‘Treinplatooning en werken met algoritmes zijn veelbelovende spoortechnieken’

Bron: nieuwsbrief Spoorpro.nl 2019.10.03

Een verkeersmanagementsysteem waarbij algoritmes anticiperen op treinverstoringen en platooning zijn veelbelovende technologieën die de treindienst flink kunnen verbeteren. Met deze technieken kan de spoorsector sneller stremmingen op het spoor voorspellen en meer treinen over het spoor laten rijden. Dat vertelt professor Railverkeerskunde Rob Goverde aan de Technische Universiteit Delft die op dit moment een internationale studie naar deze toepassingen uitvoert.

Met deze nieuwe technieken kan de sector volgens Goverde nog meer profiteren van de systemen European Traffic Management Systeem (ERTMS) en Automatic Train Operation (ATO). Het beveiligingssysteem ERTMS wordt op dit moment in heel Europa uitgerold. Daarnaast experimenteren diverse landen op dit moment met ATO, de techniek die automatisch rijden op het spoor mogelijk maakt. De combinatie van ERTMS en ATO zorgt ervoor dat treinen elkaar korter kunnen opvolgen, waardoor meer treinen over hetzelfde spoor kunnen rijden.

ERTMS en ATO

“ERTMS is een communicatiemiddel dat aan de verkeersleiding de positie van de trein doorgeeft. De verkeersleiding geeft vervolgens rijwegen vrij. ATO is in feite een extra functie in de trein die erbij komt. ERTMS verstuurt bijvoorbeeld remcurve-informatie op basis waarvan het systeem berekent vanaf welk moment de trein snelheid moet gaan verminderen of remmen. Deze informatie kan vervolgens ook mee worden genomen om de ATO-functionaliteit te voeden, zodat een optimaal snelheidsprofiel kan worden vastgesteld.”

ATO over ETCS (het European Train Control System dat onderdeel is van ERTMS) is bedoeld om de communicatie die al binnen komt via GSM-R, of een toekomstig communicatiesysteem, in te zetten voor een goede besturing van de trein.

“ETCS geeft maximale snelheden aan en daar moet de machinist onder blijven, anders grijpt het systeem in. ATO kijkt naar de optimale snelheden, zodat de trein niet te vroeg of te laat aankomt en energiezuinig kan rijden. Het is voor de hand liggend om deze functionaliteit aan ETCS toe te voegen”, aldus de professor. Op dit moment worden de specificaties van ATO over ETCS vastgesteld. We hebben nu ERTMS Baseline 3.2. Bij de volgende Baseline zou er ook ATO in kunnen zitten.”

Capaciteit

Vooruitlopend op de uitrol van ERTMS willen verschillende landen al van de mogelijkheden profiteren die ATO biedt voor de capaciteit op het spoor. Vandaar dat er ook wordt gekeken naar andere combinaties. Zo vond er in maart van dit jaar tussen Groningen en Zuidhorn een proef plaats waarbij ATO met Grade of Automation level 2 (GoA2) met Automatische Treinbeïnvloeding, Nieuwe Generatie (ATB NG) werd gecombineerd. “In 2030 ligt ERTMS op een aantal lijnen in Nederland, maar op een heleboel lijnen niet. Als we eerder iets met automatische treinbesturing willen, dan betekent dat we niet op ERTMS kunnen wachten.”

Bij GoA2 is er nog een machinist in de cabine aanwezig die toezicht houdt en zo nodig in kan grijpen. “Alleen bij de toepassing van ERTMS is het rijproces van de machinist compleet gedekt, waardoor je ook GoA3 en 4 zou kunnen toepassen. Daarvoor moet nog wel een oplossing worden gevonden voor objectdetectie van obstakels of personen op en naast het spoor.”

Verkeersmanagementsysteem

ERTMS en ATO zorgen er voor dat het aantal treinen op het spoor toe kunnen nemen. Het zou daarom volgens Goverde logisch zijn om ook de processen op de verkeersleidingspost te automatiseren. “Als het nog drukker wordt op het spoor wat een gevolg is van geautomatiseerd rijden, dan hebben treindienstleiders niet de tijd om snel te reageren. Het verkeersmanagementsysteem zou daarom ook geautomatiseerd moeten worden, waarbij je alle treinen heel nauwkeurig monitort, conflicten voorspelt en oplost nog voordat ze zich voordoen.”

“Als er iets anders gebeurt dan gepland berekenen algoritmes hoe hier het beste op kan worden geanticipeerd. Dit geautomatiseerde systeem geeft dan door wat de nieuwe snelheid van de trein moet zijn of verandert de rijweg, zodat al het verkeer in beweging blijft. Dit kan vervolgens worden doorgegeven aan een ATO- of Driver Advisory Systeem in de trein.”

“Daarnaast heb je hele grote verstoringen, waarbij bijvoorbeeld wissels niet meer werken en treinen niet meer mogen rijden. In dit soort situaties zou een geautomatiseerd verkeersmanagementsysteem handig zijn, omdat dit systeem heel snel keuzes kan maken. Want hoe langer de onzekerheid, hoe langer treinen blijven rijden en zodra ze een rood sein tegen komen staan ze stil. Hoe sneller een systeem kan doorgeven aan treinen rijdt niet verder dan dit station, hoe sneller het treinverkeer weer op gang kan komen.”

Virtual coupling

Goverde is coördinator van het Europese project MOVINGRAIL (MOving block and VIrtual coupling New Generations of RAIL signalling), waar onlangs een onderzoekssubsidie aan is toegekend. “Het onderzoek waar ik me mee bezighoudt richt zich op achter elkaar rijden met minder dan absolute remweg van een trein. Een hogesnelheidstrein heeft een remweg van vijf kilometer. Dat zou als je de absolute remweg zou aanhouden betekenen dat treinen nooit korter dan vijf kilometer op elkaar kunnen zitten.”

“Met virtual coupling werk je met de relatieve remweg. In feite houd je er rekening mee dat je voorganger niet opeens stil staat. Een trein houdt de snelheid van de voorganger in de gaten en remt mee als de voorganger ook remt. Daardoor kunnen treinen veel dichter op elkaar rijden, het is een soort platooning op het spoor.”

Moving block

“Moving block zit daar nog voor. Bij moving block zit de afstand tussen treinen niet meer in vaste, maar in bewegende blokken, waardoor treinen vlak achter hun voorganger zitten. Dit is mogelijk met ERTMS Level 3. Dit kan met name voordelen opleveren bij verstoorde situaties waar treinen kort achter elkaar kunnen staan. Doordat de afstanden tussen treinen niet meer zo groot zijn, kunnen op het moment dat treinen weer gaan rijden verstoringen ook sneller oplossen. Dit is met name interessant voor landen die kampen met capaciteitsproblemen zoals Engeland, Nederland en Duitsland.”

“Je ziet dat bij de toepassing van nieuwere systemen er steeds meer informatie wordt gestuurd. Het huidige communicatiesysteem GSM-R is daarin redelijk beperkt. Er wordt nu ook onderzoek gedaan naar nieuwe communicatienetwerken, zoals 5G. Bij moving block wil je bijvoorbeeld veel sneller een update krijgen van waar de voorganger is, zodat je continu weet dat een voorganger weer een paar honderd meter verder is. Daar is de nieuwe generatie mobiele techniek veel beter in.”

Daarbij moet de vraag nog beantwoord worden of je gebruik kan maken van openbare technieken of dat er specifiek iets voor het spoor moet komen. Het belangrijkste is dat de beschikbaarheid heel hoog is en dat het een hoog veiligheidsniveau heeft en niet kwetsbaar is voor cyberaanvallen.”

https://www.spoorpro.nl/materieel/2019/10/03/treinplatooning-en-algoritmes-zijn-veelbelovende-spoortechnieken/?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=Nieuwsbrief%20week%202019-40