Text: Alarik Haglund
För att kunna hantera både det ökade resandet och den ökade godstrafiken byggs det svenska järnvägssystemet på många håll ut med fler spår. Digitaliseringen av järnvägssystemet öppnar emellertid även upp för möjligheten att öka trafiktätheten på befintliga spår och det nya europeiska signalsystemet ERTMS, som stegvis håller på att införas i Sverige, skulle i nästa utvecklingsled kunna göra detta möjligt.
Samtidigt som allt fler väljer att resa med tåg och godstransporterna ökar blir också underhållsbehovet för järnvägen större. Trafikverket satsar därför över hela landet på att både rusta upp, bygga ut och modernisera det svenska järnvägssystemet så att fler människor och mer gods ska kunna förflyttas på ett punktligt, tillförlitligt och klimatsmart sätt.
Förutom att byta ut sliten räls, signalsystem och kontaktledningar för att göra järnvägstransporterna mer pålitliga och se till att fler tåg kommer i tid genomförs just nu ett antal små och stora satsningar runt om i landet som ska ge plats åt fler person- och godståg. Bland annat ska de hårt belastade stambanorna avlastas genom att nya stambanor byggs mellan Stockholm och Göteborg samt mellan Stockholm och Malmö. Arbetet med de nya stambanorna, som enligt Trafikverket både ska tillföra betydande kapacitet i Sveriges järnvägssystem och ge väsentligt kortare restider, kommer att påbörjas på de tre delsträckorna Ostlänken, Göteborg-Borås och Hässleholm-Lund. Den planerade byggstarten för de tre projekten är 2022, 2025 till 2027 respektive 2027 till 2029 och tillsammans motsvarar projekten 40 procent av de nya stambanornas totala sträckning.
Den svenska järnvägen genomgår emellertid även en omfattande digitalisering, som genom att bland annat ersätta dagens föråldrade signalsystem med det nya europeiska signalsystemet ERTMS (European Rail Traffic Management System) ska göra det enklare att leda tågen och underhålla järnvägen. På längre sikt skulle det även kunna öppna upp nya möjligheter för person- och godstrafiken, som att öka trafiktätheten på befintliga spår.
Standardiserat signalsystem
ERTMS, som enligt ett beslut från EU ska införas både i Sverige och i övriga medlemsländer, är ett standardiserat signalsystem för järnvägar. Det nya signalsystemet, som bland annat är en förutsättning för höghastighetsjärnvägar och framtida automation, består av både markutrustning, utrustning som finns ombord på tågen och radiosystemet GSM-R.
En viktig del av markutrustningen är ställverken, som säkrar trafiken genom att endast tillåta säkrade tågvägar. Många av de befintliga ställverken i dagens ATC-system är enligt Trafikverket över 50 år gamla och har därmed passerat sin tekniska livslängd. Dessutom är ställverken av flera olika typer med skiftande teknik och det är svårt att få tag på reservdelar. Ställverken i det nya signalsystemet, som använder sig av datoriserad IP-baserad teknik i stället för elektromekanik och reläer, kommer däremot att bestå av ett fåtal standardiserade generationer. Tack vare att de digitaliserade ställverken kan styra större områden kommer det inte heller att behövas lika många ställverk.
Elektroniska milstolpar
Markutrustningen i det nya systemet inkluderar även radioblockcentraler, som håller reda på var varje tåg befinner sig och avgör om det finns hinder på spåret. Informationen om tågens positioner hålls uppdaterad med hjälp av elektroniska milstolpar som kallas för eurobaliser. Eurobaliserna är sändare i spåret som aktiveras när ett tåg passerar och meddelar tågets position till utrustningen ombord på tåget.
Ombord på tåget finns en antenn (BTM) som både aktiverar eurobaliserna, tar emot positionsangivelserna och skickar dem vidare till radioblockcentralen via GSM-R. Det finns också en översättningsmodul (STM) som kan kommunicera med och översätta information från traditionella ATC-baliser för att göra det möjligt att köra på banor med ATC som om det vore ERTMS. Detta är nödvändigt eftersom det under en övergångsperiod kommer att finnas vissa sträckor som har ERTMS och andra som fortfarande har ATC.
Inledningsvis kommer även den traditionella tekniken för att upptäcka hinder på spåret med hjälp av spårledningar att finnas kvar i viss utsträckning. Tekniken, som fungerar genom att ett tåg som befinner sig på spåret kortsluter en spänning mellan två reläer i spåret och ger stoppsignal, kommer på dessa sträckor att samexistera med ERTMS.
Information i realtid
De optiska signaler längs spåret som i det nuvarande signalsystemet visar rött eller grönt för att ge föraren körbesked ersätts i det nya systemet med hyttsignalering. Det innebär att föraren kan få körbesked, tillsammans med annan information, i realtid via GSM-R. Informationen, som visas grafiskt på en skärm i förarhytten, inkluderar utöver körbesked även en hastighetsmätare, där både den högsta tillåtna hastigheten och den målhastighet som föraren måste anpassa sig till längre fram är markerade. Skärmen har också en perspektivbild i logaritmisk skala som visar spåret 4 000 meter framför tåget, och där det även går att se spårets lutningsförhållanden, ett diagram med påkallade hastighetsförändringar och övriga upplysningar från systemet.
Med ERTMS får föraren med andra ord en tydligare bild av situationen, samtidigt som beroendet av fasta geografiska positioner minskar eftersom signalinformation kan överföras kontinuerligt.
Lägre underhållskostnader
Tack vare att det inte behövs några optiska signaler, att det behövs färre spårledningar och att ställverken blir färre och mer standardiserade blir underhållskostnaderna för det nya signalsystemet lägre. Det finns inte heller några aktiva baliser eftersom de passiva eurobaliserna drivs av tågets antenn och inte kräver någon ström.
I och med att signalsystemet är gemensamt för hela EU kommer det även när det är fullt utbyggt, vilket det planeras vara för stomnätet i EU till 2030 och hela EU:s järnvägsnät till 2050, betyda att det blir lättare att köra mellan medlemsländerna och att konkurrenskraften för gränsöverskridande trafik ökar.
Dessutom medger ERTMS hastigheter på upp till 500 kilometer i timmen, vilket är betydligt högre än vad som medges med dagens ATC-system och är tillräckligt för de nya höghastighetsbanor som byggs i Sverige.
Startar på nivå 2
Det nya signalsystemet finns i tre nivåer. I Sverige är det nivå 2 av systemet som redan från start kommer att använda på alla huvudlinjer eftersom den ger fler funktioner, är mer flexibel och kräver mindre markutrustning än nivå 1, som mer liknar det ATC-system som används idag.
I nivå 1 utnyttjar man till exempel inte möjligheten för föraren att få signalinformation kontinuerligt via GSM-R. I stället används eurobaliserna för att meddela både fasta positionsangivelser och variabel information, som högsta tillåtna hastighet. Det innebär att de till skillnad från i nivå 2, där eurobaliserna endast används för fast information, inte kan göras helt trådlösa. Det betyder också att det med nivå 1 fortfarande är nödvändigt att behålla de optiska signalerna för att till exempel kunna ge körtillstånd till stillastående tåg.
Utbyggnad påbörjad på Malmbanan
Enligt Trafikverket, som i nära samarbete med branschen ansvarar för utbyggnaden av det nya signalsystemet, ska totalt 11 000 kilometer järnväg uppgraderas med ERTMS och kostnaden uppskattas till 30 miljarder kronor utslaget över 15 år.
Utbyggnaden sker stegvis och i vilken ordning banorna byggs ut beror bland annat på hur gammalt och slitet banornas befintliga signalsystem är.
Malmbanan, som sträcker sig mellan Boden och Riksgränsen, är den sträcka som i snitt har den äldsta signalanläggningen i bruk och den började därför byggas ut först. Det förberedande arbetet på banan påbörjades i maj 2019. Driftsättningen på sträckan Riksgränsen-Boden beräknas ske från 2023 och sträckan Boden-Luleå, som egentligen tillhör stambanan genom övre Norrland men brukar räknas till Malmbanan, ska driftsättas under 2026.
På den svenska delen av ScanMed Väst, som går från Trelleborg via Göteborg till norska gränsen, är driftsättningen planerad till mellan 2027 och 2029 och på ScanMed Ost, som går mellan Stockholm och Malmö, är driftsättningen under översyn. För övrigt stomnät och övriga banor har utbyggnaden enligt den nuvarande nationella planen för transportsystemet, som gäller 2018 till 2029, senarelagts till efter 2029. Totalt bedömer Trafikverket att utbyggnaden av det nya signalsystemet kommer att pågå fram till omkring 2035.
Pilotbanor visar på förbättringar
Redan idag har Trafikverket driftsatt ERTMS på fyra pilotbanor, där det går ordinarie tågtrafik, och de har två testbanor, där både mark- och ombordutrustning kan testas i en verklig miljö utan att det påverkar den ordinarie tågtrafiken.
På de två testbanorna Katrineholm-Åby och Mertainen, som ligger utanför Svappavaara, genomförs bland annat testkampanjer som säkerställer att olika ombordsystem fungerar tillsammans med marksystemen och tester som bidrar till att vidareutveckla marksystemen.
De fyra pilotbanorna är Botniabanan, som driftsattes 2010, Ådalsbanan, som driftsattes 2011, Haparandabanan, som driftsattes 2013, och Västerdalsbanan, som driftsattes 2012 och till skillnad från de andra har en variant av nivå 3 av signalsystemet.
Pilotbanorna har redan visat på klara förbättringar. Bland annat är antalet signalfel per bankilometer bara en femtedel så stort som på andra banor och antalet förseningsminuter per tågkilometer är en tredjedel.
Krav på ny ombordutrustning
Det nya signalsystemet har emellertid inte bara fördelar. Bland annat har det, utöver den höga kostnaden för att uppgradera till ERTMS på befintliga banor, också kritiserats för att det kommer att krävas ny utrustning ombord på alla tåg som trafikerar banor som har ERTMS med nivå 2 eller högre.
Kostnaden för installation och certifiering är svår att beräkna eftersom den till exempel kan skilja kraftigt mellan olika loktyper, men branschorganisationen Tågoperatörerna uppskattar att det rör sig om 2 till 3 miljoner kronor per lok för att installera utrustningen och 5 till 10 miljoner kronor per fordonstyp för certifieringen. I Sverige är det en kostnad som fordonsägarna själva måste stå för, men det finns möjlighet för järnvägsföretag att söka EU-bidrag för en del av investeringen i att ERTMS-anpassa sin ombordutrustning.
Tätare trafik med nästa nivå
Efter utbyggnaden av ERTMS är nästa steg i utvecklingsledet implementering av nivå 3, som medför en rad ytterligare fördelar. Bland annat krävs ännu mindre markutrustning eftersom det till exempel inte längre behövs några spårledningar. Därmed minskas antalet underhållsobjekt ytterligare, vilket ger ännu lägre underhållskostnader. Eftersom fel i spårledningar är en vanlig störningsorsak kan man genom att eliminera spårledningar i nivå 3 också minska risken för störningar.
Nivå 3 kan dessutom bidra till att öka kapaciteten i järnvägssystemet genom att möjliggöra tätare trafik med hjälp av flytande block.
I dagens signalsystem, samt de två första nivåerna av ERTMS, används fasta blocksträckor. Det vill säga att en järnvägslinje är uppdelad i ett antal sträckor med obruten spårledning, som skiljs åt av elektriskt isolerade rälsskarvar. Eftersom bara ett tåg i taget får befinna sig på en blocksträcka är avståndet mellan två tåg i samma körriktning oftast betydligt längre än det måste vara av säkerhetsskäl.
Med nivå 3 kan de fasta blocksträckorna tas bort och ersättas av flytande block, vilket innebär att ett visst antal meter av spåret reserveras för varje tåg. Med andra ord rör sig blocksträckorna med tågen och ett tåg behöver inte vänta på att framförvarande tåg ska passera en fast blocksträcka innan det själv kan köra in på sträckan. På så vis kan avståndet mellan tåg i samma körriktning förkortas och trafiktätheten kan ökas.