ETCS等级2:瑞士联邦铁路的成功

自2007年3月18日起，欧洲列车控制系统(ETCS)已在瑞士铁路网络的主干全面运行。在伯尔尼和苏黎世之间新建的Mattstetten - Rothrist线是铁路2000概念的核心。新的42公里路段每天有242列客运列车和30多列货运列车以高达200公里/小时的速度行驶，运行时间不到两分钟。瑞士联邦铁路(SBB)是世界上第一个成功引入使用ETCS Level 2和GSM-R语音的最高密度混合交通运营的铁路。

瑞士是一个出口型国家。瑞士的工业产品有很大一部分出口到周边国家，主要是德国和意大利。大多数重型货物是用火车运输的。此外，瑞士是欧洲的地理枢纽之一，因为从德国北部到意大利的最短路线都要经过瑞士。因此，很大一部分跨欧洲货物是通过瑞士铁路基础设施运输的。

瑞士联邦铁路公司是瑞士标准轨距铁路网的基础设施管理者，总长约3000公里。每年有超过2.85亿乘客使用SBB的服务，而且使用公共交通的趋势正在大幅增长。

瑞士联邦铁路公司的铁路网络是世界上使用最广泛的铁路网络之一。此外，该服务的时间表是根据多中心时钟面时间表制定的，其中车辆和基础设施正在一起优化，以最大限度地为乘客提供换乘连接。这种调度方法在客运列车轨道槽的位置和顺序方面施加了严格的调度纪律，同时，为了保证连接，要求非常高的准点率。

瑞士需要一个新的列车控制系统

瑞士在1998年已经作出了采用ETCS的基本决定。这项决定是根据下列考虑作出的:

由于高速度和短头，增加了容量

SBB未来面临的挑战之一是产能的大幅增长。为了实现这一目标，许多项目已经开始实施(Mattstetten-Rothrist, Lötschberg)。为了在新的Mattstetten - Rothrist线上实现新的时刻表概念，在200公里/小时的列车速度下，运行进度必须少于2分钟。这就需要一个高度可靠和高性能的驾驶室信号系统和足够的安全裕度。

更换现有列车保护系统

几十年来，SBB的网络一直在使用SIGNUM警告/停止信号系统，目前总共有12,000个轨道旁信号。在一系列事故发生后，德国国铁于1992年开始通过在特定地区安装ZUB 121列车控制系统来提升网络安全水平。除SIGNUM外，该速度监测系统还配备了2500个被认为风险较高的信号。如今，德国南方铁路公司的所有干线车辆都同时配备了SIGNUM和ZUB系统。然而，这两种系统都即将寿终正寝。因此，负责瑞士铁路监管的联邦运输办公室规定，在正常的升级周期中，这两个系统都要被ETCS取代。同时，ETCS应确保与欧洲其他国家的互操作性，并允许速度超过160公里/小时。

互操作性

与此同时，随着欧洲经济的融合，制定了一项共同的运输政策，旨在将货运从公路转移到铁路。现有铁路网的性能和效率必须得到改善。欧洲的铁路交通需要变得更快、更密集、更可靠、更经济，同时还要保证安全。互操作性是一个神奇的词，ETCS是满足这些重要战略需求的技术解决方案。瑞士、意大利、德国和荷兰的交通部长最近签署了一项意向声明，将在2012年之前在鹿特丹-热那亚货运走廊上实施ETCS。目前，ETCS正在欧洲的23个项目中实施，总里程至少为3000公里，车辆约为800辆。

网络访问

将交通从公路转移到铁路是瑞士宣布的目标之一。由于各个国家的轨道旁列车保护系统正在运行，经营跨境服务的铁路企业仍然被迫为其车辆配备几个昂贵的系统，导致铁路在跨境泛欧洲客运和货运服务方面与公路相比处于决定性的竞争劣势。随着ETCS取代国家列车保护系统，网络用户将只需要为他们的车辆配备ETCS设备，并且网络接入成本将降低。车主亦希望逐步标准化可进一步降低ETCS设备的价格。

欧洲首个商业高密度交通服务，ETCS等级2

新线Mattstetten - Rothrist (NBS)是瑞士的主要线路之一，也是“铁路2000”概念的核心。通过铁路2000，瑞士承诺为日益增长的道路交通提供新的选择，并满足瑞士人口对更高流动性的需求。现有的铁路网络在过去一百多年里几乎没有改变，将被重新启用。

1987年，铁路2000概念在投票中通过后，瑞士民众多次投票支持政府进一步的交通政策法案，所有这些法案都旨在增加交通从公路向铁路的转变。在接下来的20年里，耗资约300亿瑞士法郎的铁路将从根本上实现现代化。除了分别在圣哥达(Gotthard)和Lötschberg建设两条新的基础隧道外，一揽子计划还包括瑞士与欧洲高速铁路网络的连接、干线网络的噪音修复以及铁路2000概念的两个阶段。

第一阶段的目标是明确而简单的:“更多的铁路”。瑞士铁路必须提供更快、更频繁和更舒适的服务。ETCS是实现这一目标的关键之一:在新线NBS上，路线矫正和ETCS Level 2的结合，将三个瑞士-德国主要城市伯尔尼、苏黎世和巴塞尔之间的旅行时间缩短至远低于一小时。

公开招标后，阿尔斯通公司被指定为新线路提供ETCS二级系统。该项目不仅包括轨道旁设备的开发和集成，还为约470辆车辆配备了ETCS，并培训了2750名机车司机、维修人员和调度员。由于Rail 2000项目的调试时间表非常紧张，SBB决定同时安装简化的常规线路侧信号，以减少项目延误风险。

2004年12月12日，铁路2000号线和新的Mattstetten - Rothrist线成功投入运营。不是ETCS 2级，而是轨道旁信号:ETCS尚未达到确保新时刻表概念运行所需的系统稳定性和可用性目标。

循序渐进的方法

不同项目的经验表明，至少需要进行10 000次测试和试运行，才能证明这种信号和列车控制系统的可用性。为了达到如此大规模的试运行，SBB为ETCS 2级的调试部署了一个复杂的测试概念。在系统投入商业运行之前，它的可用性和稳定性可以在常规运行中进行测试，许多用户可以获得新技术的经验。测试概念基于以下不同的试运行模式:

• 影子运行:在影子运行期间，列车由传统的瑞士列车控制系统ZUB/SIGNUM/ETM控制。ETCS Level 2系统在后台是活动的，但没有任何操作相关性，也没有干预操作(制动应用程序禁用)。所有ETCS功能均显示在驾驶室显示器(DMI)上。在影子跑期间，ETCS Level 2可以在没有任何安全限制的情况下进行测试，也不会对商业服务产生任何影响。
• 时间表运行:时间表运行的引入是为了证明系统在类似于ETCS级别2的未来操作的负载下的稳定性。使用单独的时间表和8台机车，在新线路上测试了接近现实的操作。
• 在其他线路上运行0级列车:除了在新线上运行ETCS 2级列车外，在其他线路上运行。这些测试的目的是，使用ETCS驾驶尽可能多的公里，以获得数据进行统计意义上的分析。

通过逐步调试，SBB成功地将ETCS Level 2引入瑞士铁路网的核心，并将风险降至最低。多亏了横向信号，从一种信号系统切换到另一种信号系统变得很容易。2006年7月2日，ETCS第2级城际商业客运服务于深夜推出。在接下来的八个月里，ETCS的工作时间逐步延长。

ETCS等级2的正余额

如今，瑞士联邦银行首次实现了正余额。ETCS Level 2几乎满足了较高的要求。在经过23000次运行后，ETCS Level 2在2007年第一季度确认了其运行状况和性能。与业界一起，SBB成功地确保了ETCS 2级对不同车型的高质量服务。逐步引入的方法已经证明了它的价值。到2007年底，商业交通速度将从160公里/小时提高到200公里/小时。

然而，为了满足SBB及其苛刻的客户的质量要求，进一步的重要系统改进正在进行中，这是迫切需要的。主要领域包括:

• 里程测量:稳健性(冬季大雪和结冰条件下)和退化模式下的准确性(对车头时距的影响)
• GSM-R数据通信(连接建立和连接掉线率，服务质量)
• 基于训练的软件可靠性(驱动-机器接口，运行时的系统故障)
• 欧洲互操作性技术规范(TSI附件A, SRS 2.3.0)尚未涵盖的互操作性和操作问题

以上提到的进一步改进不是特定于供应商的。SBB面临着与所有在瑞士提供ERTMS设备的ERTMS供应商相同的挑战。

在瑞士，在整个网络上快速实施ETCS的关键投资已经完成。目前已有500多辆车辆配备了ETCS EuroCAB和EIRENE EuroRadio。ETCS的迁移是以“客户为中心”进行的:该基础设施在2015年之前为整个网络提供了有吸引力的“ETCS-only”访问。

作者简介

阿诺德Trumpi(电气工程硕士和工商管理硕士)是瑞士联邦铁路(SFR)基础设施部门的ERTMS项目经理。他在铁路车辆行业和咨询服务多年后，于2001年加入SFR。在SFR，他建立了新的业务部门ETCS，负责在瑞士各地实施ERTMS。Arnold Trümpi负责SFR内所有ERTMS迁移和应用方面的工作。作为业务部门ETCS的负责人，他直接向基础设施总监报告。