Seinwezen Net

ATB Verbeterde Versie

ATB-VV is een systeem waarbij bakens op drie vaste afstanden voor een stoptonend sein aangeven dat de trein een stoptonend sein nadert. De bakens zijn aan de buitenkant van de rechter rail gemonteerd, zodat het systeem richting afhankelijk is. De bakens zijn geplaatst op 120, 30 en 3 meter voor het sein. Als de trein te snel rijdt, grijpt de apparatuur in de trein in door de trein tot stilstand te brengen. Daarna kan de machinist ontgrendelen en verder rijden. Hierdoor is dus een heel bewuste handeling nodig om aan het stoptonende sein voorbij te rijden. Het systeem is echter niet failsafe, wat betekent dat een eventueel falen van het systeem niet automatisch leidt tot een veilige toestand. De treinapparatuur grijpt dus niet in als de ATB-Vv-baanapparatuur niet werkt.

ATB-VV is een aanvulling op het ATB-EG systeem en wordt geplaatst in de ATB-VV bewakingszone van een sein. Het systeem wordt toegepast als extra bewaking voor specifiek daartoe aangewezen lichtseinen. Het systeem is ook geschikt voor beveiliging van een stootjuk, aan het einde van een kopspoor.

 

Vrijwel alle in Nederland rijdende treinen zijn voorzien van ATB-VV.

 

Figuur 1  ATB-VV baken voor een stoptonend sein

 

 

De aanleiding

Toen in 1962, na het grote spoorwegongeval in Harmelen, het besluit werd genomen ATB in te voeren in Nederland ontstond er een discussie tussen NS, voorstander van een continu systeem, zoals het door GRS aangeboden systeem, en het ministerie, dat meer voelde voor een intermitterend systeem, zoals Indusi, dat sneller in te voeren zou zijn.

Uiteindelijk viel de keuze op het continue GRS systeem. Destijds was het uitgangspunt dat eerst begonnen moest worden met invoeren van ATB daar waar de risico’s het grootst waren, op het reizigersnet, waar treinen met snelheden van 100 km/h of meer reden. Er werd bewust gekozen voor het niet toepassen voor een “code Geel”, voor het snelheidsgebied tussen 0 en 40 km/h, waardoor het onderscheid tussen het passeren van een Geel of een Rood (stoptonend) sein had kunnen worden gemaakt en bewaakt. De reden daarvoor was dat de meeste stationsgebieden lage snelheidsgebieden zijn waar het risico als laag werd ingeschat. Op deze wijze hoefden de sporen in wisselstraten en de perronsporen (anders dan daar waar met hogere snelheid kon worden doorgereden) niet te worden voorzien van gecodeerde spoorstroomlopen. Het spreekt vanzelf dat daardoor de inbouw ATB aanzienlijk sneller en goedkoper kon worden gerealiseerd. In het lage snelheidsgebied werd vertrouwd op een controle van het “handelingsbekwaam” zijn van de machinist, die zijn oplettendheid moest bewijzen door regelmatig op een grote rode kwiteerknop te drukken.

Het ATB-beleid dat NS in overleg met het ministerie formuleerde, legde overigens nadrukkelijk vast dat het zogenaamde “gat in het lage snelheidsgebied” zou worden aangepakt nadat de inbouwprogramma’s in baan en trein afgerond zouden zijn. Voor die inbouw was wat toen “moderne beveiliging” werd genoemd (B-relais beveiliging) vereist. In 1962 was ca 40% van het net voorzien van die moderne beveiliging en de inbouwprogramma’s ATB werden vaak gecombineerd met de vernieuwing beveiliging programma’s (VBV). Na wat aanloopmoeilijkheden in de 60’er jaren, begon de invoering vanaf ca 1970 op gang te komen. (Berger, 1981) In 1992 was het rompnet zo ongeveer voorzien van ATB en wat later begon NS aan de ontwikkeling en invoering van ATB Nieuwe Generatie. Dat intermitterende systeem, gebaseerd op de technologie van Alstom, die ook al in het TBL2 systeem in België en in een van de ATP trials in de UK, op de Chiltern line, was toegepast, voorziet in remvcurvebewaking en kon dus gebruikt worden om het passeren van stoptonende seinen te voorkomen. De ideeën destijds voorzagen in een ATB NG stap 1, stap 2 en stap 3, ontwikkelingsstappen die wel iets leken op wat nu ETCS level 1 t/m 3 is. Uiteindelijk is alleen stap 1 gerealiseerd en op een aantal nevenlijnen die buiten het oorspronkelijke inbouw ATB-programma vielen ingebouwd. Een volgende stap zou de uitrol op het hoofdnet zijn geweest, te beginnen met bijzondere gevaarpunten etc. waar bescherming tegen STS passages gewenst was. Zover kwam het echter niet, omdat de ontwikkeling en uitrol van ATB NG werd stopgezet ten gunste van het ERTMS/ETCS project.

De ontwikkelingen rond de perceptie en acceptatie van risico’s stond natuurlijk ook niet stil en een aantal (bijna) ongevallen veroorzaakt door het door rood rijden, leidde tot toenemende druk, bijvoorbeeld van de Spoorwegongevallenraad, om het zgn.”gat in de ATB” te dichten. Daarbij werden zowel NS als het ministerie bekritiseerd om het stopzetten van de uitrol van ATBNG ten faveure van ETCS, dat alsmaar langer op zich liet wachten. In 2004 was de maat vol, de spoorbranche formuleerde een ambitie om het aantal STS gevallen ten opzichte van 2003 op termijn met 50% te reduceren en het daarmee verbonden risico met 75%. De minister maakte geld vrij voor de aanpak van een aantal geselecteerde gevaarpunten met een aanvullend ATB systeem, dat in eerste instantie door Nedtrain Consulting was voorgesteld onder de naam  ATB++. Let wel, dubbelplus, want de naam ATB+ was al gebruikt voor een ATB-EG variant waarmee op de Schiphollijn de maximumsnelheid voor code 96 (groen) wordt verhoogd van 140 km/h naar 160 km/h. Nadat de ontwikkeling niet snel genoeg bleek te vlotten, gaf de Spoorsector in 2007 de opdracht tot uitontwikkeling en invoering van wat ATB-VV (ATB Verbeterde Versie) zou gaan heten, aan een combinatie van Alstom en Movares. Het systeem is vanaf 1 januari 2009 operationeel.

Werking

ATB-VV is een ATB-systeem dat functioneert bij snelheden onder de 40km per uur. Het systeem heeft als doel te voorkomen dat treinen een stoptonend sein onbedoeld kan passeren.

De lengte van de ATB-VV bewakingszone bedraagt 120 meter. Het systeem is standaard uitgerust met drie bakens en een lus.

ATB-VV maakt gebruik van bakenzenders op vaste afstanden voor een sein. Het eerste baken dat een trein tegenkomt ligt op 120 meter, het tweede op 30 en het derde op 3 meter voor een sein, in de rijrichting gezien rechts, aan de buitenkant van de rechterspoorstaaf. De drie bakens hebben elk een eigen “stop” frequentie die uitgezonden wordt als het sein waar de trein op af rijdt stop toont.

Elk baken kan ook een “door” frequentie uitzenden (dezelfde voor de drie typen bakens). Toont het sein een roodvariant (rood of rood-knipper), dan zorgt de baanapparatuur voor het uitzenden van de stopfrequenties. Uiteraard is er dan geen ATB-EG code in de spoorstroomloop aanwezig, overeenkomend met het cabinesein Geel.

Detecteert de trein een stopfrequentie, dan wordt een remcurve berekend en bewaakt de ATB-VV treinapparatuur dat de trein het snelheidsprofiel van die remcurve niet overschrijdt. Gebeurt dat toch, dan volgt zonder meer een snelremming. De vaste combinatie van stopfrequentie en afstand van het baken tot het stoptonende sein maakt een (her)ijking van de meting van de afgelegde afstand mogelijk. Op deze wijze moet zeker gesteld worden dat de trein het stoptonende sein niet passeert.

Om toch nog bij het sein te kunnen komen (de meeste treinen en machinisten zullen de trein tot stilstand kunnen brengen voordat het sein, of baken 3 bereikt wordt), wordt een vrijlaatsnelheid van 10 km/h toegestaan. Een trein die met die vrijlaatsnelheid baken 3 passeert terwijl dat nog zijn stopfrequentie uitzendt, krijgt op dat moment alsnog een snelremming opgelegd door de treinapparatuur.

Bij stoptonend sein bewaakt ATB-VV de maximale veilige snelheid van een trein als functie van de resterende afstand tot het sein. Bij overschrijding van deze snelheid volgt een rem­ingreep.

De bewakingsfuncties zijn als volgt:

-         op 120 meter voor het sein: start van de remcurvebewaking in geval van stoptonend sein. Na passage van dit baken bewaakt het systeem een remcurve tot een vrijlaatsnelheid ter plaatse van het sein waarmee de trein tijdig voor het sein tot stilstand kan komen.

-         op 30 meter voor het sein: update van de afstand van de trein tot het sein indien het sein nog stoptonend is of beëindiging bewaking in geval van seinbeeldverbetering. Na passage van dit baken bewaakt het systeem een remcurve tot een vrijlaatsnelheid ter plaatse van het sein waarmee de trein tijdig voor het sein tot stilstand kan komen.

-         op 3 meter voor het sein: Directe stop indien het sein nog stoptonend is of vrijgave in geval van seinbeeldverbetering.

 

Figuur 2 ATB-VV baanapparatuur

 

De ATB-VV baanapparatuur bestaat uit de volgende componenten Een centrale unit (ASU = ATB-VV StuurUnit)

-         Een kast voor plaatsing van een ASU (ASK = ATB-VV Schakel Kast)

-         Bakens en een lus

-         Railaansluitpotjes (RAP)

Functie bakens en lussen

In functioneel opzicht zijn er drie verschillende bakens. De bakens zenden een frequentie uit conform de ligging ten opzichte van het sein en het getoonde seinbeeld.

Om de remcurvebewaking ook tussen twee bakens te kunnen opheffen kan gebruik worden gemaakt van een lus. Omdat de remcurvebewaking ook wordt opgeheven bij ontvangst van ATB-EG code is toepassing van een lus niet in alle gevallen zinvol.

Bij stoptonend sein zendt een lus geen signaal uit. Wanneer het sein uit de stand stop is zendt een lus een signaal uit waarmee release-informatie wordt gegeven.

De bewaking door ATB-VV wordt beëindigd:

-         Wanneer informatie van een ATB-VV‑baken of een ATB-VV‑lus wordt ontvangen waaruit blijkt dat het sein uit de stand stop gekomen is.

-         Wanneer ATB-EG-code wordt ontvangen, waardoor het ATB-EG-systeem een hoger (> 40 km/u) snelheidsplafond gaat bewaken.

-         Wanneer de trein keert, koppelt of splitst en wanneer de trein opnieuw wordt “opgebouwd”.

De bakens worden bevestigd aan de buitenzijde van de rechterspoorstaaf in de rijrichting gezien. De lussen worden aan de binnenzijde in de ziel van de rechterspoorstaaf geleid. De retourleiding wordt in het midden van het spoor in een goot gelegd. Om inductieve beïnvloeding van en door de lus te voorkomen wordt halverwege de lus een kering aangebracht.

Bakens en lussen kunnen niet in wissels worden aangebracht. Om te voorkomen dat een trein code ontvangt die niet voor hem is bestemd, dient de afstand van bakens en/of lussen ten opzichte van het nevenspoor altijd groter dan of gelijk te zijn aan 1,4 meter. Bakens en lussen behorende bij de ATB-VV bewakingszone van achtereenvolgende seinen mogen niet overlappen.

Bij het beveiligen van een stootjuk aan het einde van een kopspoor worden de bakens op dezelfde manier geprojecteerd als bij het beveiligen van een sein, met uitzondering van baken B3: deze wordt in deze situatie niet toegepast. Bij toepassing van ATB-VV voor beveiliging van een stootjuk is geen lus nodig.

Beperkingen

ATB-VV is een toevoeging op het Nederlandse treinbeïnvloedingssysteem ATB-EG, ontworpen om in het lage snelheidsgebied om treinen automatisch voor een stoptonend sein tot stilstand te kunnen brengen. Het is met grote mate van zekerheid effectief bij snelheden tot 40 km/h. Tot 70 km/h is er wel zekerheid dat de trein tot stilstand komt, maar is niet gegarandeerd dat de trein vóór het stoptonende sein (STS) tot stilstand komt.

Net als elk technisch systeem heeft ATB-VV beperkingen. ATB-VV werkt alleen bij het vooruit rijden vanuit de voorste cabine en dus niet bij het achteruit rijden of bij het geduwd rangeren. Dat laatste is trouwens een probleem in vrijwel elk puntvormig ATB systeem.

Deze beperkingen zijn bewust geaccepteerd, zie o.a. het onafhankelijk onderzoek STS problematiek uit 2010 [5].

Geduwd rangeren (machinist kijkt naar voren, tegen de wagens) is niet mogelijk met ATB-VV zonder het systeem compleet uit te schakelen. Dit omdat het sein al afgereden is door de de vooroplopende wagens, voordat de locomotief bij het sein komt. Daardoor rijdt de locomotief daarna over diverse bakens die denken, dat de locomotief door het rode sein wil gaan.

De bewaking van een remcurve wordt beëindigd zodra een trein kop maakt, splitst of gecombineerd wordt. Door dat laatste effect is ook de bewaking bij het onterecht vertrekken bij/door een stoptonend sein in sommige gevallen minder effectief.

 

Figuur 3 ATB-VV baken en ATB opneemspoel

Net als bij alle ATB systemen die een override mogelijkheid hebben om na een aanwijzing of bij storing een stoptonend sein te kunnen passeren zonder een snelremming te krijgen kan een machinist ten onrechte denken dat er een storing is, het systeem reset en verder rijden, zonder zich te realiseren dat het sein rood was.

Het is systeem is bewust eenvoudig gehouden om snel en kosteneffectief ingevoerd te kunnen worden, aan de “vooravond van de uitrol van ETCS”, waarbij effectiviteit voor een compleet fail-safe ontwerp ging. Het is een systeem uit de categorie puntvormige ATB systemen, zoals Indusi, PZB, TPWS, zonder cabinesignalering en met een beperkte vorm van remcurvebewaking.

Figuur 4 ATB-VV remcurvebewaking ((c) Movares

Zou voordat de trein het sein bereikt dat sein alweer een seinbeeld gaan tonen dat voorbijrijden toestaat, dan zenden de bakens de doorfrequentie uit en zal in de meeste gevallen, ook weer een ATB-EG code via de spoorstroomloop worden uitgezonden. Zodra de trein een van deze signalen oppikt, wordt de bewaking van de remcurve beëindigd. Is de trein tot stilstand gekomen voor het sein en ziet de machinist dat het seinbeeld verbetert, dan verbetert het cabinesein zodra er weer een geldige ATB-EG code wordt ontvangen, of kan de machinist met de vrijlaatsnelheid oprijden tot bij het sein, waar baken 3 de doorfrequentie uitzendt en de remming en bewaking van de vrijlaatsnelheid beëindigt. Op punten waar dat voor de doorstroming van het verkeer gewenst is, kan eventueel de doorfrequentie ook via een luskabel in het spoor worden uitgezonden.

Figuur 5 ATB-VV encoder

Omdat ATB-VV primair is bedoeld als een aanvulling op het bestaande ATB-EG systeem is er bewust voor gekozen het systeem niet als een fail-safe systeem, d.w.z. volgens de veiligheidseisen overeenkomend met de SIL4 klasse te ontwerpen, maar als een SIL 1 systeem. Wel geldt de eis dat de ATB-VV “apparatuur” de ATB-EG functionaliteit, die wel aan de hoogste, d.w.z. SIL4, eisen voldoet niet minder veilig mag maken. ATB-VV treinapparatuur is ontworpen als een aanvulling achteraf op de bestaande ATB-EG. Afhankelijk van de generatie treinapparatuur kan dat als “een extra kastje” of als een software wijziging plaatsvinden. In de baan wordt de sturing van ATV VV bakens afgeleid van de seinsturing, inde eenvoudigste vorm van de stuurspanning van rode lamp in het sein, al of niet via wat wisselstand selectiecontacten als de lay-out wat ingewikkelder is.

Dat leidt tot een zwakheid. Omdat in Nederland het branden van de seinlamp in de regel niet bewaakt wordt (lampstroomcontrole), kan ATB-VV niet vaststellen of de rode lamp echt brandt en kan het dus voorkomen dat ATB-VV het rijden voorbij een gedoofd sein (dat dan natuurlijk eigenlijk wel veilig had kunnen/moeten tonen) niet tegenhoudt.

ATB-VV is, als het goed is, voor de machinist onzichtbaar op de achtergrond aanwezig. Het heeft geen cabinesein en vraagt ook niet om bedienhandelingen, behalve het “ontgrendelen” na een snelremming, storing in de ATB-VV, of wanneer een stoptonend sein met toestemming moet worden gepasseerd.

ATB-VV maakt gebruik van het signaal dat via de rechter ATB opneemspoel wordt ontvangen, maar heeft verder geen interactie met en vervangt ook geen functies van de ATB-EG treinapparatuur.

Figuur 6 ATB-VV stuurkast

Inbouw van ATB-VV in de baan is de taak van ProRail en inmiddels zijn vrijwel alle zgn 100+ punten voorzien van ATB-VV baanapparatuur. In afstemming met het Ministerie van Infrastructuur en Milieu werd  ATB-VV in eerste instantie selectief aangelegd op basis van risico’s waarbij primair is gefocust op kruisende rijwegen achter het sein, waarbij frontale of flankaanrijdingen kunnen plaatsvinden

Inbouw van de treinaparatuur is de verantwoordelijkheid van de vervoerder. De al eerdergenoemde “spoorsector” een samenwerkingsorganisatie van Prorail, NS en enkele goederenvervoerders, beheert het systeem en de specificaties en treedt op als gesprekspartner voor de minister en was de opdrachtgever voor de ontwikkeling.

Consequenties van de keuze voor een SIL 1 ontwerp

ATB VV voldoet niet aan de fail-safe ontwerp criteria. Enige bekende geaccepteerde faalwijzen zijn:

-         Uitval van ATB-VV code leidt tot een minder restrictieve snelheidsbewaking;

-         Het niet in aparte kabels ophalen van potentiaalvrije relaiscontacten;

-         Het ten onrechte niet inlezen van de 110 volt spanning behorende bij een stoptonend sein wordt niet gedetecteerd.

-         Bij een gedoofd sein kan ten onrechte een minder restrictieve ATB-VV code worden gegenereerd, bij een sein met lampstroomcontrole moet daarom de informatie via een parallel kabel ingelezen worden. Bij een sein met wederzijdse lampstroomcontrole (RLOR) zijn de seinlamptrafo’s nl. niet in het sein maar in een nabijgelegen relaiskast geplaatst. De kabel naar het sein voert dan een spanning van 12 Volt in plaats van 110 Volt. Daarom kan de spanning niet van deze kabel worden ingelezen in de ASU. In dat geval moet de spanning ten behoeve van de seinbeeldinlezing in de ASU in de relaiskast worden afgetakt van de primaire kant (110 Volt) van de trafo voor de rode lamp.

-         De ATB-VV Stuur Unit (ASU) is een niet-fail-safe module.

-         Voor (beladen) goederentreinen is de effectiviteit van ATB-VV beperkt. Er is dus een restkans dat bij een ATB-VV-sein toch een STS-passage door een goederentrein plaatsvindt, die kan leiden tot een botsing met een andere trein. Wel mag worden verwacht dat (in overigens vergelijkbare omstandigheden) de snelheid van de STS-trein dan lager is. De snelheid van de trein op het "groene spoor" (het spoor waarop de seinen aangeven dat mag worden doorgereden) wordt echter pas automatisch geremd wanneer de doorschietende goederentrein feitelijk in het andere spoor komt. Dat verzorgt de normale ATB voor zover de machinist van de andere trein al niet eerder begon te remmen. [5]

-          

Daarentegen heeft ATB-VV geen negatieve invloed op de bestaande delen van de fail-safe beveiliging(sdelen) zoals:

-         De seinbeeld aansturing;

-         De ATB-EG code signalen;

-         De spoorstroomlopen.

 

Technische benodigdheden in de trein

De verwerking van de toegevoegde signalen is bij ATB-Vv op verschillende manieren mogelijk:

• Ten behoeve van ATB Fase 3 treinapparatuur met een apart kastje voor ATB-Vv dat gekoppeld wordt met het bestaande boordsysteem
• In een ATB Fase4 en nieuwere Alstom ATBL systemen is slechts een software-aanpassing nodig
• In een ATB-E (ATB Eenvoudig) systeem is slechts een software-aanpassing nodig
• In een STM-ATB is slechts een software-aanpassing nodig

Veranderde werkwijze voor machinisten

Machinisten moeten er nu rekening mee houden, dat hun remming tot aan de normale stopplaats bij een sein iets anders moet worden uitgevoerd. Dit om te voorkomen dat de ATB-Vv denkt, dat de trein het rode sein te snel nadert. Als dat het geval is, grijpt de ATB-Vv in en brengt de trein zo snel mogelijk tot stilstand. Dit geschiedt door middel van een snelremming. Een snelremming (een remming met maximale remkracht) is onaangenaam voor staande reizigers.

Bronnen en links:

1. Inspectie Verkeer en Waterstaat. (2005, september). ATB++ Hoe werkt het. Railveiligheid.
2. Movares. (2008). Systeembeschrijving ATB vv ten behoeve van RKS. Utrecht.
3. Prorail. (2008). OVS00189 ATB Verbeterde versie infra-apparatuur. Utrecht: Prorail.
4. ATB-VV lemma wikipedia
5. Ministerie V&W. (2010) Bijlage "Onafhankelijk onderzoek STS-problematiek" bij brief van de minister van Verkeer en Waterstaat.

 

 

Laatste aanpassing 20 april 2023