Signal- og sikringsanlegg

Innhold i kapitlet

13.1 Innledning

Signalanlegget er jernbanens nervesystem. Hovedformålet er å forhindre togsammenstøt og avsporinger samtidig som linjekapasiteten utnyttes best mulig [10, 68]. Dette kapitlet omhandler hovedkomponentene i et signalanlegg for jernbanen: forriglingsutrustning, togdeteksjon, veisikringsanlegg, automatisk togkontroll (ATC) [10] og overgangen til det moderne europeiske trafikkstyringssystemet ERTMS [30].

Konvensjonelle signalanlegg gir føreren informasjon gjennom signaler langs sporet. ERTMS nivå 2 gir kjøretillatelse og overvåket hastighetsinformasjon i førerrommet, mens faste stoppskilt markerer bestemte steder langs sporet. Begge løsningene trenger fortsatt forrigling, togdeteksjon og kontrollerte sporveksler. Endringen gjelder hvordan funksjonene kommuniserer, og hvordan føreren mottar og følger kjøretillatelsen.

Jernbanedrift innebærer tunge kjøretøy med lange bremselengder. Ved høy hastighet kan bremselengden strekke seg forbi det føreren kan se rundt en kurve, gjennom en tunnel eller over en bakketopp. Signalanlegget må derfor sikre togveien foran toget før toget når fram. Det beskytter mot sammenstøt og avsporinger og gjør samtidig at tog kan følge etter hverandre og krysse effektivt. Pålitelige signalanlegg reduserer også kostnadene ved trafikkstyringen.

Signalanlegget har to nært beslektede formål:

Sikkerhet: hindre kjøretillatelser i konflikt og kontrollere at vilkårene for den tillatte kjøringen er oppfylt. Skifting og andre særlige driftstilfeller krever egne regler og sikringstiltak.
Effektivitet: frigi infrastrukturen til neste bevegelse når toget har forlatt den og de nødvendige vilkårene for utløsing er oppfylt.

Figur 13.1 viser eksempler på lyssignaler ved Skansen bru i Trondheim. Fotografiet brukes her som et visuelt eksempel på installert signalutstyr, ikke som en fullstendig tegning av signalanlegget.

Figur 13.1 Eksempel på lyssignaler ved Skansen bru i Trondheim.

Kapitlet følger togveilogikk og trafikkstyring videre til feilsikker drift, veisikringsanlegg, togdeteksjon, sporveksler og linjeblokk, før nasjonal ATC, ERTMS og samtidig innkjør behandles. Signalfunksjonene omfatter:

Forriglingsutrustning: sørger for at togveier i konflikt aldri stilles samtidig.
Linjeblokk: hindrer uforenlige tillatelser til å kjøre inn på blokkstrekninger mellom stasjoner.
Veisikringsanlegg: styrer planoverganger for veitrafikk.
Fjernstyring (CTC): gir fjernovervåking og fjernstyring av jernbanenettet.
Automatisk togkontroll (ATC): overvåker hastighet og signalinformasjon om bord og griper inn ved behov.
Andre delsystemer: styring av skifteområder, rasdeteksjon, tunnelporter og forrigling av bevegelige bruer.

Disse funksjonene har en utvendig del, som er synlig langs eller i sporet, og en innvendig del, som inneholder logikken og grensesnittene som styrer dem. Figur 13.2(a) viser utvendige objekter langs sporet, blant annet signaler. Reléstativene i figur 13.2(b) tilhører den innvendige utrustningen som realiserer avhengighetene mellom objektene. Fotografiene viser hvorfor et signalanlegg må forstås som et samlet system.

Lyssignaler og spor — Figur 13.2 Utvendige og innvendige deler av et signalanlegg.

Innvendig reléutrustning — Figur 13.2 Utvendige og innvendige deler av et signalanlegg.

13.2 Forriglingsutrustning og sikringsanlegg

Forriglingsutrustningen er den sikkerhetskritiske delen av sikringsanlegget som håndhever signalreglene. Den hindrer at togbevegelser i konflikt godkjennes samtidig.

13.2.1 Prinsipp

Forriglingen er den sentrale sikkerhetslogikken i forriglingsutrustningen. Den er en tilstandsmaskin som håndhever avhengigheter og låseregler mellom signaler, sporveksler og sporavsnitt. En togvei er en del av sporet avgrenset av et startpunkt og et sluttpunkt, som kan være signaler eller stoppskilt.

Teknisk regelverk skiller mellom sikret togvei, som utelukker fiendtlige kjøretillatelser, og fastlagt togvei, der alle vilkårene for den aktuelle kjøringen med full overvåkning er kontrollert. Kontrollene nedenfor gjelder normal fastlegging, ikke alle avviksmodi. Se definisjonene for forriglingsutrustning [245].

Før en togvei kan stilles, må forriglingsutrustningen kontrollere at:

Alle sporavsnitt i togveien er frie.
Alle signaler som er i konflikt med togveien, viser «Stopp».
Sikkerhetssonen etter togveiens slutt er fri.
Alle sporveksler i og rett etter togveien ligger riktig og er låst.

Først når alle vilkårene for normal kjøring er oppfylt, kan innkjørssignalet vise et kjørsignalbilde. Utløsing av togvei avhenger av togets passasje og den prosjekterte utløsningssekvensen. I enkelte anlegg inngår en tidsforsinkelse i denne sekvensen.

13.2.2 Teknologigenerasjoner

Teknologien i sikringsanlegg har utviklet seg gjennom tre generasjoner:

Mekaniske anlegg (før 1950-årene).

I mekaniske sikringsanlegg håndhevet håndtak, stenger og kammer avhengighetene. Det var umulig å endre stillingen til et signal eller en sporveksel uten at vilkårene var oppfylt.

Relésikringsanlegg (1950-årene–i dag).

Elektromagnetiske reléer realiserer logikken i relékretser. Norske reléanlegg omfatter blant annet NSI-63, NSB-77, NSB-78, NSB-84 og NSB-87 [43]. En sikkerhetskrets som normalt er spenningssatt, kan trekke tilbake en kjøretillatelse når reléspolen mister strømmen. Dette er ett konstruksjonsprinsipp, ikke et bevis på at enhver reléfeil er sikker. Kontaktfeil, ledningsfeil og kombinasjoner av feil må håndteres gjennom kretsutforming, verifikasjon og sikkerhetsbevis. Bane NOR krever at anlegget går til en dokumentert sikker tilstand ved feil [210].

Elektroniske sikringsanlegg (1990-årene–i dag).

Programvare erstatter relékretsene. Eksempler i Norge er NSB-94/Merkur, Ebilock 850, Ebilock 950, Siemens Simis-C og Thales L90-5 [28]. Datamaskinbaserte sikringsanlegg gir fleksibilitet og fjerndiagnostikk, men krever grundig formell verifikasjon for å oppnå samme sikkerhetsintegritet som reléanlegg.

Sikkerhetslogikken kan realiseres med svært forskjellig maskinvare. Relésikringsanlegg realiserer togveilogikken med fastkablede kontakter og spoler; en normalt energisert sikkerhetskrets kan trekke tilbake kjøretillatelsen når reléet mister spenningen, forutsatt at hele kretsen er konstruert og verifisert for denne sikre reaksjonen. Elektroniske sikringsanlegg realiserer den samme logikken i sikkerhetssertifiserte prosessorer som er forbundet med signaler, sporveksler og sporfelt gjennom inn-/utgangsmoduler. De er mer kompakte og enklere å koble mot fjernstyring og ERTMS, mens relérom er fysisk større og senere endringer ofte krever omkobling.

Figur 13.3(a) viser utstyrsstativer i et elektronisk sikringsanlegg: Programvarebasert togveilogikk trenger fortsatt fysisk kabling og grensesnitt mot utrustningen langs sporet. Figur 13.3(b) viser enkeltreléer og et oversiktsbilde av et relérom, og illustrerer den omfattende kablingen som realiserer logikken med kontakter og spoler. De innstikkbare elektronikkmodulene i figur 13.3(c) viser en annen oppbygning av utrustningen. Maskinvaremoduler kan skiftes ved vedlikehold, men endringer i sikkerhetslogikken krever fortsatt kontrollert verifikasjon.

(a) Skap for elektronisk sikringsanlegg — Figur 13.3 (a) Stativer i et elektronisk anlegg; (b) reléer og relérom; (c) elektronikkmoduler.

(b) Relérom for sikringsanlegg — Figur 13.3 (a) Stativer i et elektronisk anlegg; (b) reléer og relérom; (c) elektronikkmoduler.

Eksempel: stilling av innkjørtogvei

Sporplanen i figur 13.4 viser innkjør fra hovedsignal B til spor II. Følg forløpet som en sekvens av forespørsler, kontroller og låsinger før signalet kan gå til kjør.

Sporplan for stilling av innkjørtogvei fra signal B til spor II. — Figur 13.4 Innkjørtogvei fra signal B til spor II.

Toglederen forespør togveien fra B til spor II.
Forriglingsutrustningen kontrollerer sporavsnittene og stillingen til objektene som inngår i togveien.
Den kontrollerer signalene i konflikt og utelukker fiendtlige togveier.
Den kontrollerer sikringen etter togveiens sluttpunkt, inkludert den nødvendige sikkerhetssonen.
Den låser nødvendige objekter og avhengigheter. Når alle vilkårene er kontrollert og oppfylt, tillater den det aktuelle kjørsignalbildet.
Etter at toget har kjørt inn og forlatt de aktuelle sporavsnittene, oppheves låsingene gjennom den prosjekterte utløsningssekvensen. En utløsningsforsinkelse kan inngå i sekvensen.

Toglederen forespør kjøringen. Forriglingsutrustningen avgjør om den kan tillates på en sikker måte.

13.2.3 Lyssignaler

Lyssignaler langs sporet i Norge er signalbildebaserte: Betydningen avhenger av signaltype, lyskombinasjon, togveiindikering og gjeldende regler. Eksemplene og fargebetydningene nedenfor må derfor leses i sammenheng.

Masten i figur 13.5(a) har flere signalfunksjoner over utstyrsskapene. Nærbildet i figur 13.5(b) viser hovedsignal- og forsignalhoder med bakgrunnsskjermer og solskjermer. Bruk de standardiserte signalbildene nedenfor til å tolke signalene, ikke fotografiene alene til å avgjøre om det foreligger kjøretillatelse.

Signalmast langs sporet med signalhoder, togveiindikator og utstyrsskap. — Figur 13.5 Lyssignaler og tilhørende utrustning langs sporet.

Fotografi av hovedsignal- og forsignalhoder med bakgrunnsskjermer og lysskjermende hetter. — Figur 13.5 Lyssignaler og tilhørende utrustning langs sporet.

Bane NORs operative regelverk inneholder visuelle eksempler for de enkelte signaltypene. Figur 13.6 gjengir noen vanlige eksempler på hovedsignaler og forsignaler fra regelverket [57].

(a) 20B: stopp — Figur 13.6 Utvalgte eksempler på norske lyssignaler.

(b) 21: kjør med redusert hastighet — Figur 13.6 Utvalgte eksempler på norske lyssignaler.

Rødt: Stopp eller ingen tillatelse til å passere signalet.
Grønt: Et kjørsignalbilde; tillatt hastighet bestemmes av hele signalbildet, togveien og gjeldende hastighetsinformasjon.
Gult: Varsom, ikke kjøretillatelse i seg selv. Et gult blinkende forsignal betyr «Forvent stopp»; gult og grønt blinkende lys sammen betyr «Forvent kjør med redusert hastighet».
Hvitt: Brukes ved skifting og i hjelpesignaler.
Fiolett: Det tilhørende planovergangssignalet viser «Stopp foran planovergangen».

Hovedsignalet i figur 13.6(a) viser «Stopp», 13.6(b) viser «Kjør med redusert hastighet», og 13.6(c) viser «Kjør». Forsignalene gir forhåndsinformasjon: «Forvent stopp» i 13.6(d), «Forvent kjør med redusert hastighet» i 13.6(e) og «Forvent kjør» i 13.6(f). De erstatter ikke kjøretillatelsen ved hovedsignalet. De detaljerte reglene må hentes fra Bane NORs til enhver tid gjeldende operative regelverk.

13.3 Trafikkstyring og fjernstyring

Trafikkstyring er det operative laget over forriglingsutrustningen. Forriglingsutrustningen avgjør om en ønsket togvei er sikker; trafikkstyringen avgjør hvilken togvei som skal forespørres, for hvilket tog og på hvilket tidspunkt.

Tidligere var driften i stor grad avhengig av at stasjonspersonalet kommuniserte og kontrollerte togbevegelsene lokalt. Håndsignalet i figur 13.7 illustrerer denne direkte rollen ved togavgang. Moderne forriglingsutrustning og linjeblokk gir tekniske barrierer i tillegg til personalets handlinger. En togekspeditør har fortsatt operative oppgaver, men en bemannet stasjon erstatter ikke anleggets sikkerhetsfunksjoner.

Historisk stasjonsansatt som gir håndsignal med flagg på en plattform. — Figur 13.7 Lokal togekspedisjon i tidligere drift. Foto: ukjent / Norsk Jernbanemuseum.

Det er nyttig å skille mellom tre beslektede begreper:

Lokalstyring: En togekspeditør eller stasjonsoperatør stiller togveier fra et betjeningspanel på stasjonen. Stasjonens sikringsanlegg kontrollerer likevel togveien før et signal kan gå til kjør.

Det nyere stasjonsbildet i figur 13.8 illustrerer at noen norske stasjoner fortsatt har togekspeditør. Oppgavene avhenger av driftsformen og utrustningen på stedet. Lokal bemanning og teknisk sikring av togframføringen er to forskjellige spørsmål.

Togekspeditør i uniform ved et tog på en snødekt stasjon. — Figur 13.8 Togekspeditør på stasjonen.

Lokalt stillverk med sporplan — Figur 13.9 Lokale stillerapparater.

Betjeningsorganer og indikeringer — Figur 13.9 Lokale stillerapparater.

Sporplanen i figur 13.9(a) knytter operatørens forespørsel til den fysiske sporutformingen. Nærbildet i figur 13.9(b) viser betjeningsorganer og indikeringer: Operatøren forespør en endring, og indikeringene viser tilstandene som mottas fra utstyret. En kommando om å legge om sporveksler eller stille togvei er fortsatt underlagt kontrollene i forriglingsutrustningen.

Fjernstyrt stasjon: Kommandoer og indikeringer overføres mellom trafikkstyringssentralen og signalutrustningen. Konvensjonelle anlegg har vanligvis et sikringsanlegg og et lokalt stillerapparat på stasjonen. I den nasjonale ERTMS-arkitekturen kommuniserer sentral forriglingsutrustning med objektkontrollere langs sporet. Et eget lokalt sikringsanlegg og panel på hver stasjon kan derfor ikke forutsettes. Se Bane NORs ERTMS-arkitektur [249].
Fjernstyring (CTC): Én togleder overvåker og styrer flere fjernstyrte stasjoner og strekninger fra en trafikkstyringssentral. Toglederen ser trafikksituasjonen, forespør togveier og håndterer avvik, mens forriglingsutrustningen fortsatt utfører sikkerhetskontrollene.

Trafikkstyring i Norge

Den tidligere organiseringen hadde åtte toglederområder: Narvik, Trondheim, Hamar, Oslo, Drammen, Kristiansand, Stavanger og Bergen. Dette er historiske lokaliseringer, ikke antallet trafikkstyringssentraler i dag. Bane NORs Network Statement 2026 oppgir tre toglederområder (øst, sør-vest og nord) og fire trafikkstyringssentraler: TSS øst Drammen, TSS øst Oslo, TSS nord og TSS sør-vest [254].

Den operative organiseringen må også skilles fra plasseringen av de tekniske systemene. I den eldre løsningen var teknisk utrustning plassert i Trondheim (Railmanager), Oslo (VICOS/EBICOS) og Drammen (VICOS). En serverlokalisering er ikke et ekstra toglederområde eller et mål på hvor mange togledere som er på vakt. Overgangen til nasjonalt TMS endrer den tekniske plattformen, men opphever ikke skillet mellom trafikkstyring og forrigling.

Detaljen av arbeidsplassen i figur 13.10 viser skjermer for overvåking av togbevegelser og betjening av sentraliserte styringssystemer. De lokale panelene og arbeidsplassen i sentralen viser ulike betjeningsgrensesnitt mot signalanlegget. Fjernstyring innebærer ikke at hver stasjon er bemannet lokalt hele døgnet.

Ubemannet arbeidsplass med skjermer i en trafikkstyringssentral. — Figur 13.10 Arbeidsplass i trafikkstyringssentralen.

I praksis gir fjernstyringen et sanntidsbilde av trafikken: togposisjoner, sporbelegg, sporveksler, signaler, sikrede togveier, alarmer og konflikter. Den støtter også fjernstilling av togveier og funksjoner som forhåndsinnstilte eller tidsforsinkede kryssingssekvenser, der en kryssing forberedes på forhånd og utføres når de nødvendige sporavsnittene og togveivilkårene er tilgjengelige. Et trafikkstyringssystem (TMS) legger et planleggings- og reguleringslag over fjernstyringen og bruker rutedata, tognummerinformasjon og beslutningsstøtte for å hjelpe togledere med å prioritere tog og gjenopprette trafikken etter avvik. Norske anlegg har brukt ulike generasjoner av slike systemer, blant annet plattformer med navn som VICOS, EBICOS og Railmanager. Navnene er eksempler på plattformer, ikke det sentrale begrepet som skal huskes.

Fjernstyrte strekninger

Fjernstyring gjelder sammenhengende stasjoner og strekninger, ikke automatisk alle baner i nettet. De fleste norske jernbanestrekninger er fjernstyrt. Bane NOR skiller mellom strekning med fjernstyring, der kjøretillatelsen gis gjennom hovedsignaler, og strekning med ERTMS, der den gis i førerpanelet. På strekning med togmelding utveksler togekspeditørene fastsatte meldinger for å regulere togframføringen [254].

Historisk norgeskart som skiller strekninger med fjernstyring i oransje fra strekninger uten fjernstyring, med norsk tegnforklaring. — Figur 13.11 Tidligere utbredelse av fjernstyring i Norge.

Det historiske kartet i figur 13.11 viser det geografiske skillet, men er fra før senere oppgraderinger og er ikke et oppdatert driftskart. Gjeldende status for den enkelte strekningen finnes i Bane NORs oversikt over driftsform og deteksjonssystem, som lenker til gjeldende SJN-oversikter [255]. Fjernstyring og togdeteksjon er ulike egenskaper: Kartet alene viser ikke om en strekning bruker sporfelt, akseltellere, ATC eller ETCS.

13.4 Feilsikkerhetsprinsippet

Feilsikkerhetsprinsippet er grunnleggende for alle signalanlegg på jernbanen. Et signal kan bare vise et kjørsignalbilde når de nødvendige sikkerhetsvilkårene er kontrollert og oppfylt. Et uavklart vilkår hindrer normal kjøretillatelse, men er ikke nødvendigvis en signalfeil: Et belagt sporavsnitt kan for eksempel ganske enkelt bety at et tog befinner seg der.

Feilsikker konstruksjon skal føre systemet til en definert sikker tilstand ved relevante feil, for eksempel ved å trekke tilbake kjøretillatelsen. Dette betyr ikke at enhver feil gir et tent rødt signal. Strømbrudd kan gjøre signalet mørkt, og dette må håndteres etter gjeldende trafikkregler. Sikkerheten avhenger av den samlede konstruksjonen og dens verifiserte oppførsel ved feil [210].

Kontaktstillingene i et reléskjema er referansetilstander, ikke en instruks om å stille togvei i denne tilstanden. Ved togveistilling opprettes og kontrolleres de nødvendige avhengighetene før de låses. En manglende indikering kan skyldes togdeteksjon, en sporveksel som ikke har nådd beordret stilling, strømforsyning, kommunikasjon eller et annet grensesnitt. Feilsøking og gjenoppretting av driften må følge gjeldende regler, uten å omgå sikringen.

Hvordan lese togveikretsen

Kretseksemplet i figur 13.12 knytter en forespørsel om togveistilling til en kjede av elektriske vilkår. Den magentafargede linjen fremhever en strømvei gjennom kontakter og reléfunksjoner. Den tilhørende sporplanen viser hvilke objekters tilstand kretsen må kontrollere.

Relékretser for en togveiforespørsel, kontaktstillingene som brukes som referanse, og tilhørende sporplan. — Figur 13.12 Kretseksempel for togveistyring.

Finn den innkommende forespørselen om togveistilling og tilkoblingen til strømforsyningen.
Følg den fremhevede strømveien gjennom kontaktene. I en seriekrets må alle aktuelle kontaktvilkår være oppfylt. En parallellgren gir et alternativ bare der den prosjekterte logikken tillater det.
Knytt kontaktfunksjonene til signalene, sporvekslene og sporavsnittene i sporplanen. Kontaktene er tegnet i angitte normale referansestillinger, som ikke nødvendigvis er stillingene etter en togveiforespørsel.
Finn utgangen som bare kan spenningssettes når den nødvendige strømveien er sluttet. Et brudd i kontrollkretsen hindrer denne utgangen i å gi kjøretillatelse.

Eksemplet viser hvordan avhengigheter realiseres i en elektrisk krets. Det er ingen koblingsinstruks for et bestemt anlegg og heller ikke et bevis på at alle mulige feil fører til sikker tilstand. En slik vurdering krever hele kretsen, komponentegenskapene og sikkerhetsbeviset.

13.5 Veisikringsanlegg

Planoverganger er grensesnittet mellom jernbanen og veinettet, som vist ved den sikrede planovergangen med løftebommer og veisignaler i figur 13.13. Bane NOR skiller mellom flere former for sikrede planoverganger, blant annet helbomanlegg, halvbomanlegg og lys- og lydanlegg. Sikringsløsningene kan grupperes etter omfang som følger [34]:

Helbomanlegg: Bommene sperrer hele veibanen og suppleres med lydvarsel og veisignaler. Brukes på sterkt trafikkerte veier.
Halvbomanlegg: Bommene sperrer kjørefeltet inn mot planovergangen, som i Norge er høyre kjørefelt sett i kjøreretningen. Kjørefeltet ut av planovergangen holdes åpent slik at kjøretøy som allerede er inne på overgangen, kan kjøre ut. Lydvarsel og veisignaler inngår i anlegget.
Lys- og lydanlegg: Lydvarsel og veisignaler, men ingen bom.
Varsellampe: Minste sikringsnivå; brukes vanligvis ved landbruksoverganger med svært liten og forutsigbar bruk.

Figur 13.13 Eksempel på en sikret planovergang med løftebommer og veisignaler.

Bane NORs operative regelverk definerer også planovergangssignaler for føreren. Figur 13.14(a) krever at føreren stanser foran planovergangen, mens 13.14(b) viser at den kan passeres. Forsignalene varsler tilstanden til planovergangssignalet: «Stopp foran planovergangen» i 13.14(c), eller at planovergangen kan passeres i 13.14(d). Disse signalene gir ikke i seg selv kjøretillatelse for hele togveien.

(a) Signal 55 Stopp foran planovergangen — Figur 13.14 Eksempler fra Bane NOR på planovergangssignaler og tilhørende forsignaler langs jernbanen [57].

(b) Signal 56A Kan passeres — Figur 13.14 Eksempler fra Bane NOR på planovergangssignaler og tilhørende forsignaler langs jernbanen [57].

Figur 13.15 viser innkobling når et tog kjører inn i innkoblingsfeltet (innkoblingspunkt A), og utkobling etter at toget har passert planovergangen (utkoblingspunkt A, med tilsvarende punkter på den andre siden av planovergangen).

Innkoblings- og utkoblingspunkter på begge sider av en planovergang. — Figur 13.15 Retningsavhengig innkobling og utkobling av veisikringsanlegg.

Et tog som nærmer seg, må utløse varslingen tidsnok til at veitrafikken kan stanse og utstyret kan nå den nødvendige tilstanden. Innkoblingspunktet før overgangen er et annet enn utkoblingspunktet etter passasje. For motsatt kjøreretning brukes tilsvarende punkter på den andre siden. Et tog som stanser nær planovergangen, må ikke føre til at sikringen oppheves for tidlig.

Funksjonsdiagram som knytter forriglingsutrustning, planovergangsstyring, varsling, bommer og planovergangssignaler sammen. — Figur 13.16 Veisikringsanleggets funksjoner og grensesnitt.

Funksjonsskjemaet i figur 13.16 skiller varslingen til veitrafikantene fra grensesnittet mot toget. Veisignaler og lydvarsler retter seg mot trafikantene på veien. Bommene begrenser tilgangen fysisk. Planovergangssignaler eller det aktuelle grensesnittet mot signalanlegget viser om vilkårene for togbevegelsen er kontrollert og oppfylt. Grensesnittene mot togdeteksjon og forrigling samordner disse funksjonene. En kommando om å starte varslingen bekrefter ikke i seg selv at bommene har nådd nødvendig stilling.

Veisignaler og bommer — Figur 13.17 Planoverganger med bomanlegg.

Bomdrivverk og spor — Figur 13.17 Planoverganger med bomanlegg.

Figur 13.17(a) viser signalene og bommene som veitrafikantene møter; 13.17(b) viser mekanismene ved sporet. Ved et halvbomanlegg holdes utkjøringssiden åpen slik at et kjøretøy som allerede befinner seg på planovergangen, kan kjøre ut. Et helbomanlegg stenger veien mer fullstendig. Varslings- og kontrollfunksjonene må derfor håndtere risikoen for å stenge et kjøretøy inne. Valg av løsning avhenger av veien, trafikken, togbevegelsene, siktforholdene og omgivelsene.

En privat planovergang og instruksene for den enkle varsellampen. — Figur 13.18 Privat planovergang med varsellampe.

Grinden og instruksene for varsellampen i figur 13.18 illustrerer en annen sikring enn en offentlig planovergang med bommer. Brukerne må følge skiltene og instruksene på stedet. Lampen er ingen generell garanti for at det er trygt å krysse under alle forhold.

Utstyr mot veien ved planovergangen — Figur 13.19 Planovergangsutstyr på en ERTMS-strekning.

Utstyr langs sporet ved planovergangen — Figur 13.19 Planovergangsutstyr på en ERTMS-strekning.

ERTMS endrer grensesnittet mellom signalanlegget og toget. Utrustningen mot veien i figur 13.19(a) og langs sporet i 13.19(b) viser at et fysisk veisikringsanlegg fortsatt trengs. Planovergangen må fortsatt varsle veitrafikantene og kontrollere at de aktuelle sikringsvilkårene er oppfylt. Førerromssignalering fjerner ikke den fysiske konflikten mellom vei og jernbane.

13.6 Togdeteksjon

Forriglingsutrustningen trenger ikke en kontinuerlig posisjonsbeskrivelse av toget; den trenger pålitelige tilstander for hvert sporavsnitt. Sporet deles i sporavsnitt, og hvert avsnitt meldes som fritt eller belagt før en togvei kan stilles. Figur 13.20 viser dette grunnprinsippet før de to vanlige deteksjonsteknologiene introduseres.

Figur 13.20 Grunnprinsippet for togdeteksjon: Hvert sporavsnitt meldes som fritt eller belagt.

De to vanligste deteksjonsmetodene i Norge er sporfelt og akseltellere [10].

13.6.1 Sporfelt

Sporfelt ble introdusert i kapittel 2 som én av årsakene til at komponenter ved skinnesetet, befestigelser og isolerte skjøter må gi pålitelig elektrisk isolasjon. Her fører skinnene deteksjonsstrømmen, og forriglingsutrustningen bruker den resulterende avsnittstilstanden som en sikkerhetsinngang. Først vises sporfeltet i fri tilstand. Virkemåten ved belegg forklares nedenfor, etterfulgt av sammenhengen med banestrømmens returkrets.

Signaltolkningen er feilsikker: Mottakeren er bare spenningssatt når avsnittet er fritt. Når hjulsatsene kortslutter skinnene, blir mottakeren spenningsløs, og avsnittet meldes som belagt. Tap av deteksjonsstrøm fører også systemet mot den begrensende tilstanden, ikke mot en feilaktig «fri»-melding.

(a) Enkelt kretsskjema med fritt sporavsnitt og spenningssatt indikering. — Figur 13.21 Sporfelt i fri tilstand. (b) Mangoe, tilpasset, CC BY-SA 3.0 [256].

(b) Fritt likestrømssporfelt: Isolerte skjøter avgrenser avsnittet, et batteri mater skinnene, og et tiltrukket sporfeltrelé styrer den illustrerte signalkretsen. Naboavsnittets mating har motsatt polaritet. — Figur 13.21 Sporfelt i fri tilstand. (b) Mangoe, tilpasset, CC BY-SA 3.0 [256].

I det enkle kretsskjemaet i figur 13.21(a) når strømmen mottakeren gjennom den tilsiktede skinnekretsen. En elektrisk ledende hjulsats forbinder de to skinnene og kortslutter mottakeren. Indikeringen skifter til belagt. Lampen viser kretsens tilstand, ikke hele signalbildelogikken til et virkelig signal.

Figur 13.21(b) knytter dette prinsippet til selve sporet. Isolerte skjøter avgrenser sporavsnittet. Når avsnittet er fritt, går strømmen fra batteriet langs den ene skinnen, gjennom sporfeltreléet og tilbake langs den andre skinnen. Reléet er tiltrukket og holder kontakten i stillingen som angir fritt avsnitt. En elektrisk ledende hjulsats kortslutter skinnene, slik at reléstrømmen reduseres, reléet faller og avsnittet meldes belagt. Naboavsnittet er vist med motsatt polaritet på matingen. Dette er et eksempel på et konvensjonelt likestrømssporfelt, ikke et koblingsskjema for alle sporfelttyper; matingens strømbegrensningsmotstand er utelatt. Det grønne signalet illustrerer bare prinsippet: Et fritt sporavsnitt gir ikke alene kjøretillatelse, og tegningen viser ikke norske signalbilder.

Sporfelt med strømveier for banestrømmens returstrøm og togdeteksjon. — Figur 13.22 Sporfeltdeteksjon og returstrøm.

Figur 13.22 viser hvorfor togdeteksjon og returstrøm må fungere sammen elektrisk. På elektrifiserte strekninger bruker banestrømmens returstrøm skinnene. Sporfeltet må bruke en annen frekvens enn banestrømforsyningen, eller kodede signaler, for å skille togdeteksjonsstrømmen fra returstrømmen. Isolerte skinneskjøter skiller sporavsnittene i sporfelttyper som bruker slike skjøter. Skjøteløse sporfelt [211] avgrenser avsnittene elektrisk uten isolert skjøt ved hver grense.

Begrensningene ved sporfelt omfatter følsomhet for rust og oksidasjon på skinnene, som gir dårlig elektrisk kontakt, og forurensning som sand og løv, som kan gi en feilaktig «fri»-melding. Anlegg med isolerte skjøter har også vedlikeholdsbehov knyttet til disse.

(a) Isolert skinneskjøt — Figur 13.23 Elektriske grenser og forbindelser i sporet.

(b) Skinneforbinder — Figur 13.23 Elektriske grenser og forbindelser i sporet.

Den isolerte skjøten i figur 13.23(a) er både en elektrisk grense og en mekanisk skinneforbindelse. Skinneforbinderen i 13.23(b) gir en tilsiktet ledende forbindelse. Disse grensesnittene forklarer hvorfor signalanlegg, returstrømkrets og sporvedlikehold må samordnes. Funksjonen til en forbindelse må fastslås ut fra det aktuelle kretsskjemaet før den endres.

13.6.2 Akseltellere

For akseltellere er den sentrale sikkerhetsinformasjonen balansen mellom aksler som er telt inn i og ut av et sporavsnitt. Funksjonsdiagrammet i figur 13.24 følger tellepunktene gjennom evalueringsenheten til grensesnittene mot forriglingsutrustningen og betjeningen.

Tellepunkter, evalueringsenhet og styringsgrensesnitt i et akseltelleranlegg. — Figur 13.24 Akseltellerens funksjoner og grensesnitt.

En akselteller registrerer hver aksel gjennom forstyrrelsen den skaper i et magnetfelt som genereres over skinnehodet. Tellepunkter installeres i begge ender av et sporavsnitt. Systemet teller aksler som kjører inn og ut:

Akselbalanse \(= 0\), og alle gyldighetskontroller er oppfylt: Avsnittet er fritt.
Akselbalanse \(\neq 0\), eller tellingen er inkonsistent/ugyldig: Avsnittet er belagt eller har feil og indikeres derfor restriktivt.
Balansen går gyldig tilbake til 0 etter at hele toget har kjørt ut: Avsnittet er fritt igjen.

Elektronikken ved tellepunktet forsyner detektoren med strøm og bestemmer akselpassasjenes rekkefølge og retning. Evalueringsenheten sammenstiller tellingene og melder sporavsnittets tilstand til forriglingsutrustningen, som beskrevet i Bane NORs krav til togdeteksjon [247]. Akseltellere krever ikke isolerte skinneskjøter og er mindre følsomme for forurensning på skinnene [148]. Snø og andre miljøforhold kan påvirke utstyret. Hvis vedlikeholdsarbeid påvirker telletilstanden, kan gjenoppretting av en gyldig fri-indikering kreve kontrollert tilbakestilling etter gjeldende prosedyrer.

Figur 13.25 viser at tellepunktene registrerer passasje ved avsnittsgrensene, ikke kontinuerlig belegning i hele avsnittet. Et skinne-/veikjøretøy som kjører inn i sporavsnittet, må registreres som en belegning for å forhindre en feilaktig «fri»-melding. Verken sporfelt eller akseltellere kan brukes som pålitelig deteksjon av en spark eller en fotgjenger. Dette er systemer for togdeteksjon, ikke for deteksjon av personer i sporet.

Sporavsnitt avgrenset av akseltellerens tellepunkter. — Figur 13.25 Tellepunkter ved sporavsnittets grenser.

Figur 13.26(a) begynner med fritt avsnitt og null i akselbalanse. To innkjørende aksler gir balansen to i 13.26(b), og hele toget med fire aksler gir fire i 13.26(c). Når akslene kjører ut, synker balansen til to i 13.26(d) og deretter til null i 13.26(e). Bare en gyldig telling tillater at avsnittet meldes fritt igjen. Tallet er balansen mellom aksler som er telt inn, men ennå ikke telt ut. Det er ingen kontinuerlig måling av togets posisjon.

(a) Før innkjøring: 0, fritt — Figur 13.26 Akselbalanse gjennom en fullstendig togpassasje.

(b) På vei inn: 2, belagt — Figur 13.26 Akselbalanse gjennom en fullstendig togpassasje.

Sporavsnittet forblir belagt etter at togets front har passert tellepunktet ved utgangen. Det kan først meldes fritt når hele toget har passert og vilkårene for telling og gyldighet er oppfylt. En inkonsistent telling eller utstyrsfeil krever en restriktiv indikering. Tilbakestilling er en kontrollert prosedyre, ikke bare å sette det viste tallet til null.

(a) Tellepunkter — Figur 13.27 Akseltellerens detektorer og elektronikk langs sporet.

(b) Elektronikk langs sporet — Figur 13.27 Akseltellerens detektorer og elektronikk langs sporet.

Tellepunktene i figur 13.27(a) registrerer hjulene som passerer. Den tilhørende elektronikken langs sporet i 13.27(b) forsyner og behandler signalene, inkludert rekkefølgen som brukes til å bestemme kjøreretningen. Evalueringsenheten sammenstiller informasjonen fra avsnittsgrensene og gir avsnittstilstanden. Disse funksjonene kan være fordelt forskjellig i ulike produkter.

Beskyttelse rundt akseltellerutstyr utsatt for vinterforhold. — Figur 13.28 Akseltellerinstallasjon under vinterforhold.

Beskyttelsen rundt utstyret i figur 13.28 illustrerer at installasjonen må tåle snørydding og vedlikeholdsarbeid. Fotografiet viser et installasjonseksempel, ikke at akseltellere er upåvirket av alle feilmekanismer under vinterforhold.

Tre praktiske tilfeller viser forskjellene mellom teknologiene. En liten gjenstand eller spark kan ikke forutsettes å kortslutte et sporfelt pålitelig. Et skinne-/veikjøretøy som kjører inn inne i et sporavsnitt, kan ha unngått tellepunktene ved avsnittsgrensene. Rust kan svekke hjulsatsens elektriske kortslutning, mens akseltelling bygger på registrering i tellepunktene. Arbeidsplanlegging og operative regler må håndtere disse tilfellene. Ingen av systemene kan forutsettes å detektere enhver inntrenging automatisk.

13.7 Sporvekseldrivverk og dekning

Et sporvekseldrivverk, også kalt drivmaskin, er den elektromekaniske aktuatoren som beveger tungene i en sporveksel og gir forriglingsutrustningen en låst, kontrollert stilling. For signalanlegget er den viktige informasjonen ikke den fysiske typen sporvekseldrivverk, men om sporvekselen har nådd og er låst i den beordrede stillingen før en avhengig togvei kan stilles til kjør. Sporvekseltungene, stokkskinnene og krysskomponentene som styres av sporvekseldrivverket, beskrives som sporkomponenter i kapittel 16.

Figur 13.29(a) viser et konvensjonelt drivverk med åpen drivmekanisme. Den svillemonterte enheten i 13.29(b) har mekanismen inne i svillen; den åpne visningen i 13.29(c) gjør oppbygningen synlig. Innbyggingen er forskjellig, men alle tre visningene gjelder utstyr som må legge om, låse og kontrollere sporvekselen.

(a) Konvensjonell åpen drivenhet — Figur 13.29 Eksempler på sporvekseldrivverk.

(b) Svillemontert enhet — Figur 13.29 Eksempler på sporvekseldrivverk.

I et svillemontert drivverk er driv- og kontrollstengene beskyttet inne i svillen. God drenering er derfor viktig. Siemens ITS710 er et moderne eksempel med 400 V trefaseforsyning. En installasjon i et konvensjonelt anlegg kan kreve et TPAM-grensesnitt. Kompatibiliteten må kontrolleres for det aktuelle anlegget. Uavhengig av drivverkstype er funksjonsrekkefølgen å oppheve kontroll, oppheve låsing, legge om, låse, kontrollere låsing og kontrollere posisjon. Se Bane NORs krav til sporvekselutrustning [246].

Sidedekning hindrer at en bevegelse uten tillatelse kommer inn fra siden til en sikret togvei. Sidedekning kan gis av signaler i stopp eller sporveksler låst bort fra togveien som beskyttes, i tillegg til innretninger som avsporer kjøretøy. De fremhevede objektene i figur 13.30 beskytter togveien mot bevegelser fra nabospor. Stillingen og låsingen deres inngår i togveiens sikkerhetsvilkår også når det godkjente toget ikke kjører over objektene.

To sporplaner med fremhevede objekter som gir sidedekning. — Figur 13.30 Sidedekning i stasjonssporplaner.

To eksempler på fysisk sikring mot løpske kjøretøy fra et sidespor er:

Sporsperre: En enkel innretning på skinnen som tvinger et kjøretøy av sporet før det kan kjøre inn i det beskyttede området. Figur 13.53 viser et skinnemontert eksempel. Grensen på 40 km/h er ikke tilstrekkelig alene: Ved fall mot dekningsgivende objekt over 2 ‰, eller hastighet i området det gis dekning for over 40 km/h, krever Bane NOR sporveksel eller avsporingstunger. Se TRV:02464 [252].
Avsporingstunger: tunger som leder et løpsk kjøretøy bort fra den beskyttede togveien. De er mer effektive enn en enkel sporsperre, men krever mer plass [20].

Skinnemonterte sporsperrer i ulike installasjoner. — Figur 13.31 Eksempler på skinnemonterte sporsperrer.

Avsporingstunger ved en sidesportilknytning. — Figur 13.32 Avsporingstunger som sikrer en sidesportilknytning.

Sporsperrene i figur 13.31 løfter et hjul ut av den normale løpebanen. Avsporingstungene i figur 13.32 leder i stedet kjøretøyet bort fra togveien som beskyttes. Begge innretningene avsporer bevisst det ukontrollerte kjøretøyet for å beskytte andre bevegelser. De krever egnet plass og en utforming tilpasset risikoen og gjeldende krav.

13.8 Linjeblokk og blokkposter

Et sikringsanlegg på en stasjon sikrer bevegelsene inne på stasjonen. Linjeblokken ivaretar den tilsvarende sikringen mellom stasjoner: Et etterfølgende tog skal ikke få normal kjøretillatelse inn på en belagt blokkstrekning, og kjøretillatelser i motsatt retning på samme enkeltspor må hindres. Togdeteksjonen gir informasjon om belegning, mens blokkavhengighetene kontrollerer tillatelsen til å kjøre inn.

En blokkstrekning avgrenses av nabostasjoner, naboblokkposter eller en stasjon og en naboblokkpost. En blokkpost er skillet mellom to blokkstrekninger. Dette er operative grenser. Et sporavsnitt for togdeteksjon er området som overvåkes av ett deteksjonssystem, og behøver ikke å være identisk med en hel blokkstrekning. Se Bane NORs operative definisjoner [248].

Figur 13.33 viser linjen mellom to stasjonsanlegg. Et tog som kjører fra venstre stasjon til høyre, må ha fastlagt utkjørtogvei og tillatelse til å kjøre inn på blokkstrekningen mellom dem. Sikringen må opprettholdes til toget har forlatt blokkstrekningen og vilkårene for utløsing er oppfylt.

En ekstra blokkpost deler en lang blokkstrekning i kortere strekninger. To tog i samme retning kan da belegge forskjellige blokkstrekninger og følge tettere etter hverandre. Blokkposten gir ikke et sted der motgående tog kan møtes. På en enkeltsporet bane avhenger kryssingsmulighetene fortsatt av stasjoner og kryssingsspor. Kapasiteten begrenses også av kjøretider, bremseavstander, togveiutløsing og ruteplanen [250].

Figur 13.33 Linjeblokk mellom to sikringsanlegg på stasjoner.

13.9 Automatisk togkontroll

Automatisk togkontroll supplerer signalanlegget langs sporet med overvåking om bord. Formålet er å begrense konsekvensene av oversette signaler eller for høy hastighet.

13.9.1 Prinsipper

Selv med et feilfritt signalanlegg og et signal som viser rødt, avhenger konsekvensene av om føreren ser og følger signalet. Automatisk togbeskyttelse (ATP) er sikkerhetsfunksjonen som overvåker om toget holder seg innenfor tillatt hastighet og kjøretillatelse, og griper inn med bremsing ved behov. I Norge ivaretas denne beskyttelsesfunksjonen av automatisk togkontroll (ATC), systemet om bord som overvåker at føreren følger signal- og hastighetsinformasjonen.

Det norske ATC-systemet bruker baliser langs sporet, det vil si transpondere montert mellom skinnene. Togets antenne aktiverer balisen under passasje og mottar kodede data til datamaskinen om bord. Prinsippskissen i figur 13.34 knytter signalet og koderen til balisene, antennen, datamaskinen og førerens display.

Overføring fra signal til balise og videre behandling om bord i nasjonal ATC. — Figur 13.34 Informasjonsflyt i nasjonal ATC.

Informasjonen som overføres, kan omfatte punktene nedenfor. Utstyret om bord lagrer de aktuelle dataene og overvåker toget etter at det har passert overføringspunktet. Figur 13.35 viser det fysiske grensesnittet mellom balise og antenne.

ATC-balise mellom skinnene og mottakerantenne under et tog. — Figur 13.35 ATC-balise og antenne om bord.

Hastighetsgrenser og signalbilder lenger framme.
Signalrelatert tillatelses- eller begrensningsinformasjon for det utstyrte punktet.
Stigningsinformasjon til beregning av bremsekurven.

Det nasjonale ATC-utstyret i førerrommet viser mottatt hastighets- og signalinformasjon og overvåker toget mot denne. Hvis føreren ikke reagerer slik det kreves, griper systemet inn med bremsing. Figur 13.36 plasserer det nasjonale ATC-displayet i førermiljøet og viser utstyret mer detaljert.

Førerrom og nærbilde av displayet for nasjonal ATC. — Figur 13.36 Nasjonalt ATC-utstyr i førerrommet.

Dette utstyret må skilles fra ETCS-førerpanelet (DMI), som introduseres i ERTMS-avsnittet. DATC og FATC betegner nasjonal ATC-overvåking, ikke ETCS-nivåer.

13.9.2 Utrustningsnivåer for ATC

Utrustningsnivåene for ATC skiller seg hovedsakelig etter hvor balisene er installert, og hvor fullstendig signalinformasjonen og hastighetsbegrensningene overvåkes. Figur 13.37 sammenligner områder uten ATC, delvis utrustede områder og fullstendig utrustede områder gjennom plasseringen av overføringspunktene. Baliser ved signalene overfører signalinformasjon. Ytterligere overføringspunkter støtter overvåking av hastighetsbegrensninger langs strekningen.

Baliseplasseringer i områder uten ATC, delvis utrustede områder og fullstendig utrustede områder. — Figur 13.37 Nasjonal ATC-utrustning og overføringspunkter.

Diagrammets «No supervision» er en pedagogisk forenkling: Overvåking av takhastighet om bord kan fortsatt være aktiv uten ATC-signalinformasjon fra sporet. Beskrivelsen av delvis utrustet område er også forenklet. DATC overvåker også konfigurerte takhastigheter, angitte sporvekselhastigheter og midlertidige hastighetsbegrensninger. FATC gir mer fullstendig overvåking av hastighetsbegrensninger. Forskjellene er beskrevet i Bane NORs ATC-håndbok [253]. Tabell 13.1 beholder sammenligningen med ERTMS som referanse, men den siste raden gjelder ETCS-systemet som forklares videre.

Utrustningsnivå	Utstyr langs sporet	Viktigste overvåkingsvirkning
Ikke utrustet	Ingen ATC-signalinformasjon overført fra sporet	Overvåking av takhastighet om bord kan fortsatt være aktiv, men føreren må følge signalene og hastighetsskiltene langs sporet.
Delvis utrustet område (DATC)	Baliser ved hovedsignaler og utvalgte kontrollpunkter	Overvåker informasjon fra hovedsignaler og viktige begrensninger, men ikke alle mellomliggende hastighetsskilt.
Fullstendig utrustet område (FATC)	Baliser ved signaler og hastighetsskilt	Overvåker både signalbilder og tillatte hastigheter på den utrustede strekningen.
ERTMS nivå 2	Baliser som posisjonsreferanse og kjøretillatelse over radio fra radioblokksentralen (RBC)	Førerromssignalering og kontinuerlig overvåking av bremsekurven erstatter avhengigheten av tradisjonelle lyssignaler.

Tabell 13.1 Sammenligning av utrustningsnivåer for nasjonal ATC og ERTMS.

13.10 ERTMS: europeisk trafikkstyringssystem for jernbane

ERTMS introduseres her både som et teknisk fornyelsesprogram og som en standard for samtrafikkevne. Behovet følger av alderen og oppsplittingen i eldre signalanlegg.

13.10.1 Bakgrunn

ERTMS drives fram av fornyelsesbehovet i eldre signalanlegg. Norges eksisterende signalanlegg står overfor et grunnleggende problem:

De fleste anleggene ble installert fra 1970- til 1990-årene og har passert prosjektert levetid.
Reservedeler til eldre reléanlegg produseres ikke lenger.
Leverandørstøtten har opphørt for flere systemtyper.
Teknologien undervises ikke lenger, og spesialisert vedlikeholdskompetanse er i ferd med å forsvinne.
Resultatet er flere feil og lengre feilrettingstid, noe som reduserer tilgjengeligheten og kapasiteten.

En omfattende fornyelse av hele den norske signalinfrastrukturen er derfor nødvendig [30]. Bane NOR har valgt ERTMS nivå 2 som nasjonal standard for denne fornyelsen [10].

Eksemplet fra Drammen–Asker i figur 13.38 viser hvorfor fornyelse omfatter mer enn å bytte gamle signalhoder. Langs én korridor kan det finnes sikringsanlegg av ulike generasjoner. Grensesnitt, reservedeler og vedlikeholdskompetanse er forskjellige, noe som gjør feilsøking og fornyelsesplanlegging mer krevende. Diagrammet gjengir eksemplet fra forelesningen, ikke en løpende oversikt over utstyret som er i drift.

Ulike eldre sikringsanlegg langs korridoren Drammen–Asker. — Figur 13.38 Ulike eldre anlegg i eksemplet Drammen–Asker.

ERTMS i Norge

Den norske utrullingen må forstås separat fra de generelle nivådefinisjonene i tabell 13.2. Bane NOR har valgt ERTMS nivå 2 som nasjonal standard for fornyelsesprogrammet [10], og Norge planlegger å installere ERTMS nivå 2 på hele det nasjonale jernbanenettet [96]. Gjøvikbanen nord og Østfoldbanens Østre linje er de første strekningene i inntektsgivende drift med det nye systemet. Raden med integritetsmelding fra toget forklarer den tidligere nivå 3-arkitekturen innenfor dagens nivå 2-definisjon. Den er ikke et eget norsk utrullingsmål.

13.10.2 ERTMS-arkitektur

ERTMS (European Rail Traffic Management System) består av tre komponenter:

ETCS (European Train Control System): det standardiserte delsystemet for togkontroll og -beskyttelse, som omfatter førerromssignalering, hastighetsovervåking og kjøretillatelser.
Jernbaneradio (RMR): GSM-R (Global System for Mobile communications, Railway) brukes til talekommunikasjon og dataoverføring mellom tog og radioblokksentralen (RBC). Etterfølgeren FRMCS (Future Railway Mobile Communication System) utvikles av UIC i samarbeid med jernbanesektoren og standardiseringsorganisasjoner, og inngår i ERA/EUs rammeverk for interoperabilitet. Systemet bygger på 5G og skal støtte økt datakapasitet og nye digitale funksjoner. GSM-R og FRMCS vil sameksistere under overgangen. UIC oppgir forventet slutt på GSM-R-støtte omkring 2035; dette er en planleggingshorisont, ikke en felles bekreftet dato for fullført overgang i alle europeiske jernbanenett. Se UICs FRMCS-program [212].
Operative regler: harmoniserte regler støtter interoperabel drift på tvers av jernbanenett. Kjøring forutsetter fortsatt kompatible ombord- og strekningssystemer, relevant kjøretøytillatelse, kompatibilitet med strekningen og etterlevelse av driftsreglene. ERTMS-utrustning alene gir ikke adgang til alle strekninger med ERTMS. Se TSI OPEs bestemmelser om strekningskompatibilitet og vedlegg D1 [213].

ERTMS nivå 2-arkitektur som knytter sammen trafikkstyring, forriglingsutrustning, RBC, radio, ombordutstyr, baliser, stoppskilt og togdeteksjon. — Figur 13.39 ERTMS nivå 2-arkitektur.

Følg arkitekturen i figur 13.39 fra trafikkstyringssentralen til toget. Trafikkstyringen forespør en bevegelse. Forriglingsutrustningen kontrollerer at togveivilkårene er oppfylt og forenlige. Radioblokksentralen bruker aktuell informasjon fra forriglingsutrustningen og toget til å sende en kjøretillatelse over radio til ETCS-utstyret om bord. Balisene gir faste posisjonsreferanser som korrigerer togets odometri. Togdeteksjonen langs sporet bekrefter fortsatt belegningen i sporavsnittene som inngår i denne nivå 2-løsningen. Utstyret om bord viser kjøretillatelsen og overvåker den tillatte kjøringen.

13.10.3 ERTMS nivå 2 og stoppskilt

På konvensjonelle strekninger gir et lyssignal både et visuelt signalbilde og markerer en fysisk togveigrense. ERTMS nivå 2 skiller disse funksjonene. Kjøretillatelsen, målhastigheten og bremseovervåkingen håndteres i førerrommet, mens faste stoppskilt langs sporet fortsatt fungerer som fysiske referansepunkter for hvor en kjøretillatelse kan begynne eller slutte. I arkitekturen som er beskrevet ovenfor, er stoppskiltet ikke et lyssignal. Det viser ingen dynamisk hastighets- eller kjørsignalinformasjon. Det markerer et sted som brukes av forriglingsutrustningen, radioblokksentralen og de operative reglene.

I normal drift kan et tog bare passere et ERTMS-stoppskilt når førerpanelet viser en kjøretillatelse som tillater bevegelse forbi dette punktet. Uten en slik tillatelse er skiltet det fysiske referansepunktet for stopp. Bane NORs gjeldende regelverk illustrerer dette med Signal E35 stoppskilt; pilen viser hvilket spor skiltet gjelder for, som vist i figur 13.40 [56].

(a) Venstre spor — Figur 13.40 Signal E35 stoppskilt: faste stoppunkter på linjer med ERTMS.

(b) Høyre spor — Figur 13.40 Signal E35 stoppskilt: faste stoppunkter på linjer med ERTMS.

Pilene viser hvilket spor skiltet gjelder for: til venstre i figur 13.40(a), til høyre i 13.40(b) eller under skiltet i 13.40(c). Pilen identifiserer sporet, den er ikke et kjørsignal.

13.10.4 Førerpanel (DMI)

I ETCS/ERTMS er førerromsdisplayet et førerpanel (DMI, Driver Machine Interface): skjermen som viser hastighet, målavstand, tillatt hastighet, driftsmodus og profilinformasjon til føreren. Figur 13.41 viser et eksempel på utformingen av førerpanelet. De fargede forklaringene er oversatt til norsk; menytekstene på selve skjermbildet er beholdt som i originalen.

Figur 13.41 Eksempel på et ETCS-/ERTMS-førerpanel (DMI).

Les førerpanelet etter funksjonsområdene. Hastighets- og overvåkingsinformasjonen viser aktuell hastighet og gjeldende grenser. Planleggingsområdet viser kommende mål og profilinformasjon. Statusområdet viser driftsmodus og annen tilstandsinformasjon. Førerpanelet samler informasjonen føreren trenger for å følge kjøretillatelsen, mens ETCS-utstyret om bord utfører overvåkingen og kan gripe inn med bremsing.

Balisene har fortsatt en viktig rolle selv om nivå 2 bruker radio: De gir kjente posisjoner i sporet. Digital signalering fjerner heller ikke alle utstyrsfeil, strømbrudd eller kommunikasjonsfeil. Fornyelsen endrer teknologien og diagnostikken, mens sikker drift ved avvik fortsatt er nødvendig.

13.11 Samtidig innkjør og sikkerhetsavstander

På en enkeltsporet jernbane møtes motgående tog på en stasjon eller ved et kryssingsspor med mer enn ett brukbart spor. Om de kan kjøre inn samtidig, avhenger av de sikrede togveiene og sikringen etter sluttpunktene. Forklaringen følger denne rekkefølgen: middel, frislippshastighet, sikkerhetsavstand, togveienes sluttpunkter, samtidig innkjør, parvise stoppskilt og dekningsgivende sporveksler.

Utgangspunktet er middelet, det vil si frigrensen nær en sporveksel. Et kjøretøy som står forbi denne grensen, kan hindre det tilstøtende sporet selv om hjulene fortsatt står på egne skinner. Pilen i figur 13.42 markerer frigrensen. Sikringen må ta hensyn til hele kjøretøyets profil. Tungestillingen alene er derfor ikke tilstrekkelig.

Pil som viser middelet mellom sporene som løper sammen ved en sporveksel. — Figur 13.42 Middel ved en sporveksel.

13.11.1 Frislippshastighet og sikkerhetsavstand

Neste spørsmål er hvordan toget nærmer seg sluttpunktet for kjøretillatelsen. ETCS beregner bremseovervåkingen fram mot dette sluttpunktet. Nær sluttpunktet kan en angitt frislippshastighet la toget nærme seg stoppstedet uten at den siste delen av bremsekurven blir uhensiktsmessig restriktiv. Frislippshastigheten gir ingen tillatelse til å passere sluttpunktet for kjøretillatelsen.

Forenklet hastighetsovervåking mot sluttpunktet for en kjøretillatelse, med overvåking av frislippshastighet før farepunktet. — Figur 13.43 Frislippshastighet nær kjøretillatelsens sluttpunkt.

I figur 13.43 viser den vertikale aksen hastighet og den horisontale aksen avstand. Den fallende kurven viser overvåking mot målhastigheten når toget nærmer seg målet. Området med frislippshastighet gjelder den siste delen av innkjøringen mot stoppstedet. Sikkerhetsavstanden etter sluttpunktet gir avstand til en togvei i konflikt eller et farepunkt. Nødvendig lengde avhenger av det aktuelle prosjekteringstilfellet.

Sikkerhetssonen sikrer området etter togveiens sluttpunkt mot aktivitet i konflikt med togveien. Sikkerhetsavstanden er den nødvendige avstanden fra togveiens sluttpunkt til det aktuelle farepunktet eller konfliktpunktet. Kravet avhenger av sporplanen og systemet, blant annet frislippshastighet, bremseovervåking, prinsippene for sikkerhetssonen, togdeteksjon, sikring av togvei og Bane NORs gjeldende regler. Frislippshastigheten er en overvåket hastighet for den siste tilnærmingen til stoppstedet og gir ingen tillatelse til å passere sluttpunktet for kjøretillatelsen. Verdiene i tabell 13.3 er betingede eksempelverdier som brukes til å forklare beregningen av samtidig innkjør, ikke universelle konstanter.

Eksemplet på 70 m svarer til tabellverdien for nivå 2 med frislippshastighet 20 km/h mot flanke eller motrettet togvei, før korreksjon for fall og stigning. Eksemplet på 250 m for konvensjonelle anlegg gjelder også et bestemt tilfelle på stasjon. Ved reell prosjektering må tabellen, unntakene og korreksjonene i Bane NORs krav til forriglingsutrustning [251] brukes.

To togveisluttpunkter med kort og lang sikkerhetsavstand etter seg. — Figur 13.44 Kortere og lengre sikkerhetsavstand etter togveiens sluttpunkt.

De fargede sikkerhetssonene i figur 13.44 må sammenholdes med middelet, ikke bare med plattformenden. En sone som strekker seg inn i den motgående togveien, kan hindre at togveiene stilles samtidig. En kortere nødvendig sikkerhetsavstand kan gjøre det mulig å avslutte sikkerhetssonen før konfliktpunktet, men bare dersom alle forriglingsvilkårene er oppfylt.

Tilleggsberegningen bruker disse avstandene på et kryssingsspor og gir regneeksemplet som brukes i oppgave 2.

13.11.2 Kapasitetsvirkning ved et kryssingsspor

Sammenlign først objektene ved togveienes sluttpunkter i figur 13.45. Det eldre anlegget bruker lyssignaler langs sporet. ERTMS-anlegget bruker stoppskilt knyttet til kjøretillatelsen i førerrommet. Plasseringen bestemmer hvor den tillatte togveien slutter og sikringen etter den begynner.

Sammenligning av plasseringen av konvensjonelle signaler og ERTMS-stoppskilt ved et kryssingsspor. — Figur 13.45 Objekter ved togveiens sluttpunkt i eldre anlegg og ERTMS.

En togvei er den avgrensede delen av sporet som sikres for kjøringen. Følg den fremhevede togveien gjennom stasjonen i figur 13.46, og finn startpunktet, sluttpunktet og sporvekslene som inngår. Togveien omfatter ikke hele stasjonen, og sluttpunktet må skilles fra sikkerhetssonen etter det.

Fremhevet togvei med tilhørende objekter gjennom en kryssingsstasjon. — Figur 13.46 Sikret togvei gjennom en stasjon.

Motgående innkjørtogveier som leder ankommende tog til hvert sitt stasjonsspor. — Figur 13.47 Motgående togveier for samtidig innkjør.

De blå og grønne togveiene i figur 13.47 gjelder to motgående tog som kjører inn på hvert sitt spor. Begge togveiene og sikringen etter dem må være forenlige. Fargene brukes annerledes i det senere eksemplet med parvise stoppskilt, der blått og grønt viser alternative sluttpunkter for ett ankommende tog.

Samtidig innkjør betyr at forriglingsutrustningen kan fastlegge to innkjørtogveier fra motsatte ender av en kryssingsstasjon samtidig, slik at det ene toget slipper å vente på at det andre har kjørt inn. Figur 13.48 viser to konvensjonelle løsninger. Den øvre løsningen i 13.48(a) beholder større brukbar sporlengde, men sikringen bak togveiens sluttpunkt går forbi midlene og utelukker innkjør fra motsatt retning. Den nedre løsningen i 13.48(b) plasserer sluttpunktene lenger inne på stasjonen slik at sikkerhetssonene får plass før midlene. Samtidig innkjør blir da mulig, men brukbar stopplengde reduseres. Konvensjonelle signalanlegg kan altså også tillate samtidig innkjør når sporplanen gir tilstrekkelig sikring. I ERTMS-eksemplet kan kortere, overvåkede sikkerhetssoner beholde mer brukbar sporlengde. Hver togvei må være sikker både alene og sammen med alle togveier som er tillatt samtidig.

(a) Uten samtidig innkjør — Figur 13.48 Konvensjonelle løsninger uten og med samtidig innkjør.

(b) Med samtidig innkjør — Figur 13.48 Konvensjonelle løsninger uten og med samtidig innkjør.

Den kortere prosjekteringsavstanden i ERTMS-eksemplet skyldes overvåket bremsing og håndheving av frislippshastigheten. ETCS-utstyret om bord beregner togposisjonen fra odometri og korrigerer den ved baliser, mens drift med nivå 2 fortsatt bygger på togdeteksjon langs sporet og fast forriglingslogikk. Samtidig innkjør er derfor en samlet egenskap ved plasseringen av stoppskiltene, kjøretillatelsen, frislippshastigheten, sikringen av togveien og utformingen av togdeteksjonen, fremfor utelukkende et spørsmål om å «kjenne togets nøyaktige posisjon».

13.11.3 Parvise stoppskilt

ERTMS-eksemplet kombinerer en kortere nødvendig sikkerhetsavstand med et valg mellom stoppskilt som sluttpunkt for togveien. En lang nødvendig avstand kan i stedet kreve større stasjonslengde, et sluttpunkt lenger inne på stasjonen eller egnet fysisk sikring. Figur 13.49 viser alternative sluttpunkter for ett ankommende tog. Den korte togveien beholder sikringen før middelet slik at et motgående tog kan kjøre inn. Den lengre togveien gir større brukbar stopplengde når den fiendtlige innkjørtogveien ikke er tillatt. Parvise stoppskilt er en løsning i dette eksemplet, ikke et generelt krav ved alle ERTMS-stasjoner.

Figur 13.49 Valg mellom indre og ytre stoppskilt ved et kryssingsspor.

Den blå og den grønne pilen viser alternative sluttpunkter for kjøretillatelsen til det samme innkommende toget, ikke to kjøretillatelser som gis samtidig til dette toget. Den blå, korte togveien slutter ved det indre stoppskiltet. Da beholdes nødvendig sikkerhetsavstand før middelet slik at et motgående tog kan kjøre inn. Den grønne, lengre togveien slutter lenger inne på det samme sporet og gir det innkommende toget større brukbar stopplengde, men utelukker den fiendtlige innkjørtogveien fra motsatt retning.

13.11.4 Dekningssporveksler og retningsdrift

Der det ikke er plass til nødvendig sikkerhetsavstand, kan en dekningssporveksel gi fysisk sikring ved å lede et tog som utilsiktet passerer sluttpunktet, bort fra den fiendtlige togveien. Dette krever ekstra sporveksler, areal og vedlikehold. Sporplanen må fortsatt oppfylle gjeldende krav til sikring. Tiltaket fjerner ikke behovet for å kontrollere at togveien er sikker.

En slik løsning kan forutsette at ett av stasjonens spor normalt brukes for hver kjøreretning. Denne retningsdriften kan tillate samtidig innkjør i den planlagte løsningen, men gir mindre fleksibilitet hvis et tog må bruke det andre sporet eller utstyr er utilgjengelig. Sammenligningen gjelder derfor sikkerhetsavstand, brukbar sporlengde, kryssingskapasitet og driftsfleksibilitet. ERTMS gjør ikke automatisk alle stasjoner egnet for samtidig innkjør.

Løsning med dekningssporveksel som leder et tog som utilsiktet passerer sluttpunktet, bort fra togveien i konflikt. — Figur 13.50 Dekningssporveksel ved togveiens sluttpunkt.

Det avvikende sporet i figur 13.50 leder et tog som utilsiktet passerer sluttpunktet, bort fra togveien som beskyttes. Dette endrer hvor det trengs plass. En slik passering kan fortsatt få konsekvenser, og stasjonen trenger fortsatt plass til sikringen.

Stasjonssporplan med retningsdrift, motgående innkjørtogveier og dekningsgivende sporveksler ved sluttpunktene. — Figur 13.51 Retningsdrift på stasjonssporene.

I figur 13.51 følges hver blå innkjørtogvei til stoppstedet og sikringen etter det. Ett spor for hver normal kjøreretning kan gjøre de to planlagte innkjøringene forenlige. Prisen er mindre frihet til å velge det andre sporet. Sporplanen må også gi plass til toglengde, plattformer og nødvendige bevegelser ved feil eller vedlikehold.

13.12 Supplerende stoff

Tilleggsreferanse: ETCS-nivåer

De viktigste ETCS-nivåene er oppsummert i tabell 13.2. Dette er en prinsipiell oversikt over hvordan kjøretillatelse og togkontroll endres fra konvensjonell signalering mot førerromssignalering og drift med bevegelig blokk. I TSI CCS 2023 ble de tidligere nivåene 2 og 3 samlet i en utvidet definisjon av nivå 2. Tabellen beholder skillet mellom løsningene for å forklare togdeteksjon og integritet; «tidligere nivå 3» er dermed en historisk arkitekturbetegnelse. EUs TSI CCS konsolidert 5. mai 2026 [74], avsnitt 7.2.9.1, beholder dette skillet innenfor nivå 2. Den norske TSI CCS-forskriften gjennomfører forordning (EU) 2023/1695 fra 15. mars 2025 [214]. Datoen for den senere EU-konsolideringen fastsetter ikke i seg selv norsk ikrafttredelse.

Nivå	Overføring av kjøretillatelse	Signaler langs sporet	Togdeteksjon og integritet
Nivå 0	Ingen kjøretillatelse fra ETCS; nasjonale driftsregler gjelder	Avhenger av strekningsutrustningen	ETCS-utrustet tog på strekning uten ETCS. Begrenset ombordovervåking gjelder, ikke full overvåking av kjøretillatelsen.
Nivå NTC (tidligere STM)	Nasjonalt togkontrollsystem	Avhenger av det nasjonale systemet	Nasjonal togkontroll brukes gjennom et kompatibelt ombordgrensesnitt.
Nivå 1	Signal \(\rightarrow\) Eurobalise \(\rightarrow\) førerrom	Beholdes vanligvis	Systemer langs sporet kontrollerer togets posisjon og at toget er komplett.
Nivå 2 med togdeteksjon langs sporet	RBC \(\xrightarrow{\text{radio}}\) førerrom; baliser korrigerer posisjonen	Valgfrie; kjøretillatelsen vises på førerpanelet	Togdeteksjon langs sporet inngår fortsatt i beregningen av kjøretillatelsen.
Nivå 2 med integritetsmelding fra toget (tidligere nivå 3)	RBC \(\xrightarrow{\text{radio}}\) førerrom + integritetsmelding fra toget	Ikke nødvendige for kjøretillatelsen	Toget melder sin egen integritet, noe som muliggjør drift med bevegelig blokk.

Tabell 13.2 ETCS-nivåene og de viktigste driftsmessige forskjellene, tilpasset fra Europakommisjonens diagrammer over ETCS-nivåer [69].

ERTMS endrer både førerens informasjonskilde og måten kjøretillatelsen håndheves på, særlig ved overgangen fra lyssignaler til kontinuerlig radioovervåking.

Tilleggsberegning: samtidig innkjør

I den forenklede kapasitetskontrollen sammenlignes tilgjengelig avstand fra objektet ved togveiens sluttpunkt (lyssignal eller stoppskilt) til nærmeste middel med nødvendig sikkerhetsavstand. Kravet er:

\[ d_{\text{tilgjengelig}} \geq d_{\text{sikkerhet}} . \]

Hvis ulikheten er oppfylt i begge ender av kryssingssporet, kan sikkerhetssonene slutte før midlene, og samtidig innkjør er geometrisk mulig. Hvis den nødvendige sikkerhetsavstanden er lengre enn den tilgjengelige avstanden, går sikkerhetssonen forbi middelet, og den motgående innkjørtogveien kan ikke stilles samtidig. Den nyttige prosjekteringsmarginen er \(d_{\text{tilgjengelig}}-d_{\text{sikkerhet}}\).

System	Forutsetning for sikring i eksemplet	Driftsvirkning ved et kryssingsspor
Eldre sikringsanlegg	Lyssignal og sikkerhetsavstand; eksempel med frislippshastighet 40 km/h og sikkerhetsavstand 250 m.	Lange sikkerhetssoner kan overlappe omkring middelet. Forriglingsutrustningen kan tillate bare én innkjørtogvei, slik at det andre toget må vente utenfor stasjonen.
ERTMS nivå 2	Stoppskilt og kjøretillatelse i førerrommet; eksempel med frislippshastighet 20 km/h og sikkerhetsavstand 70 m.	Kortere sikkerhetssoner kan få plass før midlene. Begge innkjørtogveiene kan stilles samtidig.

Tabell 13.3 Eksempelforutsetninger for sikring ved togveiens sluttpunkt i forklaringen av samtidig innkjør.

Regneeksempel: kontroll av samtidig innkjør.

Anta at et mulig stoppskilt ved togveiens sluttpunkt står 95 m før middelet i den ene enden av et kryssingsspor. Med sikkerhetsavstanden på 70 m i eksemplet for ERTMS nivå 2 blir marginen

\[ d_{\text{tilgjengelig}}-d_{\text{sikkerhet}} = 95\,\mathrm{m}-70\,\mathrm{m} = 25\,\mathrm{m}. \]

Marginen er positiv, og sikkerhetssonen kan derfor slutte før middelet i denne enden. Hvis den samme planløsningen kontrolleres med sikkerhetsavstanden på 250 m i eksemplet for et eldre anlegg, blir marginen

\[ 95\,\mathrm{m}-250\,\mathrm{m} = -155\,\mathrm{m}. \]

Den negative marginen betyr at sikkerhetssonen vil gå forbi middelet, og den motgående innkjørtogveien kan derfor ikke stilles samtidig. For en fullstendig kontroll av stasjonen må den samme beregningen være oppfylt i begge ender av kryssingssporet.

Vedlikehold

Forelesningssekvensen avsluttes med retningsdrift. Den følgende vedlikeholdsdelen er beholdt som tilleggslesning.

Moderne signalkomponenter har i økende grad sensorer som registrerer driftsdata kontinuerlig. Sporvekseldrivverk kan logge kraft–bevegelseskurver for hver omlegging; avvik fra normalsignaturen viser en feilutvikling før den fører til signalfeil. Sporfelt genererer spennings- og strømdata som avdekker svekkede isolerte skjøter eller forurensning på skinnene.

Ved å kombinere disse datastrømmene med maskinlæringsalgoritmer (Bane NOR har samarbeidet med Microsoft om slike systemer) kan vedlikeholdsfilosofien gå fra tidsbasert (skift ut hvert \(n\). år) til tilstandsbasert (skift ut når nedbrytningstrenden varsler nært forestående feil), og til slutt til prediktivt vedlikehold (skift ut før feilen utvikler seg til en driftsforstyrrelse). Denne tilnærmingen reduserer både vedlikeholdskostnadene og hyppigheten av signalfeil som forstyrrer driften.

Tilleggsmateriale: utstyrseksempler

Et publisert eksempel fra trafikkstyringssentralen i Oslo-området er beskrevet i Elmagasinet [67].

Figur 13.52 samler deteksjonskjeden: Tellepunktene langs sporet registrerer akselpassasje, evalueringsenheten sammenstiller tellingene ved avsnittsgrensene, og avsnittstilstanden overføres til signalanlegget. Sammenlign grensesnittene med enkeltkomponentene i figur 13.24 og 13.27.

Figur 13.52 Akseltellersystem med tellepunkter langs sporet og evalueringsenhet [149].

Figur 13.53 Skinnemontert sporsperre på et sidespor [125].

13.13 Oppsummering

Kjøretillatelse. Tog kan ikke stanse innenfor siktavstanden på samme måte som veikjøretøy. Togbevegelser må derfor styres med signaler, kjøretillatelser, sikring av togveier og togdeteksjon. Signalanlegget må forhindre bevegelser i konflikt og samtidig frigi kapasitet så snart dette kan gjøres sikkert. Sikkerhet og effektivitet håndteres dermed av det samme tekniske systemet.

Forriglingsutrustning og sikringsanlegg. Forriglingsutrustningen kontrollerer at sporavsnittene er frie, sporvekslene ligger riktig og er låst, signaler i konflikt viser stopp, og den nødvendige sikkerhetssonen etter togveien er sikret. Først da kan et signal vise et kjørsignalbilde eller en kjøretillatelse utstedes. Mekaniske sikringsanlegg, relésikringsanlegg og elektroniske sikringsanlegg realiserer denne logikken på ulike måter, men feilsikkerhetsprinsippet er det samme: Usikkerhet skal føre til sikker tilstand.

Togdeteksjon. Sporfelt detekterer tog ved elektrisk kortslutning mellom skinnene, mens akseltellere teller aksler som kjører inn i og ut av et avsnitt. Begge metodene har fordeler og begrensninger: Noen sporfelttyper krever isolerte skinneskjøter, og deteksjon gjennom hjulenes kortslutning påvirkes av dårlig elektrisk kontakt, mens akseltellere krever tilbakestillingsprosedyrer og ikke i seg selv detekterer kjøretøy som ikke passerer tellepunktene. Kvaliteten på deteksjonen er derfor sentral både for sikkerhet og tilgjengelighet.

Avstander. Bremselengde, sikkerhetsavstand, sikring av togvei, utløsing av togvei, samtidig innkjør og dekning bestemmer både sikkerheten og stasjonskapasiteten. Lange sikkerhetsavstander kan redusere brukbar plattform- eller kryssingssporlengde. Ved kryssingsspor bevarer samtidig innkjør kapasitet ved å la motgående tog kjøre inn samtidig.

ERTMS. Norges overgang til ERTMS svarer på aldrende eldre utstyr, mangel på reservedeler, avtakende spesialistkompetanse og behovet for standardisert togkontroll. ERTMS endrer hvordan kjøretillatelsen overføres og overvåkes, særlig på nivå 2, der førerromssignalering og radiokommunikasjon erstatter konvensjonelle lyssignaler. Endringen er samtidig teknisk, operativ og organisatorisk.

Oppgaver

Oppgave 1: Feilsikkerhetsprinsippet og forriglingsutrustningen

Forriglingsutrustningen skal garantere at togveier i konflikt aldri stilles samtidig. Besvar følgende spørsmål om feilsikkerhetsprinsippet:

(a) Hvilken sikker tilstand må systemet sikre hvis en signallampe svikter? Forklar hvorfor feilsikker oppførsel ikke nødvendigvis betyr at en rød lampe lyser.

(b) Skal avsnittet meldes som belagt eller fritt hvis et sporfelt detekterer et skinnebrudd eller en svikt i mottakeren? Forklar hvorfor dette er den sikreste utgangen.

(c) Hva menes med normalstillingen til en sporveksel? Hva skal skje hvis sporvekseldrivverket mister spenningen mens en togvei stilles?

(d) Bruk regelen for stilling av togvei fra kapitlet: Et signal kan bare gå til kjør når sporet er fritt, de nødvendige sporvekslene er kontrollert, og ingen togvei i konflikt er stilt. Fyll ut tabellen ved å angi om signalet kan gå til kjør i hvert tilfelle. Her betyr kontrollerte sporveksler at sporvekslene er låst og detektert i den nødvendige stillingen.

Tilfelle	Sporet fritt?	Veksler sikret?	Ingen konflikt?
Alle nødvendige kontroller er oppfylt	ja	ja	ja
Tog detektert i togveien	nei	ja	ja
Sporvekselstillingen er ikke kontrollert	ja	nei	ja
Togvei i konflikt er allerede stilt	ja	ja	nei

Forklar kort for hvert «nei»-tilfelle hvorfor det ville være usikkert å la signalet gå til kjør.

Oppgave 2: ERTMS-sikkerhetsavstand og samtidig innkjør

Ved et kryssingsspor (en kort dobbeltsporet del av en enkeltsporet hovedstrekning) er den brukbare sporlengden 750 m. Middelet i hver ende av kryssingssporet ligger 120 m fra nærmeste mulige plassering av et stoppskilt (eller signal), det vil si at den tilgjengelige avstanden fra skiltplasseringen til middelet er 120 m i hver ende. Bruk kontrollen ved togveiens sluttpunkt og regneeksemplet fra avsnitt 13.11.1: Sammenlign \(d_{\text{tilgjengelig}}\) med \(d_{\text{sikkerhet}}\), og beregn marginen \(d_{\text{tilgjengelig}}-d_{\text{sikkerhet}}\).

(a) Bruk \(d_{\text{sikkerhet}}=250\,\mathrm{m}\) for eksemplet med det eldre anlegget. Er samtidig innkjør geometrisk mulig med denne stasjonsutformingen? Vis marginen og angi hvorfor eller hvorfor ikke.

(b) Bruk \(d_{\text{sikkerhet}}=70\,\mathrm{m}\) for eksemplet med ERTMS nivå 2. Er samtidig innkjør geometrisk mulig? Vis marginen og angi hvorfor eller hvorfor ikke.

(c) Forklar kvalitativt, basert på de to marginene, hvorfor den kortere, overvåkede sikkerhetsavstanden i ERTMS-eksemplet muliggjør samtidig innkjør ved stasjoner der et eldre signalanlegg ikke gjør det, og hvorfor dette er særlig viktig på en enkeltsporet linje med stor trafikk.

Oppgave 3: ETCS-nivåer og lyssignaler

Sammenlign ETCS nivå 1 og de to nivå 2-arkitekturene i tabell 13.2, med togdeteksjon langs sporet eller integritetsmelding fra toget (tidligere nivå 3), med hensyn til: (i) om lyssignaler langs sporet er påkrevd; (ii) hvordan kjøretillatelser overføres til toget; (iii) hvordan togets posisjon og integritet bestemmes; og (iv) hvilket nivå som bygges ut på det norske nasjonale jernbanenettet og hvorfor. Presenter sammenligningen som en tabell med én rad for hvert ETCS-nivå og kolonner for de fire sammenligningspunktene.