Nieuws

COLUMN – In 1989 is door het ERRI (European Rail Research Institute) begonnen met het opstellen van de ERTMS specificatieset voor Europees spoorverkeer. Het oorspronkelijke doel hiervan was om onder andere interoperabiliteit voor trans-Europees spoorverkeer te faciliteren en capaciteit te verhogen met snellere treinen en kortere opvolgtijden binnen een systeem met minder componenten en een zeer hoge veiligheidsstandaard.

Frisse blik

We zijn nu 30 jaar verder en waar er sinds de start geen gebrek is geweest aan aandacht voor dit systeem, moeten we constateren dat ERTMS anno 2019 nog geen enkel bestaand systeem in volledigheid heeft vervangen. Buiten de EU liggen inmiddels meer spoorkilometers ERTMS dan erbinnen en uitrolprogramma’s díe er zijn worden veelal geplaagd door moeizame totstandkoming, hoge kosten en vertraging. De oorspronkelijke specificatieset die midden jaren 90 klaar was, is qua omvang inmiddels verveelvoudigd, maar technologisch vrijwel niet vernieuwd.

Geen bemoedigend resultaat, ondanks de vele betrokken personen en organisaties (o.a. ERA, ERTMS Users Group, UNISIG). Tijdens regelmatige gelegenheden, waar al vele jaren gesprekken over dit onderwerp worden gevoerd, is er beperkte voortgang geboekt en lijkt er sprake van een aaneenschakeling van herhalingen. Durven wij met een frisse blik te (her)evalueren waar we eigenlijk mee bezig zijn? Hoe sluit het vraagstuk ERTMS aan bij het eigenlijke doel en de mogelijkheden anno 2019? Zetten wij in op daadwerkelijke realisatie en het omarmen van innovatie, of houden wij alleen het gesprek in stand?

Zitten wij nog wel op het juiste spoor met ERTMS?

Domme trein

Eén van de fundamentele keuzes die bij de ontwikkeling van ERTMS in zijn huidige vorm is gemaakt, is dat de intelligentie in de trein komt, resulterend in losse afzonderlijke intelligente ‘robots’, die met elkaar communiceren en zich bewegen over de spoorinfrastructuur, terwijl zij onderling veilige afstand bewaken. Het lijkt alsof dit een doel op zich is geworden, maar sluit dit wel aan bij de huidige vraag en behoefte?

Laten wij eens 180 graden draaien en in een gedachtenexperiment kijken naar de tegenovergestelde ontwikkeling: intelligentie in de infrastructuur, oftewel we maken de treinen zo dom mogelijk en brengen alle intelligentie onder in de baan. De parallel met de luchtvaart ligt voor de hand: vliegtuigen zijn volledig volgend aan de luchtverkeersleiding, omdat die het overzicht heeft, de vliegtuigen niet (als individu noch als groep).

Alleen in afgelegen gebieden, als zij niet onder directe aansturing van de luchtverkeersleiding vallen, bijvoorbeeld boven de oceaan, bewaken vliegtuigen zelf hun onderlinge veilige afstand. ERTMS is echter geënt op het idee dat de gehele infrastructuur bediend gebied is, m.a.w. álles valt onder de verkeersleiding, dus het zou geen onlogische keuze zijn juist bij de infrastructuur alle intelligentie onder te brengen en de treinen zo dom mogelijk te maken.

Het introduceren van de ‘domme trein’ zou de volgende gunstige effecten hebben:

• Vereenvoudigd dataprotocol: Zeer beperkt aantal commando’s die de trein 1-op-1 opvolgt en alleen antwoordt met zijn huidige positie;
• Bevordering interoperabiliteit: Domme treinen zijn eenvoudiger over te nemen tussen aangrenzende traffic management systemen, ook over landsgrenzen;
• Minder materieelonttrekkingen voor updates in boordsoftware: Eenvoudige boordsoftware van domme treinen is minder gevoelig voor updates;
• Minder testen: Domme treinen zijn eenvoudiger te testen en eenvoudiger toe te laten, zonder tussentijdse revisies en certificering;
• Traffic flow control: Domme treinen kunnen op snelheid worden gestuurd, zodat de -flow- van het treinverkeer op het netwerk kan worden beheerst;
• Energiezuinig rijden: Optimalisatie naar zo laag mogelijk energiegebruik wordt mogelijk. Zelfs het omgaan met vermogensfluctuaties (wind / zonne-energie);
• Limiteren van spoorschade: Computergestuurde tractie kan beter worden afgesteld in vergelijking tot individuele beslissingen machinist;
• ATO binnen handbereik: Automatisch rijden wordt gemakkelijker implementeerbaar met domme treinen;
• Eenvoudiger hack-preventie: Slimme infra is een enkel systeem wat moet worden bewaakt, in tegenstelling tot slimme treinen die onafhankelijk van elkaar losse systemen vertegenwoordigen.

Slimme infrastructuur

Bij de implementatie van slimme infrastructuur dienen eigenschappen van de trein (in ieder geval massa, topsnelheid en remeigenschappen) bekend te zijn voor vertrek van de trein. Noodzakelijk is verder een continu locatiesignaal van zowel voor- als achterzijde trein, t.b.v. positiebepaling, snelheid en continue bewaking van de compleetheid van de trein (treinintegriteit). Eventuele technische storingen aan infrastructuur- en/of treinzijde moeten worden opgelost met adequate en veilige afhandelscenario’s.

In zekere zin zijn dit vergelijkbare uitdagingen als die er al waren voor ERTMS Level 3, dus kan er worden voortgeborduurd op de reeds gedane ontwikkelingen. Daarnaast ligt het voor de hand dat er intensieve communicatie nodig is om de domme trein continu aan te sturen vanuit de intelligente infrastructuur, en tegelijk zullen er slimme ideeën moeten worden gevormd voor de cryptografische beveiliging van het communicatiekanaal, waarbij er bijvoorbeeld kan worden gedacht aan de introductie van block chain-technologie. Last but not least, moet de migratie van bestaande ERTMS-technologie naar deze nieuwe technologie in ogenschouw worden genomen om lange termijn investeringen in de bestaande technologie te respecteren.

Bigger picture

Kort geformuleerd is het hoofddoel van ERTMS om optimaal gebruik te maken van beschikbare spoorinfrastructuur en maximale, veilige, interoperabele vervoerscapaciteit tegen minimaal energiegebruik te bereiken door gebruik van een computergestuurd systeem. Automatisch rijden (ATO) lijkt hiervan de ultieme uitvoering. Laten wij als nieuw doel ATO centraal stellen en ons de vraag stellen hoe ERTMS hieraan kan bijdragen.

De rol van de mens zal hierbij tevens opnieuw tegen het licht moeten worden gehouden. Welke rol hebben de machinist en de treindienstleider nog bij een automatisch rijdend vervoerssysteem? Waar kunnen mensen nog echt van waarde zijn bij goed ingepaste technologie? Automatisch rijden op de baan is vele malen beter controleerbaar in vergelijking tot automatisch rijden op de weg.

Sinds meerdere jaren wordt er getest op openbare wegen met automatisch rijdend personenverkeer. Eventueel gevaarlijke situaties zijn inhalen, afstand houden en bochten. In het geval van spoor, zijn deze in vergelijking tot het wegennet bijna te verwaarlozen. Met de huidige kennis en technologie is het reeds mogelijk treinen veilig te laten rijden op gecontroleerde infra. Dit gebeurt al op systemen elders, bijvoorbeeld de metro van Kopenhagen. Als we ATO als doel stellen, kunnen we niet anders stellen dan dat de stoel van de machinist verdwijnt.

Laten we bij ERTMS niet langer denken in groeistappen (levels), maar in een implementatiemodel dat past bij de eigenlijke vraag met technologie van 2019; Meer treinen, dichter op elkaar, met hogere snelheid, die zuinig zijn met energie en gemakkelijk de grens over kunnen ten behoeve van reizigers en verladers. Dat is het doel, niet het blijven voeren van eindeloze dialoog over de aaneenschakeling van documenten en voorschriften die wij ooit hebben bestempeld als ERTMS. Het oorspronkelijke idee is nog steeds goed en de technologie van 2019 is er klaar voor. Met 30 jaar aanvullende kennis en ontwikkeling is zoveel meer mogelijk!

ERTMS-congres

De academische wereld, in samenwerking met het bedrijfsleven, bevat het innoverend vermogen om hier een game changer te bewerkstelligen, daar waar de incentive voor ERTMS-innovaties vanuit de markt tot nu toe onvoldoende was. De TU Delft daagt u uit bovenstaand gedachtenexperiment bespreekbaar te maken tijdens het ERTMS-congres (dinsdag 26 Maart) op RailTech 2019.