Jernbanen blir trådløs

Kabler og strømførende skinner erstattes av mobildata i nytt felles europeisk system.

Published
Kjell Holter i trafikkstyringssentralen på Oslo Sentralstasjon, med skiltet som skal erstatte lyssignaler i det nye trafikkstyringssystemet ERTMS. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no)
Kjell Holter i trafikkstyringssentralen på Oslo Sentralstasjon, med skiltet som skal erstatte lyssignaler i det nye trafikkstyringssystemet ERTMS. (Foto: Arnfinn Christensen, forskning.no)

De røde og grønne lyssignalene skal bort. Det samme skal blant annet kilometer på kilometer med kabel og elektriske følere i skinnegangen som lett svikter når fukt og fremmedlegemer havner i sporet.

- Deler av teknologien vi bruker i dag, er rester helt tilbake fra 1920-tallet, forteller Kjell Holter, teknisk rådgiver i prosjektet som skal innføre den nye teknologien European Rail Traffic Management System, ERTMS.

- Jeg kaller det ærtems, så husker folk forkortelsen, sier Holter, og holder opp ett av de nye skiltene som skal erstatte trafikklysene.

Han står i et rom på Oslo Sentralstasjon som ligner kontrollsenteret i Houston. Rommet er det største av jernbaneverkets åtte trafikkstyringssentraler.

For å forstå gevinsten av ærtems – altså ERTMS – trenges en grov forståelse av systemene som det erstatter. Dette er utstyr som man litt respektløst kunne kalle gammelt, men dog trafikksikkert, ræl.

- Vi i jernbanen har alltid vært konservative, sier Holter. - Begrunnelsen har dels vært at vi må være sikre på at det nye fungerer før vi vil innføre det, men nå er det gamle utstyret så nedslitt at ERTMS - kommer som en gave i rett tid.

Det nye systemet for togstyring ERTMS vil erstatte kabler og strømførende skinner med mobildata. Slik skal antall signalfeil reduseres betydelig. (Foto: Jernbaneverket)
Det nye systemet for togstyring ERTMS vil erstatte kabler og strømførende skinner med mobildata. Slik skal antall signalfeil reduseres betydelig. (Foto: Jernbaneverket)

Flesk og griserumper

Når et elektrisk lokomotiv visler fram over skinnegangen, trenger toglederne å se hvor det er.
Derfor går det signalstrømmer gjennom skinnegangen. Signalstrømmene går gjennom skinnelengder på opptil en kilometer, kalt sporfelt.

Hvert sporfelt er elektrisk isolert, så ikke signalstrømmen skal lekke videre. Under klemmene som holder skinnene fast, kalt griserumper, er det også isolasjon, kalt flesk.

Hjul og akslinger av metall vil kortslutte signalstrømmen i sporfeltet. En elektrisk bryter slår over, og sender et signal via kabler til trafikkstyringssentralen.

Dermed farges skinnestrekningen rød på en skjerm i trafikkstyringssentralen, og viser hvor toget er.

Lager mange signalfeil

- Dette systemet er fra 1920-tallet, og noe av utstyret har teknologi fra 1950-tallet, forteller Holter.

Store forsinkelser og kanseleringer på Oslo S fredag ettermiddag, 25. januar 2013. En feil på signalanlegget førte til full stans på Østfoldbanen mellom Kolbotn og Ski. (Foto: Heiko Junge / NTB scanpix)
Store forsinkelser og kanseleringer på Oslo S fredag ettermiddag, 25. januar 2013. En feil på signalanlegget førte til full stans på Østfoldbanen mellom Kolbotn og Ski. (Foto: Heiko Junge / NTB scanpix)

Problemet med slikt utstyr er at vann, snø og fremmedlegemer kan kortslutte signalstrømmen og gi falsk beskjed om at tog er i feltet.

Enda flere feil kan skyldes noen store elektriske spoler som er forbinder sporfeltene. Disse spolene slipper gjennom de store strømmene fra luftledningene som driver lokomotivet framover. Strømmene må nemlig ha fri vei gjennom motoren som driver lokomotivet, og videre ned til jord.

- Erfaring tilsier at rundt 40 prosent av dagens feil i signalanleggene oppstår i disse systemene, sier Holter.

Elektromekaniske datamaskiner

Andre deler av systemet har også gammel teknologi. Rundt om i Norge står det sikringsanlegg, som sørger for grønt lys til toget, og registrerer og rapporterer feil tilbake til trafikkstyringssentralen.

Sikringsanleggene er i prinsippet er gamle elektromekaniske datamaskiner. De er programmert med elektrisk styrte, mekaniske brytere, også kalt reléer.

Teknologien er fra 1950-tallet, men virker etter prinsipper helt tilbake fra siste halvdel av 1800-tallet.

Automatisk togstopp

I tillegg ble et nytt system bygget ut fra 1980 – Automatic Train Control, ATC. På norsk kalles systemet automatisk togstopp.

ATC ble besluttet innført etter ulykken i 1975, da to tog kolliderte ved Tretten i Gudbrandsdalen.

Tretten, Ringebu 23. februar 1975. Den hittil største togulykken i Norge: Nordgående hurtigtog fra Oslo kolliderte med sørgående ekspresstog fra Trondheim. Sted: Like nord for Tretten stasjon. 27 mennesker omkom, 26 ble skadet, over 950 slapp fra ulykken uten skader. (Foto: Erik Thorberg / NTB / SCANPIX)
Tretten, Ringebu 23. februar 1975. Den hittil største togulykken i Norge: Nordgående hurtigtog fra Oslo kolliderte med sørgående ekspresstog fra Trondheim. Sted: Like nord for Tretten stasjon. 27 mennesker omkom, 26 ble skadet, over 950 slapp fra ulykken uten skader. (Foto: Erik Thorberg / NTB / SCANPIX)

- Hadde Rørosbanen hatt ATC i år 2000, ville muligens ikke den tragiske kollisjonsulykken mellom to tog ved Åsta skjedd, sier Holter.

Lokomotivet spør – balisen svarer

Lokomotivet mottar beskjeder fra ATC-systemet via små radiomottakere og sendere i skinnegangen, kalt baliser.

Når toget passerer en balise, vil en antenne på lokomotivet sende ut et signal som ber balisen om informasjon.

- Denne svarer så med å gi toget tillatelse til å kjøre i riktig fart, gir informasjon om avstand til neste balise og kjør- eller stoppmelding. Kommer det stoppmelding, blir toget automatisk stanset, forklarer Holter.

Balisens nye jobb

Når det nye systemet ERTMS innføres, blir mesteparten av disse gamle systemene overflødige, også ATC.

- Men balisen overlever i ERTMS, riktignok med en ny funksjon, forteller Holter.

Disse balisene sender ikke beskjeder om kjør og stopp og riktig fart til toget, som i ATC. De fungerer som kilometermerker langs sporet.  Balisen sender et radiosignal til lokomotivet som sier: Nå er du akkurat her.

Eget mobilnett for toget

Kommunikasjonen mellom tog og sikringsanlegg går isteden trådløst, over et mobiltelefonsystem med basestasjoner spesielt bygget for jernbanen, kalt GSM-R. R står for railway, jernbane.

- GSM-R har allerede vært i bruk i flere år, men bare til samtaler mellom lokomotivførere og toglederne i trafikkstyringssentralene, sier Holter.

ERTMS prøves ut på strekningen Askim-Sarpsborg, langs Østre linje. Her skal systemet trolig settes i drift fra høsten 2015. (Foto: Jernbaneverket)
ERTMS prøves ut på strekningen Askim-Sarpsborg, langs Østre linje. Her skal systemet trolig settes i drift fra høsten 2015. (Foto: Jernbaneverket)

I det nye systemet ERTMS får GSM-R en oppgave til. Det er å overføre alle de data mellom sikringsanlegg og tog som tidligere gikk gjennom kabler via de eldre systemene og ATC.

Datasignalene behandles i en datamaskin i lokomotivet, og vises på en skjerm for lokomotivføreren.

Skilt erstatter lys

Når ERTMS er fullt utbygget, får ikke lenger lokomotivføreren tillatelse til å kjøre fra et grønt signallys langs sporet, men fra en skjerm. Signallysene erstattes med et slikt skilt.

- Skiltet forteller lokomotivføreren at her må han stoppe, og eventuelt se på skjermen for å få klarsignal til å kjøre videre, forklarer Holter.

Han understreker at ERTMS er mer pålitelig enn systemene de erstatter, fordi det blir langt mindre utstyr i og langs sporet som kan feile.

Systemet kan på sikt også automatisere trafikkstyringen i større grad. Dermed kan også antall trafikksentraler reduseres.

Her er en miniatyr av ERTMS-skiltet satt på fronten av et tog på Østre linje for å vise at det deltar i de tekniske forsøkene. (Foto: Jernbaneverket)
Her er en miniatyr av ERTMS-skiltet satt på fronten av et tog på Østre linje for å vise at det deltar i de tekniske forsøkene. (Foto: Jernbaneverket)

Først utenfor Oslo

ERTMS prøves nå ut på Østre linje mellom Askim og Sarpsborg. Her skal systemet trolig settes i drift fra høsten 2015.

Neste strekninger ut på ERTMS er Bergensbanen, Nordlandsbanen og Ofotbanen. Det er flere grunner til at disse strekningene prioriteres framfor mer trafikkerte strekninger på det sentrale Østlandet.

For det første er signalanleggene på disse strekningene overmodne for utskiftning. For det andre blir overgangen da mer smidig og gradvis.

- Dersom Oslo ble tatt først, måtte umiddelbart alle tog hatt det nye utstyret for å kunne bruke ERTMS, forklarer Holter.

Innen 2030 skal signalanleggene i hele jernbane-Norge være fornyet og samlet til ett ERTMS-rike, ifølge planene til Jernbaneverket. Det vil være en fordel for både operatørene og passasjerene, mener Holter.

- Vi ønsker å gi passasjerer og godsoperatører et bedre tilbud med flere tog i rute, men da selvfølgelig på en sikker måte, sier han.

Kartet viser planlagt utbygging av ERTMS i Norge fram mot 2030. (B) i parantes indikerer en mer avansert versjon av systemet. (Foto: (Figur: Jernbaneverket))
Kartet viser planlagt utbygging av ERTMS i Norge fram mot 2030. (B) i parantes indikerer en mer avansert versjon av systemet. (Foto: (Figur: Jernbaneverket))

Lenker:

ERTMS-prøvestrekning offisielt åpnet, artikkel på nettsidene til Jernbaneverket

ERTMS Nasjonal implementering, informasjon fra Jernbaneverket