ユーロバリース

ユーロバリスは、鉄道のレールの間に設置される特殊なタイプのバリスです。ユーロバリスは、欧州列車制御システム (ETCS)の一部です。バリスは事前にプログラムされており、列車のアンテナで読み取る情報が含まれています。その多くの機能の 1 つは、列車が自分の位置を特定できるようにすることです。

バリスは通常、沿線の電源を必要としません。バリスと車載アンテナ間の結合は、変圧器に似た磁気誘導によって行われます。無線の一般的な周波数で動作しますが、無線システムではありません。通過する列車の下に取り付けられたバリス送信モジュール [de] (BTM とその関連アンテナ) によって送信される 27 MHz の CW 変調磁界による「遠隔給電」に応答して、バリスは4.234 MHz FSK変調磁界によって列車に情報を送信します (アップリンク) 。ユーロバリスが列車から情報を受信する (ダウンリンク) ための元の規定は、仕様から削除されました。伝送速度は、時速 500 km までの任意の速度で通過する列車が受信する「電報」のコピーを少なくとも 3 つ送信するのに十分です。BTM は、システムベンダーの好みに応じて、車載アンテナまたは別の電子モジュールに統合できます。

ユーロバリスは、通常、線路の中央にある 2 つの枕木の上に 2 つずつ配置されます。ETCS の場合、通常、間隔は 3 メートルです。バリスに番号が付けられているため、列車は、公称方向 (1→2) または逆方向 (2→1) のどちらで走行しているかを認識できます。単独のバリスは、前のバリス グループにリンクされている場合、または正確な位置のみを提供するように機能が縮小されている場合にのみ存在します。バリス グループには、最大 8 つのバリスが存在する場合があります。

バリスは、すべての列車に同じデータを送信する固定データと、可変データを送信する透過データ、切り替え可能、または制御可能のいずれかに分類されます。(固定という言葉はバリスによって送信される情報を指すのであって、バリスの物理的な場所を指すのではないことに注意してください。すべてのバリスは固定されています。)

固定データ バリスは、すべての列車に同じデータを送信するようにプログラムされています。固定バリスによって送信される情報には、通常、バリスの位置、曲線や勾配などの線路の形状、速度制限などが含まれます。プログラミングは、ワイヤレス プログラミング デバイスを使用して実行されます。したがって、固定バリスは、列車に正確な位置と次の信号までの距離を通知し、恒久的な速度制限があれば警告することができます。

透過型データバリスは、信号表示や一時的な速度制限などの動的データを列車に送信する線路脇の電子ユニット（LEU）に接続されています。ETCSレベル1 ^[1]信号システムの一部であるバリスはこの機能を採用しています。LEUは、線路脇の鉄道信号または信号制御塔に接続することで、従来の（国内の）信号システムと統合されます。

バリスは特定のサイトで電報を送信します。連続送信を可能にするために、電報は最長 1000 メートルの漏洩フィーダーケーブルに沿って送信できます。ユーロループ ケーブルは、常にその端にループ エンド マーカー (EOLM) として機能するバリスに接続されています。電報の構造は、接続先のバリスと同じです。元々、ユーロループはユーロバリスと同じ周波数を使用していましたが、2004 年 9 月に仕様 2.0.1 に変更されました。ユーロループはスイスで使用されていましたが、2010 年 7 月にこの変更が完了しました。

ETCS および Eurobalise テクノロジを使用するその他のアプリケーションには、通常、バリスの故障や盗難に対する保護が含まれています。バリスは、列車搭載機器に対して、自身を「リンク」または「リンクされていない」ものとして識別します。リンクされたバリスは、次のバリス グループの ID と距離を含むデータ (「リンク リスト」) を列車搭載機器に送信する場合があります。これにより、列車搭載機器はバリスがどこにいるかを判断し、バリスが故障したかどうかを識別できます。または、ETCS アプリケーション レベル 2 および 3 では、「リンク リスト」が無線ブロック センター (RBC) から列車搭載機器に送信される場合があります。列車搭載機器がバリスを紛失または故障した場合に行う対応は、リンク リストで送信されるデータによって定義され、通常は強制ブレーキをかけるか、列車の運転手にメッセージを表示するかのいずれかになります。

また、バリスは ETCS 搭載機器に固定位置参照のセットを提供するため、ETCS 搭載機器は、バリス グループから次のバリス グループへの移動中に発生した累積誤差をオドメトリ システムで修正し、現在の移動権限の終了点に対する位置の正確な追跡を維持できます。これらの誤差は通常、湿ったレール上での列車の車輪の滑りや滑り、または制御されたクリープ牽引によって発生します。

Balise の設計には通常、複数の冗長電子回路が組み込まれており、部分的な障害が発生しても長年にわたって通常のサービスを提供し続けることができます。

ダウンリンクは、27.095 MHz 周波数の振幅変調を使用します。この周波数は、パッシブバリスに電力を供給するために使用されます ( CB 無線の中間チャネル 11Aです)。

アップリンクは、論理「0」に3.951MHz、論理「1」に4.516MHzの周波数シフトキーイングを使用します。564.48kbit/sのデータレートは、時速500kmで通過する列車に電報のコピー3部を送信するのに十分です。 ^[2]

ユーロループ周波数は13.54750MHz（ユーロバリス電力周波数のちょうど半分）の中心に移動されました。^[3]

実際のセットアップでは、BTMはユーロバリスに電力を供給し、BTMを21センチメートル（8インチ）離れた場所に取り付けて電報を受信するために65ワットを必要とします。+ 台車上のレール上面から1 ⁄ 4^{インチ上。 [4]}

各バリスペアは、通常、切り替え可能なバリスと固定バリスから構成されます。バリスは、11ビット/シンボルのチャネルエンコーディングで、1023ビット（93*11）または341ビット（31*11）の「テレグラム」を送信します。ユーザーデータブロックは、スクランブルおよびシェーピング操作の前に10ビットのユーザーシンボルに分割されます。シグナリング情報の有効なペイロードは、長いテレグラムの場合は830ビット（83*10）、短いテレグラムの場合は210ビット（21*10）です。最終的なテレグラムは次のようになります。

• ペイロード（830 または 210 ビット）を含む整形データ（913 ビットまたは 231 ビット）
• 制御ビット（Cb、3ビット）
• スクランブルビット（Sb、12ビット）
• 追加のシェーピング ビット (Esb、10 ビット)
• チェックサム (CheckBits、85 ビット)

テレグラムは、列車がバリスを通過するときに周期的にブロードキャストされます。送信エラーを回避するために、ペイロードはスクランブルされ (バースト エラーを回避)、異なるハミング距離のシンボル コードに置き換えられ、有効性チェックのためにチェックサムが追加されます。チェックサムはシンボルの置き換え後に計算されるため、テレグラムには追加のシェーピング ビットが含まれており、結果のチェックサム ビットが、各シンボルが 11 ビットであるテレグラムに、選択されたチャネル コードの有効なシンボルのみが含まれるように埋められます。

ペイロード データは、 ERTMSプロトコルで定義された複数のパケットが続くヘッダーで構成されます。一般的なパケットは次のとおりです。

• パケット5 - リンク
• パケット 12 - 移動権限
• パケット 21 - 勾配プロファイル
• パケット 27 - 国際静的速度プロファイル
• パケット 255 - 情報の終了

多くのアプリケーションには、パケット 3 - ナショナル値、パケット 41 - レベル遷移順序、パケット 136 - インフィル場所参照などのオプションのパケットが含まれています。^[5]テレグラムの最大値 830 ビットに達した場合、同じバリス グループの次のバリスでさらに多くのパケットを送信できます。バリス グループには最大 8 つのバリスがあり、バリス グループあたりの最大 ERTMS メッセージは 8 * 830 = 6640 ビットを網羅できます (すべてのテレグラムにヘッダーとトレーラー パケット 255 が含まれている必要があることに注意してください)。^[5]固定バリスは、通常、リンク情報、勾配プロファイル、速度プロファイルを含むことができる安定したメッセージを送信します。また、さまざまな列車タイプや車軸荷重制限のルート適合性データなどの線路情報も含まれる場合があります。

ほぼすべてのパケット タイプには、その情報が「公称」方向または「逆」方向 (または両方) に関連するかどうかを示すパラメータが含まれています。列車がバリス 1 をバリス 2 より先に確認した場合、列車は公称方向でグループを通過します。その結果、パケットが関連方向に指定されていない場合、一部のパケットは受信機のアプリケーション ソフトウェアによってドロップされる可能性があります。50 ビットの ERTMS ヘッダー ブロックには、ETCS バージョン、バリス グループ内のバリスの現在の数と合計数 (最大 8 バリス)、受信機がグループ内のバリスの電報を見る可能性を高めるコピー (最大 4 コピー) であるかどうかを示すフラグ、メッセージが最近変更されたかどうかを示すシリアル番号、10 ビットの国 ID、および各バリス グループの一意の ID を可能にする 14 ビットのバリス グループ ID が含まれています。リンク情報は、次のバリス グループまでの距離 (方向ごとに 1 つのリンク パケット) と、次のバリス グループを逃した場合の必要な列車の反応 (列車停止など) を通知します。移動権限パケットは、特定の最大距離と最大時間に使用できる最高速度を定義します。最高速度を 0 に設定すると、列車は強制的に停止します。勾配プロファイルは、セクションの長さ (メートル法のスケールと数値) とセクション勾配 (上り坂/下り坂のフラグと % 数値) の含まれるペアに基づいて可変長になる場合があります。同様に、国際静的速度プロファイルは、可変数のセクション部分で提供され、各部分はセクションの長さ (メートル単位の数値 - スケールはすべてのセクションに対してパケットの開始時に 1 回だけ提供されます)、最高速度 (数値 * 5 km/h - 許可される数値は 0 ～ 120 で、いくつかの予備値が残されます)、および速度制限が列車の前端または後端に適用される場合のフラグ (遅延を許可する可能性あり) を示します。トレーラーパケットにはパラメータのないパケットIDのみが含まれ、255は8ビットのパケットIDフィールド（11111111）に設定されたすべてのビットの状態と等しくなります。^[5]

ETCSの歴史は、システムの開発を促進するために1998年にUNISIG（信号産業連合）が結成されたことに始まる。創設メンバーは、アルストム、アンサルド、ボンバルディア、インベンシス、シーメンス、タレスである。このグループは、ユーロバリスが複数の異なる企業によって製造されることを保証した。バリスは細部が異なっていても、同じ基準を満たすように製造されている。ユーロバリスの主要メーカーは、鉄道サプライヤーのUNIFE連盟内の7社（アルストム、アンサルドSTS、ボンバルディア、インベンシス、シーメンス、シグマデジテック、タレス）のグループ[ ^6]に属している。このグループは、ユーロバリスの仕様^{[2] [7]}の開発に協力した。ユーロバリスの仕様は、欧州鉄道機関によって管理されている。^[8]

ユーロバリスは、ETCS/ERTMS 列車保護システムでのみ使用されるわけではありません。テレグラム構造をピックアップして一部のパケット タイプのみをエンコードし、追加の特定の情報を追加する代替実装があります。ETCS 列車はテレグラムをデコードし、他のクラス B 信号情報と同様に翻訳する可能性があります。また、バリスが異なるシステムのテレグラムを送信して、通常、国内列車保護システムから ETCS に切り替えるときに使用される、あるバリアントから別のバリアントへの移行フェーズを可能にすることもできます。

以下の自動列車保護システムは、Eurobalises に基づいています。

• ETCS – 欧州全域の列車保護システム
• 中国の高速鉄道で使用されている中国の列車制御システムバージョンCTCS-2およびCTCS-3
• ユーロ・シグナム [de] – 以前のスイスの列車防護システムインテグラ・シグナムの派生型
• Euro-ZUB  [de] – 以前のスイスのZUB 121列車保護システムの派生型
• SCMT – イタリアの列車保護システム
• TBL 1+ – ベルギーで使用されている列車保護システム
• GNT – ドイツの傾斜列車を制御するシステム
• ZBS –ベルリンSバーンの新しい高速輸送制御システム
• ZSI-127  [de] - ETCSハードウェア上に構築されたスイスの狭軌鉄道用の改良された保護システム

ユーロバリスは、従来の列車保護システムを維持しながら、カーブの車体傾斜指示を車体傾斜列車に送信するためにドイツでも使用されています。シーメンス製のオリジナルの GNT ( Geschwindigkeitsüberwachung Neigetechnik ) は、1992 年に特定の連結コイル (ZUB 122) を使用していましたが、2005 年にユーロバリス (ZUB 262) に切り替えられました。車体傾斜列車用の追加の電報パケット タイプが、ETCS の Baseline 3 シリーズに追加されました。

ユーロバリスの直接の前身は、Ebicab 列車保護システムのバリスです。Ebicab システムは、LMEricson と SRT によってスウェーデン (およびノルウェー) で開発されました。Ebicab システムは、1975 年にノルウェーで発生した衝突事故 (Tretten) の後に開発されました。1979 年に試験運転が開始され、ノルウェーでは 1983 年にシステムを完全に装備した最初の路線が運行されました。フランスでの Ebicab システムの適応は KVB システムです。これは 1985 年の衝突事故の後に開発され、1990 年代初頭にフランスの路線で導入されました。ただし、ビーコンの名称である「バリス」は、1970 年代後半の Ebicab システムで使用されていました。

ほぼ同時期に、ヨーロッパ共通の列車保護システムを開発するというアイデアが浮上し、1991 年 7 月 29 日付けの 91/440/EEC が制定されました。1993 年以降、TSI 標準を発行するための組織的枠組みが整備されました。これにより、新技術の最初の草案が発表され、1996 年以降、ERTMS ユーザー グループに参加した 6 つの鉄道事業者によって要素がテストされました。

Ebicabの技術では、すでに27MHzの搬送周波数を使用しており、ビーコンを線路の中央に置いていた。^[9] Ebicabでは、単一のバリス伝送は12ビットしかなかったが、バリスグループで2〜5個のバリスが可能で、24〜80ビットの信号情報を提供できた。そのエンコードに関する特許のほとんどはGEC Alsthomが保有している。その後、スペインの地中海回廊で使用されているように、電報サイズをEBICAB 700の12ビットからEBICAB 900の180ビット（255ビットのエンコード後）[10]に^拡張したのは^{ABB [a]}だった。当時、アンサルドはイタリアのSCMTのデジタル進化のためにバリスタイプを採用し、他の鉄道へのバリスタイプの第2のサプライヤーにもなった。これらのバリスタイプは、KVB、エビキャブ、RSDD（Ripetizione Segnali Discontinua Digitale）での使用から、後に総称してKERバリスと名付けられました。^[2]

この技術のもう一つの源は、シーメンス ZUB 100 ファミリーから来ており、線路脇の連結コイルを使用して、既存の列車保護システムに追加の信号を追加して補強しました。最初の ZUB 111 ビーコンは、21 の状態 (7 つの周波数のうち 2 つを使用) のみを許可しました。後継の ZUB 122 は、850 kHz キャリアで変調されたデジタル電報に切り替えました。^[9]後者は、1992 年からスイスのZUB 121  [de]で、1992 年からデンマークのZUB 123  [de]で最初に使用されました。これらのシステムの電報タイプは、ドイツのLZB 電報(約 83 ビット)の ORE A46 仕様と互換性があります。

シーメンスは1992年に鉄道事業におけるバリース技術の利点を示す報告書を発表し、1995年秋にはシーメンスS21型ユーロバリースの試作品を納入した。^[11] ABB、アルストム、アンサルドも開発に協力し、S21バリースは他のユーロバリース試作品とともに1996年7月から10月にかけてヴェリム鉄道試験回路とオーストリア鉄道試験研究所（Forschungs- und Prüfzentrum Arsenal）で試験された。^[12]

Eurobalise FFFIS (Form Fit Function Interface 仕様) は、SUBSET-036 として ERMTS 仕様範囲に導入されました。その序文では、この仕様は、欧州委員会から資金援助を受けた EUROSIG コンソーシアム (ACEC Transport、Adtranz Signal、^[a] Alcatel SEL、GE C Alsthom Transport、Ansaldo Trasporti、CSEE Transport、SASIB Railway、Siemens、および Westinghouse Signal) の成果に基づいていると説明されています。EUROSIG は、最初の Eurobalise/Euroloop プロジェクト 92/94 の後に結成され、その後、並行して EMSET プロジェクト 96/00 (Eurocab 仕様のテスト) によってサポートされた実際の ERTMS/EUROSIG プロジェクト 95/98 につながりました。^[2]

EUROSIGプロジェクトが終了したとき、ETCSはまだ現実世界への適用準備が整っていませんでした。そこで1998年にUNISIG（信号産業連合）が結成され、アルストム、アンサルド、シーメンス、ボンバルディア、^[a] インベンシス、タレスが参加し、標準の最終決定を引き継ぎました。^[13]最初のベースライン仕様は、1999年以来、欧州鉄道交通管理システムの一部として6つの鉄道会社によってテストされてきました。 ^[14]鉄道会社は、RBCハンドオーバーの電報パケットタイプや線路プロファイル情報など、ETCSに追加されたいくつかの拡張要件を定義し、その結果、ETCSのクラス1バージョン2.0.0仕様が2000年4月に公開されました。

ウィキメディア・コモンズには、ユーロバリスに関連するメディアがあります。

• 「SUBSET-026: システム要件仕様」。欧州連合鉄道機関。2016-06-15。ユーロバリスが送信できるさまざまな電報/パケット タイプの説明。
• 「SUBSET-036: ユーロバリスの仕様」(PDF)。欧州鉄道機関。2016 年 6 月 15 日。(1.12MB)
• 「仕様セット #1: ETCS ベースライン 2 および GSM-R ベースライン 1」。欧州連合鉄道機関。2016 年 7 月 1 日。