versorgten Streckennetzes Zugsteuerung und Zugsicherung (z.b. digitaler Zugfunk, ETCS) Diagnosefunk Energiedaten Facility-Management Ortung Betriebliche Kommunikation des DB-Personals (Sprachfunkdienste) Reisendeninformation im Zug (verbessert Planung der Fahrgäste) Individuelle Kommunikation der Fahrgäste läuft NICHT über B28

15 Zukunftsperspektiven für Mögliche zukünftige Applikationen EBuLa Funk Diagnosedatenübermittlung Dem Triebfahrzeugführer werden automatisch über vor Fahrtbeginn die benötigten, aktuellen Buchfahrplaninformationen für das EBuLA Bordgerät zur Verfügung gestellt EBuLa Funk macht das heutige System effizienter, erhöht die Zuverlässigkeit, spart Kosten und Zeit Durch die direkte Übermittlung von Diagnosedaten aus dem fahrenden Zug an die Instandhaltungswerke kann dort die Vorbereitung inkl. Teameinsatzplanung frühzeitig gestartet werden Die Standzeit des Zuges wird damit verkürzt B29