ATO het automatisch besturen
van een railvoertuig
Industrial robots
• WAT HOUDT HET IN?
De ambitie van de overheid betreft een ontwikkeling van een veilig, robuust en duurzaam mobiliteitssysteem. Het spoor wil deze ambitie graag realiseren, maar daarvoor is meer capaciteit op het spoor noodzakelijk. Zo wordt de komende 20 jaar voor het spoor 30 tot 40 procent reizigersgroei en 50 tot 80 procent goederengroei verwacht. De huidige ontwikkelingen zoals extra spoor, ERTMS en 3kV bovenleiding spanning leveren extra capaciteit op het spoor op. Maar om de groei aan te kunnen is ook automatic train operation (ATO) noodzakelijk. ATO is het automatisch besturen van een railvoertuig. Bij ATO gebeurt het optrekken, rijden en afremmen automatisch volgens de dienstregeling.
ATO leidt, mede in combinatie met technologische ontwikkelingen, naar verwachting tot veel voordelen. Hierdoor kunnen we de groeiende vraag naar spoorvervoer tegen lage kosten en op duurzame wijze faciliteren. Bovendien kan het bijdragen aan de door de overheid gewenste modal shift (verschuiving van wegvervoer naar het spoor en de binnenvaart) (TNO, 2020).
De inzet van automatisch bestuurde treinen heeft de volgende voordelen:
- Efficiënt gebruik van het spoor. Door geautomatiseerd te rijden, kunnen treinen op een veilige manier dichter op elkaar rijden. Hierdoor is meer treinverkeer mogelijk.
- (Deels) automatisch bestuurde treinen, rijden gelijkmatiger. En dat bespaart energie.
- De computersystemen die de treinritten monitoren, maken die ritten voorspelbaarder en betrouwbaarder. Dit komt de stiptheid ten goede.
Bij ATO zijn vier automatiseringsniveaus te onderscheiden. Hoe hoger het niveau, hoe geautomatiseerder de trein rijdt. Bij de ontwikkeling van ATO hanteert men zogenoemde grades of automation, waarbij het ATO-systeem steeds meer taken van de machinist overneemt, tot aan een volledig autonoom rijdende trein.
- GoA1: de machinist rijdt de trein, met ondersteuning van de beveiligings- en adviessystemen.
- GoA2: het ATO-systeem rijdt de trein, maar de machinist blijft verantwoordelijk en grijpt in wanneer nodig.
- GoA3: het ATO-systeem rijdt de trein zelfstandig. De machinist hoeft niet in de cabine te zijn en kan andere taken vervullen. Verstoringen moet de machinist oplossen.
- GoA4: het ATO-systeem rijdt de trein zelfstandig. Er is geen personeel benodigd voor de treinbesturing. Verstoringen lost men met besturing op afstand op, of een storingsteam doet dat. Bij noodsituaties grijpt men van buitenaf in (TNO, 2020).
Een ATO-systeem bestaat uit een onboard en eventueel een trackside unit. Het onboard-systeem zit in de trein geïntegreerd en haalt data uit de boordcomputer (zoals locatie, snelheid, rijtoestemming). Aan de hand van deze data kan het onboard-systeem de ideale snelheid, rem- en acceleratiecurve berekenen en kan het tractie- en remcommando’s versturen.
Ook als ATO actief is blijven de treinbeveiligingssystemen (ATB, ERTMS) leidend. Om in te kunnen spelen op ander treinverkeer heeft het onboard-systeem data nodig vanuit de ATO-trackside of rechtstreeks vanuit het TMS, zoals route-informatie, vertragingen, dienstregelpunten en ander treinverkeer (SpoorPro, 2020d).
• WAT VERANDERT ER?
ATO voert het optrekken, rijden en afremmen automatisch volgens de dienstregeling uit. Toepassing van ATO realiseert een verhoging van de benutting van de spoorinfrastructuur. ATO ontwikkelt zich op verschillende niveaus, van 1 tot 4 (TNO, 2020). Dit zal invloed hebben op de werkwijze van de railvervoermachinisten.
ProRail werkt nu met vervoerders, leveranciers en de provincie Groningen aan een maatschappelijke businesscase, die alle economische en maatschappelijke kosten en opbrengsten van ATO in kaart brengt. Verder voeren verschillende partijen in 2021 en 2022 diverse testen uit om de mogelijkheden van ATO verder te verkennen (ProRail, 2021). ATO is dus nog in ontwikkeling. Het klinkt futuristisch, maar de spoorwereld is er al druk mee bezig.
Een volledig automatische trein zal nog wel lang op zich laten wachten.
“Automatiseren van treinen, dat staat nog in de kinderschoenen. Dat gaat nog jaren duren voordat het zo ver is. Er is geen enkele goederentrein die dat gebruikt. Op lange termijn is ATO mogelijk ook de opvolger van ERTMS. Met ERTMS moet men de dingen nog bedienen en ATO is een geautomatiseerd treinproces dat je treinen rijdt. ATO heb je wel op verschillende niveaus.”
– Jan Botermans, DB Cargo Nederland N.V.
• WELKE VOORBEELDEN ZIJN ER UIT DE PRAKTIJK?
- Verschillende Europese landen beproeven het ATO-systeem. In Nederland hebben ProRail, Alstom en Rotterdam Rail Feeding eind 2018 experimenten uitgevoerd. De afgelopen jaren hebben diverse proeven plaatsgevonden met ATO level 2. Arriva en NS deden dat met passagierstreinen, waarbij Arriva ook al met passagiers heeft gereden. Op de Betuweroute vonden proeven plaats met een goederentrein van Rotterdam Rail Feeding onder GoA2. Alstom, Lineas en ProRail starten in 2021 ook met proefritten waarbij een goederenlocomotief volledig automatisch rangeert. Het gaat om GoA4. Spoorgoederenvervoerder Lineas voert de proeven uit met een dieselhydraulische rangeerlocomotief. De proeven vinden plaats op een rangeerterrein in Nederland (SpoorPro, 2020b).
- Na de eerste, succesvolle experimenten met ATO op de Hanzelijn eind 2019 heeft NS het ATO-programma in 2020 vervolgd. In het eerste halfjaar hebben ze geëxperimenteerd met ATO over ERTMS, waarbij ze in kleine stapjes een trein automatisch hebben laten rijden tussen Zwolle en Lelystad. Ook hebben ze geëxperimenteerd met objectdetectietechnologie. Met behulp van machine learning en een geavanceerde camera is een model getraind om onder andere objecten als auto’s en fietsen te herkennen en de afstand daarvan tot het spoor in te schatten. Daarnaast voerden ze experimenten uit met ATO over ATB (automatische treinbeïnvloeding) Eerste Generatie tussen Haarlem en Den Haag. Er is bij deze experimenten speciale aandacht voor de combinatie tussen mens (machinist) en machine (ATO-trein), om ze samen zo goed mogelijk te laten presteren (NS, 2021).
• WAT IS DE IMPACT VAN ATO (INDUSTRIAL ROBOTS) OP HET WERKVELD?
Werkzaamheden veranderen
Door ATO zullen de werkwijzen, kennis en vaardigheden van railvervoermachinisten veranderen. ATO bestaat uit vier verschillende niveaus. Men is nog bezig met experimenten, maar op termijn zal het invloed hebben. ATO kan van invloed zijn op de functie van treinmachinist.
“Wordt de Machinist in de toekomst meer een toezichthouder op het lopende proces of een soort procesoperator die ‘slechts’ bij verstoringen optreedt?”
– Paul Balsters, NS
INHOUDSOPGAVE RAIL
