S E M I N A R S K I R A D

Tema: MOGUĆNOSTI UPRAVLJANJA ŽELEZNIČKIM SAOBRAĆAJEM UPOTREBOM RADIO VEZA

S A D R Ž A J

1. UVOD.......................................................................................................... 3

2. UPRAVLJANJE I ORGANIZACIJA ŽELEZNIČKOGSAOBRAĆAJA NA PRUGAMA JŽ.…………………………………... 4

3. ANALIZA KLJUČNIH ELEMENATA VOĐENJA PROCESA.......... 5

Spoljašnje vođenje procesa u sistemu šina-točak...........................….. 5Organizacija i vođenje procesa........................................................…. 5Diskontinualno upravljanje odvijanjem saobraćaja......................…… 6Kontinualno upravljanje odvijanjem saobraćaja...........................…… 7Kontinualno upravljanje vozom............................................…. 7

Kontinualno upravljanje voznim putem..............................…... 104. TEHNIČKA INTELIGENCIJA I PROCESNA KOMUNIKACIJA

U SISTEMU I SA SISTEMOM................................................................ 12

5. MESTO I ULOGA RD SISTEMA VEZA NA ŽELEZNICI................. 14

6. MIKROTALASNE KOMUNIKACIJE U INTELIGENTNIMTRANSPORTNIM SISTEMIMA............................................................ 19

Mobilna telefonija.............................................................................… 21GSM........................................................................................... 22GSM – R.................................................................................… 23Mikrotalasne radio-relejne veze......................................................….. 27

7. GLOBALNE MOBILNE PERSONALNE KOMUNIKACIJEPREKO SATELITA ……………………………………………………. 27

Mogučnost primene satelitskih i GMPCS u saobraćaju..............……. 30Osnovne karakteristike Euteltracs sistema...................................…… 31

8. ZAKLJUČAK........................................................................................... 32

2

1. UVOD

Železnica je uvek bila avangardni tehnički sistem i pored nuklearne tehnike i avio saobraćaja bazne tehnološke inovacije su nalazile i nalaze svoje prve aplikacije na železnici. Brzina, tačnost, ekonomičnost i sigurnost saobraćaja su uslovi koji se podrazumevaju za železničke transportne sisteme koji uspešno konkurišu ostalim vidovima transporta.

Usaglašavanje radova svih učesnika u realizaciji saobraćaja komplikuje tehnološku složenost železničkog sistema koji je tradicionalno organizovan kao skup funkcionalnih podsistema. Poslednjih godina vrše se intenzivna istraživanja i ulažu veliki napori i sredstva da se postojeći radio sistemi na železnici , kao što su radiodipečer, ranžirni radio, radio veza za putnike-odnosno pojedinačne radio-strukture koje su razvijene za odgovarajuće primene i egzistiraju jedna pored druge, integrišu u jednu univerzalnu radio-strukturu nazavisno od primene. Sve veće potrebe železničkih uprava za primenom radio-veza u procesu organizacije, upravljanja i tehnologije železničkog saobraćaja, razvoj novih tehnologija, uvođenje telefonskih veza u voz u pokretu i izgradnje mreže pruga za vozove velikih brzina, zahteva da se ovoj problematici posveti u narednom periodu veća pažnja.

Primena mikroprocesora u sistemima za regulisanje i obezbeđenje železničkog saobraćaja, automatskog upravljanja i vođenja , omogućava podizanje kvaliteta upravljanja na viši nivo kroz poboljšanje tačnosti, povećanje pouzdanosti i sigurnosti, smanjenje osetljivosti na otkaze, ali i kroz obogaćivanje sistema automatskog upravljanja brojnim, principijelno novim mogućnostima.

2.UPRAVLJANJE I ORGANIZACIJA ŽELEZNIČKOG SAOBRAĆAJA NA PRUGAMA JŽ

U cilju lakšeg sagledavanja karakteristika železničke telekomunikacione mreže, njenog obima i složenosti neophodno je ukratko opisati način organizacije saobraćaja na prugama, službena mesta i u skladu sa time potrebu za komunikacijama. Prema obimu prevoza železničke pruge se mogu podeliti na:

- glavne pruge I reda- glavne pruge II reda- sporedne pruge III reda

Prema vrsti vuče pruge se dela na :- neelektrificirane - elektrificirane (na prugama JŽ zastupljen je sistem vuče 25 kV / 50 Hz).

Karakteristična službena mesta sa kojima je neophodno obezbediti različite oblike komunikacija su:

3

- želelzničke stanice (stajališta, male železničke stanice, železničke stanice srednje veličine, velike železničke stanice, ranžirne železničke stanice, tehničko putne stanice, lokoteretne stanice, i zajedničke međunarodne stanice).- službena mesta u međustaničnom rastojanju (ulazni signali, izlazni signali, prostorni signali, kućice automatskog pružnog bloka, putni prelazi, čuvarske kućice i dr.).

U zavisnosti od načina regulisanje saobraćaja pruge mogu biti sa:- centralizovanim - centralizovanim posrednim i

- decentralizovanim upravljanjem saobraćajem.

Na prugama sa centralizovanim upravljanjem saobraćajem izvršena je podela na deonice, pri čemu na svakoj od deonica nadgledanje saobraćaja i izdavanje komandi vrši dispečer saobraćaja. Uglavnom su u stanicama duž pruge nalaze otpravnici vozova (posednut stanice). Dispečer saobraćaja nadgleda odvijanje saobraćaja za određenu deonicu pruge i izdaje potrebne komande. Zbog toga je razumljiva potreba za komunikacijom dispečera saobraćaja sa otpravnicima vozova u stanicama , mašinovođama koji se nalaze na toj deonici pruge, radnicima službi održavanja koji mogu da se nađu na različitim službenim mestima duž pruge. U slučaju centralizovanog posrednog upravljanja (u uslovima APB, blokovnog ili međustaničnog razmaka) odluke prilikom odstupanja od ustaljenog reda vožnje donosi dispečer i prenosi ih na otpravnike vozova koji su u obavezi da ih izvrše.

Kod decentralizovanog upravljanja saobraćajem (koji može biti pod APB, blokovnom ili međustaničnom razmaku) organizaciju saobraćaja vrši isključivo otpravnici vozova.

3. ANALIZA KLJUČNIH ELEMENATA VOĐENJA PROCESA

3.1. Spoljašnje vođenje procesa u sistemu šina – točak

Sa aspekta regulacione tehnike moguće je različite saobraćajne sisteme (vazduh, voda, put, šina) grubo podeliti na dve osnovne kategorije:

- sistemi sa unutrašnjim upravljanjem- sistemi sa spoljašnjim upravljanjem.

Premda granice ove podele nisu fiksne, u principu je jedino šinski saobraćaj sistem sa spoljnim upravljanjem što (ovo) sigurno ograničava fleksibilnost sistema, ali sa druge strane omogućava opsežnu automatizaciju procesa tj. njegovo automatsko vođenje. Upravo ovde moguće je modernom tehnikom za upravljanje saobraćaja, efikasno podržavati ovu karakteristiku sistema i na taj način istaći prednosti “šine” u poređenju sa ostalim sistemima.

Spoljašnje upravljanje procesom znači da signalni sistem nije dovoljan samo kao informacioni sistem, (koji znamo sa puteva), nego je ovde potreban sistem vođenja,

4

odnosno upravljanja procesom. Železnički saobraćaj je saobraćaj u pružnoj mreži. Upravljanje ovim saobraćajem predstavlja sistem upravljanja u realnom vremenu i obuhvata:

- trenutno stanje voznog puta i voza,- upravljanje kretanjem voza i osiguranje kretanja voza,- upravljanje pružnom mrežom (multipleksiranje linije-slot menađžment).

(Posebno), specifična karakteristika spoljnjeg upravljanja je pre svega, sigurnosni aspekt. Sigurno odvijanje vožnje voza garantuje se spolja; sigurnost sistema je pretežno u odgovornosti režije (upravljanja) saobraćaja, a ne u individualnim sposobnostima učesnika u saobraćaju.

3.2. Organizacija i vođenje procesa

Red vožnje, kao neposredan proizvod železnice zahteva obimno i koordinirano planiranje resursa. Njega određuju vozni put, parametri vozila, zahtevi tražnje, cena itd. Vreme odgovora na aktuelnu situaciju kod vođenja procesa ograničeno je spoljnim kompleksnim procesima obrade, tako da je veoma teško sa postojećom tehnikom uspostaviti pravu povratnu spregu u sistemu. Vreme potrebno za obradu podataka koje se traži za uspešan resursni menađžment, koje određuje ljudski faktor, nije dovoljno kratko, a posledica je nedovoljno iskorišćenje postojećih kapaciteta.

Da bi se imali aktuelani podaci neophodna je snažnija podrška i pomoć u disponiranju. Međutim, i na samom nivou OPERATIVNE RAVNI gde se neposredno sprovode vožnje, nije moguće ni kroz poboljšano disponiranje, iskoristiti rezerve u instaliranoj signalnoj opremi i kapacitetima.

To je i osnovni uzrok (ovome) što je danas još uvek DISKONTINUALNO UPRAVLJANJE. Na salici 1. postavljen je simbolično sistem za upravljanje železničkim saobraćajem, kao hijerarhijski procesni sistem. Na slici je naznačeno eksterno upravljanje sistemom. Vidi se takođe da porastom hijerarhijskog nivoa senzibilitet sistema opada , odnosno za realizaciju povratne snage potrebno je duže vreme , ukoliko je hijerarhijski sistem viši.12

5

Slika1. Tehničko vođenje procesa – sistemski pogled

3.3. Diskontinuirano upravljanje odvijanjem saobraćaja

Neposredno upravljanje saobraćajem sastoji se od:- upravljanja voznim putem i- upravljanja vozom.

Upravljanje voznim putem obuhvata postavljanje i osiguranja slobodnog puta vožnje. Slobodan put vožnje postavlja se pomoću signalnih uređaja samo u delovima, a zavisi od lokacije (stanica, međustanično rastojanje, itd..) Posledica ovoga je da se vožnja odvija na zahtev u prostornom rastojanju (blok) : jedan voz po prostornom odseku, jedan signal po prostornom odseku, koji štiti prostorni odsek.

Uređaji koji učestvuju u komandovanom voznom putu (zajednički) su objedinjeni zbog svojih međuzavisnosti u postavnici i uređaju APB-a.

Voz se vodi indirektno preko mašinovođe, koji se ravna prema signalima na voznom putu, koji su u stvari signalni nalog. Ovo u suštini diskontinuirano i punktualno primanje signala je na ovaj način kvazi kontinualno tako da se prugom mora voziti na daljini vidljivosti na slobodan signal. Direktno upravljanje voza moguće je samo pomoću ovih signala, na ovaj način je determinisano i zbog toga ograničeno na postupak kočenja. Komanda ubrzanja je isključivo u kompetenciji motorovođe. Dakle upravljanje voznim putem i upravljanje vozom NIJE INTEGRISANO. Njihovo zajedničko dejstvo sastoji se samo u zavisnosti voznog puta i zaposedanja odseka . Na ovaj način je naročito kod velikih brzina OGRANIČENA PROPUSNA MOĆ SISTEMA.12

3.4.Kontinuirano upravljanje odvijanjem saobraćaja

Ometajući elemenat za kontinuirano vođenje voza je diskontinuirano oslobađanje voznog puta pomoću odseka. Velike brzine i povećanje propusne moći pruge, zahtevajući kontinuirani sistem upravljanja, i to kako:

a) kontinuirano upravljanje vozom, tako i,b) kontinuirano upravljanje voznim putem.

Oba sistema moraju da rade zajedno i interaktivno u realnom vrmenu. Prelaskom na kabinsku signalizaciju i ETCS, sa mogućnošću kontinuiranog uticaja na voz, OTVOREN JE PUT za : kontinuirano davanje nezauzeća duž pruge (oslobađanje od predhodnog voza); mobilni blok; vođenje na distanici zaustavnog puta ( slika 2.).

6

Slika 2. Propusna moć u zavisnosti od zaustavnog puta i dužine blok mesta

3.4.1.Kontinuirano upravljanje vozom

Kontinuirano upravljanje vozom uspešno se realizuje sa sistemom ETCS. Ovaj sistem za automatsko vođenje i zaštitu voza razvija se kao prvi panevropski sistem na nivou Evropske železničke unije i u prvo vreme je bio vezan za velike brzine, dok je poslednjih godina, u smislu razvoja orijentisan i na povećanje moći sistema. Kontinuirano linijsko upravljanje voza, tačno izražava činjenično stanje da je voz direktno automatski upravljan, a ne samo nadgledan. Upravljanje lokomotivom, odvija se preko interaktivnog zajedničkog dejstva ETCS centrale i glavnog računara u vozu.

Komuniciranje sa lokomotivom odvija se preko euro balize i induktivne petlje, koje su položene u koloseku na određenim rastojanjima ; i redundatno , preko permanentne radio veze lokomotive sa centralom (slika 3.).

Pozicioniranje (određivanje) tačnog mesta voza sledi preko lokomotive na osnovu dvostrukog principa:

7

Slika 3. Principijalna šema ETCS-a – sistemski prikaz

- apsolutne pozicije na odgovarajućoj tački pruge (balize, petlje);- relativna pozicija na osnovu merenja brzine na lokomotivi i rastojanja od fiskne

tačke .12

Osnovni parametri koji vode proces su: potrebna brzina, ciljno rastojanje i ciljna brzina (upotreba brzine na ciljnoj tački). Veze između ovih parametara i prikazivanja u kabini lokomotive data su na slici 5, a na slici 6 prikazani su elementi mobilnog radio prenosa u okviru integralne strukture sistema automatskog vođenja. ETCS sistem je razvijen prvenstveno za potrebe velikih brzina, zbog toga što je čvrsto fiksiran sistem sa svojim zaustavnim putem od 1000m ne dozvoljava brzine veće od 160 km/h. ETCS može da radi na više nivoa , pri čemu mogu na pruzi paralelno da ostanu i fiksni signali sistema za vozove manjih brzina (što je povoljno kod mešovitog saobraćaja) .

ETCS u ovom režimu (od 160 km/h ) služi za to da omogući signalizaciju i (pre)

predsignalnog rastojanja i da je najavi u kabini – (OVER-LAY sistem), pri čemu prednost (pri ovome) ostaje na fiksnoj signalizaciji. Na slici 4a, 4b i 4c dati su nivoi ETCS. 14

Nivo 1.Automatska zaštita voza (ATP) sa kontrolom zaustavnogputa kod:

- trajnog ograničenja brzine, ili kod- smanjenja brzine regulisanog signalizacijom- bez mogućnosti promene vrednosti brzine- sa mogućnošću promene potrebne brzine

4a.Nivo 2. Nivo 3.

Automatsko upravljanje vozom (ATC) Automatsko upravljanje vozom (ATC)Na prugama sa konvencionalno izolovanim na prugama sa:odsecima i blokom: - oslobađanjem voznog puta od strane- sa spoljnim signalima na granicama odseka voza ( radio blok )

8

- bez spoljnih signala (ili redukovanim - sa fiksnom granicom odseka (sa ili brojem signala) bez spoljnih signala), ili

- sa promenljivim granicama (pokretniblok) vođenje na rastojanju zaustavnogputa u odnosu na predhodni voz

4b. 4c.Slika 4.Nivoi ETCS

Slika 5. Osnovni parametri koji vode proces – prikaz u kabini lokomotive

U režimu većih brzina kabinska signalizacija ima prednost nad fiksnom signalizacijom. Kod VELIKIH BRZINA, spoljnji signali ne važe (stavljaju se na tamno), a ETCS vodi voz (još uvek posredstvom mašinovođe). Ovde postoji dalja mogučnost uključivanja ETCS-a sa automatskim upravljanjem (vožnjom i kočnicama ) tako da se voz vodi potpuno automatski.

9

Slika 6. Elementi mobilnog radio prenosa

3.4.2.Kontinuirano upravljanje voznim putem

Kontinuirano upravljanje bazira se na kontinuiranom oslobađanju puta vožnje koji sledi neposredno od prethodnog voza. Ovo se zasniva na kontroli voza, odnosno na pouzdanoj informaciji da je ostvaren integritet voza. Pošto ovaj problem nije danas potpuno rešen, vožnja na apsolutnom (zahtevanom) odstojanju zaustavnog puta nije moguća.

Kako u ovom momentu još nije moguće realizovat kontinuirano oslobađanje voznog puta, to se za povećanje propusne moći, odnosno skraćenje rastojanja uzastopnog sleđenja, može skratiti dužina izolovanih odseka pomoću kojih se indicira voz, ili izvršiti razmeštaj baliza i induktivnih petlji prema željenoj propusnoj moći pruge i brzinskim profilima.Ovo rastojanje baliza odnosno dužina odseka, može da bude ispod 1000 m, a to znači ispod dužine zaustavnog puta ili čak ispod dužine voza.

Ovako podeljeni odseci povećavaju propusnu moć sistema i to kako na međustaničnom rastojanju, i to tako (u sadejstvu sa elektronskom postavnicom) u stanici i staničnom reonu. Ovo je ilustrovano za međustanično rastojanje na slici 7a, 7b i 7c, a za stanični reon na slici 8a, 8b, i 8c.12

Slika 7a. ETCS kao OVERLAY sistemVožnja na električnu vidljivost u blok rastojanju sa fiksnim sistemom

Slika 7b. ETCS kao PRIMARNI sistem Slika 7c. ETCS-Automatsko vođenje Vožnja na električnu vidljivost u blok na apsolutnom rastojanju rastojanju sa redukovanim signalima zaustavnog puta

10

Slika 8a. Povećanje propusne moći preciznim kočenjem na tačci opasnosti

Slika 8b. Povećanje propusne moći Slika 8c. Povećanje propusne moći unapuštanjem ili skraćivanjem puta ulaznoj i izlaznoj zoni stanice podelompretrčavanja u zoni izlaznih vožnji odseka sa blok oznakama ili

eurobalizom

Efekti koji se mogu postići na ovaj način su:1.podizanje sigurnosnog nivoa vožnje kontinuiranom kontrolom brzine i pozicije

voza,2.povećanje brzine teretnih vozova, kraće vreme vožnje i vreme sleđenja između

brzih i sporih vozova 3.pomeranje ciljne tačke krive kočenja preko signala do prave tačke ugrožavanja

(ulazna skretnica) 4.skraćivanje, odnostno napuštanje puta pretrčavanja (zbog kontinuirane kontrole

brzine voza), a sa ovim podizanje propusne moći stanice kroz mogućnost istovremenog davanja ulazne i izlazne vožnje.

5.u staničnim reonima gde dolaze i polaze vozovi moguće je izvršiti podelu i pilagođavanje odseka prema dinamici vozova koji stižu i polaze iz stanice (mogućnost podele dugačkih perona)

4. TEHNIČKA INTELIGENCIJA I PROCESNA KOMUNIKACIJA U SISTEMU I SA SISTEMOM

11

Primena nove tehnologije danas se odražava značajnije i drugačije nego ranije.Pre nego što je počeo razvoj računarsli podržanih uređaja, tehnički razvoj bio je naročito izražen u mehanizaciji radnih procesa. Ljudi su opsluživali uređaje kontrolišući i prijavljujući njihov ispravni rad. Komunikacija između uređaja izvršavala se preko ljudi sl.9a. Prelaskom na računarski podržane uređaje CA (Computer Added) slika9b, tehnička informacija INTEGRIŠE uređaje i omogućava ljudima KOMUNIKATIVNI pristup tehničkim procesima.

Čovek ima neposrdan pristup tehničkim procesima, inteligencija je posrednik. Ona udaljava tehnički sistem od neposrednog čovekovog posezanja. Tehnička inteligencija pretvara pasivne tehničke sisteme u aktivne i omogućava da se pojedinačna dejstva uređaja multipliciraju (više opcija-Value Added). Tehnički sistemi se više ne “opslužuju” (poslužuju) , oni angažuju čoveka preko poznatih formi komunikacija (jezik, slika, tekst).

Slika 9a.Sistemi čovek-mašina i Slika 9b. Sistemi čovek-mašina sa

komunikacioni tokovi kod mehanizovanih tehničkom inteligencijom (TI) radnih procesa

Opcioni karakter inteligentinih tehničkih sistema, praktino znači da ovi sistemi zadatak izvršavaju u formi naloga, čije izvođenje automatski sledi kao jedna od opcija, odnosno sistem vrši neku vrstu izbora. Čovek nije više neposredno u tehničkom procesu, inteligencija je između. Ugradnjom tehničke inteligencije u sistem omogućava se izgradnja kompleksnih sistema.

Kako je integracija nezamisliva bez komunikacije, odnosno sama njena suština je u preradi različitih informacija u novu informaciju, to je svaki inteligentni sistem upućen na PROCESNU KOMUNIKACIJU. Prima procesne podatke, obrađuje ih i iz toga optimalno procesu donosi zaključak.

PROCESNA KOMUNIKACIJA predstavlja dakle srž tehničke inteligencije sistema, a značaj i participacije programa koji vodi proces u novim sistemima tzv. softvera iz godine u godinu se povećava.

12

Obe ove osobine, centralno mesto komunikacije u sistemu i prognozirani trend porasta softvera ilustrovani su na slici 9c.

Slika 9c. Postavljanje komunikacije na centralno mesto u integrisanim sistemima čovek-mašina (CIRR)

TI može da obrazuje sopstvene funkcije po kriterijumima tolerisanja grešaka i da ih vrednuje i kontroliše pomoću sopstvene dijagnoze. Mehanizmi za otklanjanje grešaka omogućavaju promenljivu, prilagodljivu i potrebnu sigurnost sistema.

5. MESTO I ULOGA RADIO-DISPEČERSOG SISTEMA VEZA NA JŽ

Komunikacioni sistemi za prenos informacija između kompozicije u pokretu (mašinovođe, opreme, pomoćnog osoblja i putnika) i stacionirane mreže (RDC, železničkog saobraćaja i javnih mreža) obezbeđuje ako ne najneophodniju, onda sigurno jednu od najvažnijih veza u procesu organizacije i odvijanja železničkog saobraćaja . Iako se veze koje on omogućuje ostvaruju između svih prethodno navedenih elemenata, odnosno učesnika u saobraćaju , sa pravom se može reći da su to veze lokomotive i stacionirane mreže. Naime , svi pozivi potekli iz operativnog centra u stacioniranoj mreži i posredstvom transmisionog medijuma se prenose do odgovarajućeg uređaja na lokomotivi koji vrši njihov prijem, dekodovanje, razdvajanje i slanje onima kojima su upućeni , kao i obratno.

U početnoj fazi uvođenja novog komunikacionog sistema između lokomotive i stacionarne mreže moraju se obezbediti veze na relaciji:

- voz-RDC,- voz-voz,- RD-putnici i- putnici-javna telefonska mreža,

pri čemu bi dati sistem trebalo da ima dovoljne rezerve u resursima, kako bi u kasnijoj fazi mogao omogućiti:

- komunikaciju RDC sa službenim mestima na pruzi i- prenos signala telekontrole , teleupravljanja i telesignalizacije sa pruge na

voz (tj. zameniti sistem kontiualnog prenosa podataka preko provodnika u koloseku).

13

Radio-dispečerske veze JŽ obezbeđuju prenos propisanih službenih saopštenja u govornom i digitalnom obliku. Nalozi i izveštaji koji se odnose na bezbednost i vanredne događaje mogu se trenutno prenositi do voza ili od voza prema dispečerskim odnosno operativnim centrima.

Sistem ovakve strukture doprinosi povećanoj bezbednosti, efikasnosti i ekonomičnosti i dajući mogućnost za:

- promene u redosledu vozova, odnosno pravovremeno uklanjanje voza nižeg ranga i propuštanje voza višeg ranga;

- preduzimanje mera u slučaju kada voz mora ostati na otvorenoj pruzi;- određivanje optimalnog korišćenja koloseka, ukrštanja i preticanja vozova u

stanicama,- obaveštavanje voznog osoblja o dispozicijama i davanje naloga operativnoj

službi;- poboljšano iskorišćavanje vučnih vozila i smanjenje potrošnje energije - preduzimanje mera i davanje zadataka prilikom kvarova na mreži;- upozorenje radio-dispečerskog centra od strane mašinovođe o naprslim

šinama, neosvetljenosti pojedinih signala, greškama u vožnji, nepravilnostima na sopstvenoj kompoziciji ili na kompoziciji sa kojom se mimoišao i slično;

- poboljšanje veza sa službama hitne pomoći i službama za brze intervencije, na taj način što se primenom veza lokomotive i stacionirane mreže može pružiti blagovremeno saopštenje o vrsti, obimu i lokaciji vanrednog događaja, o šteti i o posledicama;

- direktno iz centra , predočenje informacija putnicima u vozovima sa ozvučenjem o eventualnom zakašnjenju vozova, promeni ulaznih perona i koloseka i mogućnosti daljih veza i priključaka kao i

- povećanje motivisanosti putnika za korišćenje železnice a naročito u slučaju obezbeđenja voza sa javnom telefonskom mrežom (u drugoj etapi čak radio i TV-programa i euro-signala).

Ono što je veoma važno istaći je to da su ponekad čak i sekunde odlučujuće: zakašnjenje pojedinih informacija mogu rezultovati u kvarovima skupocenih elemenata neke kompozicije, ili čak , u teškim saobraćajnim nesrećama koje mogu odneti ljudske živote. Može se reći da bezbedan železnički saobraćaj zahteva razumljivu vezu lokomotive i radio – dispečerskog centra što veće pouzdanosti i raspoloživosti u vremenu i prostoru. U svetu je danas, u radu nekoliko različitih sistema, od kojih su najinteresantnije za razmatranje veze koje se ostvaruju primenom:

- radio veza sa slobodnom propagacijom ,- radio veza posredstvom radiacionih kablova,- mikrotalasnih radio veza,- radio veza posrdstvom satelita i- VF po kontaktnom vodu

Ovi sistemi se razlikuju po :- vrsti veza (simpleksne, poludipleksne ili dipleksne),

14

- radnoj frekvenciji (od nekoliko stotina KHz, do nekoliko desetina GHz)- modulaciji (AM,FM, ),- načinu poziva (selektivan ili grupni),- načinu prenosa signala od RDC do pružne stanice ,- broju mogućih kanala veze,- obliku i karakteristikama antena,- maksimalnom rastojanju predajne i prijemne antene i dr.

Sa druge strane, sve ove veze moraju povezivati radio – dispečerski centar sa pokretnim sastavom posredstvom radio-dispečerske centrale, pružnih uređaja, transmisionog medujuma i prijemnog uređaja u lokomotivi. One moraju omogućiti prenos signalizacionih, govornih i putničkih komunikacija.

Radio veze sa slobodnom propagacijom

Veze lokomotive i stacionarne mreže posredstvom radio-talasa sa slobodnom propagacijom najzastupljenije su u Evropi. Osnovna konfiguracija ovakvog sistema prikazana je na slici 10. Delovi ovog sistema se mogu podeliti na stacionarne i mobilne.

Slika 10. Integralni prikaz elemenata strukture sistema auto vođenjasa akcentom na elemente mobilnog radio prenosa

Stacionirani deo sistema sačinjavaju:

15

- radio-dispečerska centrala (RDC),- pružni razdelnik sa pomoćnim telefonom,- registrofon,- modulaciona linija i- prižna radio stanica

Radio-dispečerska centrala (RDC) učestvuje u obradi podataka i upravljaju procesom uspostavljanja veza. Ona izdaje potrebne naredbe i prima poruke od lokomotiva u digitalnom ili govornom obliku, vrši kontrolu sistema (posebno je važno kontrola ispravnosti PRS) i posreduje u vezi lokomotivskih radio – uređaja i ŽAT mreže. Izvedena je u obliku pulta sa osnovnim podsklopovima: komandno polje, kontrola funkcionisanja, funkcionalno upravljanje, deo za napajanje i digitalni deo .11

Slika 11. Lokomotivske veze sa slobodnom propagacijom talasa

Pružni razdelnik (pružno čvorište) sa pomoćnim telefonom služi za prespajanje NF puta od RDC prema pužnim stanicama i obrnuto. On omogućava grananje modulacione linije na n-4 pruge, a služi za odvajanje potencijala RDC od ostalih uređaja, za pojačavanje nivoa i amplitudnu korekciju signala, za prenos govora u vanrednim uslovima (npr. otkaz RDC) , u punom dupleksu, primenom pomoćnog telefona i za priključivanje registrofona.

Modulaciona linija predstavlja četvorožičnu vezu RDC i pružnih stanica. Služi za prenos govora u osnovnom opsegu i za prenos podataka brzinama od 600 Boda, radi po pupinovanim (lokalnom pupinizacijom od 80 mH ) ili nepupinovanom paricama pružnog kabla.

Pružne (bazne) radio – stanice omogućavaju prihvat NF signala sa modulacione linije, prebacivanje u RF opseg, prosleđivanje na antenu i dalje, do lokomotive, kao i obrnuto.

16

Železničke radio mreže imaju linijsku strukturu, pri čemu se položaj i međusobno rastojanje pružnih radio stanica određuje merenjem jačine radio-polja i mogu da iznose 3-25km u zavisnosti od konfiguracije terena. Visine stubova predajnih antena su 10,12 ili 20m.

Mobilni deo sistema sačinjavaju :- primo-predajna antena i - lokomotivski radio-dispečerski uređaj

Lokomotivski radio-dispečerski uređaj (mobilna stanica) služi za pripremu, obradu i emitovanje digitalnih i analognih (govornih) informacija ka pružnim stanicama, odnosno RDC i u suprotnom smeru za prijem, dekodovanje i proveru isprevnosti informacija koje šalje RDC.

Ovaj sistem koristi četiri različite frekvencije (kao na slici 12.) pri čemu se frekvencija f1 koristi za predaju u smeru lokomotiva – pružne stanice, a frekvencije f2,f3 i f4 za predaju u suprotnom smeru. U idealnom slučaju sukcesivne pružne stanice rade na različitim frekvencijama (slika 13.), dok se u slučaju loših uslova propagacije ili nemogućnosti da se obezbedi dovoljan broj frekvencija radi sa nekoliko (M=2) uzastopnih pružnih stanica na istim frekvencijama (tzv. istotalasne pružne radio stanice), kao što je prikazano slikom.

F2 = f3 – 50 kHz

F1 = f3 – 10 MHz ----------------- f3

F4 = f3 + 50 kHz

Slika 12. Princip dodeljivanja kanala

Pri radu sa istotalasnim pružnim stanicama treba voditi računa o radnim frekvencijama i o razlikama u korišćenju modulisanog signala. Naima, evidentne razlike u radnim frekvencijama pružnih stanica treba svesti na minimum, kako bi šum na ulazu lokomotivskog uređaja, koji se karakteriše njihovom razlikom, bio minimalan, odnosno bio izvan opsega primopredajnika. Zbog toga se zahteva da razlika frekvencija mora biti manja od 50 Hz. Takođe razlike u kašnjenju modulisanog signala od RDC do pružne stanice mogu degradirati sadržaj informacije do te mere da postane nerazumljiva.

Radne frekvencije ovih sistema su u opsegu 467 MHz za pružne i 457 MHZ za lokomotivske stanice, u delu sistema između pružnih i lokomotivskih stanica. Na relaciji RDC – pružna stanica signal se prenosi u osnovnom opsegu. Potrebno je naglasiti i to da se za modulacionu liniju umesto četvorožične veze mogu koristiti i radio – relejne linije koje vrše direktno povezivanje RDC sa pojedinačnim pružnim stanicama, ili čak, kombinovano radio-relejne veze i žični prenos.

17

Slika 13. Mogući raspored frekvencijaa) standardna dodela kanalab) rad sa istotalasnim stanicama

Kako je naša zemlja pretežno brdovita, a pruge ili prolaze krivudavim rečnim dolinama, ili su usečene u padine, to se može reći da je za naše uslove, ipak , najpogodniji četvorožični prenos paricama koje su predviđene za tu namenu prilikom dimenzionisanja STKA kabla.

Najvažnije prednosti lokomotivskog radio-dispečerskog sistema su:- jeftinija montaža sistema, naročito pogodna kod pruga pod saobraćajem,

pošto se celokupan proces montaže odvija na udaljenjima 5 do 20 m od koloseka i

- veliki domet u tunelima, ukoliko je prijemna antena u polju vidljivosti i nije zasenčena vlastitim ili drugim vozom (pojava kod dvokolosečnih pruga).

Nedostatci ovog sistema su :- problem “zakrivljenih” i dvokolosečnih tunela kod zasenčenja prijemne

antene domet je znatno smanje (na oko 300m), tako da se mora izvršiti ozračivanje sa obe strane;

- slabljenje elektromagnetskog polja duž linije u velikoj meri zavisi od profila terena i

- problem ometajućih prekoračenja dometa.

6. MIKROTALASNE KOMUNIKACIJE U INTELIGENTNIM TRANSPORTNIM SISTEMIMA

18

Prema podeli kaju je napravila neformalna grupa Mobility 2000, sačinjena od stručnjaka državnih, industrijskih i obrazovnih institucija u SAD, inteligentni transtportni sistemi (ITS) se dele u četiri grupe:

- sistem za kontrolu vozila,- sistem za upravljanje saobraćajem,- sistem za informisanje učesnika u saobraćaju i sistem za obavljanje

komercijalnih poslova u saobraćaju.

U tabeli 1. prikazani su zadaci ITS.

U oblasti ITS bežične komunikacije predstavljaju dominantan sistem komunikacije u drumskim komunikacijama, dok se zbog svojih prednosti sve više koriste i u železnici. Još 1992. godine je engleska kompanija ERA Tehnology započela multinacionalni projekat koji je trebalo da razreši četiri aspekta prenosa podataka.1:

- bas za prenos podataka unutar vozila- komunikacija vozilo-sistem pored pruge- mreža duž pruga- integracija u lokalni sistem za upravljanje saobraćajem

Ovaj posao je uključivao definisanje standarda, problem bezbednosti, očuvanje integriteta signala, softver, simulaciju i laboratorijsku demonstraciju. Sve zemlje uključene u projekat, je trebalo da organizuju nacionalnu grupu zainteresovanih kompanija koje bi trebalo da doprinesu razvojnom programu i da koriste njegove rezultate.

Sledeći korak u definisanju standarda za bežične komunikacije u transportnim sistemima je bio projekat britanskih železnica TWIN (Technologies for Wireless Interconection of Mobile Networks) koji je započeo 1994. godine 2. Cilj ovog projekta bio je da se definiše radio komunikacioni kanal za povezivanje mobilne podmreže sa fiksnom mrežom. Termin mobilna podmreža označava podrazumeva pokretnu platformu na kojoj su korisnici audio, video i informacionih servisa i koji preko jednog radiokanala pristupaju spoljašnjem svetu. Fiksna mreža označava nepokretnu komunikacionu mrežu sa više pristupnih tačaka. Kao zaključak realizatora projekta za najpogodniji sistem za komunikacije izabran je radio sistem na 900 MHz sa TDMA pristupom.

Projekat ERWIN (European Railways Inhouse Network) koji je 1994. finansiralo Udruženje evropskih železnica je takođe imao za zadatak da ispita domet mobilno – fiksnih komunikacija. Ispitivana su tri komunikaciona segmenta:

1. komunikacija unutar vozila2. komunikacija pokretne platforme prema fiksnoj opremi kao što su radio

bazne stanica3. zemaljski komunikacioni segmenti

Poseban naglasak je bio na segmentu komunukacije između pokretne platforme i fiksne mreže . Projekat je razmatrao potrebe operatora železnice kao i servise koje

19

železnica nudi putnicima kao što je telefon ili mobilna kancelarija. Kao krajnji rezultat projekta zaključeno je da je najpogodnije rešenje za unutrašnjost vozila optički ili koaksijalni vod. Za segment vozilo – fiksna mreža gde je bila tendencija da se koristi već neki postojeći sistem sa eventualnim malim modifikacijama , pojavili su se kao najpogodniji sistemi TETRA (nudi samo prenos podataka i govora) i GMS (omogućava i telefonski servis). Kao alternativna rešenja ponuđen je radio link sa posebnom modulacijom i ekvalizacijom i kratkotalnasna veza kao rešenje starije generacije. Još jedno rešenje vezano za novu generaciju komunikacionih sistema je korišćenje satelita u niskim orbitama (Low Earth Ortis-LEO). Za zemaljski segment, kao najpogodnije preporučeno je korišćenje LAN (Local Area Networks) i MAN (Metropoliten Area Networks) mreža. .1

Upravljanje putovanjem i prevozom Upravljanje zahtevanim putovanjem- informacije o nastupajućem putu - informacije pre početka putovanja- vođenje putem - rezervacije putovanja- putničke servisne informacije - zahtevano upravljanje i informacije - upravljanje saobraćajem nadgledanje - operacije javnog transporta nezgoda na putu - upravljanje transportom- testiranje emitovanja podataka - putne tranzitne informacije

- personalizovani javni transport- opšta sigurnost putovanja

Elektronsko plaćanje Hitno delovanje- služba za plaćanje - obaveštavanje i lična sigurnost

- upravljanje vozilima

Komercijalne operacije vozilima Upravljanje vozilima- elektronsko raščišćavanje - izbegavanje direktnih sudara- automatizovana sigurnosna služba - izbegavanje bočnih sudara- komandno sigurnosno nadziranje - izbegavanje lančanih sudara- administrativni procesi - poboljšanje vidljivosti radi- otklanjanje prepreka sa puta izbegavanja sudara- upravljanje kolonama - povećavanje spremnosti

- sprečavanje kritičnih situacija- automatizovani putni sistemi

Tabela 1. Zadaci inteligentnih transportnih sistema

6.1. Mobilna telefonija

Većina projekata koji su se bavili problemom komunikacija pokretnog objekta i fiksne mreže je preporučila da se koriste postojeći sistemi za mobilnu (celularnu) telefoniju, uz izvesne neophodne modifikacije. Kao panevropski sistem, GMS je preporučen i za železnicu , za komunikaciju između pokretne platforme i fiksne mreže.

Mobilan telefonija sa ćelijskom strukturom je započela 1946. godine. Rana rešenja su imala veliku zonu pokrivanja; drugim rečima ličili su na radio stanice, koristeći jedan

20

predajnik sa zonom pokrivanja od 40-50 km. Tadašnji najveći problem, koji je prisutan sve do današnjeg dana je bio mali broj kanala . Kao ilustracija, Bell Mobile je 1976. godine obezbedio 12 kanala za megalopolis Njujork (sa više od 20 miliona ljudi) , koji su mogli da opsluže 543 korisnika, dok je 37.000 bilo na listi čekanja.1

Problem sa kanalima se efikasno rešava ponovnim korišćenjem kanala u nesusednim ćelijama (slika 14).

Slika 14.Deljenje ćelija Slika 15. Ponovno korišćenje kanala

Velika prednost ćelijskih sistema je da se lako adaptiraju prema zahtevima korisnika. Kada se dostigne maksimalni kapacitet ćelije, ona se podeli na manje ćelije, smanjujući pri tome snagu predajnika i redistribuirajući dodeljene frekvencije. Ova osobina ćelijske telefonije omogućava sistem operaterima da započnu rad sa manjim brojem velikih ćelija, a da kasnije, deljenjem uvedu nove ćelije u skladu sa zahtevima korisnika i finansijskim efektima (slika 15). Deljenje ćelija, nažalost, stvara i neke probleme koji su prvenstveno vezani za povećanu interferenciju i komplikovaniji prelazak sa kanala u okviru jedne ćelije na kanal u drugoj ćeliji, tzv. «hand-off». Mobilna centrala mora da detektuje slabljenje signala sa jednog predajnika, i da odredi najpogodniji susedni predajnik za nastavak razgovora.

Kada se pokaže da potencijalna ćelija može da obezbedi bolji kvalitet signala, mobilna centrala prebacuje poziv. Ovo prebacivanje zavisno od načina izvođenja hand-off-a, traje nekoliko mikrosekundi, i mada je u to vreme razgovor praktično prekinut, ljudsko uho nije u stanju da detektuje prekid. Međutim ako se radi o prenosu podataka ovaj prekid može da prouzrokuje gubitak informacija, pa se korisnicima preporučuje da ne menjaju lokaciju kada vrše transfer podataka.

6.1.1.GSM

GSM (Global System of Mobile Communiactaions) je takozvani Pan-Evropski sistem koji ima 126 provajder usluga, u 75 zemalja. GMS je definisan sa 13 setova preporuka definisanih 1988.

21

Mobilna stanica (MS) komunicira sa opslužujućom i susednom baznom stanicom, preko radio kanala Um, pri čemu su bazne stanice povezane sa mobilnom centralom (MSC), preko mrežnog interfejsa A. Mobilna stanica (MS) se sastoji od mobilnog priključka (MT) i terminalne opreme (TE) . TE može biti telefon ili faks mašina. Mobilni priključak obavlja sve funkcije koje su neophodne za uspostavljanje fizičkog kanala između mobilne i bazne stanice, kao što su radio prenos, upravljanje radio kanalima, kodovanje/dekodovanje kanala, kodovanje/dekodovanje govora itd .

Bazna stanica je funkcionalno podeljena na predajnik bazne stanice (BTS) i kontrolera bazne stanice (BSC). Bazna stanica je odgovorna za dodelu kanala, kvaliteta linka i kontrolu nivoa signala , signalizaciju, promenu frkvencija, inicijalizaciju hand-off-a itd.

Mobilna centrala je veza prema drugim mrežama, za prenos govora ili prenos podataka. HLR je baza u kojoj se čuvaju lokacije mobilne stanice koji zajedno sa registrom trenutnih korisnika omogućava uprevljanje mrežom. Centar za autorizaciju (AUC) proverava da li korisnik ima pravo da koristi mrežu. Registar za identifikaciju (EIR) omogućava pronalaženje ukredenih izgubljenih ili neisprevnih mobilnih stanica.

Sistem koristi višestruki pristup sa vremenskom raspodelom kanala (TDMA) sa osam korisnika po kanalu.

6.1.2. GSM - R

MORANE (Mobile Radio for Railway Networks in Europe) je najnoviji internacionalni projekat koji ima za cilj da definiše novi radio sistem koji treba da zadovolji sve zahteve železnice, i posebno da usaglasi sve železničke komunikacione sisteme 2. Treba da bude baziran na postojećim sistemima, da podrži sve kontrolne funkcije u evropskim železnicama i da pored ostalog putnicima omogući multimedijalne sevise. U okviru projekta treba specificirati, razviti i testirati prototipove novog komunikacionog sistema . Taj sistem bi trebalo da doprinese kompatibilnosti evropskih železničkih mreža. .2

22

Slika 16. Integrisani radio sistem

Integrisani radio sistem će biti baziran na GSM standardu u frekvencijskom opsegu oko 900 MHz (slika 16). Sistem treba da bude prilagođen tako da podržava evropske sisteme za upravljanje i kontrolu u železnici (European Rail Traffic Management Sistem-ERTMS, European Train Control System-ETCS) i da omogući multimedijalne servise putnicima. 4

GSM sistem bi trebalo da bude modifikovan tako da zadovolji sledeće zahteve železnice: - zahteve vezane za operacione aspekte železnice

- zahteve vezane za telekomunikacioni aspekt železnice, kao što su cirkularni i grupni poziv kao i prioriteti i prekidanje veza

- zahteve vezane za ERTMS aplikacije

Demonstracioni sitemi će biti izrađeni i testirani u različitim geografskim uslovima. Polazeći od standardnih GMS zahteva, eksperimentalni sistemi će biti postepeno dopunjavani novim hardverom i softverom, razvijenim na EIRENE (European Integrated Radio Enhenced Network) specifikacijama da bi se u potpunosti zadovoljili kako operacioni, tako i telekomunikacioni zahtevi železnice. Na slici 17. date su karakteristike i funkcije GSM-R mreže.

23

Železničke primene

Železničke SpecifičneKarakteristike

Telekomunikacioni ServisiASCI

radio voz-pruga

Funkc. Prezentacija Pristup Lokalno Odvojeni frekv. adresiranje funkc.numeris. matrici adresir. domet (4MHz)

eMLPP VBS VGCS

CSD ili GPRS

GSM Infrastruktura (Faza 2)

održavanje radia

manevrisanje

transportni radio

ETCS

putničke informacije

logistika

diagnostika

izdavanje karata

Slika 17. Karakteristike i funkcije GSM-R mreže

Osnovna koncepcija ostvarenja širokopojasnih rado komunikacija, generalno sistem EURO RADIO treba da obezbedi neprekidno dvosmernu komunikaciju između vozova velikih brzina i operativnog centra za jedinstveno vođenje saobraćaja, uz najstrože zahteve sigurnosti , pouzdanosti i raspoloživosti. Za ostvarenje ovakvih radio komunikacija se postavljaju pre svega vrlo strogi zahtevi u smislu neprekidne pokrivenosti pruge za velike brzine sa potrebnim i dovoljnim radio poljem, uz redundantni prenos informacija. U tom cilju vozne radio komunikacije se realizuju kao linijske mreže sa potrebnim brojem relejnih – repetitorskih stanica, koje su sukcesivno raspoređene duž pruge. Lokacije pružnih radio stanica se određuju na osnovu proračunatih i mernih rezultata, tako da se obezbedi puno pokrivanje pruge uz delimično preklapanje . Pružne radio stanice se danas povezuju sa radio dispečerskim centrima (RDC) preko simetričnih vodova , pružnih kablova, koji se koriste za dupleksnu modulacionu liniju. Međusobno rastojanje, pružnih radio stanica na otvorenom prostoru na ostvarenim radio dispečerskim deonicama JŽ i uz realizaciju odgovarajuće Fiše UIC-3, koja se odnosi na danas standardizovani frekventni opseg UIC iznosi oko 8 km. Iskustva evropskih železničkih uprava pokazuju da se ovo rastojanje smanjuje zbog očekivanih brzina kretanja vozova od oko 300 km/čas na oko 3 km.

Kao modulaciona linija za širokopojasni sistem voznih radio komunikacija primenjuje se poseban optički kabl. Pri tome treba napomenuti da kod sistema EURORADIO-UIC predpostavlja da se svi frekventni podopsezi, koji se koriste za prenos sigurnostnih informacija ATC, radio dispečerskih veza i putničkih radio komunikacija, nalaze unutar opsega 900 MHz, koji je namenjen železnici u dogovoru sa CEPT-om, odnosno nacionalnim radio upravama.

U području brdsko-planinskog karaktera, zbog reljefnog okruženja radio prenos se mora obezbediti u svim tunelima, usecima, na mostovima i duž različitih veštačkih objekata, uključujući gradska područja, stoga je potrebna primena radijacionih kablova sa kontinualnim zračenjem.

Ova činjenica ni u čemu ne menja osnovnu koncepciju sistema i umesto pružnih radio stanica na otvorenom prostoru ovde pružne radio stanice napajaju radijacioni kabl sa radio signalom , odnosno preko njega primaju signal iz voza.

Na slici 18. prikazan je princip primene LWL kabla za obostrani prenos radio komunikacija između pružnih radio stanica, bilo da su na otvorenom prostoru ili u tunelu, odnosno da li napajaju usmerene antene ili radijacioni kabl.

24

Slika 18. Princip korišćenja radijacionog i LWL kabla

Navedene orijentacione mere odgovaraju u načelu rešenjima širokopojasnih radio komunikacija za vozove velikih brzina tipa ICE na DB, koji se zasnivaju na primeni frekventnog opsega 450 MHz za radio dispečerske, PTT mobilne telefonske i ostale radio veze. Najnovija istraživanja Švajcarskih železnica (SBB) koja su vršena radi istraživanja prostiranja radio talasa železničkog opsega GMS-900 MHz, pokazuju da se pokrivanje preko pružnih radio stanica u otvorenom prostoru efikasno koristi samo kada se radi o deonicama otvorne pruge dužine oko 12 km. Treba napomenuti da je prijem zračećeg signala iz radijacionog kabla u lokomotivama bio isto tako dobar, kao što je to bio slučaj i sa standardnim prenosnim UHF uređajima, što je od značaja za ostvarenje drugih radio veza u tunelima. Istim tim istraživanjima je utvrđeno da se pogodnijim izborom mesta lokomotivske antene na njenom krovu, odnosno sanduku, može poboljšati prijem za do 12 dB no što je to bio standardni slučaj.

Pošto se u savremenim sistemima posebno na prugama za velike brzine, radio putem prenose sigurnosne, saobraćajne i PTT informacije, neophodne su posebne mere pouzdanosti, sigurnosti i raspoloživosti svih postrojenja uključujući završne module, kao i odgovarajuća samodijagnostika uređaja i kompletna dijagnostika sistema. Pored primene radio-diverziti prenosa, obavezan je simultani prenos svih podataka i signala preko dva nezavisno postavljena optička kabla sa obe strane pruge za velike brzine. Odabrali smo da princip ostvarenja integrisanih radio komunikacija prikažemo na sl.19, koja se odnosi na najsloženiji primer jedne tunelske deonice. Pružnim LWL kablom se prenose informacije za ATC sistem i radio dispečerski sistem veza. .6

Slika 19. Princip integracije radio difuznog UKT programa i mobilnih PTT telefonskih veza u širokopojasne radio komunikacije na prugama za velike brzine

Mada se čini da su sva ova događanja daleko od nas i da se na nas i ne računa, ipak nije tako. Projekat PHARE ima za cilj uvođenje inteligentnih transportnih sistema u železnice bivših socijalističkih zemalja. Ovaj projekat obuhvata 25 zemalja srednje i

25

istočne Evrope, u kojima živi oko 350 hiljada ljudi. Glavni finansijeri su Evropska banka za obnovu i razvoj, Nordijska banka za investicije, Evropska banka za investicije, Organizacija za ekonomsku saradnju i razvoj i Azijska banka za razvoj. Predviđena su sredstva u iznosu od 7 milijardi dolara za poslove vezane za tehničke i inženjerske aspekte vezane za inteligentne transportne sisteme. Kao najperspektivnije zemlje viđene su Srednje – evropske zemlje a naročito Poljeska, Mađarska, Češka i Slovačka. Zbog ubrzane privatizacije, njihove susedne zemlje kao što su Rumunija, Hrvatska i Armenija imaju velike šanse da dobiju podršku ovog programa. Naša zemlja nije direktno uključena u ovaj projekat, ali je sigurno da ni mi nećemo ostati po strani.

Zato je neophodno da pratimo najnovija dešavanja u inteligentnim transportnim sistemima i u svakom trenutku budemo spremni da ih primenjujemo.

6.2. Mikrotalasne radio-relejne veze

Mikrotalasne radio-relejne veze danas predstavljaju jednu od najpouzdanijih bežičnih komunikacija. One formiraju elektronske magistrale koje nose hiljade kvalitetnih telefonskih razgovora, ili koje omogućavaju formiranje brzih računraskih mreža. Osim toga, zbog njihove usmerenosti, znatno je lakše dobiti frekvencijski opseg i dozvolu za formiranje ovakvog sistema. I pored ovih navedenih prednosti , mikrotalasne rado-relejne veze predstavljaju jedan od najekonomičnijih bežičnih komunikacionih sistema. Mada je mikrotalasni frekvencijski opseg prilično širok (0,3-300 GHz), pri razmatranju mikrotalasnih radio-relejnih veza se obično misli na opseg od 1-10 Ghz.

Mikrotalasne radio-relejne vez su namenjene komunikacijama tačka – tačka. Zbog prirode mikrotalasa, zahtevaju optičku vidljivost predajne i prijemne antene.

U današnjim mikrotalasnim sistemima se primenjuju tri različite modulacije: analogna frekvencijska modulacija (FM), analogna amplitudna modulacija (AM) i digitalna RCM. Svaka od ovih modulacija, imala je istorijskih perioda kada je dominirala, ali su se ove očuvale do danas. Najčešće se koriste frekvencijski opsezi 4GHz, 6 GHz i 11 GHz. Ako se koristi FM sistem na 6 GHz sa kanalima od 29.65MHz, moguće je jednim linkom preneti oko 2.400 govornih kanala.

Mikrotalasni radio-relejni linkovi predstavljaju dokazane bežične komunikacione sisteme koji još uvek imaju prostora za dalji razvoj. Železnica koristi ove sisteme već godinama.

7. GLOBALNE MOBILNE PERSONALNE KOMUNIKACIJE PREKO SATELITA (GMPCS)

26

U skladu sa tehnološkim razvojem, korisnici telekomunikacionih servisa sve više traže globalne univerzalne komunikacione servise koji se mogu koristiti sa bilo kog mesta i u bili koje vreme, od kuće, iz kancelarije ili iz prevoznih sredstava. Operatori koji raspolažu zemaljskim telekomunikacionim mrežama, sve teže izlaze u susret ovim zahtevima, posebno u ruralnim i nisko naseljenim područjima. Polazeći od zahteva korisnika i ograničenja koja postoje u zemaljskim mrežama potražena su nova satelitska rešenja koja treba da pruže globalni pristup, najpre od uskopojasnih a kasnije i do interaktivnih širokopojasnih telekomunikacionih servisa. Komunikacioni sateliti su tradicionalno korišćeni uglavnom za fiksne telekomunikacije i radiodifuzne servise.

Nova komunikaciona rešenja uz pomoć satelita zasnivaju se na različitim arhitekturama koje predpostavljaju korišćenje geostacioniranih satelita (GEO) i / ili satelita sa nižim (LEO) i srednjim orbitama (MEO).

Slika 20.FCC preporuka o podeli frekvencija iz L-banda

Konstalacija LEO satelitskih sistema, posebno je pogodna za realizaciju interaktivnih servisa zbog malog vremena propagacije signala u kosmičkom segmentu (20ms u odnosu na 500ms kod GEO sistema). LEO sistemi mogu da obezbede performanse slične zemaljskim mrežama i da koriste iste standarde, aplikacije i komunikacione protokole. Zbog navedenog lEO sistema sve više nalaze primenu u geografskom pokrivanju svih područja na zemaljskoj kugli, nudeći pri tome univerzalni pristup do mobilnih i interaktivnih širokopojasnih servisa. Osnovni koncept satelitske LEO arhitekture omogućava sledeće interaktivne aplikacije u realnim vrememnu:

- pristup sa velikim protocima na Internet i on-line servise- telecommuting sa pristupom do poslovnih servera i LAN-ova, E-mail,

prenos fajlova itd.- mogućnost međusobnog povezivanja LAN i umrežavanja u okviru WAN- videotelefoniju i videokonferenciju visokog kvaliteta.- servise za zabavu i interaktivni video po zahtevu (VOD), elektronske igre itd.- telemedicinske i teleedukacione servise i aplikacije- infrastrukturnu osnovu za međusobno povezivanje baznih stanica u

celularnoj mobilnoj radio mreži - poboljšanje uskopojasne servise za govorne i video komunikacije i za

prenos podataka

27

Performanse LEO satelita su takođe uporedive sa tehnologijama savremenih mreža za pristup (Access Network) kao što su ADSL, HFS i FTTX. 13

Iridijum

Ovaj sistem je preporučila Motorola, a izvođači su Lockhead Martin, Raytheon i drugi. Sistem je otkupljen i vlasnik je specijalizovana kompanija (Iridijum, Inc). Sistem koristi 66 satelita postavljenih u kružnim polarnim orbitama na 750 km visene (LEO). Sateliti su smešteni u 6 podjednako udaljenih ravni, sa po 11 satelita u svakoj. Korisnici imaju mali ručni telefon (poput standardnog mobilnog telefona).

Pristup satelitu je na bazi frekvencijsko multipleksiranog vremenski podeljenog višestrukog pristupa (FDM/TDMA). Osam korisnika dele 45-ms ramove (i za predaju i za prijem), u kanalima koji su širine 31,5 kHz, razdvojenih 41,67 MHz. Komunikacija između satelita je na 23 GHz, a komunikacija između satelita i Zemaljskih čvorišta je na 20 GHz (slika 21).

Slika 21. Veza između satelita, zemaljskih čvorišta i korisnika

Prva tri satelita su lansirana 1996. godine a do danas je lansirano oko dve trećine satelita.

Globestar

Za razliku od iridijuma, koji je globalni komunikacioni sistem, Globestar planira da formira samo satelitski segment i poslovnim partenrima iznajmljuje pristup satelitima. U ovom trenutku ima već preko 90 poslovnih partnera. Koristi 48 satelita, organizovanih u osam ravni, po 6. Satelitske orbite su kružne, na oko 1400km i pod inklinacionim uglom od 52 stepena. Zbog ovakvog inklinacionog ugla servisiranje ovog sistema je do geografskih

28

širina od oko 70 stepeni (severno i južno). Globstar nema međuveza između satelita. Da bi se postiglo potupno globalno pokrivanje, potrebno je oko 200 Zemaljskih stanica, što je vrlo teško izvodljivo. Zbog toga verovatno neće moći da bude korišćen za međunarodne komunikacije, već će njegova primena biti ograničena na komunikacije unutar jedne zemlje ili regiona.

Pristup prema satelitu je u S-bandu (1.6GHz), a od satelita u L-bandu (2,5Ghz), koristi se višestruki pristup satelitu sa kodnom raspodelom (CDMA-Code-Division Multiple Access) sa kanalima širine 1,25 MHz. Govor je kodovan sa 2.4 kb/s.

FCC preporuka o podeli frekvencija iz L-banda (slika 20), za koje su zainteresovani Iridijum, Globestar i Oddyssey, (ICO planira da kompletno radi u S-bandu) je da se za Iridijum alocira 5.15 MHz, a da se 8,25MHz dodeli prvom CDMA sistemu (najverovatnije Globestar. Ako se drugi CDMA sistem (Odyssey) pojavi deliće sa Globestarom opseg od 11,25MHz, a ako se ne pojavi, Globestar će ostati na 8,26 MHz.

Kako je predviđeno da svaka lokacija bude pokrivena sa dva satelita, biće omogućen tzv,»soft» hendoff. 1

Odyssey

Odyssey je sistem koji planiraju da izgrade TRW (SAD) i drugi industrijski partneri, uključujući Spar iz Kanade. Imajući u vidu eliminaciju senki uzrokovanih zgradama, rastinjem i sl. sistem koristi srednje orbite (MEO), sa 12 satelita, raspoređenih po četiri, u tri orbitalne ravni. Kao i kod Globestara, koristiće se CDMA modulacioni metod. Koristiće se duplo veće brzine semplovanja, pa će širina kanala biti 2.5 MHz. Na ovaj način se donekle pojednostavljuje filtriranje kanala, koje se obavlja filtrima sa površinskim talasima (SAW filtri).

Jedna prednost srednjih orbita je u znatno smanjenom broju satelita neophodnih za globano pokrivanje. Još jedna prednost je u tome što je veći vremenski interval za handoff između satelita, pa su zahtevi za handoff između satelita mali.

Poput Odysseya, planirano je da se svaka lokacija pokriva sa dva satelita.

Kako dogovor oko finansiranja ovog projekta još uvek nije postignut, nije sigurno da li će se i kada će se ovaj sistem pojaviti.

ICO

ICI-Global je kompanija koja poseduje 15% kapitala u Inmarsatu. Sistem ima radni naziv ICO, što je zapravo još jedan akronim za satelite u srednjim orbitama (ICO-Intermediate Circular Orbits), što zapravo govori o tome da će se koristiti sateliti u srednjim orbitama. Planirano je 10 satelita, organizovanih po 5 u svakoj orbitalnoj ravni.

Planira se korišćeje frekvencija iz S-banda (2 GHz prema satelitu i 2.2 GHz od satelita). Koristiće se višestruki pristup satelitu sa vremenskom raspodelom kanala

29

(TDMA), pri čemu se 6 korisnika multipleksiraju u kanalima širine 25.2 kHz, sa bitskom brzinom od 36 kb/s. Ne postoji pokrivenost sa dva satelita, pa je handoff nešto komplikovaniji.

Planirano je da ovaj sistem postane aktivan 2001. godine.

7.1. Mogućnost primene satelitskih i GMPCS sistema u saobraćaju

Tehnološki progres u oblasti satelitskih komunikacija i razvoj GMPCS sistema stvaraju novu osnovu za upravljanje, odvijanje, održavanje i razvoj svih vidova saobraćaja. Primena novih tehnologija i sistema započeta je u oblasti drumskog i pomorskog saobraćaja, dok sa druge strane ne postoje bitna ograničenja za primenu i u železničkom saobraćaju. U cilju ilustrovanja satelitskih sistema koje se u okviru saobraćaja i transporta mogu primeniti predstavljen je EUTELTRACS sistem.

7.2. Osnovne karakteristike EUTELTRACS sistema

Tokom 1992. godine pušten je u rad sistem EUTRLTRACS, za upravljanje i pozicioniranje transportnih vozila preko satelita. Ovaj sistem pokriva celu Evropu, Severnu Afriku i delimično Srednji Istok, dok sistem OMNITRACS, razvijen u SAD pokriva Severnu Ameriku , Meksiko, Brazil, Japan i Maleziju. Oba sistema koriste istu tehnologiju i pokrivaju 185.000 transportnih vozila. Sistem EUTELTRACS čine četiri osnovna segmenta:

- Mrežno upravljački centar (dispečerski centar) sa računarskim sistemom (Windows, UNIX, IBM AS 400). Između mrežno upravljačkog centra i fiksnih i mobilnih elemenata koji čine transportni sistem odvijaju se asinhorne komunikacije preko iznajmljenih ili komuntiranih telekomunikacionih linija. Sistem je osposobljen da automatski šalje i prima poruke, periodično ili u bilo kom trenutku, što omogućava komunikacije u realnom vremenu.

- Hub zemaljska stanica obrađuje telekomunikacione signale između mrežno upravljačkog centra i mobilnih komunikacionih terminala. Hub stanica takođe izračunava i procesira poziciju transportnog sredstva.Hub centralni računar obezbeđuje sve mrežne kontrolne funkcije i tarifne podatke. Stanica se sastoji od RF opreme za komuniciranje sa satelitskim segmentom sistema, komunikacionih procesora, hub terminala i opreme za povezivanje sa zemaljsim javnim komuntiranim mrežama.

- Satelitskih kapaciteta, koji čine dva satelita u sistemu Eutelsat. Jedan služi za prenos podataka i sadrži dva transpordera za prenos odlaznih od dolaznih poruka. Drugi satelit je namenjen za pozicioniranje prevoznih sredstava i slanje signala o njihovoj udaljenosti. Oba satelita komuniciraju sa zemaljskim hub stanicama i mobilnim terminalima na vozilima.

30

- Mobilnih komunikacionih terminala koji se sastoje od tri jedinice : spoljne jedinice ugrađene na vozilo i zaštićene odgovarajućim redom, koji sadrži pointing antenu i RF opremu, unutrašnje jedinice koja sadrži funkcije modema i kodera/dekodera sa standardima RS232 portovima za priključenje periferijskih terminala i displeja sa tastaturom.13

Sistem pruža mogućnosti vizuelnog mapiranja sa prikazom lokacije vozila na geografskoj karti. Pri tom korisnički terminali daju sledeće podatke:

- poziciju vozila na displeju ili u formi teksta, rastojanje i pravac kretanja u odnosu na sledeći grad ili markacionu tačku

- prikaz aproksimovanog rastojanja do markacione tačke za koju se odlučimo- prikaz svih vozila u istom trenutku u okviru uže lokacije- zumiranje vozila ili markacione tačke itd.

Na taj način omogućena je komunikacija sa vozačem i vozilom preko komunikacinih servisa realizovanih prenosom podataka u okviru zone pokrivanja sakupljanja podataka o statusu vozila i određivanje lokacije vozila u okviru zone od 100m.

Imajući u vidu da se železnica u Evropi pojavljuje kao paralelni operator telekomunikacionih sevisa (HERMES mreža), primena GMPCS sistema će biti u perspektivi jedna od tehnologija koja će se koristiti za unapređenje kako kvaliteta železničkog saobraćaja tako i za proširenje spektra u ponudi telekomunikacionih servisa.

8. ZAKLJUČAK

Primena mikroprocesora u sistemima za regulisanje i obezbeđenje železničkog saobraćaja, automatskog upravljanja i vođenja , omogućava podizanje kvaliteta upravljanja na viši nivo kroz poboljšanje tačnosti, povećanje pouzdanosti i sigurnosti, smanjenje osetljivosti na otkaze, ali i kroz obogaćivanje sistema automatskog upravljanja brojnim, principijelno novim mogućnostima.

Poslednjih godina vrše se intenzivna istraživanja i ulažu veliki napori i sredstva da se postojeći radio sistemi na železnici , kao što su radiodipečer, ranžirni radio, radio veza za putnike-odnosno pojedinačne radio-strukture koje su razvijene za odgovarajuće primene i egzistiraju jedna pored druge, integrišu u jednu univerzalnu radi-strukturu nazavisno od primene.

MORANE (Mobile Radio for Railway Networks in Europe) je najnoviji internacionalni projekat koji ima za cilj da definiše novi radio sistem koji treba da zadovolji sve zahteve železnice, i posebno da usaglasi sve železničke komunikacione sisteme.

31

Integrisani radio sistem će biti baziran na GSM standardu u frekvencijskom opsegu oko 900 MHz. Sistem treba da bude prilagođen tako da podržava evropske sisteme za upravljanje i kontrolu u železnici (European Rail Traffic Management Sistem-ERTMS, European Train Control System-ETCS) i da omogući multimedijalne servise putnicima.

U skladu sa tehnološkim razvojem, korisnici telekomunikacionih servisa sve više traže globalne univerzalne komunikacione servise koji se mogu koristiti sa bilo kog mesta i u bili koje vreme, od kuće, iz kancelarije ili iz prevoznih sredstava.

Cilj seminarskog rada je bio između ostalog da se prikažu prednosti i superiornosti radio sistema, kako u domenu upravljanja železničkim saobraćajem tako i u domenu zadovoljavanja potreba po pitanju svih ostalih telekom servisa.

32