An Overview of the Etcs Braking Curves
Loading...
Date
2017
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
EN: The purpose of the article is to present an overview of the ETCS braking curves according to the European specifications. Though the ETCS specifications lay down the basic principles for the braking curves and the associated information displayed to the driver, but there is still no harmonized method to compute them. In the absence of any requirement, the algorithms of the ETCS on-board suppliers lead to different braking distances for a given type of rolling stock. For cross border trains, the differences through national rules require the implementation in the ETCS on-board of several national braking curves. The main features of the braking curves have been reviewed in the article, including the following main aspects: basic principle to ensure of the train movement safety, the purpose and main types of ETCS braking curves, the input parameters for braking curve calculation, construction of the emergency brake deceleration curve, and guaranteed emergency brake deceleration. The basic principle to ensure the train movement safety is based on their separation in fixed block distance (for a conventional signalling system) or in moving block-sections (for ERTMS/ETCS level 3). To ensure these principles the ETCS onboard computer must predict the decrease of the train speed in the future, from a mathematical model of the train braking dynamics and of the track characteristics ahead. This prediction of the speed decrease versus distance is called a braking curve. The minimum interval between trains under automatic train protection system is defined by minimum movement authority that comprises odometer tolerance, driver allowance, ATP re-action times, brake application time. Braking curve predict of the train speed decrease versus distance by the ERTMS/ETCS on-board equipment, from a mathematical model of the train braking dynamics and the track characteristics ahead. ETCS supervises both the position and speed of the train to ensure they continuously remain within the allowed speed and distance limits, and if necessary it will command the intervention of the braking system to avoid any risk of the train exceeding those limits. There have been considered in the work the main ETCS braking curves and the supervision limits of the EBD braking curves, the movement authority, the end of authority, the most restrictive speed profile, the supervised location and others.
UK: Метою статті є проведення огляду кривих гальмування європейської системи управління поїздом ETCS відповідно до прийнятих в Європі специфікацій. Хоча специфікації ETCS встановлюють основні принципи кривих гальмування і пов'язану з ними інформацію, що відображається машиністу, але до сих пір немає узгодженийного методу їх обчислення. За відсутності будь-яких вимог, алгоритми поставщиків бортового обладнання ETCS призводять до різних гальмівних відстаней для данного типу рухомого складу. Для транскордонних поїздів відмінності в національних правилах вимагають застосування в локомотивному обладнанні ETCS кількох національних кривих гальмування. Основні особливості моделі гальмування ETCS розглянуті в статті, включаючи слідуючі основні питання: основний принцип забезпечення безпеки руху поїздів, призначення та основні типи кривих гальмування ETCS, вхідні параметри для розрахунку кривої гальмування, конструювання кривої екстреного і гарантованого аварійного гальмування. Основний принцип забезпечення безпеки руху поїздів заснований на їх роділенні під час руху фіксованими блок-ділянками (для звичайної сигнальної системи) або блок-ділянками із змінними межами (для ERTMS/ETCS рівня 3). Для забезпечення цих принципів безпеки бортовий комп'ютер ETCS повинен прогнозувати зниження швидкості руху поїзда, грунтуючись на математичній моделі динаміки гальмування поїзда і характеристиках колії. Цей прогноз зниження швидкості в залежності від відстані називається кривою гальмування. Мінімальний інтервал між поїздами в системі автоматичної безпеки поїздів визначається мінімальними повноваженнями на рух, які включають в себе точність одометра, реакцію машиніста, час реакції системи безпеки поїзда, час включення гальма. Крива гальмування прогнозує бортовим обладнанням ERTMS/ETCS зниження швидкості руху в залежності від відстані. ETCS контролює як положення, так і швидкість поїзда, для того, щоб їх значення завжди залишалися в допустимих межах, і в разі необхідності ETCS буде управляти гальмівною системою, таким чином, щоб уникнути ризик перевищення поїздом допустимих меж. В роботі розглянуті основні криві гальмування ETCS та контрольовані граничні значення кривих гальмування, команди дозволу руху і закінчення дозвіл руху, профіль швидкості з найбільшими обмеженнями, контрольоване місце розташування і т.д. Розглянуто відмінності гальмування на сухих і мокрих рейках. Гальмування на сухих рейках порівняно легко представити статистичною моделлю, яка враховує дисперсію хаактеристик гальмування. Але на мокрих рейках фізичні явища, які виникають при гальмуванні, надзвичайно складно моделювати в теперішній час. Для подолання цих труднощів розглянуті два різних коригувальних фактори для забезпечення гарантованого гальмування рухомого складу.
RU: Целью статьи является проведение обзора кривых торможения европейской системы управления поездом ETCS в соответствии с принятыми в Европе спецификациями. Хотя спецификации ETCS устанавливают основные принципы кривых торможения и связанную с ними информацию, отображаемую водителю, но до сих пор нет согласованного метода их вычисления. В отсутствие каких-либо требований, алгоритмы поставщиков бортового оборудования ETCS приводят к разным тормозным расстояниям для данного типа подвижного состава. Для трансграничных поездов различия в национальных правилах требуют применения в локомотивном оборудовании ETCS нескольких национальных кривых торможения. Основные особенности модели торможения ETCS рассмотрены в статье, включая следующие основные вопросы: основной принцип обеспечения безопасности движения поездов, назначение и основные типы кривых торможения ETCS, входные параметры для расчета кривой торможения, конструирование кривой экстренного и гарантированного аварийного торможения. Основной принцип обеспечения безопасности движения поездов основан на их разделении при движении фиксированными блока-участками (для обычной сигнальной системы) или блок-участками с изменяемыми границами (для ERTMS/ETCS уровня 3). Для обеспечения этих принципов бортовой компьютер ETCS должен прогнозировать снижение скорости движения поезда, основываясь на математической модели динамики торможения поезда и характеристиках пути. Этот прогноз снижения скорости в зависимости от расстояния называется кривой торможения. Минимальный интервал между поездами в системе автоматической безопасности поездов определяется минимальными полномочиями на движение, которые включают в себя точность одометра, реакцию машиниста, время реакции системы безопасности поезда, время включения тормоза. Кривая торможения прогнозирует бортовым оборудованием ERTMS/ETCS снижение скорости движения в зависимости от расстояния. ETCS контролирует как положение, так и скорость поезда для того, чтобы их значения постоянно оставались в допустимых пределах, и в случае необходимости ETCS будет управлять тормозной системой, таким образом, чтобы избежать риска превышения поездом допустимых пределов. В работе рассмотрены основные кривые торможения ETCS и контролируемые предельные значения кривых торможения, команды разрешения движения и окончание разрешение движения, профиль скорости с наибольшими ограничениями, контролируемое местоположение и т.д. Рассмотрены различия торможения на сухих и мокрых рельсах. Торможение на сухих рельсах сравнительно легко представить статистической моделью, учитывающей дисперсию характеристик торможения. Но на мокрых рельсах физические явления, которые возникают при торможении, чрезвычайно сложно моделировать в настоящее время. Для преодоления этой трудности рассмотрены два различных корректирующих фактора для обеспечения гарантированного торможения подвижного состава.
UK: Метою статті є проведення огляду кривих гальмування європейської системи управління поїздом ETCS відповідно до прийнятих в Європі специфікацій. Хоча специфікації ETCS встановлюють основні принципи кривих гальмування і пов'язану з ними інформацію, що відображається машиністу, але до сих пір немає узгодженийного методу їх обчислення. За відсутності будь-яких вимог, алгоритми поставщиків бортового обладнання ETCS призводять до різних гальмівних відстаней для данного типу рухомого складу. Для транскордонних поїздів відмінності в національних правилах вимагають застосування в локомотивному обладнанні ETCS кількох національних кривих гальмування. Основні особливості моделі гальмування ETCS розглянуті в статті, включаючи слідуючі основні питання: основний принцип забезпечення безпеки руху поїздів, призначення та основні типи кривих гальмування ETCS, вхідні параметри для розрахунку кривої гальмування, конструювання кривої екстреного і гарантованого аварійного гальмування. Основний принцип забезпечення безпеки руху поїздів заснований на їх роділенні під час руху фіксованими блок-ділянками (для звичайної сигнальної системи) або блок-ділянками із змінними межами (для ERTMS/ETCS рівня 3). Для забезпечення цих принципів безпеки бортовий комп'ютер ETCS повинен прогнозувати зниження швидкості руху поїзда, грунтуючись на математичній моделі динаміки гальмування поїзда і характеристиках колії. Цей прогноз зниження швидкості в залежності від відстані називається кривою гальмування. Мінімальний інтервал між поїздами в системі автоматичної безпеки поїздів визначається мінімальними повноваженнями на рух, які включають в себе точність одометра, реакцію машиніста, час реакції системи безпеки поїзда, час включення гальма. Крива гальмування прогнозує бортовим обладнанням ERTMS/ETCS зниження швидкості руху в залежності від відстані. ETCS контролює як положення, так і швидкість поїзда, для того, щоб їх значення завжди залишалися в допустимих межах, і в разі необхідності ETCS буде управляти гальмівною системою, таким чином, щоб уникнути ризик перевищення поїздом допустимих меж. В роботі розглянуті основні криві гальмування ETCS та контрольовані граничні значення кривих гальмування, команди дозволу руху і закінчення дозвіл руху, профіль швидкості з найбільшими обмеженнями, контрольоване місце розташування і т.д. Розглянуто відмінності гальмування на сухих і мокрих рейках. Гальмування на сухих рейках порівняно легко представити статистичною моделлю, яка враховує дисперсію хаактеристик гальмування. Але на мокрих рейках фізичні явища, які виникають при гальмуванні, надзвичайно складно моделювати в теперішній час. Для подолання цих труднощів розглянуті два різних коригувальних фактори для забезпечення гарантованого гальмування рухомого складу.
RU: Целью статьи является проведение обзора кривых торможения европейской системы управления поездом ETCS в соответствии с принятыми в Европе спецификациями. Хотя спецификации ETCS устанавливают основные принципы кривых торможения и связанную с ними информацию, отображаемую водителю, но до сих пор нет согласованного метода их вычисления. В отсутствие каких-либо требований, алгоритмы поставщиков бортового оборудования ETCS приводят к разным тормозным расстояниям для данного типа подвижного состава. Для трансграничных поездов различия в национальных правилах требуют применения в локомотивном оборудовании ETCS нескольких национальных кривых торможения. Основные особенности модели торможения ETCS рассмотрены в статье, включая следующие основные вопросы: основной принцип обеспечения безопасности движения поездов, назначение и основные типы кривых торможения ETCS, входные параметры для расчета кривой торможения, конструирование кривой экстренного и гарантированного аварийного торможения. Основной принцип обеспечения безопасности движения поездов основан на их разделении при движении фиксированными блока-участками (для обычной сигнальной системы) или блок-участками с изменяемыми границами (для ERTMS/ETCS уровня 3). Для обеспечения этих принципов бортовой компьютер ETCS должен прогнозировать снижение скорости движения поезда, основываясь на математической модели динамики торможения поезда и характеристиках пути. Этот прогноз снижения скорости в зависимости от расстояния называется кривой торможения. Минимальный интервал между поездами в системе автоматической безопасности поездов определяется минимальными полномочиями на движение, которые включают в себя точность одометра, реакцию машиниста, время реакции системы безопасности поезда, время включения тормоза. Кривая торможения прогнозирует бортовым оборудованием ERTMS/ETCS снижение скорости движения в зависимости от расстояния. ETCS контролирует как положение, так и скорость поезда для того, чтобы их значения постоянно оставались в допустимых пределах, и в случае необходимости ETCS будет управлять тормозной системой, таким образом, чтобы избежать риска превышения поездом допустимых пределов. В работе рассмотрены основные кривые торможения ETCS и контролируемые предельные значения кривых торможения, команды разрешения движения и окончание разрешение движения, профиль скорости с наибольшими ограничениями, контролируемое местоположение и т.д. Рассмотрены различия торможения на сухих и мокрых рельсах. Торможение на сухих рельсах сравнительно легко представить статистической моделью, учитывающей дисперсию характеристик торможения. Но на мокрых рельсах физические явления, которые возникают при торможении, чрезвычайно сложно моделировать в настоящее время. Для преодоления этой трудности рассмотрены два различных корректирующих фактора для обеспечения гарантированного торможения подвижного состава.
Description
V. Havryliuk: ORCID 0000-0001-9954-4478
Keywords
математична модель динаміки гальмування поїзда, безпека руху поїздів, криві гальмування ETCS, рухомий склад, математическая модель динамики торможения поезда, безопасность движения поездов, кривые торможения ETCS, подвижной состав, a mathematical model of the train braking dynamics, train movement safety, ETCS braking curves, rolling stock, КАТЗ
Citation
Havryliuk, V. I. An overview of the ETCS braking curves / V. I. Havryliuk // Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. – 2017. – № 13. – С. 11–19. – DOI: 10.15802/ecsrt2017/136811.