S ředitelem rozvoje obchodu technologické společnosti TTC Marconi Martinem Bajerem se bavíme o budocnosti zabezpečení a komunikace na železnici. Systém ETCS by mohl podle něho s pomocí technologie moving block zvýšit kapacitu tratí až na trojnásobek. Skok vpřed má přinést komunikační systém FRMCS postavený na 5G sítích. „Předpokládám, že nasazování do reálného provozu nastane někdy kolem roku 2030,“ říká Bajer.

Jak vnímáte přípravy na náběh výhradního provozu pod ETCS? Dá se to do ledna příštího roku stihnout?

Z našeho pohledu se to stihnout dá. Nyní to vypadá, že problémy, které se objevily, se daří řešit, takže stihnutelné to je. Nečekám žádné zásadní kapacitní problémy na I. koridoru, kde má výhradní provoz být. Myslím si, že to půjde.

Často naznačujete, že systém ETCS není úplně nejmodernější. Můžete to nějak rozvést?

Systém ETCS má kořeny v 90. letech, testovat se začal v roce 1999. Takže z hlediska technologie skutečně není nejmodernější, ten koncept je 30 let starý. Na druhou stranu je to stále to nejaktuálnější, co v Evropě máme v současnosti standardizované. Jeho princip je relativně jednoduchý, složitá je ovšem certifikace a zavádění do reálného provozu. To je ale obecně problém železničního průmyslu. Zavádění nových technologií trvá na železnici výrazně delší dobu než třeba v automobilovém průmyslu. Navíc na železnici jde o specifické technologie, které nejsou až tak rozšířené, takže nastává i problém cenový. Ty technologie jsou dražší.

Souvisí ta zastaralost s komunikačním systémem, který ETCS využívá?

Souvisí. Ale to už mluvíme o celém evropském systému ERTMS. Ten má dvě části. Zabezpečovací část je ETCS a komunikační část je GSM-R. A GSM-R je také starý koncept, je to 2G, tedy druhá generace, což znamená pro hlas vytáčené spojení, jehož navázání trvá nějakou dobu. Právě to je jeden z důvodů, proč vznikl nový komunikační systém FRMCS na 5G, který bude výrazně modernější, tedy i rychlejší. A systém ERTMS bude za nějaký čas jako komunikační část využívat FRMCS, nikoliv GSM-R.

Co znamená vytáčené spojení u GSM-R?

Je to přepojování okruhů, tedy ten okruh se nejprve musí sestavit a teprve pak můžeme mluvit nebo přenášet data. Kdežto u páté generace jsou okruhy virtuální a s použitím moderních protokolů. Časy jsou pak nesrovnatelně kratší.

Dá se zjednodušeně vysvětlit princip ETCS?

ETCS má několik úrovní, u nás se zavádí Level 2. Systém ETCS má dvě části, traťovou a vozovou. Na trati jsou pevné body, kterým se říká balízy a které komunikují s vlakem a určují jeho polohu. Vlak je trvale připojen přes radiové spojení GSM-R, takže je v podstatě on-line a se systémem si vyměňuje informace o rychlosti, směru jízdy, poloze a tak dále. Je pod nepřetržitou kontrolou. Systém kontroluje, jestli jede správnou rychlostí a jestli třeba neminul návěstidlo a neměl by zastavit. Vozidlová část je připojená na systémy vlaku a je schopná ho případně zastavit.

Strojvedoucí tvrdí, že ten systém je zastaví až po projetí návěstidla, nikoliv předem. Já jsem to neověřoval, to je pravda? Proč?

Stále ještě nemluvíme o automatickém řízení vlaků. Strojvedoucí tam stále je a stále je za jízdu zodpovědný. Není to tak, že by tam být nemusel. Systém má pouze omezit případnou chybu a zabránit nehodě. Systém hlídá, jestli strojvedoucí reaguje správně, teprve v případě chyby zasahuje. Není to tak, že by ten systém reagoval automaticky dopředu. Jde o systém, který má pomoci v krizových situacích, rozhodně nepřebírá řízení vlaku.

Hodně se řeší vysoká cena toho systému, zvláště jeho vozidlové části. Čím to je dáno?

Neřekl bych, že to je složitostí technologie. Složitá je ale instalace do vlastního vozidla a zajištění příslušné dokumentace. Pokud zasahujete do konstrukce vozidla, tak je to drahé, o to dražší, pokud jde o nějaké specifické vozidlo. To je jeden důvod. Druhou věcí je cena samotného zařízení, konkurence není tak velká, firem je málo.

Není to také tím, že ta poptávka byla nasměrována k jednomu termínu?

To si nemyslím, podle mě je to celkem rozložené v čase. Implementace už několik let probíhá a ještě několik let probíhat bude.

Je ETCS jediná cesta pro českou železnici, pokud jde o zabezpečovací zařízení?

Cílem je vytvoření jednotného evropského železničního prostoru, tedy i jeden systém zabezpečení. Je tedy nemyslitelné, aby České republika uprostřed Evropy hledala jiné řešení.

Sdílíte obavy o osud vedlejších tratí, pro které je systém ETCS příliš nákladný? Nemluvě o vozidlové části, což je samostatná kapitola.

Doplním, že tyto tratě vesměs nejsou pokryty ani komunikačním systémem GSM-R, který je také velmi nákladný. Řešením by mohlo být využití systému ETCS Level 1, který není on-line. Je to jedna z variant. Stejně u těchto tratí nelze hovořit o nějaké univerzální přechodnosti zahraničních vozidel na vedlejší tratě, to je fikce. Mají například jiné zatížení na nápravu. Ten vozový park je atypický.

Pojďme tedy k budoucnosti. Zmínil jste zkratku FRMCS, což má být nový komunikační systém pro železnici. O co přesně jde?

Pokud jde o zabezpečení, tak systém ETCS je zatím odhadem plánován do roku 2050. Otázka je, zda to nástup nějakých nových technologií neposune, jestli do toho nevstoupí třeba satelitní navigace. Ale když vidím, jak je v Evropě všechno zdlouhavé, tak o tom pochybuji. Pokud jde ale o komunikační část systému, tak FRMCS už je v dost pokročilém procesu standardizace. FRMCS znamená Future Railway Mobile Communication System a je to komunikace pro oblast železnice postavená na technologiích 5G, tedy 5G mobilních sítích. Využívá i standardizované mission critical služby a nad tím je vrstva, která je určená speciálně pro železnici.

Můžete to rozvést?

Systém FRMCS je v podstatě rozdělen na tři vrstvy. První je transportní, to je standardní 5G. Druhá vrstva je služební, ve které běží standardizované mission critical služby a specifické služby pro železnici. Pak je třetí vrstva aplikační, což jsou vlastní aplikace na koncových zařízeních.

Co jsou mission critical služby? Máte nějaké příklady?

Mission Critical Services jsou služby komunikační sítě, určené pro podporu kritických lidských činností a procesů původně především bezpečnostních a záchranných složek. Postupně se uplatňují i v dalších oborech, jako je řízení dopravních procesů, energetických sítí, výrobě nebo třeba telemedicíně. Tedy všude tam, kde by selhání komunikace mělo fatální následky. Takové služby se vyznačují zaručenou kvalitou a spolehlivostí, vyšším zabezpečením proti zneužití, schopností zjednat si v síti prioritu a někdy i specifickou funkci, lépe odpovídající použití například napodobením skupinové komunikace po klasických vysílačkách. Služby jsou přitom realizovány jako rozšíření běžných telekomunikačních technologií, tvořících mobilní síť. Jedním z prostředků, jak na nich dosáhnout potřebných vlastností, je práce ve vyhrazených pásmech, kde síť poskytuje pouze tyto služby. Příkladem jsou nově přidělovaná pásma 700/800 MHz pro záchranné bezpečnostní složky, nebo právě pásma 900 a 1 900 MHz pro železnici.

Co obnáší budování infrastruktury pro FRMCS? To jsou hlavně vysílače?

U železnice jde o to postavit podél tratí vysílače, aby pokrývaly signálem trať. Ty pak mohou sloužit jak pro vlastní FRMCS, tak i pro pokrytí 5G signálem pro cestující. Počet nutných vysílačů pro pokrytí pak závisí na frekvenci. Železnice má ještě tu nevýhodu, že vlaky jsou plechové skříně, které brání průniku signálu. Řešením jsou antény vně vlaku, odkud se pak signál přenáší dovnitř vozidel, případně pro komerční 5G sítě opakovače.

Je hlavní výhoda FRMCS a 5G v objemu dat a rychlosti?

Ano, jde také o objem dat a rychlost, ale ta hlavní výhoda je v otevřenějším prostředí pro realizaci kritických aplikací za použití obecných standardních řešení. Velmi důležitá je také nízká latence, tedy velmi rychlá odezva. 5G sítě umožňují připojit aplikační servery kdekoli na pokrytém území, tedy i na samé hraně sítě v těsné blízkosti uživatele, a data tak směrovat nejkratší cestou. Odezva na situace je pak výrazně rychlejší než u předchozích generací.

Máte nějaký příklad?

Tím mohou být třeba vyšší stupně automatického vedení vlaku, které se nyní nově dostalo mezi ty kritické aplikace. Při nepřítomnosti – nebo třeba indispozici – strojvedoucího dochází při mimořádných situacích k dálkovému ručnímu řízení vlaků. To je právě jedna z věcí, která bude vyžadovat rychlou odezvu a reakci.

V reálném čase?

Vše je fakticky v reálném čase, ale reálný čas má s nadsázkou řečeno různé tempo. ETCS pořád ještě pracuje v řádu stovek milisekund. A to je pro vyšší stupně automatického vedení vlaku pomalé. Výkon sítě 5G je o dva řády vyšší než GSM-R, a tím se právě tato možnost otevírá.

Dá se najít paralela v medicíně, kde se už dnes provádějí operace na dálku v reálném čase?

Určitě ano, to je právě ta nízká latence. V každodenním životě půl sekundy není nic, ale při operaci, když někde říznete skalpelem a obraz vidíte po půl sekundě, tak je to obrovský rozdíl. Stejné je to u rychlovlaku, půl sekundy je příliš dlouhý čas. FRMCS výrazně zrychlí navazování spojení, už to je obrovské plus. V dalších fázích pak přinese větší kapacitu pro datové toky, bude přenášet třeba videostreamy.

Když to přeženu, tak vlak bude moci jet bez strojvedoucího a bude ho moci řídit dispečer?

Technologie to určitě umožňovat bude, zrovna vlaky jsou k tomu velmi vhodné. Železnice je v podstatě 1D prostředí, vlak může jen dopředu nebo dozadu, nikoliv do strany, nahoru nebo dolů. Už dnes jsou tratě, kde fungují autonomní vlaky, používá se to třeba v metru. A pro železnice je to do budoucna cesta. Automatické vedení má čtyři stupně a v tom posledním sttupni je autonomie vlaků úplná. Výjimečné situace řeší dispečer dálkovým řízením soupravy. Zde jsou enormní nároky na onu zmíněnou latenci, protože tam běží videokanál v reálném čase. To je srovnatelné se zmíněnou medicínou. Dispečer sedí stovky kilometrů od vlaku a přesto musí mít možnost rychlé reakce v řádech desítek milisekund.

Říkáte, že FRMCS nahradí GSM-R. Jak dlouho tady pak bude? Písmeno F jako future by naznačovalo, že to je na věčné časy.

Zrovna FRMCS je navrženo tak dobře, že do budoucna u něj bude moci být nahrazena síť 5G sítí 6G a případně dalších generací. Není to tak svázané s dnešní dobou jako GSM-R. FRMCS se bude moci vyvíjet a přizpůsobovat novým technologiím, které přijdou.

Je zmíněná autonomní mobilita na železnici vysněnou metou?

Do určité míry ano, protože lidský faktor je rizikový a také drahý. Železnice obecně bojuje s řádově vyššími náklady, než má silniční doprava. A všechno toto snažení kolem ETCS a FRMCS cílí mimo jiné ke snížení nákladů. Vezměme si ETCS, celé to směřuje k odstranění mechanismů, které souvisejí s návěštěním. Fyzické semafory zmizí, budou virtuální. Liniové technologie, která vyžadují údržbu, jsou jednou z věcí, která železnici výrazně prodražuje. Jedním z cílů je zlevnění infrastruktury tak, aby zůstala jen její stavební část s nutným pasivním vybavením, a to při zachování bezpečnosti.

Jak to vidíte časově, kdy dojde k zavádění FRMCS?

Pokud jde o standardizaci, tak první použitelná verze se předpokládá v roce 2027. Měla by už mít formu, podle které bude možné pracovat, třeba vyrábět a instalovat zařízení na tratě. Předpokládám, že nasazování do reálného provozu nastane někdy kolem roku 2030.

V českých reáliích se dá předpokládat, že ještě hodně dlouho se bude instalovat GSM-R?

To se asi předpokládat dá, ale dá se také předpokládat, že nastane nějaká mezifáze, kdy se bude instalovat infrastruktura, která už bude připravená i na 5G sítě. Pokud bude infrastruktura budována pro 5G, tak FRMCS pak už je v postavení softwaru nad ní. Připravovat se lze už dnes, tedy stavět GSM-R s tím, že se počítá s budoucím přechodem na 5G sítě. A to myslím probíhá. Uvažuje se i o možnosti sdílení infrastruktury s operátory, těch forem spolupráce může být víc. Můžete například sdílet stožár, který bude ověšen anténami pro FRMCS i pro komerční sítě operátorů. Nebo se mohou sdílet i antény, případně další části.

Ještě k reálným dopadům. Pocítí zavedení FRMCS i cestující?

Vlastní FRMCS je vyhrazené pro řízení dopravy. V momentě, kdy dojde k pokrytí tratí sítí 5G, tak v pásmech veřejných operátorů se pracuje na tom, aby se zlepšila konektivita cestujících ve vlaku. Je pak věcí operátorů, co cestujícím nabídnou.

Pojďme ještě raději vysvětlit, že síť 5G, o které tady celou dobu mluvíme, asi není to, co dnes v některých lokalitách jako 5G vidíme na mobilu. Nebo ano?

Síť 5G může mít několik architektur lišících se potenciálním zapojením 4G prvků. Dnes ještě žádná z veřejně dostupných sítí nemá plnohodnotné 5G jádro (Stand Alone). FRMCS musí být naopak podle aktuálních standardů jedině Stand Alone. Navíc FRMCS zatím má pracovat ve vyhrazených pásmech jako uzavřená síť, tyto frekvence jsou odlišné od komerčních.

S ETCS se počítá do roku 2050. Co bude pak?

Zatím jsem nezachytil informace, že by se plánoval nástupce. A podle mého názoru – navzdory letitým kořenům systému, o kterých jsme se bavili na začátku rozhovoru, ETCS zdaleka neřeklo poslední slovo. Dnes je nejvyšší Level 2, který se loni sloučil s „trojkou“. Tím se do „dvojky“ dostala i technologie moving block, což znamená, že vlak si kolem sebe žene jakousi bublinu, do které nic nesmí. Se zavedením moving blocků skončí pevné traťové úseky. To je jeden z faktorů, který slibuje pronikavé zvýšení kapacity tratí, vlaky pojedou pomocí moving blocku jakoby s pevnými rozestupy.

Buduje se u nás ETCS i s tímto moving blockem?

Zatím ne, u nás se zavádí klasická dvojka. Nevybavuji si, že by se ten moving block někde ve větším měřítku zaváděl. Jeho zavedení bude spíše softwarová záležitost, infrastruktura bude stejná. Dokonce se zredukuje, a to o tu část podél koleje, která detekuje přítomnost vlaku. Dnes se z kolejových obvodů přechází na počítače náprav a nejspíš se zredukuje i to, protože vlak bude signalizovat svou polohu plně přes radiové prostředky a hrnout si kolem sebe ten moving block.

Můži si to přestavit jako vlak složený z vlaků, něco jako dva magnety, které se odpuzují?

Vlastně ano. Dnes máme úsek řekněme 1,4 kilometru, kde může být jediný vlak. A teprve když oddíl opustí, tak do něj může vjet další vlak. Ten moving block má ochranná pásma řádově maximáně stovky metrů. Čili do dnešního úseku nacpete s moving blockem vlaky dva nebo dokonce tři a celé se to plynule pohybuje. Takže je to až trojnásobné využití tratě.

Kdy to přijde?

Netroufám si říci. Ale to jsem měl na mysli, když jsem říkal, že ETCS zdaleka neřeklo poslední slovo. Teprve v momentě, kdy se toto zavede a dojde to k nějakým limitům, pak má smysl uvažovat o novém systému. A to je těžké předpovídat.

 

Tagy Doporučeno ERTMS ETCS FRMCS GSM-R TTC Marconi zabezpečení železnice

166 komentářů