欧盟铁路信号系统互联互通技术规范研究

陈宇坤，李卫锋

（中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031）

随着我国“一带一路”倡议的实施和高铁“走出去”战略的深入推进，中国铁路走出国门已势在必行。根据诸多铁路项目在海外实施的经验，海外项目多采用中国铁路规范或欧盟铁路规范。本文旨在介绍欧盟铁路规范体系、互联互通技术规范要求，分析信号系统强制技术规范，为采用欧盟铁路规范的信号系统提供技术建议。

1 欧盟铁路规范概述

欧盟为了确保跨欧洲高速铁路安全可靠地实现互通性运行，建立了层次清晰、相互协调支持，充分考虑安全性、经济性和高可靠操作性，并且内容详尽的技术法规和规范体系。欧盟高速铁路是基于共同规范的相互兼容的铁路系统。欧盟铁路规范体系如图1所示。

图1 欧盟铁路规范体系Fig.1 System of EU Railway Specifications

2 互联互通技术规范

2.1 互联互通技术规范背景和历史

互联互通技术规范（Technical Specifications for Interoperability，TSI）是由欧洲铁路管理局起草，由欧洲委员会决议通过。TSI是对铁路系统“安全性、可靠性与可用性、健康、环境保护、技术兼容性和无障碍环境”等方面的基本要求逐级分解，形成了自上而下、逐级分配、系统配套的铁路系统产品互联互通性准入管理的法规体系，保证列车安全和不间断运行，确保欧洲各国之间的铁路系统可以互联互通。TSI指令的演变历史如下。

1996年：《96/48/EC High Speed Interoperability Directive》，针对于欧洲范围内的高速铁路出了最早的TSI规范。

2001年：《2001/16/EC-Conventional Rail Interoperability Directive》，针对欧洲范围内的既有铁路的更新升级项目，扩展TSI的范围，将强制性规范推广到40%的欧洲铁路线路。

2004年：《2004/50/EC-Interoperability Amendment Directive》，修订了《96/48/EC》和《2001/16/EC》，覆盖所有的传统铁路路网。

2007年：《2007/32/EC》，修订了《96/48/EC》和《2001/16/EC》。

2008年：发 布“第三包（Third Railway Package）”《2008/57/EC-Interoperability of the Rail System within the Community (Recast)》，取代了之前的TSI指令文件，整合了高速铁路和既有铁路，扩展了互联互通范围。

2009年：对《2008/57/EC》修订，发布《Dir ective 2009/131/EC》。

2011年：对《2008/57/EC》修订，发布《Directive 2011/18/EU》。

2013年：对《2008/57/EC》修订，发布《Directive 2013/9/EU》。

2014年：对《2008/57/EC》修订，发布《Recom Mendations 2014/897/EU》。

2014年：对《2008/57/EC》修订，发布《Directive 2014/38/EU》和《Directive 2014/106/EC》。

2016年：发布《Directive 2016/797/EU》，为最新版本。

2.2 TSI体系概述

整个TSI体系是由欧盟和成员国层面共同实现的。在欧盟层面，欧盟颁布面向全欧洲经济体的指令文件、实施规则文件、建议文件。根据欧盟层面的要求，成员国再制定自己的法律法规和实施条例。

欧盟层面，指令文件（即第一层）大体分为：TSI指令文件（TSI Directive）、安全指令文件（Safety Directive）、新方法指令（New Approach Directive）。实施规则和建议（即第二层）大体分为：TSI、用于风险评估和评估的通用安全方法（Common Safety Method for Risk Evaluation and Assessment，CSM-RA）、合格评定（Conformity Assessment）、准入许可的建议（APIS）。

1）TSI指令文件

现最新的TSI指令文件（即第一层）《Directive 2016/797》，正文内容主要包括：定义TSI范围、定义术语、核心要求、TSI内容、TSI的制定、TSI的不足。附录内容主要包括：欧盟铁路构成；子系统；核心要求；子系统认证流程；相关指令的撤销；与2008/57/EC指令对应表等。

2）TSI规则文件

TSI规则文件（即第二层）将铁路系统划分为8大子系统：基础设施、能源、铁路隧道安全、残疾人、机车与客车、噪音、货车、控制指挥和信号。

TSI规则文件的一般结构为：介绍（Introduction）；定义/范围（Subsystem Definition/Scope）；核心要求（Essential Requirements）；子系统特征（Characteristics of the Subsystem）；互联互通部件（Interoperability Constituents）；评估（Assessment of Conformity and/or Suitability for Use）；实施（Implementation）；附录（Annexes）。

制定TSI规则文件目的是将整个铁路系统进行细化，针对指令文件所提出的基本要求，将整个系统划分为8大子系统，并对接下来规范（即第三层）的制定起到指导作用。

3 信号系统TSI要求

3.1 控制指挥和信号TSI（CCS TSI）

CCS（Control Command and Signaling）TSI主要文件为《Regulation (EU) 2016/919》,以及一系列修订文件包括《Corrigendum to Commission Regulation （EU）2016/919》,《Commission Implementing Regulation (EU) 2017/6》,《Commission Implementing Regulation 2019/776》。

CCS TSI是TSI 8大子系统中的一个，适用于欧盟铁路信号系统的车载子系统和轨旁子系统。

欧洲铁路运输管理系统（European Railway Transportation Management System，ERTMS）中，由于系统的版本不同，制定了不同的基线（Baselines）的技术规范（即第三层）。CCS TSI详细介绍不同版本基线。

ERTMS基线被分成了欧洲列车控制系统（European Train Control System，ETCS）基线和铁路国际无线通信（Global System for Mobile Communications-Railway，GSM-R）基线。GSM-R仅存在基线1（Baseline 1，B1），ETCS有基线2（Baseline 2，B2）、维护基线3（Baseline 3 Maintenance Release 1，B3MR1）、基线3（Baseline 3 Release 2，B3R2）。因此CCS TSI下的ERTMS技术规范可分为3个版本：ETCS基线2+GSM-R基线1；ETCS维护基线3+GSM-R基线1；ETCS基线3+GSM-R基线1。

ETCS基线3+GSM-R基线1为欧盟铁路信号系统最新的强制性规范，在采用欧盟铁路规范的铁路项目中需要严格执行，该版本包含约65项强制性规范。

3.2 ETCS维护基线3到基线3的演进

ETCS基线2从2019年1月1日起不再使用。

ETCS维护基线3到基线3的主要演进如下。

1）SUBSET-026系统需求规范（System Requirement Specification，SRS）

B3MR1版本号3.4.0，B3R2版本号3.6.0。

版 本3.6.0新 增 第9章 内 容，将SRS第1至8章的条款分类。尤其是规定了正确评估ERTMS/ETCS车载设备与SRS符合性的要求。

2）SUBSET-027 FFFIS司 法 记 录 器（FFFIS Juridical Recorder）

B3MR1版本号3.1.0，B3R2版本号3.3.0。

版本3.3.0修改第4.2.4.2条，新增再生制动接口、电磁蹄形制动器接口、电动气动制动接口、牵引切断接口、行车制动接口、行车制动反馈接口的数据类型。新增4.2.4.24、4.2.4.45～4.2.4.49条目，包括RBC联络数据、驾驶员反应距离、驾驶员反应速度等。修改第4.3.1.1条，指出每次将与跟踪条件有关的信息提供给ERTMS/ETCS外部功能。

3）ERA ERTMS 015560 人机界面的FIS（FIS for Man-Machine Interface）

B3MR1版本号3.4.0，B3R2版本号3.6.0。

版本3.6.0在 第5、7、8、9、11章节更新了人机界面中的图形（Symbols）和系统声音（Sounds）要求。

4）SUBSET-034 列车接口的FIS（FIS for the Train Interface）

B3MR1版本号3.1.0，B3R2版本号3.2.0。

版本3.2.0在第2.3和2.4节中，修改了刹车压力值、特殊制动禁止区域的适用范围和信息输出、牵引供电系统切换的信息输出、降弓无电段的信息输出、气密性区域的信息输出、车站站台的信息输出、主电源断电的无电段的信息输出、允许电流变化的信息输出。在第2.5.5节新增速度设定的输入信息。在2.6.2节新增列车数据信息的获取需求。

5）SUBSET-035 专用传输模块FFFIS（Specific Transmission Module FFFIS）

B3MR1版本号3.1.0，B3R2版本号3.2.0。

版 本3.2.0在 第10.3.2.2,10.3.2.3,10.3.2.4,10.3.2.7,10.3.2.8节，更新了专用传输模块（STM）的状态信息定义和状态转换顺序。第10.7.3.5和10.7.4.3更新了数据输入程序。第11.1.1.1.1节新增了与列车接口单元（TIU）连接和传输的要求。第13.3.1.3.1节新增ETCS车载设备报告人机交互（DMI）信道正常状态的要求。第13.4.6.4节更新了DMI应显示目标速度，释放速度，允许速度，干预速度和目标距离。

6）SUBSET-036 欧洲应答器FFFIS（FFFIS for Eurobalise）

B3MR1版本号3.0.0，B3R2版本号3.1.0。

版本3.1.0在第5.6.2.3节更新应答器安装的侧向和角向偏差要求。在第5.7.10.4.1节更新在护轮轨横向安装的要求。在6.7.4节更新制造商提供应答器传输敏感度的要求。

7）SUBSET -037欧 洲 通 信FIS（Euroradio FIS）

B3MR1版本号3.1.0，B3R2版本号3.2.0。

版本3.2.0更新了用于ETCS的分组数据传输的CR741。

8）SUBSET-039 RBC/RBC移 交 的FIS（FIS for the RBC/RBC Handover）

B3MR1版本号3.1.0，B3R2版本号3.2.0。

版本3.2.0在第4.3节更新了RBC移交业务。在第4.6.2节更新了RBC切换状态表格。在5.2.1和5.5.1.2节更新了RBC移交的信息包。

9）SUBSET-041互联互通性的性能要求（Per formance Requirements for Interoperability）

B3MR1版本号3.1.0，B3R2版本号3.2.0。

版本3.2.0在第5.2.1.4节修改了车载设备接收移动授权（MA）到授权终点（EOA/LOA）更新之间的时延。第5.2.1.5节修改了欧洲环线（Euroloop）收MA到车载EOA/LOA更新之间的时延。第5.2.1.8节修改了环线标记终点（EOLM）与解码第一个环线信息解码之间的时延。第5.3.1.3节修改了向轨旁设备报告速度和位置信息前的测量时限。

10）SUBSET-091 ETCS 1级和2级互联互通安全要求（Safety Requirements for the Technical Interoperability of ETCS in Levels 1 &2）

B3MR1版本号3.4.0，B3R2版本号3.6.0。

版本3.6.0在第3.1.1.3节更新了参考文献目录。在第7.2.1.5节更新了ETCS容许危害率（THR）参数。在第12.1.1.3节更新了风险源附录。

11）SUBSET-094车载参考测试设备的功能要求（Functional Requirements for An Onboard Reference Test Facilitiy）

B3MR1版本号3.0.0，B3R2版本号3.1.0。

版本3.1.0在第6.4.14.1.1节修改了请求发送标志（RTS）应在物理和逻辑层模拟至少两个B类GSM-R移动终端。在第8.3节更新了数据结构。

12）SUBSET-092-1 ERTMS欧 洲 通 信 符 合性要求（ERTMS EuroRadio Conformance Requirements）

B3MR1版本号3.0.0，B3R2版本号3.1.0。

版本3.1.0在第6.4节新增电路域（CS域）的传输协议一致性要求。在第6.5节新增适用数据域（PS域）的适配层实体。在第6.6节新增PS域的传输协议一致性要求。在第6.10节新增车载IP通信应用程序的资源管理。

13）SUBSET-092-2 ERTMS欧洲通信测试用例安全层（ERTMS EuroRadio test cases safety layer）

B3MR1版本号3.0.0，B3R2版本号3.1.0。

版 本3.1.0在 第3.2,5.2.3,5.2.8,5.2.10,5.2.12,5.2.15,5.2.19,5.3.2-8,5.3.9,5.3.10-14,5.4.1,5.4.3-6,5.6.2节更新了错误用例。

14）SUBSET-058 FFFIS STM应 用 层（FFFIS STM Application Layer）

B3MR1版本号3.1.0，B3R2版本号3.2.0。

版 本3.2.0在 第7.1.1,7.1.2,7.2.7,7.2.10,7.2.16,7.2.17,7.2.19,7.2.22,7.2.25,7.2.27,7.5.2,7.5.4,7.5.5,7.8.1,7.8.2,7.8.3节更新了STM数据包要求。

15）SUBSET-137在线密钥管理FFFIS（Online Key Management FFFIS）

为新增规范，B3R2版本号1.0.0。

版本号1.0.0规定了密钥管理中心间以及从密钥管理中心到认证秘钥实体的在线分发管理的密钥管理系统。

综上所述，ETCS维护基线3到基线3在系统要求、司法记录、人机交互、车辆接口、专用传输模块、应答器接口、车地通信、RBC移交、秘钥管理、互联互通等方面均做出了技术性演进，对采用欧盟铁路规范的信号系统的设计、制造、认证具有借鉴意义。

4 结论

研究TSI是我国高铁信号系统在“一带一路”倡议和中国铁路“走出去”战略实施的重要条件，是参与国际竞争的必备条件。

本文概述欧盟铁路规范的分级、TSI的背景、历史和体系，介绍TSI指令文件、规则文件，阐述了控制指挥和信号TSI在欧盟铁路规范中的位置。通过分析ERTMS不同基线的组成和3个基线版本，研究ETCS维护基线3到基线3规范的主要演进和发展趋势，希望能为采用欧盟铁路规范的铁路项目信号系统提供技术建议。