Az STM modulról általánosságban

Az STM-ek kapcsolatrendszere

Kommunikáció az STM modul és a fedélzeti berendezés között

STM üzemállapotok

Az STM-HU-ról röviden

Az STM rendszertechnikai adatai

Az STM modulról általánosságban

Jóllehet az ETCS célja az egységes rendszerként való elterjedés (európai interoperabilitás), de – a migrációs időszakban mindenképpen – szükséges a már létező vonatbefolyásoló rendszerekkel való együttműködés képessége is. Ezért fontos megemlíteni, hogy nem szükséges valamennyi, a vonat által érintett vonatbefolyásoló rendszer saját kijelzőjének és beavatkozó moduljának, interfészcsatlakozásainak külön-külön fölszerelése a járművekre. Példának okáért jelenleg a Bécs-Budapest között közlekedő osztrák villanymozdonyokon az osztrák INDUSI és a magyar 75 Hz-es EVM rendszer fizikailag és kijelző tekintetében is két külön rendszerként került felszerelése. A tervezett Párizs–Köln–Brüsszel–Amszterdam (PKBA) vasútvonalon – mivel jó részben már üzemelő szakaszokon fog haladni – 7 különféle vonatbefolyásoló rendszert kellene egy járműre felszerelni. Ez a gyakorlatban szinte lehetetlen. Ugyanakkor az is elképzelhetetlen, hogy egy vasúttársaság az ETCS érdekében a ma használt vonatbefolyásoló rendszerét általánosan megszüntesse és leszerelje, hiszen ez gazdaságilag hatalmas teher lenne.

Azért, hogy a jelenlegi rendszerek az ETCS-szel együtt tudjanak működni, ki kellett fejleszteni minden rendszerhez egy olyan modult, amely a régi rendszer információit fogadja a bemenetén, és azokat ETCS formátumúvá feldolgozva adja tovább a központi számítógépnek, illetve azon keresztül a többi egységnek. A moduláris felépítés miatt azokat a modulokat kell beilleszteni, amely rendszerek fölött a jármű elhalad. A már említett Párizs–Amszterdam vasútvonalon a számítógépbe 7 ilyen modult kell beilleszteni, ám az információk mindig egységesen jelennek meg egy kijelzőn, és az esetleges beavatkozások is egységesen, fizikailag egy rendszeren keresztül hajtódnak végre. (Aranyosy-Mosóczi)

A kompatibilitást biztosító speciális csatolómodul neve: Speciális Átviteli Modul (Specific Transmission Modul – STM), amelyből egy hazai, az EVM rendszert kezelő kivitel az alábbi ábrán látható:

Az STM-HU modul ipari kivitelű egysége – Alcatel

Jóllehet az STM speciális feladatokat végez, teljes mértékben a rendszerbe van integrálva. Feladata a meglévő nemzeti vonatbefolyásoló rendszerek kezelése. Magyarországon például az STM-HU modul a folyamatos pálya-jármű információt (75 Hz-es jelfeladás) vevőtekercsek segítségével veszi, illetve azokat a specifikáció szerint értékeli ki. A vevőtekercsek változatlanul a mai EVM-120 vonatbefolyásoló berendezés elemei. Az STM‑HU modul feladata továbbá az éberségi funkció megvalósítása is.

Az STM-ek kapcsolatrendszere

Az STM modul lehetővé teszi, hogy egy egyébként ETCS üzemű mozdony a nemzeti vonatbefolyásoló rendszer pályaoldali elemei által küldött információkat fogadja, feldolgozza és átalakítsa azokat az ERTMS/ETCS fedélzeti berendezés által is értelmezhető adatokká. STM szinten nem beszélhetünk ETCS rendszerű pálya-vonat átvitelről, eltekintve a szintátmenetet és néhány speciális parancsot küldő balíztávirattól. A maximális vonatsebesség felügyeletéhez, illetve a rugalmas szintátmenethez valamennyi vonatadat megadása szükséges.

Az ETCS fedélzeti berendezés a Nincs táplálás, az Izolált és a Rendszerhiba üzemmódok kivételével – a végleges kapcsolatbontás esetét leszámítva – minden időben engedélyezi az STM-nek a rendszerbuszra való belépést. A kapcsolatbontás lehetővé teszi az STM modul újraindítását a fedélzeti berendezés újraindítása nélkül. Ha a hiba ezután is előfordul, akkor szükségessé válhat a teljes berendezés újraindítása is. Az STM modul függetlenségét mutatja, hogy abban az esetben, amikor egy passzív STM meghibásodik vagy megsérül annak biztonságintegritása, akkor a fedélzeti berendezés nem működteti a fékeket, hanem lehetőséget biztosít az STM későbbi újraindítására.

Az STM modul interfészein keresztül gyakorlatilag valamennyi fedélzeti ETCS modullal kapcsolatban van:

Az STM modul és környezete

Egy európai STM modul a fenti ábrán bemutatott nemzeti STM-től annyiban különbözik, hogy ekkor a felügyeleti funkció a fedélzeti berendezés hatókörébe tartozik. A felügyelet ellátása érdekében az STM modul(ok) és a többi modul között folyamatos adatcsere zajlik.

Több aktív STM modulról akkor beszélhetünk, ha az adott infrastruktúra több mint egy rendszer párhuzamos kiépítésével alkot egy egészet, azaz a különböző rendszerek funkcionalitásban és/vagy rendelkezésre állásban egymás kiegészítői. Az ebből fakadó komplexitás oldása érdekében a fedélzeti berendezés egy időben csak egy STM-et enged aktív – felügyeletet megvalósító – állapotban működni. Ez lesz az ún. master, vagy elsődleges STM, amely folyamatosan kapcsolatot tart az ETCS fedélzeti berendezéssel, míg a többi az elsődleges STM-en keresztül kommunikál. A szintátmenetek fejezetben szereplő szintátmenet táblázatban látható STM-STM szintátmenet tulajdonképpen a master STM megváltoztatásának folyamataként értelmezhető.

Kommunikáció az STM modul és a fedélzeti berendezés között

Az alfejezetben bemutatjuk az STM modul és az ETCS fedélzeti berendezés közötti kommunikációt, ami jó leképezését nyújtja a nemzeti és európai STM modulok által végzett feladatoknak, másfelől pedig kitűnő példája a fedélzeti modulok egymás közötti kommunikációjának is.

A fedélzeti berendezés és az STM közötti kommunikáció természetesen az ETCS nyelv szintaxisán alapul, így ugyanazon változócsoportokból (pl. L-hossz, Q-módosító változók, stb.) épülnek fel az egyes csomagok, mint amit a pályamenti és fedélzeti alrendszer kommunikációja kapcsán már említettünk. A konkrét változók és csomagok értelemszerűen mások. Utóbbiakon keresztül igyekszünk rövid áttekintést adni az STM modulok funkcionalitásáról.

Az ETCS nyelv pontos felépítését lásd a vonatkozó fejezetben.

A kommunikáció alapjait nyújtó csomagok nyolc fő csoportba sorolhatóak.

Általános fedélzeti funkcióhoz kapcsolódó csomagok

Ide tartozik a verziószámokat egyeztető csomag, amely az esetleges inkompatibilitást hivatott kizárni, valamint az STM állapotát (aktuális üzemmódját) a fedélzeti berendezés felé jelentő csomag.

Az STM felügyeleti funkcióhoz kapcsolódó csomagok

Ebben a csoportban találjuk a kommunikációs kapcsolat felépítéséhez és fenntartásához szükséges rendszerbusz címeket tartalmazó, valamint az STM paramétereit tartalmazó csomagokat. Ugyancsak ide tartozik az aktuális ETCS szintet és üzemmódot leíró csomag, az STM modul elnyomás funkciójának aktivitását jelző csomag, továbbá az ETCS elnyomás funkció állapotát az STM-nek jelentő csomag.

Külön csomag áll rendelkezésre ahhoz, hogy az STM jelenthesse üzemállapotának megváltoztatását, illetve a fedélzeti berendezés is elküldheti az STM-üzemállapot megváltoztatását elrendelő csomagot.

Ide tartozik még az adott STM típus alatt engedélyezett maximális sebességet jelentő csomag, a szintváltáshoz előírt STM sebességet és a vonatkozó távolságot jelentő csomag és az STM túlhaladást jelentő csomag.

Az STM küldhet tesztelést kérelmező csomagot, a fedélzeti berendezés pedig elküldheti az érvényes vonatadatokat, a kiegészítő fékezési vonatadatokat (késleltetések), illetve további adatokat (adhéziós faktor, UTC idő) az STM-nek. Ugyancsak a fedélzettől érkezhet a nemzeti értékeket tartalmazó csomag. Az STM kérelmezheti a számára szükséges speciális vonatadatok megküldését, amire válaszul a fedélzeti berendezés megküldi az ezeket az adatokat tartalmazó csomagot. A mozdonyvezetői lekérdezés kapcsán a fedélzettől érkezhet az ezen adatok lekérésére szolgáló csomag, amit megkapva az STM a visszajelentő csomagot küldi a fedélzeti berendezés felé. Végül egy speciális, az ETCS által továbbított csomagokat jelentő csomag is rendelkezésre áll a specifikációban.

Az odométer funkcióhoz kapcsolódó csomagok

Ide sorolható az odométer által elküldött paramétereket tartalmazó csomag és az odométer által periodikusan küldött (mérési) adatokat tartalmazó csomag.

A felügyeleti funkcióhoz kapcsolódó csomagok (SE üzemmód)

A referenciahelyet az ETCS felé jelentő, a menetengedélyt tartalmazó, a gradiens - és a statikus sebességprofilt leíró csomagok tartoznak ide.

A DMI funkcióhoz kapcsolódó csomagok

A DMI-jal való kapcsolattartást segíti:

• a mozdonyvezető által kiválasztott nyelvet jelentő csomag,

• a különböző DMI gombok megjelenítésére, illetve állapotváltoztatására vonatkozó kérelem csomagja,

• a megtörtént gombeseményt (kezelés) az STM-nek jelentő csomag,

• a különféle kijelzések megjelenítését/megváltoztatását kérelmező csomag,

• a megjelenítendő szöveges üzenetet tartalmazó csomag (esetleges nyugtázási kötelezettség előírásával),

• a szöveges üzenet törlését előíró csomag,

• az üzenet nyugtázását az STM-nek visszajelentő csomag,

• a DMI-on adott objektumok megjelenítését és letiltását elrendelő csomagok, valamint

• a hangjelzést elrendelő csomag.

Diagnosztikai funkcióhoz kapcsolódó csomagok

A diagnosztikai funkcióhoz kapcsolódóan szükség lehet az STM által rögzítésre elrendelt adatok csomagjára, az STM fékinterfész utasításait (utasvészfék elnyomása, stb.), a vonat interfészeihez való hozzáféréseket, illetve az onnan kapott válaszokat, utasításokat tartalmazó csomagokra.

Fékinterfész funkcióhoz kapcsolódó csomagok

Ide tartozik az STM által kiadott vészfék és üzemi fék parancsokat magába foglaló csomag, a fékek állapotát az STM-nek jelentő csomag, valamint a fékparamétereket (késleltetések) az STM-nek jelentő csomag.

A hatósági adatrögzítő funkcióhoz kapcsolódó csomag

Külön csomag áll rendelkezésre a JRU felé küldött rögzítésre szánt adatok számára.

STM üzemállapotok

A következőkben áttekintjük, hogyan kezeli az STM modul az egyes állapotait, illetve hogyan kezeli maga a fedélzeti berendezés a kapcsolatban lévő STM állapotait.

Az STM esetén is beszélhetünk Nincs táplálás (NP-No Power) üzemállapotról, amikor is az STM kikapcsolt állapotban van.

Amint az STM táplálást kap, bekapcsolt (PO-Power On) módba kerül. Ekkor azonnal elvégzi az öntesztet, és szinkronizálja saját idejét a fedélzeti berendezéséhez, továbbá amint az lehetséges kapcsolatot teremt a fedélzeti berendezés STM vezérlőjével, elküldve annak saját típusát (nemzeti vagy európai), azonosítóját és verziószámát. Kérvényezi továbbá a szükséges ETCS adatok (busz címek, stb.) megküldését. Amint ezeket is megkapta az STM, kapcsolatot létesíthet a szükséges fedélzeti alrendszerekkel, majd az STM vezérlőtől a konfigurációs üzemmódra váltásra kér engedélyt.

A konfigurációs (CO-Configuration) állapotban az STM és a fedélzeti berendezés között a működéshez szükséges adatok átadása történik. Ilyen adat az odométer paraméterei, a vonatinterfész állapota, a fékezési paraméterek (pl. STM fékezési parancsa és a tényleges ETCS fékezés közötti idő), bizonyos vonatadatok, stb. Ha valamennyi szükséges adat megérkezett az STM-hez, akkor az az STM vezérlőtől a Hideg készenléti (CS) állapotra váltást kezdeményezi. Ha a konfigurációs állapotban lévő STM azt érzékeli, hogy a fedélzeti berendezés nem vezérelt vagy távvezérelt üzemmódban van, akkor szintén a CS állapotot kérvényezi. Ez lehetővé teszi az STM adatbevitel nélküli működését a fent említett két üzemmódban. Ha viszont az STM-nek további adatokra is szüksége van azokon túl, amiket ebben az eljárásban megkapott, akkor az adatbeviteli folyamatot kérelmezi az STM vezérlőtől.

Az adatbeviteli eljárás (DE-Data entry) az élesztéskor egyszer kerülhet végrehajtásra, amennyiben az adott STM-nek a konfigurációs állapotban megkapott információkon túlmenően további adatokra van szüksége. Az adatbevitel végeztével az STM kérelmezi a CS állapotot.

A hideg készenlét (CS-Cold standby) állapotában az STM inicializálása, tesztelése és konfigurálása befejeződött, valamennyi olyan információ a rendelkezésére áll, ami működéséhez elengedhetetlenül szükséges, ugyanakkor nem képes a pályaoldali üzenetek fogadására, tekintettel arra, hogy a vétel ki van kapcsolva.

A meleg készenlét (HS-Hot standby) állapotában az STM kész az információk feldolgozására. A meleg készenlét alatt az STM a fogadott és feldolgozott információk birtokában mintegy felkészül arra, hogy hamarosan ő maga biztosítsa a felügyeletet. Ebben az állapotban az STM elküldheti az „STM max. sebesség”-et a vezérlőnek, amely segítségével az ETCS fedélzeti berendezése – az eddig ismeretlen információ birtokában – zavartalan és folyamatos átmenet biztosíthat az STM módba. Ugyancsak lehetőség van arra, hogy az STM elküldje az „STM-rendszer sebesség”-et az „STM-rendszer távolság”-gal együtt. Ezzel a modul adott távolságra adott sebességet ír elő még az átmenet határa előtt, biztosítva ezzel azt, hogy a nemzeti pályainformációkat olvasni tudja.

Adatszolgáltatás (DA-Data available) állapotában a kapott pályainformációk függvényében a nemzeti STM modul felelős a vonatmozgás felügyeletéért. A fedélzeti ETCS berendezés csupán egyfajta közvetítő szerepet játszik az STM modul és az ETCS funkciók között (DMI, Odométer, JRU).

Az európai STM modul az adatszolgáltatási állapotban a pályától kapott nemzeti információkat egy ún. STM profil (menetengedély, statikus sebességprofil, lejtviszony és referenciapont) kialakításához használja fel, aminek segítségével az ETCS fedélzeti berendezés – SE módban – felügyeli a vonatmozgást, vészfékezést kezdeményez a menetengedély végének meghaladásakor, stb.

Modulhiba esetén, ha az STM belső vagy külső okból képtelen ellátni tovább feladatát, akkor meghibásodás (FA-Failure) állapotba kerül. Ha a hiba jellege nem akadályozza az STM-et a vonatfelügyelet ellátásában, akkor nem szükségszerű a modul FA állapotba kerülése. Amikor viszont az FA állapot bekövetkezik, akkor amennyiben arra lehetőség van, a meghibásodott STM jelenti állapotát az adatrögzítőnek és a vezérlőnek, továbbá leválasztja magát a buszrendszerről. FA állapotban a gyorsfék felé közvetlen kapcsolattal rendelkező STM e közvetlen kapcsolaton keresztül nem vezérelheti a gyorsféket.

Az STM-HU-ról röviden

Az STM-HU modul a magyarországi EVM vonatbefolyásoló rendszert az ETCS rendszerbe „integráló” modul. Az alábbiakban röviden összefoglaljuk a legfontosabb tudnivalókat.

Bizonyos vonalakon, illetve mozdonyokon, amelyeket a jövőben  ETCS rendszerrel is felszerelnek, olyan megoldásokat kell alkalmazni, amelyek lehetővé teszik a jelenlegi – 75 Hz-es ütemezett vonatbefolyásoló – illetve az ETCS rendszer egyidejű és külön-külön történő alkalmazását. Az STM-HU modul hardver illetve szoftver szempontjából önálló modul, de feladatát csak az ETCS–EVC modullal együttműködve, annak alárendelve képes ellátni.

Az STM-HU alaphelyzetben – a fentiekkel összhangban – az EVC-vel együtt kerül élesztésre. Bekapcsoláskor az STM-HU is elvégzi az öntesztet. A mozdonyvezetőt hangjelzés figyelmezteti arra, hogy az éberségi pedált kezelje. Amennyiben a figyelmeztető hangjelzés megszűnik, a teszt sikeresen lefutott. Abban az esetben, ha az STM-HU teszt nem volt sikeres, a mozdonyvezető újraindíthatja a rendszert. Ha az STM ismét hibát jelez, akkor az STM-et külön is le lehet választani a rendszerről, s a nemzeti értékekben rögzített 15 km/h maximális sebességgel a vonat elindulhat.

Az STM-HU fő feladatai a következők:

• a fedélzeti EVM-antenna által vett EVM-kód kiértékelése,

• célsebesség kijelzés STM módban,

• vonatvédelmi funkciók, éberségi felügyelet,

• kommunikáció az EVC-vel és azon keresztül a JRU-val.

A pályafelszereltség függvénye, hogy az STM-HU modul e feladatok közül mit lát el. Ha a vonalon jelfeladás egyáltalán nincs kiépítve, vagy csak az ETCS, akkor az STM-HU ebben az esetben egyedül az ún. éberségellenőrzési funkciót látja el az EVC-től kapott útadatok alapján.

Ha a 75Hz-es jelfeladás van kiépítve, akkor az STM-HU az EVC-től kapott út-, sebesség-, fékadatok, stb. alapján ellátja valamennyi fentebb leírt funkcióját.

Ha egy vonalon mind az ETCS, mind az EVM információk elérhetők, akkor utóbbiak infill információként kerülhetnek felhasználásra (120 km/h és alatti közlekedés esetén) akkor, ha az – egyébként csak FS és OS üzemmódban érvényesülő – infill funkció semmilyen pályamenti távirat által nem került tiltásra (pl. váltókörzetben, rövid térközben).

Az EVM infill általi felértékelésnek csak akkor van értelme, amikor a vonat a menetengedélyének végszakaszában tartózkodik. Ha nem a végszakaszon halad, akkor az STM-HU kódértékének összhangban kell lennie a sebességprofillal. Felértékeléskor a V_LOA értéke az STM-HU által kiértékelt kódnak megfelelő sebességértékre változik (lásd táblázat). A felértékelést a mozdonyvezetőnek nyugtáznia kell.

EVM infill a végszakaszban FS üzemmódban

A leértékelés automatikusan jut érvényre. Ha a vonat FS vagy OS üzemmódban halad a végszakaszon, akkor a V_LOA az aktuális kódértéknek megfelelő sebességértéket kapja. Ha nem a végszakaszon halad, és a kód értéke 1-esre változik, akkor a menetengedély lerövidül az aktuális szakasz végéig, és a V_LOA 0 értéket vesz fel (jelző vörösbe ment).

Az SH, TR, PT, RV, SL, NL, SF, IS, NP és UN üzemmódokban a jelző meghaladási funkció inaktív, azaz elmarad a gyorsfék vezérlése. Bizonyos esetekben viszont aktív marad az éberségellenőrző funkció.

Az STM rendszertechnikai adatai

Az STM is a Profibuson csatlakozik az EVC-hez. Az STM bár nevében speciális átviteli modul, működését tekintve tökéletesen a rendszerbe van integrálva. Az STM berendezések kialakítása minden nemzeti vonatbefolyásoló berendezésre egyedi.

Példának okáért az STM-HU modul a folyamatos pálya-jármű információt a jelenlegi EVM 120 berendezésekből beszerzett vevőtekercsek segítségével veszi, illetve azokat a specifikáció szerint értékeli ki. Diagnosztikai információit az STM-HU modul az EVC-n keresztül a hatósági adattároló egység felé továbbítja. Az STM-HU modul feladata továbbá az éberségi funkció megvalósítása is, amely felé emiatt ugyancsak interfésszel kell rendelkeznie.

Az STM-HU-ra vonatkozó legfontosabb adatok (Alcatel):

• Tápfeszültség: 48-120 V DC

• Tápáram: 400 mA

• Antenna feszültség: min. 150 mV

• Üzemeltetési hőmérséklet tartomány: -30-tól +70 °C

• Védelmi osztály: IP50

• Biztonsági szint: SIL2

Lap teteje