Beter nadenken over gevolgen van innovaties

Het gonst al enige tijd van allerlei optimistische verhalen over de positieve gevolgen van automatisch rijden. Omdat wegverkeer en auto-industrie hier druk mee bezig zijn, kan ook het spoor niet achterblijven. Dus rijdt er ook een goederentrein ‘automatisch’ over de Betuweroute.

Automatische goederentrein

Op de Betuweroute verlaat de machinist de cabine bij de Kijfhoek en een collega staat paraat in Zevenaar. Daar tussenin legt de goederentrein geheel ‘automatisch’ het traject af.

Het is technisch geen hoogstandje, maar geeft wel aanleiding tot een logistieke puzzel. Want in deze proef blijft er een machinist achter op Kijfhoek. Komt er ‘toevallig’ net een trein vanuit Zevenaar aangereden, die hij kan overnemen? En diezelfde vraag geldt bij Zevenaar: hoe lang staat de machinist al paraat te zijn?

En een heel belangrijke vraag: mocht om welke reden dan ook (techniek kan immers falen) de trein onderweg stil blijven staan, hoe krijgen we dan een monteur ter plaatse? Zeker in vroegere tijden kreeg de machinist een basale technische scholing om storingen te verhelpen of te overbruggen.

Lieuwe Zigterman

Rijsel

Terug naar de jaren ’70: in Rijsel (Lille) werd de VAL gerealiseerd: automatisch rijdende voertuigen (niet op staal, maar op rubber banden) als een geavanceerde metro. Tijdens een bezoek met een groep van seinwezen-ingenieurs kregen wij te horen dat er van besparing op (personeels)kosten amper sprake was.

Want er is een sterkere bemensing nodig op de verkeersleiding en onderhoudsmonteurs moeten continu paraat staan voor het oplossen van storingen. En qua kosten is een geautomatiseerd voertuig duurder, omdat aan de totale beschikbaarheid van de voertuigsystemen hogere eisen moeten worden gesteld.

Grade of Automation

Dit laatste is bekend vanuit de metrowereld waar men over CBTC[1]-systemen spreekt in verschillende gradaties van automatisering: “Grade of Automation”, kortweg GoA. GoA4 (het hoogste niveau, zoals toegepast in Rijssel) is bestuurderloos rijden. Om een voertuig geschikt te laten zijn voor GoA4, worden aan een dergelijk metrovoertuig hogere technische eisen gesteld, die tot hogere kosten aanleiding geven. Het uitsparen van cabines (afgezien van een soort noodbediening) valt daar niet tegen weg.

Het wezenlijke voordeel van een bestuurderloos GoA4-systeem is de flexibiliteit voor het opvangen van (grote) onverwachte variaties in de vervoersvraag: er hoeft – mits voldoende voertuigen beschikbaar zijn – geen personeel opgeroepen te worden. Als bestuurders wel nodig zijn, vormt de beschikbaarheid daarvan de doorslaggevende beperking om snel meer metro’s in te kunnen zetten en de frequentie te verhogen.

In het geval van verstoringen in systemen met bestuurder is het een grote opgave voor de verkeersleiding om na het oplossen van de verstoring, de bestuurders op de geplande tijd op de plaats te krijgen voor hun rustpauze of voor hun einde dienst. Dit betekent dat met een GoA4-systeem de verkeersleiding ook bij verstoringen de metrodienst sneller weer op orde kan brengen, omdat de vraag welk voertuig in welke metrodienst rijdt minder relevant is: ‘pauzes’ voor voertuigen zijn niet zo frequent als voor de bestuurders.

Eén ander belangrijk voordeel van een GoA4-systeem is de voorspelbaarheid van het voertuiggedrag: met een bestuurder is de variatie in de wijze van aanzetten, uitlopen en afremmen groter dan in een geautomatiseerd systeem. Dit voordeel is overigens ook te bereiken met het GoA2-niveau: de bestuurder regelt de deuren en geeft een vertrekcommando; het voertuig rijdt vervolgens automatisch naar de volgende halte. Je kunt dit een rijtaakondersteunend systeem noemen. Dit principe wordt onder de naam ATO (Automatic Train Operation) op vele plekken beproefd, ook in de spoorwereld.

Kort volgen

Er zijn een aantal ideeën die zich richten op het intensiever benutten van het spoor. Soms heet dat ‘kort volgen’, dat wil zeggen de tussenruimte (en dus ook: tussentijd, in het jargon: opvolgtijd) tussen treinen kleiner maken. Dat maakt ‘platooning’ mogelijk, een term gebruikt voor het in een rijtje laten rijden van vrachtwagens (op de snelweg). ‘Kort volgen’ wordt ook wel eens in samenhang gebracht met het zogenaamde vliegend koppelen en ontkoppelen.

Bij al deze ideeën gaat het om een grote stap van treinen die niet langer op een absolute remwegafstand van elkaar rijden (overigens nog niet gerealiseerd bij de trein), maar op een relatieve remwegafstand, of zelfs nog minder.

Maar al deze zaken gaan voorbij aan de opvolgtijd.

Opvolgtijd

Als vanuit een station twee treinen vanaf naast elkaar gelegen perronsporen naar hetzelfde baanvak willen vertrekken, ziet het proces er als volgt uit:

• Voor de eerste trein wordt de rijweg ingesteld, waartoe b.v. het bepalende wissel in de rechtdoor gaande stand wordt gelegd.
• De eerste trein vertrekt (tijdstip t1) en berijdt het bepalende wissel.
• Zodra de laatste as van de eerste trein het wissel (of: de wisselsectie) heeft verlaten, kan de rijweg voor de tweede trein worden ingesteld: het wissel gaat in de afleidende stand.
• De tweede trein vertrekt (tijdstip t2).

De verschiltijd tussen t1 en t2 is de opvolgtijd. Bepalende factoren voor deze opvolgtijd zijn:

• De afstand tussen perron en achterzijde wissel.
• De treinlengte van de eerste trein.
• De materieelkarakteristiek voor het aanzetten van de eerste trein.
• De toegelaten snelheid over het wissel, met name in de afleidende stand.
• De tijd benodigd voor het instellen van de rijweg voor de tweede trein, inclusief het omlopen van het wissel.

Wil de tweede trein de eerste dicht naderen, dan moet deze langzamer gaan rijden dan mogelijk en verliest daardoor pakweg een minuut aan reistijd. Naar mijn oordeel is dat onaanvaardbaar als ons doel is de kwaliteit van het vervoer per trein te verbeteren.

Een vergelijkbare beschouwing is van toepassing op het aankomststation, waar twee achter elkaar rijdende treinen op twee (naast elkaar gelegen) perronsporen aankomen.

Hier is echter één belangrijk verschil: de tweede trein komt met een zekere snelheid aangereden en moet tijdig geïnformeerd worden dat het wissel in de voor deze trein juiste stand ligt. Met andere woorden: deze trein moet zich op dat moment minimaal op remwegafstand van deze wissel bevinden. Want bij een wissel kan geen sprake zijn van ‘relatieve’ remwegafstand! Dus hier gaat de tweede trein vroegtijdig inhouden en daarmee rijtijd verliezen.

Mijn stelling is daarom:

Alleen wanneer de huidige wisselconstructie kan worden vervangen door een zogenaamd passieve wissel in combinatie met een actief draaistel[2], is het mogelijk om de vereiste opvolgtijd in te korten. Dit betekent dat pas als de haalbaarheid van het passieve wissel met het actieve draaistel is aangetoond, we opnieuw mogen gaan denken over een relatieve remwegafstand, oftewel: kort volgen.

OV-chipkaart

Denk eens terug aan de OV-chipkaart: prachtige beloftes, maar wat is er van terecht gekomen?

Eén maal inchecken tijdens een reis en één maal uitchecken is ‘onmogelijk’ gebleken met onder meer als argument de concurrentie tussen vervoerders. Alsof deze concurrentie nog niet aan de orde was, ten tijde van de eerste presentaties.

Zo mag intussen de treinreiziger zelf regelen dat zijn financiële bijdrage bij de goede vervoerder terecht komt. Dit geldt ook voor Randstadspoor op de samenloop trajecten: reis je met de tram van de HTM (in het voertuig in-/uitchecken) of met de metro van de RET (op het perron in-/uitchecken)? Bepaald klantonvriendelijk.

Voor reizen van en naar het buitenland heeft het een tijd geduurd, voor er een oplossing kwam met de QR-codes. Je moet alleen als buitenlander, net in Nederland aangekomen op een onbekend station, wel bij het juiste poortje langs om met jouw kaartje naar buiten te kunnen komen. Bepaald klantonvriendelijk.

Zwart rijden tegengaan door poortjes? Ten eerste was en is dat irreëel op de perifere stations en ten tweede staan ook op grote stations nog regelmatig de poortjes open. Bovendien zijn zwartrijders altijd in staat om over een gesloten poortje heen te klauteren.

Zelfrijdende auto

De spoorwegwereld is natuurlijk niet uniek hierin. Ook andere modaliteiten lijden onder uiteenlopende misvattingen. Het adagium ‘als straks automatisch rijdende auto’s mogelijk zijn,…’ wordt gevolgd door allerlei wensdromen.

Als je even doordenkt over de automatisch rijdende auto, die de berijder (geen bestuurder meer) heeft afgezet, zelf vervolgens een parkeerplaats gaat zoeken, zie ik een beeld voor me van leeg rondrijdende auto’s op zoek naar een plekje. En, als een parkeerplek erg duur is, gaat een kostenoptimaliseringsmodule er voor kiezen om heel langzaam rondjes te blijven rijden.

Dit is vergelijkbaar met het in San Francisco waargenomen fenomeen van leeg rondrijdende Uber-taxi’s in afwachting van een lucratief ritje, waardoor het drukker wordt in de stad in plaats van de ‘beloofde’ afname van voertuigbewegingen.

Conclusie

Mijn conclusie is dat we in onvoldoende mate de moeite nemen om dóór te denken over de ultieme consequenties van het ‘automatisch’ rijden en van ‘kort volgen’.

Het durven dóórdenken is een noodzakelijkheid om tot realistische innovaties te komen. Dergelijke innovaties zijn zeker mogelijk en blijven nodig.

[1] CBTC = Communication Based Train Control
[2] Dit idee is van Gerard Boersema; zie: www.plusrail.org

Meer informatie over remwegen

Term	Omschrijving
Absolute remwegafstand	Een trein blijft op een zodanige afstand van zijn voorligger, dat op elk moment de trein tot stilstand kan komen vóór het punt waar op dat moment de achterzijde van de voorligger zich bevindt. Dit is dus ongeacht de snelheid waarmee die voorligger rijdt; deze snelheid kan ‘nul’ zijn, d.w.z. de voorligger staat stil. Of juist even hoog (bijvoorbeeld de baanvaksnelheid) als die van de achterligger.
Relatieve remwegafstand	Een trein blijft op een zodanige afstand van zijn voorligger, dat op elk moment de trein tot stilstand kan komen vóór het punt waar de achterzijde van de voorligger zich bevindt, als deze nu een noodremming in gang zet. Deze afstand kan dus kleiner zijn, naarmate die voorligger met een hogere snelheid rijdt en dus (ook) zelf een langere remweg heeft.

Remwegen

Een beperkte verkenning die destijds (begin jaren ’90) plaatsvond in het kader van de studie-BB21 leerde ons, dat de kortste afstand waarover een trein tot stilstand kan komen enkele tientallen meters kan zijn (bij 80-90 km/uur), in het geval van een ontsporing. Dit voorbeeld betrof een trein die op een overweg een bromfiets had aangereden.

In zo’n situatie is er geen sprake meer van een normale remweg die past bij een noodremming, maar van een veel kortere remweg. Een noodremweg telt bij 80-90 km/h enkele honderden meters.

Onze conclusies waren destijds:

1. Het rijden op relatieve remwegafstand is alleen verantwoord op trajecten waar geen overwegen zijn.
   a.    Eigenlijk moet je dit aanscherpen tot: op trajecten waar het risico op ontsporing (en dus een super korte ‘rem’weg) van de voorligger verwaarloosbaar klein is.
2. Als wij het rijden op absolute remwegafstand kunnen realiseren, dan kunnen we het rijden op relatieve remwegafstand overlaten aan de volgende generatie.

Laten we duidelijk zijn: het rijden op absolute remwegafstand (mogelijk met ETCS level 3) is vandaag nog niet gerealiseerd in de spoorwegwereld.