TU Delft

Afstudeerprogramma TU Delft: ATO, blockchain en treinpositie

De TU Delft start in 2020 met een nieuw afstudeerprogramma, waarbij studenten zich zullen buigen over een reeks innoverende technologische vraagstukken op het gebied van dynamische snelheidsautorisatie, blockchain-technologie, treinpositiebepaling en de veiligheidsevaluatie van Automatic Train Operation (ATO). Omdat het om technologieën gaat die verder gaan dan de huidige vorm van ERTMS, heeft het afstudeerprogramma de naam ‘Beyond ERTMS’ gekregen.

De afstudeeropdrachten zijn vormgegeven vanuit een nauwe samenwerking tussen de Technische Universiteit Delft en Mott MacDonald. Om dit een inhoudelijk vervolg te geven en de link met het bedrijfsleven en de realiteit ook voor de student te versterken, zal het programma begeleid worden door Eelco Schrik, die als Senior Consultant Railway Signalling & Safety bij Mott MacDonald actief is en sinds dit academisch jaar betrokken is als gastdocent en onderzoeker bij de TU Delft. Het team wordt gevormd binnen de groep van professor Rolf Dollevoet, waarbij de nadruk komt te liggen op het optimaal gebruik van het gehele spoorsysteem, ten behoeve van de treinenloop als flow en daarmee de reiziger.

Dynamische snelheidsautorisatie

Dynamische snelheidsautorisatie (DSA) heeft als doel de doorstroming van railverkeer te kunnen besturen. Het Europese treinbeïnvloedingssysteem ERTMS gebruikt rijtoestemming (Movement Authorization) en een statisch snelheidsprofiel (Static Speed Profile) om treinbewegingen te sturen. Binnen de grenzen van de rijtoestemming (veilige afstand tot een gevaarpunt) en het statisch snelheidsprofiel (maximale snelheid toegestaan door de infrastructuur) mag de trein een willekeurige snelheid rijden.

Volgens de TU Delft is dit is geen optimaal mechanisme voor volwaardige, realtime beheersing van de doorstroming van treinverkeer. Via een dynamische snelheidsautorisatie (Dynamic Speed Authorization) waarmee treinen realtime op snelheid worden gestuurd, is die volwaardige beheersing volgens de universiteit wel mogelijk. De opdracht voor de afstudeerders is om te onderzoeken hoe de dynamische snelheidsautorisatie kan worden ingepast in ERTMS als een alternatief voor de rijtoestemming vanuit het ERTMS.

Blockchain-technologie

Een tweede technologie waar de studenten zich op mogen storten is de blockchain-technologie voor digitaal beveiligde communicatie tussen de trein en de wal. ERTMS maakt gebruik van GSM-R en triple-DES encryptie voor veilige communicatie tussen de wal en de trein.

Daartoe worden cryptografische sleutels fysiek in de trein en in het centrale beveiligingssysteem geprogrammeerd. Recentelijk won blockchain-technologie enorm in populariteit voor cryptografische beveiliging van digitale transacties. De opdracht voor de afstudeerders is om te onderzoeken of en hoe blockchain-technologie toepasbaar is voor de cryptografische beveiliging van trein-wal communicatie.

ATO Veiligheid

ATO (Automatic Train Operation), en automatisch rijden in het algemeen, zijn populaire onderwerpen van gesprek, maar een veilige implementatie van deze technologie is niet zonder meer op ieder vervoerssysteem denkbaar.

De derde opdracht heeft betrekking op de evaluatie van de veiligheid van ATO in het algemeen: welke veiligheidsrisico’s (hazards) ontstaan als er geen machinist meer op de trein zit? Worden overwegen gevaarlijker? Hoe moet er worden gereageerd in geval van extreem weer? Hebben wij echt hekken en perrondeuren nodig om te voorkomen dat mens of dier op het spoor belandt? Welke impact heeft ATO op regelgeving en operationele scenario’s, bijvoorbeeId voor werken aan het spoor? Is de huidige (spoorweg)wetgeving nog wel afdoende?

Treinpositiebepaling met GPS

Het vierde thema waar de afstudeerders hun onderzoek op mogen richten is de treinpositiebepaling via publieke positiebepalingssystemen zoals gps. Onder ERTMS lezen treinen balises (‘radiobakens’) op vaste plaatsen in het spoor om hun positie te kunnen bepalen en hun resterende afstand tot het einde van de rijtoestemming (Movement Authorization).

Onder ERTMS Level 3 (of hoger) is er echter geen treindetectie meer aanwezig in de baan. De trein moet dan zijn positie en integriteit (de constatering dat de trein nog heel is, oftewel onderweg geen wagons heeft verloren) rapporteren als veiligheidsrelevante informatie. Bij een grote storing in het systeem, kan het echter gebeuren dat deze veiligheidsinformatie verloren gaat, waarna er een gecompliceerd, mogelijk gevaarlijk, afhandelscenario volgt om de treindienst te herstellen. Treinpositiebepaling middels GPS (of een ander publiek positiebepalingssysteem) zou dit kunnen vereenvoudigen, veiliger maken en mogelijk nog meer verrassende mogelijkheden bieden.

Sterke link praktijk en theorie

Het Beyond ERTMS-programma zal verder worden uitgebreid met aanvullende opdrachten in de loop van 2020. “Wij nodigen het bedrijfsleven en overige geïnteresseerden uit om zich aan te sluiten bij deze nieuwe richting en samen de technologische basis te leggen voor een systeem waarmee wij de dagelijkse operatie op het hoofdrailnet in Nederland en daar buiten daadwerkelijk kunnen optimaliseren”, aldus Joris van Dijk van de TU Delft, die naast Eelco Schrik betrokken is bij de begeleiding van dit programma.

Onderwerpen: ,

Auteur: Marieke van Gompel

Marieke van Gompel is redacteur van SpoorPro en algemeen hoofdredacteur van ProMedia Group.

8 reacties op “Afstudeerprogramma TU Delft: ATO, blockchain en treinpositie”

Arco Sierts|13.01.20|13:18

De stellingname “Onder ERTMS Level 3 (of hoger) is er geen treindetectie meer aanwezig in de baan” is een veelgehoord, maar per definitie onjuist, uitermate hardnekkig en betreurenswaardig misverstand.

ETCS specificeert PER DEFINITIE de baan-trein-interface, oftewel de technische relatie tussen baan en trein tav Command Control Signalling. Wat er aan infrazijde nog meer gebeurd valt (echt waar!) PER DEFINITIE buiten die standaard. Ook trein-trein-communicatie tbv Integriteit zit er niet in.

Arco Sierts|13.01.20|13:41

Ik durf zelfs de stelling aan dit wijdverspreide en voortslepende misverstand de hoofdreden is dat Level 3 nog steeds niet operationeel is. Want als je niet goed begrijpt wat ETCS Level 3 exact inhoudt, hoe kan je er dan veilig systemen ermee ontwerpen? Er zal altijd infrazijdige detectie zijn. Hoe kan je anders wissels en spoorbruggen besturen?

Er is een serieus probleem in de spoorsector voor wat betreft het correcte begrip van methoden, principes en modellen uit de informatietechnologie…

Arco Sierts|13.01.20|13:54

Wat hier allereerst dringend noodzakelijk is, zijn heldere abstracte systeemmodellen. Uit een dergelijk model blijkt direct dat het huidige informatiemodel van Level 3 (=Integrity & Train length) op zijn zachtst gezegd hoogst ongelukkig is, qua veiligheid tekort schiet en een praktische toepassing hoegenaamd uitsluit. Dat fundamentele probleem los je niet op met nieuw technisch geknutsel, maar met een messcherpe analyse van het principiele probleem.

Arco Sierts|13.01.20|14:06

… en dat is: wat wil je nou eigenlijk weten? Dat is ten principale: “is de infraruimte, die we aan trein Y operationeel, beschikbaar wensen te stellen, veilig bereidbaar?”. Die vraag is NOOIT treinzijdig vast te stellen! Dat is per definitie een infrazijde vraagstelling.

Wat wel nuttig is, is om voor een vlotte onderlinge treinopvolging en een kosteneffectieve infra te weten waar de ACHTERKANT van de voorgaande trein uithangt. Nu moet dat ook vanuit de baan bepaald worden – en dat is duur.

Arco Sierts|13.01.20|14:21

In de huidige (fundamenteel incomplete) definitie van Level 3 wordt echter niet de positie van de achterzijde, maar – nodeloos ingewikkeld – de positie van de voorzijde + treinlengte + integriteit doorgegeven. Waarom het in vredesnaam nodeloos complex maken?

Arco Sierts|13.01.20|14:29

Ik vrees, in navolging van Lieuwe Zigterman, het antwoord hierop te kunnen geven: dit heeft het seinwezen-kartel gedaan om de toepassing van Moving Block onder ETCS langdurig te frustreren.

Want hoe stel je failsafe de treinlengte vast? Handmatig ingeven is een garantie op incidenten. En hoe stel je (dis)integriteit direct vast? En is dat mechanisme uberhaupt wel intrinsiek veilig & aldus op SIL4-niveau te krijgen? Daar kan je wel 20 jaar op gaan studeren – en dat gebeurd dus ook…

Arco Sierts|13.01.20|14:48

De oplossing ‘Hybrid ETCS L2/3’ is daarmee een ‘work-around’ voor 2 principiele issues:

1. strategisch-beleidsmatig: niet de economische doelen van de gebruikers, maar de belangen van de aanbieders bepalen de ETCS-architectuur.

2. technisch-inhoudelijk: we verzinnen nodeloos complexe technische ‘work-arounds’, zonder het fundamentele probleem te doorgronden. Complexiteit is bij kritieke veiligheidssystemen vragen om vergissingen en ongelukken.

Ik praat graag ‘es verder met Eelco, Joris en Rob

Arco Sierts|13.01.20|14:55

————————————————————————-
‘Het is een primaire taak van de wetenschap om onwetendheid te verhelpen,
onzin aan de kaak te stellen, vooroordelen te ontmaskeren en kritiek
te leveren op wat niet door de beugel kan.’
Emeritus-hoogleraar Pieter W. van der Horst, 16 juni 2006
————————————————————————

Reageer ook

Nog maximaal tekens

Log in via een van de volgende social media partners om je reactie achter te laten.