Treinbeïnvloeding

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Bakens zijn onderdeel van veel treinbeïnvloedingsystemen. Hier vier bakens in Zwitserland. Het baken buiten het spoor en het baken in het midden van het spoor horen bij het treinbeïnvloedingsysteem Signum, de twee gele bij het nieuwere ZUB-121.
Venlo spoor 1 naar Viersen
nr: 1 = Indusi,
nr: 2 = ATB-Vv,
nr: 3 = Assentellers

Treinbeïnvloeding is een systeem dat helpt voorkomen dat machinisten of treinbestuurders spoorwegseinen missen. Behalve bij treinen wordt treinbeïnvloeding ook wel toegepast bij light rail en metro's. Voor metroverkeer bestaan er treinbebesturingsystemen die de metrotreinen geheel automatisch besturen.

Ontwikkeling[bewerken]

De eerste treinbeïnvloedingsystemen ontstonden rond 1865. Deze eerste systemen waren mechanisch. Een voorbeeld is de 'Fahrsperre' die nog bij S-Bahn in Berlijn wordt gebruikt. Bij een stoptonend sein klapt naast het sein een constructie uit die bij een passerende trein een schakelaar voor de rem indrukt.

Bij latere systemen is geen fysiek contact met de trein meer nodig, wat slijtage voorkomt. Inmiddels is een grote variatie in treinbeïnvloedingsystemen ontstaan. Sommige treinbeïnvloedingsystemen waarschuwen alleen bij het passeren van seinen, andere grijpen automatisch in met een remming als niet correct op een sein wordt gereageerd en/of bewaken continu de snelheid van de trein.

De modernste systemen voor treinbeïnvloeding bieden meer functies dan alleen treinbeïnvloeding. Ze kennen bijvoorbeeld cabineseingeving. Seinen langs de baan, ook wel laterale seinen genoemd, zijn dan niet meer nodig. Het European Rail Traffic Management System geeft daarnaast ook gedetailleerde informatie over de positie van de trein door. Met deze informatiestroom is een betere verkeersleiding van het spoorverkeer mogelijk. Voor metroverkeer zijn systemen ontwikkeld die bekendstaan als Communications-Based Train Control. Deze systemen nemen de gehele besturing van het metroverkeer voor hun rekening. Bij de meest geautomatiseerde versies is er geen personeel op de metrotreinen nodig.

Indelingen naar functionalteit[bewerken]

Treinbeïnvloedingsystemen kunnen we indelen op basis van wat het systeem kan, ofwel naar functionaliteit. Bij de indeling van treinbeïnvloedingsystemen naar functionaliteit wordt gekeken naar de manier waarop het treinbeïnvloedingsysteem de machinist of treinbestuurder ondersteunt bij het opvolgen van spoorwegseinen. De oudste systemen zijn eenvoudig en laten vaak alleen een signaal in de cabine of stuurpost horen, bijvoorbeeld als de trein een spoorwegsein passeert dat een remopdracht geeft.

Treinbeïnvloedingsystemen naar functie
Soort treinbeïn-vloedingsysteem Omschrijving Meest toegepaste datatransmissie Faalveiligheid Actuele voorbeelden
Waarschuwings-systemen Deze treinbeïnvloedingsystemen waarschuwen slechts. De waarschuwing is bedoeld als ondersteuning bij het waarnemen van seinen. Bij het passeren bepaalde seinen (bijvoorbeeld geel) wordt een waarschuwingssignaal gegeven, bijvoorbeeld het laten horen van een gongslag. De datatransmissie loopt meestal via een baken dat een bepaalde spanning ten opzichte van het spoor heeft. De trein maakt direct elektrisch (galvanisch) contact met dit baken. Veel stopsystemen eisen dat een machinist binnen een bepaalde tijd een reactie geeft, bijvoorbeeld door te remmen of op een bevestigingsknop te drukken. Hiermee zijn deze systemen beperkt faalveilig. Er is echter geen zekerheid dat een machinist voldoende remt of na het drukken op de attentieknop een juiste beslissing zal nemen.
Stopsystemen Deze treinbeïnvloedingsystemen brengen een trein automatisch tot stilstand als deze een stoptonend sein voorbij rijdt of dreigt te rijden. Dit is de grootste groep van treinbeïnvloedingsystemen. De modernere stopsystemen brengen treinen in het algemeen tijdig, vóór het stoptonend sein tot stilstand. De alleroudste systemen van deze groep kenden mechanische contacten, maar meestal verloopt de datatransmissie via een één of meer inductiespoelen, die een magnetisch veld opwekken dat met een vaste frequentie wisselt. In de kern van de inductiespoelen bevindt zich vaak een permanente magneet. Als de inductiespoel niet functioneert, neemt de treinapparatuur het niet wisselende magnetische veld van de permanente magneet waar en zal de trein laten remmen. Dat maakt het stopsysteem faalveilig.
Systemen voor snelheidsbegrenzing Deze treinbeïnvloedingsystemen bewaken een beperkt aantal maximumsnelheden. Het Nederlandse ATB Eerste Generatie bewaakt bijvoorbeeld 40, 60, 80, 130 en 140 km/h. De datatransmissie vindt meestal plaats via gecodeerde spoorstroomlopen. Op het spoor staat een wisselspanning die een bepaald aantal malen per minuut wordt onderbroken. Het aantal onderbrekingen per minuut wordt de code genoemd. De bewaakte maximumsnelheid wordt ingesteld door de code. Als een code ontbreekt wordt de laagste snelheid bewaakt. Daardoor is het systeem faalveilig.
Systemen voor afstandsbegrenzing Deze treinbeïnvloedingsystemen bewaken de maximumsnelheid en de maximaal af te leggen afstand. Op basis van de remeigenschappen en de snelheid van de trein berekent de treinapparatuur op welk punt een remming uiterlijk moet zijn ingezet om tijdig tot stilstand te komen, of tijdig een lagere maximumsnelheid bereikt te hebben. Vanaf dat punt neemt de berekende maximumsnelheid steeds af, tot uiteindelijk 0 km/u aan het einde van de maximaal af te leggen afstand. Op deze wijze ontstaat een remcurve, een reeks van afnemende maximumsnelheden. Op basis van de remcurve bewaakt de treinapparatuur of er tijdig en voldoende geremd wordt. Zo nodig remt de treinapparatuur automatisch. Dit wordt wel remcurvebewaking genoemd. De datatransmissie bij deze systemen vindt plaats via transponders, via radiografische communicatie, en soms via kabellussen. Deze transmissiewijzen kunnen veel informatie aan de trein doorgeven. Deze systemen geven rijtoestemmingen aan de trein door om tot een bepaald punt te mogen rijden. Met aanvullende rijtoestemmingen kan dat punt steeds worden opgeschoven. Stokt het doorgeven van rijtoestemmingen, dan zal de trein niet verder rijden dan het eindpunt van de laatst ontvangen rijtoestemming. Dat maakt deze systemen faalveilig.

In Engeland zijn de termen train warning, train stop en train protection populair. Train stop en train warning zouden vertaald kunnen worden met waarschuwingsystemen en stopsystemen. Train protection systems zijn de systemen met meer functionaliteiten. Systemen voor afstandsbegrenzing worden in het Engels wel distance-to-go systems genoemd.

Overige indelingen[bewerken]

Er is ook een aantal andere indelingen voor treinbeïnvloedingsystemen mogelijk.

Indelingen naar datatransmissie[bewerken]

Datatransmissie is de wijze waarop informatie van de baan naar de trein wordt overgebracht. In Duitsland zijn twee treinbeïnvloedingsystemen in gebruik die genoemd zijn naar de wijze van datatransmissie:

Continue datatransmissie vindt voortdurend en dus overal langs het beveiligde spoor plaats. Een voorbeeld is Linienförmige Zugbeeinflussung (LZB). Een versie voor hogesnelheidslijnen (LZB 80) is in gebruik bij de Duitse spoorwegen; metroversies zijn in gebruik bij de Amsterdamse[1] en Rotterdamse metro. De continue datatransmissie verloopt hier overal op het beveiligde traject via een kabel tussen de rails. Het Nederlandse ATB-EG is ook een voorbeeld; in dit geval wordt conitnue datatransmissie verzorgd door een gecodeerde spoorstroomloop.

Discrete ('puntvormige') datatransmissie betekent dat de informatie op vaste plaatsen langs het spoor wordt doorgegeven aan de trein. Een bekend voorbeeld is het Duitse Punktförmige Zugbeeinflussung (PZB), ook wel Indusi genoemd. Nederlandse voorbeelden hiervan zijn ATB-NG en ATB-Vv.

Er zijn meerdere methoden voor het overbrengen van data voor treinbeïnvloeding, waaronder mechanisch en elektrisch contact, inductie en radiocommunicatie. Hoe jonger de wijze van datatransmissie, hoe meer data kan worden doorgegeven. Latere treinbeïnvloedingsystemen kennen vaak meerdere vormen van datatransmissie, waardoor ze het niet altijd éénduidig naar datatransmissie ingedeeld kunnen worden. Dit geldt bijvoorbeeld voor het Franse TVM, waarbij informatie voor snelheidsbegrenzing via spoorstroomlopen wordt doorgegeven en andere informatie via kabellussen. TVM is ingedeeld op basis van de transmissiewijze van de snelheidsbegrenzing. Een ander voorbeeld is het ERTMS, dat gebruikmaakt van transponders, radio (GSM-R), kabellussen en in sommige gevallen zelfs ook van seinen langs de spoorbaan ofwel laterale seinen. Het ERTMS is ingedeeld op basis van de transmissiewijze van de rijtoestemming in de toepassingsniveaus 2 en 3 van het ERTMS.

Treinbeïnvloedingsystemen naar datatransmissie
Datatransmissie In gebruik vanaf Beschrijving datatransmissie Functies Actuele voorbeelden
Mechanisch 1865[2][3] Bij een stoptonend sein wordt bijvoorbeeld een arm tussen de rails omhoog gebracht, zodat een beugel onder de trein die arm raakt en wegklapt als de trein passeert. Dit brengt de rem van de trein in werking. Dergelijke constructies werden soms ook aan de zijkant van de spoorbaan en de trein aangebracht.

Bij een verdere ontwikkeling wordt het mechanische onderdeel van de trein 'ingetrokken' als de trein remt, zodat het niet wordt geraakt door het onderdeel van de baanzijde.

treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep kennen discrete ('puntsgewijze') datatransmissie. Er kan één 'code' aan de trein doorgegeven worden.

De eerste systemen waren waarschuwingsystemen en lieten alleen een gong of een ander geluid in de cabine horen. Later werden deze systemen ook wel als stopsystemen uitgevoerd en brachten een trein tot stilstand als deze een stoptonend sein passeerde. De trein werd dan dus ná het stoptonende sein tot stilstand gebracht.

Nog latere treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep grijpen alleen in als de trein niet zelf al remt. Deze systemen kunnen een trein in veel gevallen wel voor het stoptonende sein tot stilstand brengen.

treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep bewaken geen maximumsnelheden.

Elektrisch contact 1872[4] Een baken in het spoor wordt bij bepaalde seinstanden onder een (lage) spanning gebracht. Een 'stroomafnemer', een soort staalborstel onder de trein, maakt contact met het baken. Er kan één signaal doorgegeven worden.

Bij een latere ontwikkeling kon het baken een positieve en een negatieve spanning voeren, zodat twee 'codes' aan de trein doorgegeven kunnen worden.

treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep kennen discrete ('puntsgewijze') datatransmissie.

Deze treinbeïnvloeingsystemen zijn waarschuwingsystemen. Ze brengen een trein niet tot stilstand en bewaken geen maximumsnelheden.

Bij het waarnemen van een elektrische spanning, bijvoorbeeld bij het passeren van een stoptonend sein, gaat een gong af in de cabine. Eventueel moet de machinist of treinbestuurder een handeling verrichten om te bevestigen dat hij het signaal heeft gehoord, en waarmee hij een noodremming voorkomt.

Gecodeerde stroomspoorlopen 1920 Een wisselspanning met een laag voltage wordt in pulsvorm op een van de spoorstaven aangebracht. Via de eerste as van de trein ontstaat een stroomkring die de trein via opneemspoelen meet.

Aanvankelijk zijn drie of vier verschillende pulsritmes of codes mogelijk, kenmerkende waarden zijn 75, 120 en 180 pulsen per minuut. Latere Franse systemen (TVM) kennen tot 27 codes.

treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep bieden continue datatransmissie.

treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep zijn systemen voor snelheidsbegrenzing. Ze bewaken een aantal maximum snelheden. Een trein die niet sneller rijdt dan de laagste maximumsnelheid kan een stoptonend sein passeren.

Elk pulsritme is gebonden aan een bepaalde maximumsnelheid. Het maximum dat wordt bewaakt is doorlopend zichtbaar in de cabine. Er volgt een noodremming als de trein sneller rijdt dan deze maximumsnelheid én niet voldoende remt.

Inductiespoelen 1934 De inductiespoelen zijn aangebracht in de spoorbaan. Zij wekken een magnetisch veld op dat met een vaste hoge frequentie fluctueert. Dat magnetische veld wordt opgevangen door een antenne in de trein. Verreweg de meeste inductiespoelen zijn rond een permanente magneet gewikkeld. Deze inductiespoelen worden ook wel magneten genoemd.

Meer recente treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep kennen twee of drie frequenties, het Spaanse ASFA zelfs vijf. De spoel geeft dan steeds een van de frequenties. Er zijn ook systemen die per sein gebruikmaken van meerdere inductiespoelen met onderling verschillende frequenties.

treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep bieden discrete ('puntsgewijze') datatransmissie.

De systemen uit deze groep zijn in het algemeen stopsystemen. De inductiespoelen bevatten eenvoudige informatie over de stand van de spoorwegseinen, met name of een sein een rem- of stopopdracht toont. Als een machinist niet voldoende remt bij nadering van een rood sein wordt de trein automatisch tot stilstand gebracht.

Vooral de nieuwere treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep bieden een behoorlijke mate van zekerheid dat een trein altijd vóór een stoptonend sein tot stilstand komt. Voorwaarde is daarbij dat de snelheid van de trein bij het passeren van de (eerste) inductiespoel niet sneller rijdt dan de maximale snelheid waarvoor het stopsysteem is ontworpen.

Sommige nieuwere systemen uit deze groep bewaken één of enkele maximumsnelheden.

Kabellussen 1964 LZB maakt gebruik van kabellussen die aansluitend aan elkaar liggen, waardoor dit systeem continue datatransmissie biedt. Kabellussen zenden continu (gemoduleerde) radiosignalen uit.

De kabellussen van LZB en SELCAB (dat een verdere ontwikkeling van LZB is) hebben een vaste lengte, gewoonlijk vijftig meter, en de polariteit wisselt bij elke lus. De wisseling van de polariteit wordt gedetecteerd door de treinapparatuur. Onnauwkeurigheden in de plaatsbepaling van de trein door bijvoorbeeld slippen en doorglijden worden bij elk begin van een lus opgemerkt en gecorrigeerd. Daarmee wordt de odometrie (plaatsbepaling) van de trein sterk verbeterd.

LZB 80 en SELCAB zijn systemen voor afstandsbegrenzing. De verdergaande computerisering maakt het mogelijk dat de apparatuur in de trein continu de maximumsnelheid van de trein continue berekenen en bewaken, tot aan het punt waar de trein stil moet staan. Deze twee treinbeïnvloedingsystemen bieden een grote mate van zekerheid dat een trein altijd vóór een stoptonend sein tot stilstand komt.

Andere systemen in deze groep, zoals de metroversies van LZB, zijn meestal systemen voor snelheidsbegrenzing. Ze bewaken een aantal maximum snelheden. Een trein die niet sneller rijdt dan de laagste maximumsnelheid kan een stoptonend sein passeren.

De treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep bieden cabineseingeving ofwel stuurpostsignalisatie.

Transponders 1982 Transponders zenden alleen wanneer ze zelf 'aangestraald' (bevraagd) worden. treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep bieden in het algemeen discrete ('puntsgewijze') datatransmissie. De systemen uit deze groep zijn vaak systemen voor afstandsbegrenzing. De verdergaande computerisering maakt het mogelijk dat de apparatuur in de trein continu de maximumsnelheid van de trein continue berekenen en bewaken, tot aan het punt waar de trein stil moet staan. De treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep bieden een grote mate van zekerheid dat een trein altijd vóór een stoptonend sein tot stilstand komt.

treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep bieden cabineseingeving ofwel stuurpostsignalisatie.

Uitzonderingen in deze groep vormen het Belgische TBL 1 en TBL 1+. Dit zijn stopsystemen en deze bieden alleen zekerheid dat een trein vóór een stoptonend sein tot stilstand komt als de snelheid van de trein bij het passeren van het baken beneden een bepaalde waarde ligt.

Gestandaardiseerde (radio)communicatie 2003 De meest recente groep van treinbeïnvloedingsystemen zijn interoperabel, of beloven dat op termijn te worden. Interoperabel betekent hier dat de datatransmissie in hoge mate is gestandaardiseerd. Het belang hiervan is dat spoorwegondernemingen niet steeds aan een eenmaal gekozen fabrikant gebonden zijn.

De datatransmissie verloopt in veel gevallen via radio, wat continue datatransmissie biedt.

Vaak wordt de positie van de trein door de treinapparatuur vastgesteld en via radio aan de baanapparatuur doorgegeven. Baanapparatuur voor treindetectie is dan niet nodig.

treinbeïnvloedingsystemen uit deze groep zijn systemen voor afstandsgrenzing. Ze bieden cabineseingeving ofwel stuurpostsignalisatie.

Deze systemen bieden een grote mate van zekerheid dat treinen maximumsnelheden niet overschrijden, en tijdig en voldoende afremmen om een lagere maximumsnelheid te bereiken of tot stilstand te komen.

Indeling naar ERTMS-specificatie[bewerken]

Het European Rail Traffic Management System (ERTMS) is een specificatie, dat is vastgelegd in besluit 2012/88/EU van de Europese Commissie. Door het ERTMS als een vast te leggen is het mogelijk gemaakt dat meerdere leveranciers ERTMS-systemen kunnen aanbieden. Dit besluit onderscheidt treinbeïnvloedingsystemen van klassa A en van klasse B.[6] Systemen van klasse A zijn treinbeïnvloedingsystemen die aan de ERTMS-specificatie voldoen[7]. Systemen van klasse B zijn treinbeïnvloedingsystemen die op 20 april 2001 binnen de Europese Unie in gebruik waren, maar niet aan de ERTMS-specificatie voldeden of voldoen[8].

Systemen die niet klasse A of klasse B zijn mogen in Europa in principe niet gebruikt worden, maar uitzonderingen zijn wel mogelijk. Een eerste uitzondering is het Belgische TBL 1+. Deze uitzondering was mogelijk omdat TBL 1+ gezien kan worden als TBL 1 met toevoeging eurobalises. Eurobalises zijn ERTMS-componenten en daarom is TBL 1+ ook te zien als het begin van de aanleg van ERTMS. Een andere uitzondering is het Nederlandse ATB-Vv. Deze uitzondering was mogelijk omdat bij ATB-EG een veiligheidsgebrek onderkend werd. Dit veiligheidsgebrek bestaat hieruit dat ATB-EG als laagste snelheid 40 km/h bewaakt en niet controleert of een trein daarna voor een rood sein zal stoppen. Het stopsysteem ATB-Vv controleert dit wel en daarom mocht het snelheidsbegrenzingsysteem ATB-EG aangevuld worden met ATB-Vv.

Indeling naar automatiseringsgraad[bewerken]

De indeling naar automatiseringsgraad[9] is gericht op metro's en light-railsystemen met een min of meer uniform materieelpark voor personenvervoer. Ook dit is een functionele indeling. Deze indeling is afkomstig van de Union Internationale des Tranports Publics (UITP)[10].

Automtatiseringsgraad van metro- en treinsystemen
Automatiseringsgraad Treinbesturing Trein in beweging zetten Trein stoppen Deuren sluiten Treinbesturing bij verstoring
Automatiseringsgraad 0 Rijden op zicht Machinist Machinist Machinist Machinist
Automatiseringsgraad 1 Rijden met treinbeïnvloeding Machinist Machinist Machinist Machinist
Automatiseringsgraad 2 Automatische besturing met machinist Automatisch Automatisch Machinist Machinist
Automatiseringsgraad 3 Rijden zonder machinist Automatisch Automatisch Conducteur Conducteur
Automatiseringsgraad 4 Onbemand rijden Automatisch Automatisch Automatisch Automatisch

Zie ook[bewerken]