Vezetékek világa lenne a vasúti távközlés? Nem sokáig. A vezeték nélküli adattovábbítás fejlődésével a vasút sem ragaszkodhat sokáig az áramvezető eszközökhöz, az éter veszi át a fizikai közeg szerepét. Mindez azonban nem veszélyeztetheti a közlekedés biztonságát, így a kötött pályás módnak egyedi megoldásokra van szüksége. A cél a gyorsabb, hatékonyabb és biztonságosabb vasút. Magyarország 2015-ig ezer kilométeren épít GSM-R infrastruktúrát.
Hosszú ideje alkalmaznak vezeték nélküli kommunikációs eszközöket a vasútüzemben. Elsősorban analóg rendszerekre kell gondolnunk, amelyek ugyan jelentős fejlődésen mentek keresztül az elmúlt évtizedekben, de rendszerjellemzőik miatt korszerű vasúti felhasználásra, különösen a közlekedésbiztonság szempontjából kritikus területeken a szolgáltatásaik nem bizonyultak elegendőnek. A vezeték nélküli kommunikáció második forradalmát a digitális rádiós rendszerek megjelenése jelentette: a széles körben elterjedt GSM rendszer már jó alapot szolgáltatott a vasúti alkalmazásokhoz szabott GSM-R kifejlesztéséhez. A kötött pályás közlekedés fejlődése, a közlekedési módok közötti verseny fokozódása és a pályavasúti szolgáltatásokkal szemben támasztott elvárások elkerülhetetlenné teszik a vezeték nélküli rádiós rendszerek bevezetését Magyarországon is. Először az ezredforduló előtt lépett fel a vezeték nélküli vasúti kommunikáció szabványosításának igénye, korábban ugyanis az európai vasúttársaságok különböző rádiós rendszereket üzemeltettek. Az UIC (International Union of Railways: Nemzetközi Vasútegylet) ekkor indította el az EIRENE projektet, amelynek célja egy új digitális szabvány létrehozása volt, megalapozva ezzel az európai vasútvonalak közötti interoperabilitást. A szabványosítás alapelveként célul tűzték ki, hogy a hálózat digitalizált, védett rádiós hálózat legyen, amely üzembiztos, magas színvonalú kommunikációt biztosít. Fontos továbbá, hogy egyetlen hálózatba integrálható legyen a beszédátvitel és adatkommunikáció lehetősége.
GSM-R: a digitális vasútirányítás hajnala
A GSM-R egy GSM szabványon alapuló, vasúti felhasználásra kifejlesztett, egységes, integrált rádiós rendszer. Ebben a definícióban minden szónak megvan a jelentősége. A szabványos megoldás azt jelenti, hogy egy elterjedt, szabványokra épülő technológia alkalmazásáról van szó, amely a rendszer stabil működését alapozza meg. A technológia mellett a funkcionalitás is szabványosított, ami a gyártók termékei közötti kölcsönös átjárhatóságot segíti. A „vasúti felhasználásra kifejlesztett” kifejezés arra utal, hogy a GSM-technológia szolgáltatási portfóliója kiegészült számos vasútspecifikus funkcióval. Az „egységes és integrált” kifejezés azt jelenti, hogy a rendszer a beszédkommunikáció mellett alkalmas biztonsági adatátvitelre, akár a vonatok mozgását szabályzó információk továbbítására is.
Beszédkommunikáció alatt érthetünk pont-pont hívást, körözvény- vagy csoporthívást, valamint több résztvevős, illetve nyilvános vészhívást. Ami ennél sokkal fontosabb, a biztonságos adatkommunikáció felhasználható például az ETCS 2-es és 3-as szintjénél a vonatközlekedést szabályzó információk vagy az utastájékoztatást segítő valós idejű menetrendi adatok továbbítására. Összefoglalva elmondhatjuk, hogy a GSM-R technológia forradalmasítja a vonat- és forgalomirányítást, a vonatvezérlést és -felügyeletet; hatékonyabbá teszi a munkairányítási feladatokat, például a pálya mentén dolgozók kommunikációját, tolatókörzetekben történő információcserét, illetve állomási körzetben történő kapcsolattartást; vezeték nélküli megoldást nyújthat a járművek távvezérlésére; javítja az utaskiszolgálás színvonalát a fedélzeti jegykiadás és az utastájékoztatás tekintetében, és végül segíti az utas- és vagyonbiztonsági feladatok ellátását.
A GSM-R nem az egyedüli uniós kezdeményezés a vasúti közlekedés szabványosított keretek közötti modernizációjára. Közismert, hogy a vonatbefolyásolás terén is erőteljes lépéseket sürget az Európai Bizottság. Az ETCS és a GSM-R valójában az egységes európai közlekedésirányítási (keret)rendszer (ERTMS) két legfontosabb eleme.
A tagországok vasúthálózatai közötti átjárhatóság javítása érdekében az Európai Unió nem pusztán a szakpolitikai koordináció szintjén ösztönzi az európai vasutakat, hanem az ERTMS-projektek finanszírozásához a kohéziós országokban akár 85 százalékos vissza nem térítendő támogatást is nyújt.
Az első kapavágások magyar földön
Magyarország számára stratégiai fontosságú az ERTMS gyors fejlődése, mivel hazánk hét országgal határos, és három TEN-T törzshálózati korridor által érintett – tehát a vasúti átjárhatóság versenyképességünk szempontjából kritikus. Éppen ezért a kormány 2012 novemberében a Nemzeti Infokommunikációs Szolgáltató Zrt.-t (NISZ) jelölte ki az első hazai GSM-R projektek irányítására. A döntés értelmében a NISZ hatáskörébe tartozik a tervezésre, a kiépítésre és a megvalósításra vonatkozó közbeszerzési eljárások lebonyolítása, valamint a hálózat kiépítésének menedzselése. Két fázisban zajlik a hazai GSM-R hálózat kiépítése: az első etap 2015 végén zárul és 935 kilométernyi vasútvonalat érint, míg a második, 2500 kilométer kiterjedésű részprojekt 2020-ig valósul meg a tervek szerint (1. ábra).
1. ábra I. fázis: 935 km 2015 végéig II. fázis: kb. 2500 km 2014–2020
A 2007 és 2013 közötti uniós költségvetési ciklus hajrájában a Közlekedési Operatív Programból harmincmilliárd forintot különítettek el az első fázis megépítésére. Százszázalékos finanszírozási intenzitást biztosított az Európai Unió, azaz egyetlen forint önrészt sem kellett hazánknak a projekt büdzséjébe invesztálni. A projekt 2013 áprilisában indult, és a tervek szerint 2015 októberével zárul. A támogatás kedvezményezettje a NISZ, míg a hálózat megépítését a közbeszerzésen győztes Kapsch és MVM OVIT alkotta konzorcium nyerte el. Az MVM OVIT az infrastruktúra kialakításáért felel, vagyis a vasútvonalak mellett létesítendő bázisállomások lefedettségének, tartószerkezetének, áramellátásának tervezését és kivitelezését végzi el. Eközben a Kapsch feladata a teljes körű GSM-R- technológia szállítása és műszaki támogatása hároméves időtartamra.
A GSM-R-hálózat felépítése
A GSM-R alapvetően a vasúti technológia során felmerülő rádiós igények kielégítését szolgálja. Ez azt jelenti, hogy kapcsolatot teremt a diszpécserek és a „mobil” személyzet (vonatszemélyzet, műszaki karbantartó, hibaelhárító személyzet) között. A hálózat elemei négy csoportba sorolhatók: üzemeltetési és fenntartási alrendszer (OMS, Operation and Maintenance Subsystem); kapcsolástechnikai alrendszer (NSS, Network Switching Subsystem); bázisállomás alrendszer (BSS, Base Station Subsystem), valamint mobilállomás alrendszer (MSS, Mobile Station Subsystem).
Struktúránk tetején az OMS áll, amely a rendszer agyaként funkcionál: itt futnak össze a hálózat legfontosabb kommunikációs csatornái, innen adminisztrálható az adatkezelés, és az OMS biztosítja a folyamatos üzemfenntartást a vasúton elvárt megbízhatóság mellett. Az OMS-ben elhelyezkedő hálózatfelügyeleti központ segítségével nyílik mód a rendszer ellenőrzésére és humán beavatkozások gyors végrehajtására. A bázisállomás alrendszer elemei már a pálya mentén helyezkednek el, feladatuk az OMS és a kommunikációban részt vevő felhasználók, például járművek közötti adatcsere biztosítása. A bázisállomások hatókörét nevezzük cellának, ahogyan az a hagyományos GSM-hálózatok esetében a köznyelvben is elterjedt. A bázisállomások között megfelelő átfedésnek kell lennie, hiszen a folyamatos jelátvitel a vasútbiztonság esetében kulcsfontosságú. Ugyanezt a célt szolgálja, hogy a hagyományos GSM technológiához képest a vasúti alkalmazás gyorsabb hívásátadást tesz lehetővé a bázisállomások között. A BSS bázisállomásokból, transzkóderből és bázisállomás-vezérlőből (BSC, Base Station Controller) áll, míg az NSS, azaz a kapcsolástechnikai alrendszer az OMS és a BSS közötti kommunikációért felel. Végül a mobilállomás alrendszer a felhasználónál lévő készülék megfelelője, amely a GSM-R esetében éppúgy felhasználó-azonosító modullal (SIM, azaz Subscriber Identify Module) van felszerelve, mint a kereskedelmi mobiltelefonok.
Mit nyerünk a GSM-R-rel?
Számos európai országban már kiterjedt hálózatokon működik a GSM-R-rendszer, amelynek előnyei nagy
méretben aknázhatók ki igazán. A méretgazdaságosság elvéből kiindulva tehát nagyban érdemes gondolkodni, egy kis hálózat esetében a hasznok és költségek aránya messze van az elérhető optimumtól. Magyarország vonatkozásában a teljesség igénye nélkül felsorolunk néhány előnyös hatást.
A GSM-R-rel javul a diszpécser és a vonatszemélyzet közötti kommunikáció hatékonysága. Az elégedettségi felmérések azt mutatják, az utasok számára rendkívül fontos, hogy megfelelő tájékoztatást kapjanak egy váratlan késés vagy komolyabb forgalmi zavarok esetén. A vonatszemélyzetnek ilyen helyzetekben lehetősége lesz a pontos tájékoztatásra. A hibaelhárító személyzet elérhetősége – többek között a roamingolási lehetőségnek és a korszerű járműveken már elterjedt öndiagnosztizáló rendszereknek köszönhetően – javul, így hatékonyabb lehet a hibaelhárítás. A vonaton jelentkező, közlekedésbiztonságot még nem veszélyeztető hibák előre jelezhetők a megfelelő karbantartó szervezetnek, így akár egy közbenső állomáson is lehetőség nyílik a hiba kijavítására. Ráadásul a vészhívás lehetőségével tovább javul a közlekedés biztonsága.
Mindez azonban eltörpül annak jelentőségéhez képest, hogy a GSM-R rendszer lehetővé teszi az ETCS második, illetve magasabb szintjeinek bevezetését, ami egyszerre növeli a vasútvonalak kapacitását és a közlekedés hatékonyságát, biztonságát. Nyugat-európai vasutaknál a mellékvonalak esetében is ugrásszerű hatékonyságjavulást értek el nyíltvonali és állomási jelző- és biztosítóberendezések távellenőrzésével és távvezérlésével. Mindez annak köszönhető, hogy a GSM-R a korábbi biztonsági szint megtartása vagy növelése mellett alkalmas a vezeték nélküli adattovábbításra.
A GSM-R projekt víziója egy olyan korszerű távközlési alap-infrastruktúra kiépítése, amely a korszerű technológiával alapot teremt a vasúti közlekedés versenyképes és fenntartható fejlesztéséhez. Magyarország 3000 kilométernyi fővonali vasúthálózatának ellátásával vezető szerepet vállal a GSM-R kelet-európai terjedésében.
