Säkerhetssystem (tåg)

Säkerhetssystem för tåg skall förhindra olyckor inom järnvägstrafik, främst genom att undvika att tåg krockar eller kör in i ett annat tåg. Säkerhetssystemet i Sverige regleras av Trafikbestämmelser för järnväg (TTJ) som hanteras av trafikverket.

Historik

I järnvägens barndom byggde säkerheten på att man hade bemannade stationer eller en tågklarerare som ansvarade för att inget annat tåg befann sig på sträckan till nästa station samt att tågklareraren på nästa station bekräftat att han inte skulle släppa iväg något mötande tåg innan det första tåget anlänt. Det kallades tåganmälan. Tågklarerarna kommunicerade först via telegraf och senare telefon som utnyttjade egna ledningar utmed linjen.

Med tiden kunde man lägga om växlar via linor från ett ställverk och även lägga om semaforer eller tända signaler som angav stopp eller kör.

Numera har de flesta stationer avbemannats och tågklareringen fjärrstyrs via datorsystem. Ställverken är undersystem som inrapporterar lägena på alla växlar, alla signaler samt vilka spårsträckor som är belagda med tåg. Den informationen utnyttjas sedan när en tågfärdväg läggs genom att lägga om växlar och visa nya signaler.

ATC och ERTMS

I Sverige ställdes krav på att alla lok och drivfordon skulle ha ATC installerat i samband med införandet av Transportstyrelsens Trafikföreskrifter JTF 2009-06. Det krävdes dispens för att utan ATC framföra vissa arbets- och museala fordon.

ERTMS är i Sverige det kommande steget och innebär att tågen via radio/telefon automatiskt kan meddela var de befinner sig och få signaler om hastigheter. Det betyder bl.a. att optiska signaler försvinner utom på bangårdar. Även spårledningar bedömes bli ersatta med tillförlitligare teknik. Samma lok och samma personal kan köra genom olika länder. ERTMS är dessutom ett krav för en höghastighetsbana. En förhoppning är mindre förseningar och sänkta kostnader ska förbättra konkurrenskraften om transportköparna.

Säkerhetssystemets funktionalitet

Säkerhetssystemet ska förhindra olyckor genom att när en väg för ett tåg ska reserveras (lägga tågfärdväg), vilket innebär:

• Kontrollera att:
  • spåret är fritt från hinder, till exempel att inget tåg finns på spåret,
  • alla växlar ligger rätt (så tåget inte kommer fel eller andra tåg inte kan komma in på den reserverade vägen) samt
  • vägbommar är fällda.
• Meddela föraren och gärna även lokets dator om tåget får köra och hur fort. Men även meddela vad som gäller längre fram så att tåget kan bromsas i god tid.
• Förhindra att växlar läggs om, eller signaler ges, i konflikt med redan tillåtna tågrörelser - lagd tågfärdväg.

Säkerhetssystemet ska även motverka tågförseningar och andra problem genom att:

• Logik finns i systemet som förhindrar mänskliga misstag och förenklar utbildning av personal.
• Komponenter vid fel reagerar så att säkerheten behålles. Tex visar rött om reläer blir strömlösa.
• Redundans, extra anläggningar, som ger skydd även om en olycka inträffar. Tex. en skyddsträcka efter en stoppsignal som ökar marginalerna eller en skyddsväxel som styr in ett tåg på ett sidospår om en stoppsignal passeras.

Principer

• Säkerhetssystemet ska täcka ett nät av järnvägslinjer. Nätet består av:
  • Driftplatser, som är platser där tågen kan växla spår. Vissa driftplatser kan utgöra start eller slutpunkt för ett tåg, vissa möjliggör på/av-stigning eller tågbyte, vissa rangering av godsvagnar med lastning/lossning av gods (bangårdar) medan vissa endast medger växling av spår, till exempel krysstation där vänster/högertrafik kan skiftas, eller en driftplats med sidospår, där mötande eller omkörda tåg kan vänta. Alla sådana driftplatser där tågfärdvägar kan ändras kallades innan juni 2009 för stationer (se: Transportstyrelsens trafikföreskrifter för järnvägar).
  • Linjen mellan driftplatserna där det kan finnas:
    • Blocksträckor. Linjen kan delas upp i mindre block där endast ett tåg i taget får befinna sig (fjärrblockering) och där efterföljande tåg får vänta tills föregående tåg lämnat blocken. I det nya europeiska standardiserade systemet (ERTMS) kan blocken göras väldigt korta så att man talar om "flytande fjärrblockering".
    • Hållplatser utmed linjen där ett tåg kan stanna för att passagerare ska stiga på/av men inga växlar finns.
    • Linjeplatser utmed linjen där ett tåg kan stanna för att på ett sidospår lasta/lossa gods eller växlas ut från nätet till kapillärnätet, d.v.s. industrispår som hanteras utanför säkerhetssystemet.
  • Vägövergångar och öppningsbara broar där stoppsignaler måste finnas.

Öppningsbar järnvägsbro där Arbogaån korsar vid Kungsör

• Innan ett tåg får avgå ska säkerhetssystemet reservera den väg tåget ska gå - lägga tågfärdväg. Den utrustning som rent fysiskt sköter detta kallas ställverk (Interlocking system). Denna reservation innebär att:
  • Tågfärdvägen måste vara fri från hinder (tåg eller vagnar). Kallas frontskydd.
  • Vid alla driftplatser måste andra tåg eller vagnar hindras att komma in på tågfärdvägen. Kallas sidoskydd.
  • Alla växlar utmed tågfärdvägen ska vara i rätt läge och låsta mot omläggning.
  • Alla skyddsväxlar på spår som går in mot tågfärdvägen måste vara i avvisande läge.
  • Skyddssträckor, de sträckor efter tågfärdvägens slut som ett tåg kan komma in på om det ej hinner stanna helt före en stoppsignal, är hinderfria.
  • Tågfärdvägen kan läggas ut successivt allteftersom tåget passerar blockgränser och driftplatser och kan friställas när tåget passerat.
  • I moderna ställverk kan man lägga tågfärdvägar i förväg vilka automatiskt reserveras när det är dags. Kallas magasinering.
• Säkerhetsystemet kontrollerar kontinuerligt:
  • Var alla tåg befinner sig.
  • Hur alla växlar ligger.
• Systemet styr tågen genom att sända:
  • Optiska signaler utmed banan till föraren, ofta både vad som gäller vid signalen och vad som gäller vid nästa signal (för att föraren ska kunna planera inbromsning).
  • Radiosignaler från sändare mitt i spåret (baliser eller eurobaliser) till tågets dator som dels visar föraren den hastighet som gäller, som kommer att gälla längre fram samt, om föraren inte reagerar, automatiskt bromsar tåget (Automatic Train Control – ATC)
  • Med radioblock, system där funktion liknande fjärrblockering uppnås utan spårledning. Tåget är istället utrustat med en radioenhet. Växlarna på driftplatserna kan inte övervakas, de är av typen återfjädrande och uppkörbara. Används enbart på de oelektrifierade banorna som börjar i Linköping.
  • Radiosignaler från GSM-sändare utmed banorna med standardiserade meddelanden till tågets dator (GSM-R inom European Rail Traffic Management System – ERTMS) vilka sedan visas som en grafisk hastighetskurva som gäller framöver (movement authority) och som nödbromsar vid överträdelse. (Första införandet var 2008 på Botniabanan)
• För växling av vagnar inom en bangård, för arbetsfordon för banunderhåll samt för trafik i kapilärnätet (I de nya Järnvägsstyrelsens trafikföreskrifter som gäller från juni 2009 skiljer man på:
  • Växling där "tågbildning" sker eller upphör. Växling bygger på visuell uppsikt inom ett bestämt avgränsat område. Där två spår möts eller delas i en växel används vanligen dvärgsignaler som upplyser föraren dels om att hinder kan finnas såsom vagnar som man ska kopplas ihop med, dels meddelar att växlar kan ligga fel, tex en klotväxel mot sidospår som man måste lägga om för hand.
  • Spärrfärd - en förenklad styrning av rörelser (tidigare kallat vagnuttagning). Bygger på att linjen är spärrad för annan trafik. Spärrfärden får köra i båda riktningarna till skillnad från tåg som bara kör i en riktning. En spärrfärd har normalt inga passagerare utan används vid arbeten samt för att hämta/lämna gods på linjeplatser.

Teknik

• För att automatiskt kontrollera att ett spår är hinderfritt har traditionellt använts spårledningar. Genom att isolera de två rälerna från varandra och lägga en låg spänning mellan dem kan man känna av om en vagnsaxel kortsluter på sträckan. Eftersom spårledningarna är känsliga har de ibland kompletterats med Axelräknare som även upptäcker en tappad vagn. I det nya europeiska standardsystemet ERTMS nivå 3 är det tänkt att de känsliga spårledningarna ska ersättas av en radioblockcentral eller RBC. Det är en databas som ständigt uppdateras med alla tågs positioner, vilka erhålles från tätt utplacerade Eurobaliser. Baliser som sänder positionen utmed banan när ett tåg passerar. RBC:n beräknar hur långt framåt som spåret är hinderfritt och återrapporterar det till tåget vid varje balispassage (movement authority). Det har även spekulerats om positioneringssystem (GPS) är ett tänkbart alternativ.
• Växeldriv som dels lägger om och dels låser (förregling) växlar (och spårspärrar) och därefter bekräftar tungornas verkliga lägen.
• Vägskyddsanläggningar (bevakade järnvägsövergångar) hanterar helt autonomt stopp av biltrafik vid vägövergångar. Vid obevakade övergångar kan tavlor uppmana lokföraren att avge ljudsignal.
• Automatic Train Control (ATC) eller ERTMS ger föraren order om giltig hastighet och övervakar att orderna följs.
• Optiska signaler utmed banan med förenklade besked till föraren som är ett komplement till ATC eller som ersätter ATC där denna saknas. Med ERTMS (nivå 2 och 3) behövs inte längre några optiska signaler.
• Styrningen av alla dessa komponenter sker från ett ställverk.

Standardisering

Hittills har varje land haft sina särkerhetssystem vilket krävt byte av både lok och förare vid gränspassager och därmed sänkt konkurrenskraften vid internationell trafik. I Sverige till exempel, fram till juni 2009, Banverkets säkerhetsordning - SÄO - [1]. Inom EU specificerades därför ett gemensamt system European Railway Traffic Management System – ERTMS (se nedan). Standardspecifikationen gör att:

• leverantörer av järnvägsutrustning kan utveckla komponenter,
• spårägare successivt kan installera vid uppgraderingar eller nybyggnad av en bana eller
• trafikutövare kan få sina tåg att köra på dessa nya banor.

Säkerhetssystem i Sverige

Järnvägarna i Sverige har några olika säkerhetssystem, som grundas på Trafikverkets trafikföreskrifter för järnvägar TTJ med direktlänk [2] (gäller ej tunnelbanor, spårvagnar eller gruvtåg). Dessa instruktioner beskriver hur man som infrastrukturförvaltare(ägare av spåret), trafikledare(leder trafiken) och trafikutövare(den som äger och kör tåget) är ansvarig att agera i olika situationer. De utgör grunden för utbildning av de som jobbar inom järnvägen.

I TTJ definieras 7 olika säkerhetssystem eller trafikeringssystem.

• System H. Spåren har hinderkontroll och signalering för varje spår är bevakade av fjärrtågklarerare eller lokaltågklarerare (utom om de är stängda.) Signalbesked kan ges via signaler eller via ATC. Används vid alla större banor i Sverige utom Bottniabanan som har E2 (se nedan).
• System M. Övervakas av tågklarerarna med manuella rutiner och stationer kan sakna signalsäkerhetsanläggning. Signalbesked ges via signaler. Används vid mindre banor som saknar linjeblockering. Kallades tidigare tåganmälan på "TAM-banor".
• System S. Sträckan saknar signalanläggningar och sträckan övervakas av en tågklarerare med manuella rutiner. Systemet trafikeras enbart med spärrfärder, alltså ett tåg på banan åt gången, och med en högsta tillåten hastighet av 40 km/t. Används vanligen på bibanor utan persontrafik.
• System R. Linjen övervakas i ett ställverk som får uppgifter om trafikverksamheternas position per radio. Körtillstånd till tåg lämnas inte genom yttre signaler utan genom besked direkt i förarhytten. Finns endast på Tjustbanan och Stångådalsbanan mellan Linköping och Rimforsa.
• System F. Linjen och driftplatserna övervakas med manuella metoder av endast en tågklarerare. Signalanläggningar med huvudsignaler och hinderfrihetsspårledningar saknas. På driftplatserna förekommer bara sidospår, och alla rörelser där sker i form av siktrörelse. Driftplatserna är bevakade. Finns endast på linjen linjen Örbyhus–Hallstavik. Kallades tidigare förenklad trafik på "FÖT-banor".
• System E1. Linjen och driftplatserna övervakas av nivå 1 av det europeiska systemet för trafikstyrning ETCS. Körtillstånd till tåg ges genom yttre signaler och överförs till tågets ETCS-utrustning via baliser. Det finns hinderfrihetsspårledningar.
• System E2. Linjen och driftplatserna övervakas av nivå 2 av det europeiska systemet för trafiksstyrning ETCS. Körtillsånd till tåg lämnas inte genom yttre signaler utan genom hyttsignalbesked som överförs via radio (GSM-R). Det finns hinderfrihetsspårledningar.
• System E3. Linjen och driftplatserna övervakas av nivå 3 av det europeiska systemet för trafikstyrning ETCS. Hinderfrihetsspårledningar saknas på linjen men kan förekomma på driftplatser. Körtillstånd till tåg lämnas inte genom yttre signaler utan genom hyttsignalbesked via radio.

Systemgränstavla. Här börjar systemet E2 att gälla.

Vid övergång till ett nytt system finns tavlor med texten H, M,.. etc. dör att visa vilket signalsystem som börjar gälla.

Tågen kan sedan framföras inom de olika systemen med olika färdsätt. Tågfärd är det normala framförandet. I en spärrfärd däremot är all annan trafik avstängd på banan och tåget får röra sig i valfri riktning. Spärrfärder är vanligast i system S, F och E3, men kan förekomma i alla system. Växling är det färdsätt som används när tåg ska kopplas ihop och isär och därmed kan flera tåg och lösa vagnar finnas inom ett begränsat område. Låga hastigheter gäller och förare måste ha uppsikt så att inga olyckor sker.

Sverige har en plan från 2008 fram till 2035 för införandet av ERTMS. Botniabanan var först med att införa ERTMS med nivå 2 som eliminerar optiska signaler.

Nedan följer en tabell över på vilka banor respektive tågskyddssystem kan användas:

Tåg med... → ...kan gå på: ↓	Inget	ATC	RATC	ETCS
System H	ja	ja	ja	ja*
System M	ja	ja	ja	ja*
System S	ja	ja	ja	ja*
System R	nej	nej	ja	nej
System F	ja	ja	ja	ja*
System E1-3	nej	nej	nej	ja

* = Kräver översättningsmodul för även kunna mottaga signaler från befintliga ATC

Lära av misstag

I Sverige och de flesta andra länder finns ett oberoende utredningsorgan som har till uppgift att utreda allvarliga järnvägsolyckor och tillbud till sådana. I Sverige är det Statens haverikommission som har det uppdraget. Se referens nedan. Denna har yttersta syftet att föreslå förbättringar så att ingen ny olycka ska ske av samma skäl. Utredningen ska:

• Klarlägga händelseförloppet och dess orsaker.
• Ge underlag för beslut om åtgärder som har till mål att förebygga en upprepning eller begränsa effekten av en liknande händelse.
• Ge en bedömning av de insatser som samhällets räddningstjänst har gjort i samband med händelsen och underlag till förbättring av räddningstjänsten.

Tidigare kunde utredningarna syfta till att finna en skyldig. Numera anses detta syfte försvåra utredningen eftersom vittnesmål kunde förvanskas eller utebli.

Det moderna ERTMS-systemet möjliggör att tåget förses med en "svart låda" som kontinuerligt registrerar data om:

• Tågets rörelser (hastighet, retardation, status hos vissa komponenter, mm)
• Information från baliser (ETCS)
• Information från radio (GSM-R)
• Förarens åtgärder.

Efter en olycka lämnar svarta lådan värdefull informationen till haveriutredarna.

Se även

• European Rail Trafic Management System ERTMS
• ATC
• Ställverk (järnväg)
• Tågfärd
• Spärrfärd
• Växling

Externa länkar

• Järnvägsstyrelsens författningssamling
• Signaler och säkerhetssystem på Järnväg.net
• Sikkerhedsreglement, Banedanmark
• För den som är mer intresserad av historiken rekommenderas besök på Gunnar Ekevings hemsida
• Trafikverkets olycksstatistik
• Statens haverikommission
• Signaltekniska termer och definitioner (Banverket)