Applications ferroviaires et GNSS: le projet 3InSat et le programme de l entreprise commune Shift²Rail

(1)

Recherche et innovation ferroviaires

Les bénéfices apportés par la navigation par satellite européenne Jeudi 20 novembre

Francesco Rispoli

Appli cations ferroviaires et GNSS:

le projet 3InSat et le programme de l’entreprise

commune Shift²Rail

(2)

TMP 205 rev.00

 Introduction et référence dans le monde sur les applications hors Europe, notamment Russie, Chine, Etats-Unis

 Un plan européen

 Résultats provisoires du projet 3InSat (programme ARTES 20 IAP)

 Présentation sommaire de la nouvelle entreprise commune Shift²Rail

 Les démonstrateurs proposés par l’entreprise commune Shift²Rail

Ordre du jour

(3)

ERTMS-ETCS

• ETCS est mis en place à travers l'Europe comme le futur système de contrôle des trains obligatoire pour les lignes

principales

• Il a cependant aussi beaucoup de succès

dans les marchés hors Europe

(4)

TMP 205 rev.00

+TS

4 Les applications où le GNSS a un role important

Les lignes de fret Lignes locales

Lignes urbaines

 réduire les coûts d’exploitation

 augmenter la capacité

 accroître la securité

(5)

Un défi mondial

USA

China

Russia

Ref: BEIJING JIAO TONG UNIVERSITY

Ref: CRS Report for Congress

GNSS Wireless TLC

Ref: JSC NIIAS

(6)

TMP 205 rev.00

Compétition

6

(7)

Un plan européen avec tous les acteurs

SHIFT

²

RAIL IP2

Advanced Traffic Management and Control System

IP2 TD4 Fail-safe train

positioning

2012 2013 2015 2022

Next Generation Train Control - WP7

European GNSS Agency

UNISIG WG Satellite

MR-2

…Satellite…

MR-2

…Satellite…

2017

(8)

TMP 205 rev.00

EGNOS WAAS

SDCM

MSAS

GAGAN

ERTMS peuvent bénéficier des reseaux compatibles avec EGNOS !

ERTMS: plus de possibilités d’exportation

(9)

9

From presentation of RFI to UIC, CCS&OP Sector Plenary/ 19th October 2011

ERSAT: ERTMS (Regional or Level 2)+ Satellite

Vision: new satellite-based train control systems for low traffic lines

GPS / GLONASS/ EGNOS / GALILEO

 Funtcional and operational requirements

Test Procedures

 Reference Architecture

 SIL2 Localizator

TIMS (Train Integrity Monitory System

 Validation on Romanian trial site

SATLOC Project: by UIC

 User requirement specification

SIL4 Localizator: prototype

Validation on Sardinia trial site (Italy)

Design assessment and acceptance

Certification guidelines

3InSat Project: by ESA

Trial Site ETCS L2 overlapping National signalling system

 Integrated wireless communication

 ETCS over GPRS demonstration

 3InSat validation site

ERSAT Project: by RFI

2011

2011: le point de départ

(10)

3InSat: plate-forme technologique

Développement et validation des technologies par satellite pour les systèmes de contrôle des trains:

 Système de localisation (SIL4)

 satellite et sans fil TLC (basé sur IP)

 réseau de surveillance de l'intégrité

Benefices attendus:

• Capacité accrue du réseau

• Niveaux de sécurité améliorées

• Réduire les coûts opérationnels

• Investissements d'infrastructure réduits

Vérification et test

independent safety assessor

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3InSat: Scénario de référence

Regional Trains Europe

Rail applications

Open sat platform

 GPS-Glonass Galileo…

 Multi bearer TLC

Phase 1

 Dedicated Au Network

 GSM-Tetra-Satellite

 GPS

Phase 2

 EGNOS

 Multi-bearer TLC

 GPS, Glonass, GALILEO Freight Trains

Australia

(12)

TMP 205 rev.00

n n 1

1 22

THR: 3e-8/1 h CI ~ 14 m THR: 3e-8/1 h

CI ~ 14 m

THR: 1.4e-10/1 h CI ~ 3 m (pt) THR: 1.4e-10/1 h

CI ~ 3 m (pt)

THR: 3e-8/1 h CI: 20 – 100 m THR: 3e-8/1 h CI: 20 – 100 m

Ref. 3InSat project Safety case (Ales Filip, AZD)

Approaching Dangerous point

Start of Mission

Normal operation

localisation satellitaire: objectif de rendement

ETCS Level 2

pt

ETCS «linking»

(13)

+TS

Architecture de référence

Radio Block Center (RBC)

TALS

RS 1 RS 2 … RS n

Track Area Augmentation Network

LDS & Train Integrity EGNOS

QoS

(14)

TMP 205 rev.00

Banc de Test

50 km

IP-based TLC IP-based TLC

L2 Virtual balyse L2 Virtual

balyse

(15)

LDS: résultats des tests préliminaires

OBU End GNSS

Rx OBU End GNSS

Rx

RIM RU RIM RU RIM RU RIM RU

Satellite Orbit Generator

GNSS Tx Signals

Generator GNSS Tx Signals

Generator

Propagation

Propagation RIMRIM

Train Motion

GNSS Localization

TALS

TALS TALS

Server TALS Server

OBU Head GNSS

Train Control Command Generator Train Control

Command Generator

GNSS Localization

GNSS Train Integrity

50 100 150 200 250 300 350

GPS SATELLITES

Test Site Pontremolese

(16)

TMP 205 rev.00

Réseau Telecom alternative du réseau GSM-R

GSM-1 GSM-1

GSM-2 GSM-2

SATELLITE SATELLITE

Multipath Router Multipath

Router

Pubblic network Pubblic network

RBC RBC

QoS

(17)

0 0,5 1 1,5

2G/3G SATCOM

Latency, seconds

Train - RBC

Avg Delay 1σ

Jitter

0 0,5 1

2G/3G SATCOM

Latency, seconds

RBC - Train

Avg delay 1σ

Jitter

ESA 3InSat project

Reference latency < 2 s @ 300 km/h

• Longueur de ligne: 300 Km

• Durée des essais: 23 journées

• Distance parcourue: 13.800 Km

Antennas

Les résultats des tests de telecom

(18)

TMP 205 rev.00

Les résultats avec différents réseaux mobiles

18

Multi Operator

+ Satellite

Service-based QoS Service-based QoS

Multi-bearer Multi-operator

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On Board Signaling Core (EVC/ATP) On Board Signaling

Core (EVC/ATP)

LDS OBU

(Integrated BTM)

LDS OBU

(Integrated BTM)

I/F

VSS/RBC/TALS VSS/RBC/TALS

Peripheral Post Network / Augmentation Network

PPi

PPi … … PPn PPn

Signaling Radio Communication

OBU LDS

(Integrated BTM)

RS

LDS integré dans le système de signalisation

pour la campagne de tests en Sardaigne

(20)

TMP 205 rev.00

le programme de l’entreprise

commune Shift²Rail

(21)

(22)

TMP 205 rev.00

JOINT UNDERTAKING

Min. 920 M€

Tailor-made governance model

ASSOCIATED MEMBERS Min. 200 M€

UNION

Max. 450 M€

(H2020)

8 FOUNDING MEMBERS Min. 270 M€

GOVERNING BOARD Commission (50% votes)

8 Founding Members

Max. 12 Associated Members incl. 3 RU + Observers (ERA, MS Group)

GOVERNING BOARD Commission (50% votes)

8 Founding Members

Max. 12 Associated Members incl. 3 RU + Observers (ERA, MS Group)

Contributions to S2R work plan

Additional activities in support to S2R

Master Plan

70 M€

50 M€

200M€

150 M€

(23)

(24)

TMP 205 rev.00 ²⁴

(25)

SHIFT²RAIL research priorities

IP1: Energy & Mass Efficient Technologies for

High Capacity Trains

IP5: Technologies for Sustainable & Attractive

European Freight

IP2: Advanced Traffic Management & Control

Systems

IP3: Cost Efficient High Capacity Infrastructure IP4: IT Solutions for a Seamless

Attractive Railway

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TMP 205 rev.00

(27)

IP2: Advanced Traffic Management & Control Systems

Extract from indicative list of priority research and innovation activities Shift2Rail Strategic Master Plan 24 Sept.2014

TD 2.4 Fail safe train

positioning TD 2.4 Fail safe train

positioning

TD 2.5

On board train integrity TD 2.5

On board train integrity TD 2.1

Adaptable communications

TD 2.1 Adaptable communications

According to the S2R

preparatory phase

(28)

TMP 205 rev.00

Les technologies prioritaires Phase préparatoire

28

Virtual Track Circuit

Protection Level

virtual balyse

Satellite

GSM-3G

TLC Package with

QoS TLC Package with

QoS Radio

EGNOS R TD 2.1

TD 2.4

TD 2.5

(29)

• Christos Economou, S2R Executive Director ad interim

• [email protected]

• +32 229-66310

• Keir Fitch, Head of Unit, DG MOVE C/2

• [email protected]

• +32 229-59316

• Rachel Smit, DG MOVE C/2

• [email protected]

• +32 229-56302

• Antoine Kedzierski, DG MOVE C/2

• [email protected]

• +32 229-54232

Contact points

(30)

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION

TMP 205 rev.00