ATC
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Evoluindo de um sistema CTC para um CBTC numa ferrovia heavy-haul Projeto SIACO (Sistema Integrado de Automação e Controle da Operação) Apresentador: Paulo Bittencourt Outros autores: Paulo Vieira, Ivaldo Mathias, Sérgio Fonseca 1 A Malha Ferroviária da MRS Logística BELO HORIZONTE FERRUGEM E.F.V.M. M. BURNIER JECEABA FCA ITUTINGA SÃO PAULO FEPASA JUNDIAÍ J. FORA BOM JARDIM CRUZEIRO FEPASA LAPA M.FEIO FCA V. REDONDA SAUDADE IPIRANGA S. J. DOS CAMPOS B.MANSA B. PIRAÍ SUPERVIA C.P.T.M BRISAMAR PARANAPIACABA ARARÁ GUAÍBA SEPETIBA FEPASA CUBATÃO CONCEIÇÃOZINHA SANTOS BAIXADA SANTISTA RIO DE JANEIRO Perfil da MRS Logística Números da MRS Logística 150 A MRS decidiu em 2004, dentre outras ações, a substituição dos seus sistemas de sinalização CTC por um novo sistema baseado no conceito CBTC Cronograma do Projeto Início 2003 Estudos Preliminares RFP emitida 2004 Projeto Básico – Análise Orçamentária 2005 Propostas Originais RFI RFP Propostas Revisadas Resultado Licitação Submissão de Propostas - Análises - Q&A - Negociação 2006 Assinatura de Contrato Desenvolvimento do Projeto 2007 Instalação em Campo Testes de Fábrica Desenvolvimento do Projeto/Instalação 2008 Operação Piloto Instalação do Projeto/Operação do Sistema 2009 Instalação do Projeto/Operação do Sistema Testes de Campo Perspectiva Técnica – Itens Conceituais Sistema de Sinalização Decidindo sobre a manutenção dos Circuitos de Via Circuitos de Via são uma preocupação, porém, este provêm: • Posicionamento Vital de Trem • Detecção de Trilho Partido • Informação de Integridade de Trem Para remover os Circuitos de Via, a solução proposta teria que implementar estas funções As soluções oferecidas para substituir os Circuitos de Via não eram capazes de tratar adequadamente todas as funcionalidades acima descritas A MRS decidiu manter os Circuitos de Via Perspectiva Técnica – Itens Conceituais Sistema de Sinalização Definindo como obter um posicionamento discreto do trem A MRS investigou algumas opções: • Sistema de Baliza + Tacômetro • GPS Diferencial Ambas são soluções adequadas A MRS adotou uma terceira opção, utilizando os Circuitos de Via A questão Solução Adotada Ocupação do C. Via Deslocamento do Tacômetro •Posição Vital é informada pelo Circuito de Via e o deslocamento do Tacômetro •Contudo, o tacômetro tem um “erro” intrínseco no seu cálculo de deslocamento A transição de Circuito de Via faz o reset do erro do Tacômetro Posição dos Circuitos de Via é fixa e conhecida Perspectiva Técnica – Itens Conceituais Sistema de Comunicação Definindo a tecnologia / solução melhor aplicável Um dos itens mais difíceis de decidir: Diversidade de opções no Mercado; Pouca informação histórica; Poucos Consultores disponíveis no mercado; Companhias de Telecomunicação com pouca exposição ao mercado ferroviário; Dificuldade de avaliar as propostas em iguais condições. Como a MRS tratou a questão: A MRS selecionou as tecnologias que eram mais aplicáveis; Aderência aos requisitos de especificação técnica; Atenção especial para: • Estudos de Plano de Cobertura; • Capacidade Tráfego do Sistema proposto; • Configuração do Sistema A MRS selecionou a tecnologia TETRA Perspectiva Técnica – Itens Conceituais Sistema de Comunicação Comunicação dentro de Túneis Trem necessita atravessar túnel •Dentro do túnel não há comunicação •Trem não pode receber Licença que termine dentro do túnel Final da licença deve ser posterior ao túnel e levar em conta o erro de odometria para frenagem do trem Apesar da perda de comunicação no túnel, o ATC a bordo do trem continua ativo 8 Arquitetura Geral do Sistema SIACO (Sistema Integrado de Automação e Controle da Operação) Sistema CBTC CCOI CENTRO (Centro de Controle Operacional Integrado) • Equivalente ao ETCS Nível 2 SLS – Servidores Centrais (Sistema Lógico de Segurança) STT – Servidores Centrais (Sistema de Comunicação Terra-Trem) Fibra Óptica da MRS CAMPO Comunicação de Voz e Dados Estação Rádio Base Sistemas Way-side • Hot Box - Hot Wheel • Det. Descarrilamento • Passagem de Nível Sistema de Controle de Bordo OBC REJE Rádio ATC Sistemas Existentes Arquitetura de Sistemas - Componentes STT (Sistema de Comunicação de Dados e Voz Terra-Trem) • Utiliza tecnologia TETRA (Terrestrial Trunked Radio) Servidor DXT STT – Servidores Centrais (Sistema de Comunicação Terra-Trem) STT – Servidores Centrais (Tetra DXT) •Sistema de Dados e Voz Digital – tecnologia TDMA; •Interface com outros sistemas (VHF, PABX, e outros); •Não compartilhado com outros sistemas (dedicado ao SIACO). Estação Rádio Base TBS – (TETRA Base Stations) •Configuração padrão da TBS possui 2 portadoras (4 canais por portadora); •1 Canal de Controle + 7 Canais de Usuário •Throughput de 28.8 Kbps por Portadora – Freqüência de 800 MHz. Torre TBS Rádio Rádio de Bordo •2 Rádios por locomotiva (Dados e Voz); •Tipos diferentes de dados sendo transmitidos: Mensagens Vitais; Mensagens Não Vitais (p.ex., condições na vizinhança do trem); Dados de Registrador de Eventos (baixa prioridade). Rádio Tetra Arquitetura de Sistemas - Componentes SSC (Sistema de Sinalização e Controle) •Intertravamento Distribuído •Mensagens Vitais envelopadas em Protocolo Vital Servidores SLS SLS – Servidores Centrais (Sistema Lógico de Segurança) SLS (Sistema Lógico de Segurança) – Servidores Centrais •3 Processadores num esquema de votação 2 de 3; •Servidores em Hot-Standby – Hardware especial (não COTS). Controlador de Objetos Controlador de Objetos (CO) •2 Processadores num esquema de votação 2 de 2 •Entradas/Saídas Vitais e não vitais; •Gabinete com design especial para suportar condições diversas (temperatura, vandalismo, temporais, etc.). Instalação de Campo Arquitetura de Sistemas - Componentes SCB (Sistema de Controle de Bordo) ATC Hardware OBC Radio ATC Reg. Eventos ATC – Automatic Train Control System •2 Processadores num esquema de votação 2 de 2 •Calcula curva de frenagem e garante parada no destino •Mesmo hardware básico (processador) que os COs. •Tacômetros provêm posicionamento discreto •Certificação CENELEC (EN50155, 50121-3-2, IEC61373) OBC Hardware OBC – Onboard Computer •Computador não vital de alta robustez; •Provê a interface de operação de condutores de trens; •Gerencia todo processo de comunicação com o Centro (aplicação). REJE (Registrador de Eventos – Jumper Eletrônico) • Captura informação das locomotivas em tempo real; • Faz o download de dados enquanto o trem se movimenta; • Envia alarmes e warnings para o Condutor do Trem e operadores no Centro; • Funcionalidades para telemetria em tempo real; • Permite comando remoto (a partir da comandante) das outras locomotivas do trem. IHM do OBC Arquitetura de Sistemas - Componentes CCOI (Centro de Controle Operacional Integrado) CCOI (Centro de Controle Operacional Integrado) Principais Funcionalidades: •Servidores em configuração dual hot-standby – hardware COTS; •IHM provê diversas funcionalidades para controle e comando da circulação; •Integra todos os sistemas componentes do SIACO; •Interfaceia com sistemas corporativos e outros sistemas operacionais da MRS. CCOI Layout Telas IHM Arquitetura de Sistemas Funcionamento Básico do Sistema Centro 1) 1) 1)Despachador Despachador Despachadorcria cria criauma uma umalicença licença Licença 5) Rota alinhada apresentada na IHM representadana naIHM IHM 9) Ocupação é apresentada CCOI 2) Pedido é enviado p C.O. Campo SLS Implementação Vital Esquema 3 de 2 de votação Mensagens do SLS usam protocolo vital 4) C.O. Notifica SLS eenviado CCOIna IHM 8) Evento de ocupação enviado 4)Evento C.O. Notifica SLS e CCOI de ocupação 10)8) Estado da Linha atualizado Implementação Vital Esquema 2 de 2 de votação Intertravamento Distribuído Aut. Mov. enviada penviado ATC 9)5)Evento de ocupação p ATC 6) Estado da linha atualizado na IHM O.C. 3) C.O. Intertrava e alinha rota O.C. 7) Trem ocupa CDV Implementação 10) ATC resetaVital erro Esquema 2 de 2 de votação de Tacômetro 6) 6) Aut. Aut. Mov. Mov. Apresentada Apresentada na na IHM IHM ATC ATC SCB •Bloco Fixo •Não utiliza EOT •Não utiliza TAGs Implantação do Sistema Planejando a Implantação do Sistema Ferrovia muito extensa; Tráfego intenso; Implantação campo intensiva Minas Belo Horizonte Implantação dividida em Trechos Funcionalidades implantadas gradualmente 4o 3o Belo Horizonte 2o F. Aço Trechos divididos em Seções 3o 4o 1o Piloto Siderúrgicas São Paulo 1o São Paulo Siderúrgicas Portos Rio de Janeiro 5o 2o Rio de Janeiro Portos Santos Mapa Simplificado da MRS Rio de Janeiro Santos Trechos de Implantação Seção Piloto •35 km •4 pátios •Sinalização CTC Municípios do Primeiro Trecho ERBs do Primeiro Trecho Implantação do Sistema Transferência de Fronteira CTC x CBTC Trem deve trafegar sem sofrer parada na zona de transferência; Transição deve ser segura; Processo (CCOI e OBC) deve ser de fácil operação Controle CTC Cobertura STT Controle CBTC ATC Desativado 1 Zona de Transferência ATC Permissivo 2 ATC Normal 3 Escopo do Projeto Principais Fornecedores: • ALSTOM fornece o SSC, CCOI e SCB (exceto pelo REJE) e é a INTEGRADORA; • EADS (European Aerospace Defence System) fornece o sistema TETRA; • ACCENTURE (ATAN) fornece o Registrador de Eventos / Jumper Eletrônico. Alguns Números: Outubro/2008 TOTAL INSTALADOS OPERAÇÃO 400 (300 locomotivas + 100 Veículos de Serviço) 100 Locomotivas 7 Locomotivas C.O. (Controladores de Objeto) 360 50 18 TBS (TETRA Base Station) 161 15 3 Consoles de Operação do CCOI 20 4 4 Trens circulando simultaneamente 400 N/A 15 ITEM SCB (Sistema de Controle de Bordo) Apenas sete pátios em operação Escopo do Projeto Situação atual de operação (Outubro/2008): • Primeiro e segunda seções do primeiro trecho implantadas; • Início de operação da primeira seção em Maio/2008 • Operação do SIACO ainda em modo CTC; • SCB/STT em fase final de testes de campo e treinamento de operadores SIACO controlando do Porto de Guaíba a Paracambi Console CCOI - Despachador Evoluindo de um sistema CTC para um CBTC numa ferrovia heavy-haul Obrigado 21
