TU Delft start afstudeerrichting ‘Beyond ERTMS’

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 komen voort uit een nauwe samenwerking tussen de Technische Universiteit Delft en Mott MacDonald. Dat bedrijf levert ook programmabegeleiding door Eelco Schrik, Senior Consultant Railway Signalling & Safety bij Mott MacDonald, en sinds dit academisch jaar betrokken 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.