RIF_ERTMS_09-2020

Studie: combinatie ATO en ERTMS Hybrid Level 3 levert veel capaciteit op

Als de spoortechnieken ERTMS Hybrid Level 3 en Automatic Train Operation (ATO) gecombineerd worden, dan kan de bezetting van het spoor met ruim 40 procent worden gereduceerd. Dit blijkt uit een case study waarin een simulatie is gedaan met een toekomstige dienstregeling. Masterstudent Ruben Vergroesen  aan de TU Delft voerde in samenwerking met ProRail onderzoek uit naar Automatic Train Operation (ATO) en spoorbeveiligingssysteem ERTMS.

Voor het onderzoek werd gekozen voor de SAAL-corridor tussen Schiphol, Amsterdam, Almere en Lelystad. Daarbij werd ATO in combinatie met verschillende versies van ERTMS gesimuleerd. Daarbij werd gekeken wat de combinatie van ERTMS met ATO betekent voor de capaciteit op het spoor voor de fictieve dienstregeling van 2030.

Het koppelen van het Hybrid Level 3-systeem met ATO leverde gemiddeld een reductie van de spoorbezetting van 43,8 procent op in vergelijking met het huidige spoorbeveiligingssysteem ATB EG/NS’54. Het betekent volgens Vergroesen niet automatisch dat 40 procent minder spoorbezetting ook ruimte biedt voor 40 procent meer treinen. Dit hangt volgens hem ook al van de dienstregeling en het type treinen.

Het optimaliseren van het rijgedrag van de trein door ATO was kleiner dan gedacht, vertelt Vergroesen: “Het verschil dat ATO bracht in de vergelijking ‘machinist tegen computer’ was relatief klein. De grootste winst die ATO brengt zat in de mogelijk om de buffers tussen treinen te verkleinen.”

ERTMS-levels

Het huidige verouderde systeem ATB/NS’54, ERTMS Level 2 en Hybrid Level 3-systemen werden in combinatie met ATO getest. Vorig jaar gaf de overheid groen licht voor het uitrollen van ERTMS in Nederland. Hierbij is gekozen om ERTMS Level 2 in te zetten op een aantal Nederlandse trajecten, met de mogelijkheid om dit later uit te breiden naar Level 3.

Met Level 2 wordt er geen gebruik meer gemaakt van de seinen langs het spoor en wordt alle informatie die de machinist nodig heeft in zijn cabine op een scherm getoond. Hierbij is er nog wel fysieke treindetectie langs het spoor nodig om de locatie en integriteit (volledigheid) van de trein te bepalen.

De grootste daling van de bezetting van het spoor kan worden bereikt met kortere bloklengtes, blijkt uit het onderzoek. Bij Hybrid Level 3 wordt een blok opgedeeld in kortere virtuele blokken. Deze blokken zijn niet begrensd door fysieke treindetectie, maar communiceren met het ERTMS-systeem die als het ware garandeert dat treinen zich in die virtuele blokken bevinden. In het onderzoek wordt een blok tot honderd meter verkleind. Theoretisch gezien kan het blok zo klein gemaakt worden als gewenst, maar vanaf een bepaalde blokgrootte is er weer minder capaciteitswinst als je ze nog verder verkleint.

Het Hybrid Level 3-systeem gebruikt de fysieke bloksecties en treindetectie aanwezig in het Level 2-systeem, en kan daarnaast gebruikmaken van de virtuele kortere blokken. Treinen die een Train Integrity Monitor (TIM) bevatten (treinen die kunnen bewijzen compleet te zijn) en verbonden zijn, kunnen de virtuele bloksecties volledig benutten. Dit maakt kortere opvolging vergelijkbaar met het Level 3-systeem mogelijk. Treinen zonder TIM zoals goederentreinen kunnen hierdoor blijven rijden, terwijl treinen met een TIM de voordelen van het Level 3-systeem kunnen benutten.

Dienstregeling

De simulaties uit het onderzoek laten een flinke reductie in de spoorbezetting zien. De daadwerkelijk te behalen hogere capaciteit op het spoor hangt nog van een aantal factoren af. Zo speelt de dienstregeling een belangrijke rol. Ook wordt er als ATO daadwerkelijk ingevoerd gaat worden ook naar andere zaken dan spoorcapaciteit gekeken, zoals energiebesparing en bijvoorbeeld comfort van de reizen. Daardoor zal de capaciteitswinst wat lager uitvallen dan in de case study, die alleen naar de theoretische spoorbezetting kijkt.

Om de daadwerkelijke spoorbezetting te berekenen, is er een zogeheten compressie gemaakt van de dienstregeling. Hierbij wordt in het model alle lege ruimtes tussen treinen eruit geduwd. Bij een dienstregeling op een traject van een uur kan het bijvoorbeeld zo zijn dat maar 40 procent van de tijd het spoor daadwerkelijk bezet is door een trein. Dat hangt volgens de onderzoeker af van meerdere factoren, waaronder de dienstregeling.

Kortere buffer

In de huidige planning van de Nederlandse dienstregeling is er een buffer van 60 seconden tussen reizigerstreinen. Deze buffer is toegepast om de verschillen tussen opeenvolgende treinbewegingen op te vangen en conflicten en vertragingen te voorkomen. De homogenisering van het rijgedrag die ATO kan brengen kan een kortere buffer mogelijk maken. ATO mag een trein later laten remmen dan toegestaan voor machinisten die rijden  onder ERTMS. Op de lokale spoorlijnen in het noorden en oosten van het land is deze buffer al verkleind naar 30 seconden.

Het onderzoek laat ook zien dat de uitkomsten erg afhankelijk zijn van het betreffende traject. Vergroesen: “Als je de Schipholtunnel en het stuk rond Duivendrecht vergelijkt gaf dit hele andere resultaten. Het gebied rond Duivendrecht zit vol met aansluitingen en aftakkingen naar andere lijnen, en door verschillend verkeer van verschillende snelheden verlies je capaciteit. Schiphol daarentegen is in feite één grote tunnel is waar alles doorheen moet, waardoor er een hogere capaciteit mogelijk is.”

ERTMS is in Nederland ingevoerd op de HSL-Zuid, Amsterdam-Utrecht, de Hanzelijn, op de Havenspoorlijn en de Betuweroute. Het is nog de vraag wanneer ERTMS Level 3 ingevoerd kan worden, en of er daarvoor ook gebruik gaat worden gemaakt van Hybrid Level 3.

Bekijk hier het volledige onderzoek.

Lees ook:

U las zojuist één van uw gratis premium artikelen

Onbeperkt lezen? Stap nu in en profiteer van de introductieaanbieding.

Bekijk de introductieaanbieding

Auteur: Esther Geerts

Reageer ook

Nog maximaal tekens

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