Nog dit jaar wil ProRail een zelfrijdende trein op het spoor

Na de zelfrijdende auto en metro komt er ook een autonome trein. Spoorbeheerder ProRail wil nog dit jaar de eerste tests uitvoeren op het Nederlandse spoor. “Het is een goed plan, maar ik verwacht dat het nog tot minstens 2030 duurt voordat er gedeeltelijk autonome treinen op grote schaal in Nederland worden ingezet”, zegt Rob Goverde van de TU Delft.

door

Herfstmaatregelen ns

Rijden straks zelfrijdende treinen langs deze overweg? Bic

Als je nu in de trein stapt, weet je zeker dat er een machinist achter de knoppen zit. Hij of zij bepaalt, op basis van het spoorboekje, hoe hard moet worden gereden, en hij remt en opent of sluit de deuren. Maar in de nabije toekomst is dat waarschijnlijk heel anders. Dan helpt een computer hierbij of neemt zelfs alle taken over. Spoorbeheerder ProRail wil nog dit jaar een test doen met een zelfrijdende trein. Een machinist is dan overigens nog in de cabine aanwezig als toezichthouder.
 
“Het is een goed plan om dit te testen”, zegt onderzoeker Rob Goverde van de TU Delft. En zeker ook mogelijk, volgens de treinexpert. “Op het spoor wordt al gebruikgemaakt van beveiligingssystemen en die bieden een goede basis voor zelfrijdende treinen”, zegt hij.

Storing

Een van de meest geavanceerde treinbeveiligingssystemen is het zogeheten ERTMS (European Rail Traffic Management System). Daarbij wordt automatisch ingegrepen als een machinist net te snel rijdt of niet hard genoeg remt, waardoor een trein door een rood sein gaat. “Dit systeem bepaalt de bovengrenzen van de snelheid, maar daarbinnen is er veel vrijheid”, zegt Goverde. “Dit kun je uitbreiden door een computer aan boord te brengen, die in de trein berekent welke snelheden op ieder moment wenselijk zijn, en waar en hoe hard geremd moet worden. Er is dan draadloos contact met de verkeersleiding. Zo geef je ook veranderingen door.” NEMO Kennislink schreef al eerder uitgebreid over ERTMS en andere systemen op het spoor.

Trein

Nu nog stopt en start een machinist de trein en opent en sluit hij of zij ook de deuren op een station. Wikimedia Commons, Roel Hemkes via CC BY 2.0

Het is ook mogelijk om de intelligentie niet in de trein, maar daarbuiten te plaatsen. Bijvoorbeeld bij de verkeersleiding. “Maar dat heeft niet mijn voorkeur. Stel dat er een storing is en geen contact met de verkeersleiding mogelijk is, dan is het verstandig als de computer die de trein bestuurt daar ook in zit”, zegt Goverde.

Regelmatig zijn er al storingen op het spoor, bijvoorbeeld met wissels, seinen of met computers. Nemen die straks toe als we nog meer automatiseren? “Het is een heel belangrijk punt, dat we goed moeten onderzoeken, maar ik verwacht niet meer problemen dan er nu zijn.” Op vier trajecten in Nederland is ERTMS geïnstalleerd (de hogesnelheidslijn, Utrecht-Amsterdam, Betuweroute en de Hanzelijn), waarbij draadloos wordt gecommuniceerd. “Het is betrouwbaar en werkt goed, waardoor ik niet meer storingen verwacht als het overal is uitgerold in Nederland. Daarnaast is het ook belangrijk wat de trein kan doen als er een grote storing is.” Daarvoor is vaak creativiteit nodig van de bestuurder, geeft Goverde aan. Bijvoorbeeld juist wel of niet naar een volgend station rijden. “Er is niet altijd een standaardoplossing die werkt. Een machinist weet precies wat te doen, voor een computer is dat nog de vraag.”

Energiezuinig

Goverde verwacht dat de invoering van de zelfrijdende trein geleidelijk gaat. Er rijdt dus niet later dit jaar plots een volledig autonome trein op het spoor. Wetenschappers onderscheiden vier stappen op weg naar de autonome trein. Bij de eerste stap bedient de machinist de trein waarbij een computer op de achtergrond de snelheidsgrenzen bewaakt. Daarnaast kan een computer snelheidsadviezen berekenen om op tijd aan te komen. Bij de tweede stap rijdt de trein zelf van station naar station, maar start de machinist de trein en sluit de deuren. Bij de derde stap neemt de computer ook dit over, maar grijpt een machinist in als er een storing is. Hij of zij is nog altijd als toezichthouder aanwezig. In de vierde stap is alles geautomatiseerd en zit er geen machinist meer aan boord.

Image

Het duurt nog wel even voordat we (deels) rijdende treinen op grote schaal zien, volgens Goverde. Wikimedia commons

Het duurt nog minstens tot 2030 voordat we bij de derde stap zijn, volgens Goverde. Een volledig autonome trein bouwt immers voort op het beveiligingssysteem ERTMS. En dat is nu pas op al vier genoemde trajecten in Nederland aanwezig. “Het wordt de komende jaren verder uitgerold, maar dat gaat niet zo snel. Er is niet veel geld voor beschikbaar en het systeem kost veel geld. Misschien wordt de invoering van ERTMS wel versneld op knelpunten, omdat het een goede basis is voor de zelfrijdende trein.”

Goverde onderzoekt momenteel hoe je een rijadvies kunt geven aan machinisten. Door aan te geven hoe ze zo energiezuinig mogelijk rijden. Dit maakt deel uit van de eerste stap naar de zelfrijdende trein. “Een computerprogramma berekent hoe hard geremd moet worden en of er op een bepaalde plek beter even uitgerold kan worden. Het programma bepaalt het optimale snelheidsprofiel.”

Metro

De machinist wordt voorlopig niet in de ban gedaan, verwacht Goverde, en gaat misschien wel nooit weg. “De machinist is erg belangrijk op het spoor. De grootste vijand van op tijd rijden is dat er altijd onverwachte dingen gebeuren. Bijvoorbeeld een koe die op de rails staat, een storing of iemand die aan de noodrem trekt. Dat werkt door op allerlei andere treinen en lijnen en zorgt ervoor dat de vertraging vaak niet beperkt blijft tot één trein.”

Metro sign paris

Een deel van de metro’s van Parijs is al zelfrijdend. www.francehousehunt.com, wikimedia commons

Hoe zit het dan met de metro’s in Parijs en Rome die op sommige trajecten al zonder bestuurders rijden? Dat is een volstrekt andere situatie dan op het spoor, volgens Goverde. Onder de grond rijden de treinen dezelfde kant op en stoppen op dezelfde stations. "Ook hoeven ze vaak geen rekening te houden met weersomstandigheden. Op het spoor is er een grote variatie met verschillende typen treinen, zoals goederentreinen, sprinters en intercity’s, en zijn er veel meer verschillende soorten storingen mogelijk. Dat is veel gecompliceerder.

Overigens is dat ook een reden voor het gebruik van computers. Op sommige trajecten rijdt iedere vijf minuten een andere trein, elk met een andere bestemming en snelheid. Die variatie in rijgedrag vreet capaciteit en dan moet je ervoor zorgen dat treinen strak en zuiver rijden. Daar helpt een computer bij."

Onder meer in Australië, Duitsland en Zwitserland worden al stappen gezet naar autonome treinen. “In Australië krijgen goederenmachinisten een advies over hun snelheid en waar ze kunnen uitrollen. Het gaat daar om zware treinen en lange trajecten. In Zwitserland zit in de Lötschberg-tunnel een verkeersmanagementsysteem dat snelheidsadviezen geeft via ERTMS. Daar is deels enkel spoor beschikbaar en komen treinen van twee kanten. Nederland is dus zeker niet het enige land dat hiermee bezig is.”