De eerder omschreven functies van de beveiliging en beheersing worden gerealiseerd door technische systemen. Natuurlijk zijn er meerdere manieren om de verschillende functies te clusteren in functievervullers. (Met een functievervuller bedoelen we een klasse van technische systemen met min of meer vergelijkbare taken. Voor elke functievervuller kan er een apparaat van leverancier A, B of C zijn, dat we bij gebrek aan een beter Nederlands woord dan maar een instantie van de functievervuller noemen). Natuurlijk komen er verschillen voor in de clustering van functies tot functievervullers, die deels bepaald zijn door de cultuur van een bepaalde spoorweg, deels door de mogelijkheden van de techniek. Wat dit laatste betreft is het illustratief de verschillen tussen de huidige generatie systemen en de verwachtingen ten aanzien van de volgende generatie op ERTMS gebaseerde systemen te zien.
De volgende functievervullers/subsystemen komen in de architectuur van het Nederlandse spoorwegbeveiligingssysteem voor:
Interlocking: Borgen conflictvrije routes door uitsluitingen en vergrendelingen
Radio Block Centre (RBC): Informatieuitwisseling met de interlocking via GSM-R over de positie en richting van de trein
Treindetectie: Vaststellen afwezigheid spoorbezetting, (de-)activering van installaties
Seinen (autorisatie, snelheid): Geven van toestemming om te rijden en opdracht om te stoppen
Treinbeïnvloeding (ATB, ERTMS): Geven van informatie om te zorgen dat de machinist zich houdt aan de gegeven toestemmingen of opdrachten en ingrijpen bij niet respecteren van de rijtoestemmingen
Overwegen (open, dicht): Waarschuwen van wegverkeer voor een naderende trein
Waarschuwingssystemen, werkplekbeveiliging: Creëren van een veilige werkplek voor baanwerkers
Wissels (links, rechts): Controleren en sturen van de juiste stand van beweegbare elementen in het spoor
Bruggen (open, dicht): Controleren en sturen van de juiste stand van beweegbare elementen in het spoor
Tunneltechnische installaties, hotbox-detectie, andere additionele systemen: Beperken van specifieke risico’s, die gebonden zijn aan bepaalde infra, bepaald materieel of bepaalde processen.
Clustering van functievervullers
Emplacementen
Een wissel ligt per definitie op een emplacement, emplacementen worden verbonden door stukken vrije baan. Op een emplacement moeten rijwegen ingesteld worden, immers wissels moeten worden bediend, in de eindstand gecontroleerd en vergrendeld worden, en na het geheel passeren van de trein weer vrijgemaakt worden. Alleen op emplacementen kunnen treinen elkaar in de flank rijden. Op emplacementen is dus een rijwegbeveiliging nodig. Daarnaast moet natuurlijk ook uitgesloten worden dat kop staart botsingen ontstaan in overigens goed beveiligde rijwegen. Op emplacementen vinden we dus als tweede hoofdfunctie de treinseparatie.
Vrije baan
De vrije baan is op te vatten als een pijpleiding. Als het goed gaat komen treinen in dezelfde volgorde eruit als ze erin gaan (passeren kan immers per definitie alleen op een emplacement). Vrije baan beveiligingssystemen hoeven daarom alleen kop / staart botsingen uit te sluiten.
Kop / staart botsingen worden uitgesloten door het spoor te verdelen in blokken, waartoe slechts één trein tegelijk toegang kan krijgen.
Seinen
Elk blok en elke rijweg wordt gedekt door een sein. Het bloksein werkt bij NS altijd automatisch en kan veilig komen als het blok vrij is en de tegengestelde rijrichting uitgesloten is. Het sein dat toegang geeft tot het blok is in principe gekoppeld met volgende blokseinen, verderop langs de vrije baan, zodat het sein de machinist ook kan tonen hoe hij zijn snelheid moet regelen om op tijd voor het einde van zijn rijweg te kunnen stoppen. Ook op de emplacementen geven seinen toegang tot de rijweg. Deze bediende seinen combineren in hun seinbeeld informatie over de toestand van de rijwegelementen en het al of niet veilig staan van (het) volgende sein(en). De betekenis van de seinbeelden is in beide gevallen grosso modo hetzelfde.
Bediening van seinen gebeurt dus alleen op emplacementen. Door het instellen van een rijweg naar de vrije baan wordt het automatisch blokstelsel van een rijrichting voorzien en de rest gaat, voor de hand liggend, automatisch.
Beveiliging van kruisend verkeer
Overwegbeveiligingsinstallaties werken in Nederland als regel volledig autonoom. Ze worden in- en uitgeschakeld door het detecteren van de passerende trein. Waarbij op emplacementen alleen een koppeling met de emplacementsbeveiliging plaatsvindt, om zeker te stellen dat een overweg alleen door een naderende trein geactiveerd wordt als er ook werkelijk een rijweg naar die overweg is ingesteld. Dit om langdurig c.q. onnodig sluiten voor het wegverkeer te voorkomen.
Treinprotectie
De cirkel wordt gesloten met het ATB (Automatische Trein Beïnvloeding) systeem dat informatie van de seinen in de cabine presenteert, controleert of de machinist de opdrachten van de seinen respecteert en ingrijpt als dat niet het geval is.
Bovenstaande clustering berust op een vrij traditionele mainline railway georiënteerde manier van indelen. Onderstaande figuur illustreert dat aan de hand van de HSL-Zuid.
In de gebruikte producten (implementaties van de functievervullers) zie je dat ook weer terug. Hieronder een interface overzicht van die HSL Zuid beveiliging. De Interlocking ISimis W) en de RBC (Thales) zijn nog zelfstandige producten. Bij metro systemen waar tegenwoordig vaak Communications Based Train Control (CBTC) wordt ingevoerd worden die functievervullers meer geïntegreerd, denk aan het gebruik van treinlokalisatie in plaats van baangebonden treindetectie. Ook bij ERTMS Level 3, in feite ook een communications based beveiligingssysteem zal dat (ooit) gebeuren, terwijl we by Hybrid Level 3 daar al een aanzet toe zien.
Eisen aan functievervullers
De kernfuncties van de beveiliging zijn:
- Het voorzien in veilige rijwegen;
- Het bedienen en beveiligen van wissels en alle andere beweegbare elementen in de rijweg;
- Het uitvaardigen van veilige rijtoestemmingen;
- Het verzekeren dat treinen de grenzen van hun rijtoestemmingen naar plaats, tijd en snelheid niet zullen overschrijden.
De kernfuncties van de beheersing zijn:
- Het toedelen van infra-capaciteit aan treinen;
- Het voorzien in het uitvoeren van geplande en ongeplande trein- en rangeerbewegingen;
- Het verzamelen en presenteren van actuele informatie m.b.t. de feitelijke toestand van de uitvoering van het treindienstproces;
- Het sturen en bijsturen van het treindienst proces;
- Het verzamelen en presenteren van management informatie m.b.t. de feitelijke uitvoering van de treindienst.
De beveiliging moet tenminste de navolgende niet limitatieve lijst met functies implementeren:
- Rijweg instelling, rijweg vastlegging, rijweg vasthouding en rijweg vrijmaking.
- Beveiliging van bijzondere gevaarpunten (doorschietlengten en flankdekking) daar waar de NS seintechnische uitgangspunten zulks vereisen.
- Individuele wisselbediening in opdracht van het beheersingssysteem.
- Individuele wisselbediening ter plaatse (bijvoorbeeld in opdracht van rangeerders).
- Bediening van individuele spoortoestellen (grendels, bruggen) in opdracht van het beheersingssysteem.
- Bediening van individuele spoortoestellen (grendels, bruggen) in opdracht van lokale bedienaars (N.B. Een 'lokale' bedienaar kan een afstandstuursysteem gebruiken/vereisen).
- Het verlenen van rijtoestemmingen aan treinen.
- Het instellen en afdwingen van tijdelijke snelheidsbeperkingen en snelheidsbeperkingen als gevolg van alarmmeldingen.
- Sturing van lichtseinen waar vereist.
- Beveiliging van kruisende verkeerssoorten incl. overwegen.
- Werkplekbeveiliging.
De beveiliging zal aan treinen rijtoestemmingen toekennen, uitgaande van de volgende punten:
- De begrenzing van de rijtoestemming wordt aan de machinist van de trein bekend gemaakt, via cabineseingeving voor treinen die daarmee uitgerust zijn, via lichtseinen in alle andere gevallen.
- Rijtoestemmingen worden toegekend op grond van vele parameters. Een niet-limitatieve lijst van die parameters omvat locaties, lengten, remeigenschappen, rijwegen, maximum treinsnelheden en rijwegeigenschappen.
- In noodsituaties zal de beveiliging reeds gegeven rijtoestemmingen kunnen herroepen, echter vastgelegde rijwegen vasthouden zolang als de veiligheid dat vereist.
- De beveiliging zal een maximum snelheidsprofiel bepalen (statisch snelheidsprofiel) waar de treinsnelheid onder moet blijven. Dit statisch snelheidsprofiel zal alle tijdelijke en nood-snelheidsbeperkingen bevatten.
- Het zal mogelijk zijn een gemeenschappelijk statisch snelheidsprofiel per treinklasse te definiëren. Individueel kunnen treinen hieraan nog beperkingen toevoegen.
- Voor elke trein zal een dynamisch snelheidsprofiel worden bepaald, gebaseerd op het statisch snelheidsprofiel. Het dynamisch snelheidsprofiel zal rekening houden met alle relevante treinkenmerken, zoals rem- en aanzetkarakteristieken, de rijweg, - treinlengte en de maximum snelheid van de trein.
- De maximum snelheid van een locomotief en een trein hangt af van de samenstelling van de trein, de wagontype(n) en de belading. Het zal mogelijk zijn diverse statische en dynamische snelheidsprofielen te definiëren voor elk locomotieftype.
Laatste aanpassing 13 april 2023