ERTMS/ETCS nedir? – Demiryolu Teknolojileri

ERTMS/ETCS nedir? – Demiryolu Teknolojileri :ETCS (European Train Control System), Avrupa Tren Kontrol Sistemi olarak adlandırılmış, pek çok Avrupa ülkesinin kullandığı, merkezden trenleri kontrol edebilen sinyalizyasyon biçimidir.

Avrupa’da artan ve hızlanan demiryolu ağına paralel olarak ülkeler arası demiryolu taşımacılığı da yoğunlaşmıştır. Farklı sinyal sistemleri kullanan ülkelere geçişte sorunlar yaşanmıº, bu sorunlar, ya lokomotif değiştirmek, ya da iki farklı sinyal sistemini çözebilecek ekipmanları olan trenler teşkil etmek suretiyle çözümlenmeye çalışılmıştır. Bunun yanında, makinistlerin de farklı sinyal sistemleri için özel bir eğitimden geçirilmeleri gerekmektedir. Sınırların yavaş yavaş kalktığı ve trenlerin gün geçtikçe hızlarının arttığı Avrupa’da, demiryolu trafiğini olumsuz etkileyen bu sebeplerden ötürü, ERTMS (European Rail Traffic Management System) Avrupa Demiryolu Trafiği Yönetim Sistemi adı altında bir protokol oluşturulmuştur. Burada amaç; Avrupa ülkelerinde tek bir sinyalizyasyon dili kullanılmasıdır. Bu sistemleri üreten firmalar, büyük farklılıklar olmaksızın kendilerine has kullanım şekilleri haricinde, ortak olan bu sinyalizyasyon dilini kullanmak zorundadır. Böylece, tren üzerindeki ve hat boyu sinyal ekipmanlarının oluşturduğu farklılıklar ortadan kaldırılarak, ülkeden ülkeye geçişlerde hızlı ve güvenli bir demiryolu trafiği oluşturulmuştur. Demiryolu trafiğini yönetmek tek başına yeterli değildir. İnsan hatalarından doğacak sorunları en aza indirerek, güvenli bir taşımacılık için, trenleri de uzaktan kontrol edebilecek bir sistemin de geliştirilmesi gerekmektedir. ETCS, bu açığı kapatmak amacıyla geliştirilmiştir. Gelişen elektronik bilgi iletişim teknikleri, gerek tren üzerindeki ekipmanlar, gerekse trene bilgi nakleden ekipmanların niteliğini arttırmış, bu sayede daha az tren personeliyle, çok daha güvenli bir taşımacılık sağlanmıştır ERTMS için, ETCS ve GSM-R’ın birleşimi olarak nitelendirmek doğru bir tariftir.

ERTMS/ETCS olarak ismi geçer. Bu sistemde, hayati önem taşıyan unsurlardan biri de tren içerisindeki ERTMS/ETCS sinyal ve verilerini işleyen bilgisayar kontrol sistemidir. Kontrol merkezi tarafından gönderilen hat bigilerini işleyerek makiniste iletip, trenin mevcut hızını da hesaba katarak makinistin bu sinyal bildirilerine uyup uymadığını kontrol eder. Hız limitinin aşılması durumunda, makiniste ikaz gönderir. Kısa süre içerisinde, makinistten bir tepki gelmezse ya treni yavaşlatır ya da acil fren durumuna geçip treni durdurur. Yavaşlatma ya da durdurma işlemi ya da, makinistin ekranında gözüken trenle ilgili bilgilerin istenildiği takdirde kontrol merkezince de görülebilmesi, kullanılan ERTMS/ETCS seviyelerine göre değişiklik gösterir. Ülkelerin mali durumları, tren ve hat çeşitliliği gözönünde tutularak, tren ile kontrol merkezi arasındaki sinyal ve kontrol bilgilerinin aktarım farklılıkları açısından üç farklı seviye şeklinde biçimlendirilmiştir. Bunun haricinde, her seviyenin farklı özelliklerini bir araya getirerek karma bir sistemde yapılabilmektedir.
ERTMS/ETCS de kullanılan ekipmanlardan biri de GSM-R‘dır.

GSM-R: GSM (Global System of Mobile commutacion) küresel mobil iletişim sistemi olarak adlandırılan bu sistem, günümüzde neredeyse vazgeçilmez bir araç olan cep telefonlarının kullandığı şebeke sistemi. Radyo dalgalarının, arazideki engellemeler yada yerleşim yerlerindeki yüksek binalardan dolayı ulaşamadığı bölgelere, küçük bölgesel aktarıcılar (baz istasyonları) sayesinde ulaşımını sağlayarak, mevcut coğrafyanın neresinde olursanız olun kesintisiz dijital iletişim sağlayan sistemdir. Tabi baz istasyonlarının da belli bir mesafeye kadar veri alıp gönderme gücü vardır. Bu gücün yetmediği yerlere başka bir baz istasyonu konularak, kapsama alanı genişletilir.

Sonundaki “R” ise, “Rail” kelimesinin baş harfi. Kısaca bu sistemin, demiryoluna uyarlanmış şekli olarak karşımıza çıkmaktadır. Sistem, hat boyunca, yada birbirlerine göreceli olarak yakın olan hatların arasına, belirli mesafelerle baz istasyonu konularak tasarlanır. Tünel için de, tünelin uzunluğuna bağlı olarak ayrı bir baz istasyonu konulur. İlk tasarlandığı yıllarda, merkezle tren personeli arasında konuşma yapılabiliniyordu. Fakat gelişen hızlı veri aktarım teknikleri sayesinde, sinyalizyasyon ve tren konum bilgileri, ayrıca uzaktan tren kontrolünü sağlayacak bilgileri de aktarır hale gelmiştir. Böylece tren ile merkez arasında, hayati önem taşıyan kesintisiz iletişim sağlanmıştır.

ERTMS/ETCS Seviye 1:
Ülkemizde, Ankara-İstanbul hızlı tren hattında kurulacak olan sistemdir. Sistem, hat boyunca belli aralıklarla döşenen balisler (Balis: Hattın içerisinde bir traversin üstüne tutturulan, elektromanyetik dalgalar sayesinde trenle irtibat kuran sensörlerdir), kısa mesafe radyo dalgaları gönderen hat içerisine gömülü antenler ve hat kenarına konulan ışıklı sinyal renk göstergeleri sayesinde, sinyal bilgilerini,trene iletir. Blok sinyal uygulaması yapılan sinyalizyasyon sistemidir. Bir sonraki blokta gideceği maksimum hız, trenin duracağı noktaya olan mesafe ve tünel, kurp gibi trenin hızını sınırlayabilecek faktörler, yukarıda sayılan hat ekipmanları tarafından, tren üzerindeki algılıyıcılara iletilir. Trendeki ERTMS/ETCS işlemcisi bu sinyal bilgilerini işleyerek, ya drekt olarak tren konsolundaki bilgi göstergesine iletir, ya da trenin kendisine ait bir bilgisayarı varsa, bu bilgisayar ve buna bağlı monitör aracılığıyla bilgi makiniste nakledilir. Ayrıca hattın yan tarafında bulunan ışıklı ikaz sistemi de sinyal hususunda bilgi vermektedir. Bundan sonraki aşama, makinistin bu sinyal bilgilerine uyup uymadığını denetlemektir. Sinyal bilgilerine uyulmadığı durumlarda, tren acil fren durumuna geçirilir. Bunun haricinde, hız sınırı düşük bir limitte aşılmışsa, makiniste ikaz gönderilip, belirlenen hıza kısa sürede inmesi beklenilir. Belirlenen hıza inilmezse, kendi bilgisayarına sahip trenlede, tren bunu kendisi yapar. Bilgisayarı olmayan trenlerde bir süre sonra acil fren durumuna geçilir.

Seviye 1, CTC sinyal sistemi kullanılan hatlara kolay adapte edilebilmesiyle, diğer seviyelere göre daha rahat kurulabilmektedir. Hem hızlı, hemde konvansiyonel hatlar için güvenli, ayrıca ekonomik ömrünü doldurmamış yada eski tip teknolojiyle üretilmiş lokomotiflere kolay adaptasyon yapılabilmesi sayesinde, diğer seviyelere göre ekonomik bir sistemdir.

ERTMS/ETCS Seviye 2:
Trene iletilecek sinyalizyasyon bilgilerinin, GSM-R aracılığıyla trene aktarıldığı sinyal sistemidir. Blok sinyal uygulaması yapılır. Bu sistemde, hat boyunca, trenin hangi blokta olduğunu bildiren ve çok sıradışı yada çok acil durumlarda treni ATS durumuna geçirebilecek balisler dışında, hat boyunca başka bir sinyal ekipmanı, isteğe bağlı olarak bulundurulmayabilinir. Bu sistemin avantajı, hat üzerindeki acil durumlarda oluşabilecek sinyal değişimlerini anında trene iletebilmesidir. Yüksek hızlı trenlerde, seyir esnasında, hat kenarındaki görsel işaretlerin makinist tarafından görülememesi sorunundan yola çıkılarak dizayn edilmiştir. Bu sistemi kullanacak olan konvansiyonel trenlerin de, kendilerine ait bir bilgisayar ya da elektronik kontrol sisteminin olması gerekmektedir. Ani olarak değişen hız düşürülmesiyle ilgili durumlarda, treni durdurmak yerine belirtilen hıza düşürmek için, GSM-R aracılığı ile gerekli kontrol bilgileri, trene gönderilir. Trenin içerisindeki ERTMS/ETCS kontrol birimi tarafından işlenen bilgi anında makinistin önündeki ekranda gösterilir. Bu bilgi, arkadan gelen tren ya da trenlere iletilerek, güvenli bir seyir devamlılığı sağlanır. Özellikle sık aralıklarla tren işletilen hatlarda, gereksiz durumlarda trafiğin durması engellenir.

Ayrıca bu sistemlerde GSM-R, sinyalizyasyon bilgilerinin iletimi açısından hayati bir önem taşıdığından, GSM-R radyo dalgalarının kesilmesi durumunda, tren ya otomatik olarak durdurulur, yada, önceden sisteme kaydedilmiş maksimum konvansiyonel hız limitine düşürülür. Genelde uygulanan şekli, konvansiyonel hız limitlerine düşürülmesi şeklidir. Bu durumda görsel sinyalizasyon ekipmanları ve balis kontrolü ile yola devam edilebilinir.

ERTMS/ETCS Seviye 3:
Sürekli gelişen elektronik bilgi aktarım tekniklerinin, bu sisteme adapte edilmesi sebebiyle, belirli aralıklarla farklı testlere tabi tutulan bir sistemdir. Tren, tamamıyla GSM-R ile kontrol edilmektedir. GSM-R, sinyalizyasyon bilgilerini taşımak haricinde, treni uzaktan kontrol edebilecek bilgileri de taşır. Hat üzerinde bulunan balisler, trenin konum doğrulamasını yapmak ve ATS amacıyla bulunur. Bu sistemde blok sinyal uygulanmaz. Kontrol merkezindeki ekranda trenin hareketi metre metre takip edilir. Tren hızına bağlı olarak aldığı yol, bilgisayarlarca hesaplanır ve balislerce doğrulanır. İhtiyaç duyulduğu halde, makinist konsolundaki monitörlerde gözüken, tren ve sinyal ile ilgili olan tüm bilgiler, dispeçerin monitöründe de gözükür. Kontrol merkezindeki bilgisayar ile tren üzerindeki bilgisayar arasında, ERTMS/ETCS sinyalizyasyon kodlama işlemcisi aracılığıyla sürekli bilgi alışverişi olur. Seyrüsefer bilgilerindeki (livredeki) ani değişiklikler saniyesinde tren bilgisayarına nakledilir. Tren bilgisayarı bu seyrüsefer bilgilerini konsoldaki monitör aracılığıyla makiniste iletir ve bu bilgilere göre trenin yönetilip yönetilmediğini kontrol eder. Uçaklardaki otomatik pilot sistemine benzer bir şekilde makinistsiz olarak tren idare edilebilinir. Tabi ki 320km/h hızla ortalama 450 yolcu taşıyan bir tren sadece bilgisayarların kontrolüne bırakılmaz.

Uzaktan tren kontrol sistemi, gereksiz yere treni durdurup hat trafiğinin tıkanmasına ya da yavaşlamasına fırsat vermeden, makinist hatalarını gidermek ve sıradışı gelişen olaylara müdahale etmek için kullanılır. İleriye dönük araştırmalarda sıradışı olaylar için pek çok senaryo hazırlanır. Bunlardan biri ise, makinistin aniden rahatsızlanmasıdır. Yeni sistem yüksek hızlı trenlerde, tek makinist treni yönetmektedir. Rahatsızlanma sonucunda, makinistin “ölü adam pedalı yada mandalı” olarak tabir edilen ekipmanlarla teması kesilince, tren bilgisayarı, mevcut sinyal bilgilerini anında işleyerek durumu hemen merkeze bildirir. Makinistle ya da diğer tren görevlisiyle telefon bağlantısı kurulur. Makinistin durumu ciddi ise, en yakın istasyona ambulans sevkedilir. Bu durumda tren, kendi bilgisayarı aracılığıyla yoluna devam eder. Böylece, hem hat trafiği tıkanmamış, hemde belkide makinistin hayatı için değerli dakikaların kaybı önlenmiş olur. Bunun gibi senaryolar üzerinde halen çalışılmakta ve testler yapılmaktadır. Diğer seviyelere göre, çok daha sık aralıklarla, daha da güvenli bir şekilde tren işletilebilmektedir. Özellikle farklı yöne giden, fakat mevcut hattın bir bölümünü ortak kullanan trenler için, güvenli sık aralıklı seyahat ayrı bir önem taşımaktadır. Bu sistemde kullanılacak trenler, en son kumanda teknolojilerine sahip olmak durumundadır.

Seviye 3’ün temelinde, sürekli ve hızlı bir veri iletişimi sağlayan GSM-R teknolojisi vardır. GSM’de gün geçtikçe gelişmeler kaydedilmektedir. Bunların en günceli pek çoğumuzun televizyon ya da gazete reklamlarından gördüğü 3G (3. nesil GSM) teknolojisidir. Halen kullandığımız 2. nesile oranla çok hızlı veri transferi sağlayan 3G teknolojisinin, gerçek zamanlı görüntülü konuşmadan, yüksek hızlı internet erişimine kadar pek çok avantajı vardır. Bunun yanında, seviye 3’te kullanılan veri transfer yoğunluğu açısından önemli bir dezavantajı da vardır. Bu dezavantaj, ortam koşulları ve hıza bağlı olarak, seyahat halindeyken veri transfer hızının ciddi ölçüde düşmesidir. Bir örnek vermek gerekirse, 100 km/h’lik bir hızda veri tranfer hızı %50 den fazla düşebilir. Kaldı ki 300km/h’lik hızlarda veri transferinde ciddi sorunlar yaşanacaktır. Seviye 3’ün geleceğindeki gelişmeler açısından bu durum hiç te iyi değildir. 3G’deki bu açığı kapatmak amacıyla 4G teknolojisi geliştirilmektedir. Bu teknoloji birkaç ülkede test aşamasındadır. Yakın gelecekte yaygınlaşması öngörülmektedir. ERTMS/ETCS seviye 3’teki gelişmelere paralel olarak kullanılacak GSM-R sistemininde 4G olması kaçınılmaz olacaktır.

Yukarıda bahsi geçen seviyelerin bazı özellikleri alınarak mevcut seviyeye eklenebilinir. Örnek vermek gerekirse, seviye 1’e sahip bir sistemde GSM-R kullanılabilinir. Ya da seviye 2’ye sahip sistemde ışıklı ikaz ekipmanları kullanılabilinir. Bu durum, kullanılan hat ve tren çeşitliliğine göre değişir.

Kaynak : http://www.demiryolcuyuz.biz