Spokanisch Archief

SPOORWEGEN: treinbewaking en -be´nvloeding
Terug naar
Spoorwegen
 
Overkoepelend bestand
Veiligheid bij de spoorwegen
 

Treinbewaking en treinbe´nvloeding zijn niet strikt van elkaar te scheiden. Het is meer een historische en technische ontwikkeling die met deze twee termen wordt uitgedrukt. Grofweg kunnen we de twee begrippen als volgt definiŰren:

  1. Treinbewaking: de seinbeelden worden via "baancontacten" tussen of langs de rails aan de passerende trein doorgegeven, en in de cabine krijgt de machinist audiovisuele informatie over deze seinbeelden. Hij wordt dus extra gewaarschuwd dat hij moet afremmen of moet stoppen. Door op een zogenoemde kwitteerknop te drukken geeft hij te kennen dat hij de waarschuwing heeft begrepen.

  2. Treinbe´nvloeding: apparatuur verstrekt allerlei informatie over snelheidsbeperkingen en rem- en stopopdrachten aan de machinist en controleert of de machinist de opdrachten, gegeven via seinbeelden (en borden) opvolgt; zo niet, dan grijpt de apparatuur in en volgt er een snelremming.


A. Treinbewaking

De in het bestand Beveiligingssystemen beschreven bloksystemen betreffen alle de wijze waarop passerende treinen de seinen op (on)veilig zetten om een achteropkomende trein op tijd te laten stoppen, zodat er nooit meer dan ÚÚn trein in een blok aanwezig is.
Bij treinbewaking gaat het erom dat er gecontroleerd wordt of de machinist ook daadwerkelijk begrepen heeft wat de stand van de seinen is. Of meer concreet: dat hij kennis genomen heeft van een snelheidsbeperking (kan zowel een sein als een bord zijn) of een opdracht om te stoppen (altijd een stoptonend sein). Door op de zogenoemde kwitteerknop te drukken laat de machinist blijken dat hij kennis van de rem- of stopopdracht heeft genomen.
Treinbewaking werd in SpokaniŰ voor het eerst in 1931 toegepast op een aantal hoofdspoorlijnen met automatische elektrische beveiliging (zie OQ; die in 1945 blokbeveiliging zouden krijgen). De Spokanische Spoorwegen kozen voor een systeem dat verwant is aan het detectiessysteem in Frankrijk, BelgiŰ en Luxemburg, waarbij gebruikgemaakt wordt van een metalen contact tussen de rails waarop een spanning kan worden gezet, die via een soort staalborstel onder de locomotief opgepikt kan worden. Daar dit contact op een krokodillenrug lijkt, staat het ding in het Frans ook bekend als "crocodile". In SpokaniŰ wordt echter een gladde balk tussen de rails gebruikt die weinig aan een krokodil doet denken; desalniettemin spreekt met ook in SpokaniŰ wel van "kr˘codyl", waarmee dan eerder aan het technische systeem wordt gerefereerd dan aan het uiterlijk.

Bij lichtseinen en op punten waar een snelheidsbeperking met borden is aangegeven wordt tussen de rails een metalen balk (het zogenoemde baancontact) geplaatst waarop al dan geen spanning gezet kan worden (plus 24 volt, min 24 volt of geen spanning). Deze spanning wordt door een metalen borstel (het sleepcontact) onder de locomotief opgepikt en activeert in de cabine een signaal. De volgende mogelijkheden doen zich voor:

  1. Bij een snelheidsbeperkend sein of een snelheidsbeperkend bord:
    Het baancontact voert een positieve spanning van 24 volt. De passerende trein pikt dit met het sleepcontact op en in de cabine gaan een gong klinken en een gele lamp knipperen. Betekenis: afremmen tot de beperkte snelheid is bereikt! De machinist moet binnen 5 seconden op een kwitteerknop drukken ten teken dat hij de waarschuwing heeft begrepen. De gong zwijgt en het gele knipperlicht dooft. Uiteraard moet de machinist nu ook daadwerkelijk gaan afremmen. Als hij de kwitteerknop niet (op tijd) indrukt, volgt er een snelremming. Het systeem controleert dus alleen of de machinist de afremopdracht begrepen heeft, niet of hij ook echt snelheid vermindert.

  2. Bij een stoptonend sein:
    Het baancontact voert een negatieve spanning van 24 volt. Als de machinist volgens de voorschriften vˇˇr dit sein tot stilstand is gekomen, zal de trein het baancontact ter hoogte van het sein niet merken en gebeurt er niets. Als het stoptonende sein op groen gaat, zal de negatieve spanning van 24 volt verdwijnen en kan de trein zonder problemen het baancontact passeren. Als de machinist het stoptonende sein negeert (en dus over het baancontact doorrijdt) zal de negatieve spanning van 24 volt door de trein worden opgepikt, waardoor er een bel gaat rinkelen, een rood licht gaat knipperen en er een snelremming plaatsvindt.

  3. Bij een groen sein, dan wel een sein met de opdracht "doorrijden met beperkte snelheid":
    Het baancontact is altijd spanningloos en in de cabine gebeurt er niets.

  4. Bij een bord met de opdracht "doorrijden met beperkte snelheid":
    Hier is het baancontact meestal afwezig, maar bij gevaarlijke punten kan het wel aangebracht zijn. De procedure is dan gelijk aan nummer 1 hierboven (met dien verstande dat - als het goed is - de machinist de beperkte snelheid reeds aanhoudt). Deze uitzonderlijke situatie wordt extra aangegeven door het snelheidsbord van een onderbord te voorzien, type 709 (zie foto hieronder).

       

    De dubbelsporige, geŰlektrificeerde lijn Gralkrich--Aflif, hier bij het dorp F˘rt-Peeter, enkele kilometers ten noordoosten van Gralkrich; situatie juli 2003. De vlekken op de foto zijn dode muggen tegen de voorruit van de treincabine!

    Treinen richting Gralkrich dienen op deze plek een snelheid van 60 km/h bereikt te hebben (witte bord, type 101). 250 m verderop staat een hoofdsein dat vanwege de permanente snelheidsbeperking alleen groen knipperlicht kan geven (seinbeeld M2f, zoals op de foto) - of rood natuurlijk. In de praktijk wordt de 60 km/h op deze plek nogal eens overschreden, en daarom ligt er bij dit bord een baancontact tussen de rails dat een spanning van plus 24 volt voert als het hoofdsein groen knipperlicht geeft, zodat machinisten hier altijd met een gong gewaarschuwd worden dat er een snelheidsbeperking geldt.
    Als het hoofdsein verderop op rood staat, had de machinist al bij het voorsein (niet op de foto) moeten afremmen tot 40 km/h, en zou hij bij bord 101 ("60 km/h") hoogstens nog 20 Ó 30 km/h mogen rijden om tijdig voor het rode sein te kunnen stoppen. Met andere woorden: dit snelheidsbeperkende bord is nu niet geldig, het moet genegeerd worden en daarom zal het baancontact ook geen spanning voeren.
    Daarentegen zal het baancontact bij het stoptonende sein (de witte markering ervan is nog net op de foto te zien) nu een negatieve spanning van 24 volt voeren, zodat procedure 2 (hierboven) wordt gevolgd.

    Op de foto (2003) is te zien hoe de linkerbaan (richting Aflif) gemoderniseerd wordt, onder meer met betonnen dwarsliggers. Anno 2007 is de modernisering van beide banen gereed, en is het oude systeem met de baancontacten vervangen door een modern treinbe´nvloedingssysteem met bakens. Op de plaats van het roestige bord 101 staat nu een modern combinatiesein met een matrixbord, en het oude hoofdsein verderop is verdwenen. Zie rechts van de foto voor het huidige signaleringssysteem. Het combinatiesein kent twee seinbeelden: doorrijden met beperkte snelheid (60 km/h) of stoppen (matrixbord is nu gedoofd). Het baanvak tussen F˘rt-Peeter en Gralkrich CS is (nog) niet gemoderniseerd, zodat hier nog de oude voor- en hoofdseinen in gebruik zijn. Dit betekent dat het getoonde combinatiesein gevolgd wordt door een ouderwets voorsein, zodat het combinatiesein nimmer een voorseinbeeld kan tonen (want twee opeenvolgende voorseinbeelden zijn onmogelijk. Deze tamelijk uitzonderlijke situatie wordt aan de machinist bekendgemaakt met het gele bordje met de mededeling "SQ 45", wat wil zeggen: SluÜe-qurubos 45, oftewel "Blokbeveiliging ontwerp 1945". Dit is uitgelegd onder c. hierboven. De machinist weet nu dat hij geen combinatieseinen meer kan verwachten maar met aparte voor- en hoofdseinen te maken zal krijgen.



Bij werkzaamheden aan het spoor, of anderszins bij tijdelijke snelheidsbeperkingen, kan een tijdelijk baancontact aangebracht worden (altijd in combinatie met een snelheidsbeperkend bord). Zo wordt er dus een signaal doorgegeven dat snelheid verminderd moet worden, dit als extra waarschuwing bij het bord.

Samenvattend: het treinbewakingssysteem controleert of (a) de machinist een aanwijzing tot snelheidsvermindering (of een aanwijzing dat de snelheid reeds verminderd moet zijn) heeft begrepen en (b) de machinist bij een stoptonend sein niet doorrijdt. Als de machinist niet correct handelt, volgt een snelremming. Dit systeem is niet fail-safe, want als de spanning op het baancontact wegvalt of de apparatuur in de trein reageert niet op het afgegeven signaal, merkt de machinist niets, en lijkt het alsof alles veilig is en er met dienstsnelheid doorgereden kan worden. Maar als een opdracht tot snelheidsvermindering gegeven wordt omdat de machinist een stoptonend sein kan verwachten, zijn er in principe altijd twee controlepunten: ten eerste bij de opdracht om snelheid te verminderen en ten tweede bij het stoptonende sein. Het zal wel erg toevallig zijn als beide controlepunten defect zijn.
Als een machinist verzuimt om voor een stoptonend sein ook daadwerkelijk te stoppen, zal de detectieapparatuur dat pas merken als de trein het sein bezig is voorbij te rijden. De snelremming die dan automatisch plaatsvindt leidt er dus altijd toe dat de trein enige afstand voorbij het stoptonende sein tot stilstand komt. Daarom is het nodig om een zogenoemde overlap in te bouwen: een stuk spoor waar de trein nog veilig tot stilstand kan komen zonder een obstakel te raken. Dit betekent dat een stoptonend sein dus nooit direct bij een gevaarpunt kan staan maar altijd geruime afstand ervoor. Naarmate de snelheid van treinen hoger wordt, dient de overlapafstand (= remafstand) steeds groter te worden, wat tot praktische problemen leidt. Dat is ÚÚn van de redenen dat treinbewaking bij hogere snelheden niet toegepast wordt en treinbe´nvloeding een betere optie is. Hierover gaat Afdeling B.


B. Treinbe´nvloeding

Bij treinbe´nvloeding wordt niet alleen het gedrag van de machinist in een aantal beperkte gevallen gecontroleerd, maar wordt vooral geverifieerd of de trein zich zˇ gedraagt als de seinen en borden opdragen.
De blokbeveiliging ontwerp 1966 was aanvankelijk nog gecombineerd met het in A beschreven treinbewakingssysteem. In 1973 werden er proeven genomen met een nieuw, geavanceerd systeem dat Otomatise KrabÚe-systemm (OKS; Automatisch Be´nvloedingssysteem) werd genoemd (de afkorting OKS wordt in spoorwegjargon als ˘x uitgesproken, dat "os" betekent). Dit systeem, te vergelijken met ATB Eerste Generatie van de NS, en ontwikkeld door de laboratoria in Ies, werkte als een continu detectiesysteem, waarbij er een wisselspanning van 75 Hz op de spoorstaven werd gezet die in een bepaalde frequentie in en uit werd geschakeld. Deze frequentie bepaalde de maximum snelheid die er op dit stuk spoor gereden mag worden. Evenals het Nederlandse ATB-EG was dit een tamelijk grof systeem: alleen snelheidsstappen van 30, 60, 90 en 120 km/h konden worden bewerkt.
In 1979 besloot de SA om niet verder door te gaan met OKS. Er waren te veel storingen, het systeem was onbetrouwbaar en de grove stappen van telkens 30 km/u voldeden evenmin. Vooral het feit dat het contact tussen de wielen en de vaak roestige rails onvoldoende was om de wisselspanningfrequenties op te pikken, was een groot probleem. Bedenk dat het Spokanische spoorwegennet veel minder frequent bereden wordt dan het Nederlandse en dat er bovendien nog veel stoomtreinen in de jaren zeventig reden. Ook kwamen er geregeld storingen voor, veroorzaakt door interferentie met andere elektrische stromen, zoals de bovenleiding en de kabels in de kabelgoten langs de spoorbaan voor de bediening van seinen, wissels en dergelijke.

Politieke en financiŰle problemen verhinderden tussen ca. 1980 en 1995 een verdere ontwikkeling van een goed treinbe´nvloedingssysteem. Pas toen de blokbeveiliging ontwerp 1998 zijn intrede deed en ook succesvol bleek, was er een aanleiding om een nieuw treinbe´nvloedingssysteem te ontwikkelen. Ditmaal niet gebaseerd op een continue detectie via stroomkringen door de spoorstaven, maar via bakens tussen de rails. Dus zoals het Nederlandse ATB-NG, het Franse KVB en andere moderne systemen.
Het Spokanische systeem is bekend onder de naam Treno-krabÚos na Rels-gratyliys (TK-RG; Treinbe´nvloeding door railbakens). Op alle baanvakken waar dit is ge´nstalleerd, wordt dat aangegeven met bord type 550. Bovendien zijn de bakens tussen de rails opvallend geel van kleur en worden machinisten geacht te weten dat ze op een TK-RG-traject rijden (ze moeten de cabine-apparatuur hiervoor activeren en in de gaten houden).

   Borden 550 en 551

Het baken links op de foto is de standaarduitvoering (fabrikant SignLine). Bij baanvakken die in twee richtingen bereden kunnen worden (voornamelijk enkelsporige trajecten) is altijd nog een hulpbaken geplaatst (het smallere type rechts op de foto). De volgorde waarin beide bakens door een passerende trein worden geactiveerd bepaalt de rijrichting. Het hoofdbaken weet dan welke seinen voor de passerende trein relevant zijn.
Naast het hulpbaken is tegen de railstaaf nog een ander kastje te zien. Dat is de assenteller, die geactiveerd wordt door de flens van een passerend wiel.
(De foto is genomen op het enkelsporige, geŰlektrificeerde traject tussen FÔrfÔf en KwÔgseert, op de grens van Ales en Ben. Dit is een hoofdlijn waar intercity's rijden).


 
Op de hoofdlijnen van Tigof en Lomky moest de SA in opdracht van het InstituÜa furt Digitala Tegnol˘iy te Ies bakens installeren van de firma Diga.c˘m.
(Op de foto: baken enkele kilometers ten westen van Abenato­Ô, op het zuidelijke spoor.)

Het basisprincipe is als volgt: de toegestane maximumsnelheid die via een seinbeeld of een bord voor een bepaald baanvak is aangegeven, wordt in de cabine vermeld op een display. De snelheid knippert in gele cijfers, tezamen met een knipperend vraagteken, en er klinkt een gong. De machinist kan nu met een kwitteerknop te kennen geven dat hij het signaal heeft begrepen. Na druk op de knop gaat de snelheid branden en verandert het vraagteken in een groen brandend vierkantje. Dan moet hij afremmen tot de opgegeven snelheid. Het volgende baken staat op de plaats waar deze snelheid bereikt moet zijn. Als de snelheid inderdaad bereikt (of minder) is, verandert er niets. Als de trein nog te hard rijdt, gaat het snelheidcijfer snel knipperen, tezamen met een uitroepteken. De gong klinkt eveneens snel en er volgt een snelremming.
Bij een technische storing brandt er geen snelheidsaanduiding en knipperen vraagteken en uitroepteken alternerend, plus de gong.

Er bestaan twee soorten bakens: (a) gefixeerde bakens en (b) variabele bakens. De termen "gefixeerd" en "variabel" slaan niet op de plek waar de bakens zijn ge´nstalleerd (dat is altijd "vast"), maar op het signaal dat ze uitzenden.
Bij seinen die wisselende opdrachten kunnen geven (doorrijden met dienstsnelheid, beperkte snelheid, stop, ed.) zijn de bakens met een kabel op het seinsysteem aangesloten. Hun informatie kan dus variŰren, al naar gelang het seinbeeld.
Bakens die gerelateerd zijn aan een snelheidsbeperkend bord geven een gefixeerde informatie (namelijk altijd de snelheidsbeperking van het bord).

Onder de locomotief zit een antenne die de bakens zoekt. De bakens zelf hebben geen stroomvoorziening, maar de antenne zendt een signaal uit met 15 watt, waarmee het baken geactiveerd wordt. Dan zendt het baken de geprogrammeerde info met 50 kbit/sec uit, die door de antenne van de locomotief opgevangen wordt.
Het baken verstuurt een soort "telegram", bestaande uit 32 bits en 4 woorden: een synchronisatiewoord, 3 codewoorden, 3 controlewoorden en weer een synchronisatiewoord. Er worden minstens 8 "telegrammen" verstuurd en 4 opeenvolgende dienen indentiek te zijn. Zo niet, dan is er iets mis en accepteert de locomotief de baken-info niet.

Als een baken kapot is, vangt de antenne van de locomotief geen signaal op en weten de loc en de machinist niet dat er iets fout is. Op sommige lijnen dient de machinist hierop alert te zijn: hij kan de bakens (met hun felgele kleur) wellicht zien en/of hij weet dat er bakens bij de seinen aanwezig moeten zijn. Zo kan hij ook ontdekken dat ze niet werken. Hij dient dit terstond aan de verkeersleiding te melden.
Er zijn ook trajecten waarop altijd twee identieke bakens zijn ge´nstalleerd. Als de computer in de loc ontdekt dat hij de signalen van slechts ÚÚn baken ontvangt, weet hij dat de ander stuk is en zal de machinist worden ingelicht. Eventueel volgt een snelremming.
Er bestaan ook trajecten waar de treincomputer bijhoudt welke signalen er van het voorafgaande baken ontvangen hadden moeten worden. Als dit baken stuk is, zijn die signalen dus niet ontvangen, en zal er bij het volgende baken een waarschuwing volgen in de trant van "vorig baken gemist".

Ook als de snelheid verhoogd mag worden, wordt dit op de display aangegeven. De machinist kan weer kwitteren, maar als hij dat nalaat heeft dat geen effect. Op deze wijze is er dus een hechte samenwerking tussen techniek en machinist. De techniek deelt elke snelheidsverandering mee, de machinist geeft te kennen dat hij die mededeling heeft begrepen en adequaat zal handelen, de techniek verifieert of de machinist inderdaad handelt zoals voorgeschreven, en als dat niet het geval is, volgt een waarschuwing. De machinist kan alsnog zijn nalatigheid herstellen, en doet hij dat niet dan stopt de trein.
TK-RG is (nog) niet in staat om het gedrag van een trein geheel te be´nvloeden, zodanig dat alle handelingen die de machinist verricht door de techniek worden overgenomen. Ook al zou de techniek daartoe wel in staat zijn, dan nog is het de vraag of hiervan gebruikgemaakt zal worden. Immers, een geheel automatisch werkend systeem dat precies datgene doet wat een machinist moet doen zou hem feitelijk overbodig maken. We hebben dan met een geheel geautomatiseerd transportsysteem te maken waarbij de "man op de bok" niet mÚÚr hoeft te doen dan te checken of de techniek naar behoren werkt. Zoiets als de automatische piloot in een vliegtuig, waarbij de piloten een dutje kunnen doen.
Vooralsnog zullen vakbonden en de publieke opinie op de bres staan om een compleet geautomatiseerd treinbesturingssysteem te verhinderen.

Het baken registreert een snelheidsbeperking tot 70 km/h. Er klinkt een gong en de machinist moet kwitteren.
De machinist heeft gekwitteerd en dus "beloofd" om de snelheid tot 70 km/u te verminderen.
Het volgende baken geeft een signaal dat de snelheid maximaal 70 km/h mag bedragen, maar de trein rijdt harder. Snelle knippering en een rood waarschuwingsuitroepteken. De machinist krijgt alsnog de kans om snel af te remmen. Doet hij dit niet dan volgt een snelremming en de trein stopt.
Het systeem is buiten werking; de machinist dient zelf op zijn hoede te zijn.

© De Twee Hanen v.o.f. Ľ Kimswerd Ľ The Netherlands

DA 00 Ľ SPARC 27 mei 2007