fbpx

Valideren van ERTMS-gebruikersprocessen met behulp van simulatie

Ordina ondersteunt ProRail in het toetsen van gebruikersprocessen van een nieuw Train Control System ERTMS. Hans van Heukelum en Han Breurken van Ordina beschrijven in onderstaande blog wat dat inhoudt en wat Ordina daarvoor heeft gedaan.

Van ATB naar ERTMS

ProRail is momenteel bezig met de grootste uitdaging voor de komende decennia. Het vervangen van de huidige treinbeveiliging. ATB (Automatische treinbeïnvloeding) gaat ERTMS (European Rail Traffic Management System) worden. Het ERTMS verhoogt de veiligheid van het spoorwegvervoer, staat hogere treinsnelheden toe en draagt bij aan capaciteitsverhoging van de spoorweginfrastructuur.

Balises

Ouderwetse techniek wordt vervangen door moderne computers. De seinen langs het spoor worden vervangen door gele boxen tussen de rails, zogeheten balises. Dit is een elektronisch baken of transponder dat tussen de rails van een spoorweg wordt geplaatst als onderdeel van een automatisch treinbeveiligingssysteem. Treinen gaan direct met de beveiligingssystemen communiceren over een gsm-verbinding en op beheerssystemen is meer en gedetailleerdere informatie beschikbaar om al het treinverkeer in nog beter banen te leiden. Het gaat met name om heel veel techniek en software die de komende jaren moet worden ontworpen, ontwikkeld en uiteindelijk geïnstalleerd. En dat allemaal met de winkel open.

Inmiddels is de ontwerpfase al aardig op streek en zijn de eerste stappen gezet naar het ontwikkelen van de softwareapplicaties om de nieuwe beveiliging en treinen aan te sturen en te controleren.

Menselijke schakels

Naast de systemen en software zitten er ook menselijke schakels in de keten. Heel belangrijk hierin zijn de treinverkeersleider en de machinist. De machinist komt op een veel ‘intelligentere’ trein te zitten die ‘weet’ wat de huidige status van trein zelf en van de beveiliging is. Waar vroeger de machinist naar buiten keek en aan de hand van een groen sein (een trein-stoplicht) wist dat hij veilig door kon rijden, krijgt nu de trein rijtoestemming en weet de machinist zo dat hij kan gaan rijden en hoe hard. Deze informatie wordt aan de machinist getoond op een beeldscherm en de trein bewaakt of de machinist deze snelheid niet overschrijdt. Doet hij dat wel dan kan de trein zelf actief ingrijpen door te gaan remmen. De treinverkeersleider heeft meer en andere informatie te verwerken. Procedures bij calamiteiten, bijvoorbeeld een slag in het spoor, of een kapotte trein, zijn anders, maar ook bestaande handelingen zoals rangeren. Al deze procedures staan beschreven in ERTMS-gebruikersprocessen.

Trein heeft actievere rol in veiligheidsketen

Deze gebruikersprocessen waren gebaseerd op de huidige ATB-processen, maar zijn nu aangepast voor ERTMS. De grootste verandering in de processen is dat de trein een veel grotere en actievere rol speelt in de veiligheidsketen. De trein bepaalt nu of de machinist de trein in beweging mag zetten. Dat doet de trein aan de hand van eigen informatie, zoals gewicht, positie en snelheid, en verkregen informatie van de beveiligingssystemen buiten de trein, en/of de treinverkeersleider die toestemming moet geven om ergens heen te rijden. De treinverkeersleider dient de nieuwe informatie op een goede manier te interpreteren om de machinist van de juiste instructies en de trein van de juiste toestemming te voorzien.

Deze vernieuwde procedures kunnen nog zo goed doordacht zijn, maar of ze echt werken, zoals bedacht, kan eigenlijk alleen in de praktijk bepaald worden. Maar de praktijk is nog vele jaren weg en de nieuwe ERTMS-systemen moeten de komende jaren gerealiseerd gaan worden. Maar hoe haal je de praktijk van de toekomt dan naar het heden, zodat de gebruikersprocessen nu gevalideerd kunnen worden? Dat kan met behulp van simulatie.

BITS

ProRail beschikt over een simulator voor de beveiligingssystemen en infrastructuur, BITS. Deze simulator is als het ware een digitale kopie van alles wat er ‘buiten’ ligt. BITS wordt onder andere ingezet bij het trainen van treinverkeersleiders. Aspiranten zitten daarbij achter de echte schermen, maar de onderliggende infrastructuur en de treinen die daarover rijden wordt gesimuleerd door BITS. Om de ontwikkeling van BITS te ondersteunen, is er ook een simulatie gemaakt van de systemen van de treinverkeersleider, de TCS-simulator. TCS staat hier voor Trein Control System en is het systeem voor besturen en bijsturen van de treinen. De bedienwerkplek voor de treinverkeersleider is hier onderdeel van.

Bedienwerkplek

De bedienwerkplek van de treinverkeersleider bestaat uit een aantal schermen waarop grafisch de toestand op het spoorwegennet wordt weergegeven. De status van seinen en wissels, maar ook spoorbezettingen (waar bevindt een trein zich), treinnummers en voor treinen gereserveerde routes. Voor ERTMS zijn er meer gegevens beschikbaar en die moeten een plekje krijgen op de schermen. Hoe moet dat er dan uit zien? Waar wordt welke informatie getoond? En is de getoonde informatie voor de treinverkeersleider voldoende om de situatie te kunnen inschatten om de benodigde procedure uit te voeren?

’Simulatie van Gebruikersprocessen

De voor ERTMS geschikte bedienwerkplek voor de treinverkeersleider wordt de komende jaren ontwikkeld. Hiervoor zijn functionele eisen nodig die ProRail gaat opstellen. ERTMS heeft ook als gevolg dat bestaande gebruikersprocessen veranderen en dat er gebruikersprocessen bij komen. Bij de meeste processen heeft ProRail een goede impactanalyse kunnen maken. Er bleef een set van 21 processen over waarbij er voldoende reden was om deze verder te onderzoeken.

Ordina heeft een simulatieomgeving gecreëerd waarin deze 21 gebruikersprocessen op een dynamische manier aangeboden kunnen worden aan een treinverkeersleider. Deze omgeving bestaat uit de TCS-simulator waarin alle voor deze processen relevante ERTMS-informatie is toegevoegd en een, speciaal voor deze GP’s ontwikkelde scenariomodule waarmee de GP’s in de vorm van een interactief scenario aangeboden worden. Dit in combinatie met in een rollenspel tussen de treinverkeersleider en een ‘machinist’. Het scenario stuurt de grafische elementen op het scherm aan, zodat het voor de treinverkeersleider lijkt alsof er een ‘echte’ trein over het spoor rijdt.
De scenario’s reageerden ook op input van de treinverkeersleider waardoor dit bijdraagt aan een realistisch beeld. De treinverkeersleider komt hierdoor in zijn eigen bekende rol en zal ook nadien handelen. Hinderlijke afwijkingen en/of niet opvallende signalen komen zo naar boven. De daaropvolgende discussies leveren veel informatie op die gebruikt kan worden in het aanpassen van een procedure of een eis voor bedienschermen.

Nuttige discussies

Tijdens de GP-validatiesessies ontstonden er goede en nuttige discussies over de procedures, informatievoorziening en de manier waarop informatie getoond werd. Bijvoorbeeld over icoontjes die niet in verhouding waren en een onrustig beeld gaf. Statusverandering van een trein die niet werd opgemerkt, maar waar wel actie op ondernomen moest worden. Procedures waarin de communicatie niet lekker liep. Issues die allemaal naar voren komen als je dynamisch met een systeem bezig gaat. Kleine aanpassingen konden we direct doorvoeren en testen. Met als resultaat een paar goede adviezen voor verbetering. Een deel van de GP’s werd zonder noemenswaardige discussie doorlopen, wat uiteraard heel positief is.