Superbus heeft riskant korte remweg

Het is zeer de vraag of de bus bij technische problemen op tijd kan stoppen voor superbussen die vóór hem rijden. Vergeleken met de normen voor het treinverkeer, heeft de bus in elk geval een veel te korte veilige remweg.

In de Preliminary design update (december 2006) wordt het besturings-, navigatie-, obstakeldetectie- en communicatiesysteem van de superbus op de superbaan met een autopiloot als fail-safe beschreven. Maar is dat ook zo?

Stel, de superbus rijdt met maximale snelheid van 250 kilometer per uur. De door de ontwerpers van de superbus aangehouden ‘minimaal veilige opvolgingstijd van vijf seconden’ betekent een minimale afstand van 350 meter tussen twee superbussen. De beoogde radarsensoren zullen in eerste instantie een afstand van maximaal 250 meter (in fase 2 tot 500 meter) bestrijken om obstakels op de weg te kunnen detecteren.

De voorgestelde radartechniek van prof.dr.ir. Leo Ligthart werkt tot een afstand van 250 meter, maar helaas alleen rechtuit en hij is niet betrouwbaar bij regen of mist. Daarom zou een tweede sensor zoals laser of infrarood moeten worden geïnstalleerd om door de bochten en verder vooruit te kunnen ‘kijken’. Deze kan in geval van een incident de autopiloot op de hoogte brengen van het gevaar en kan de automatische rem in werking stellen.

Geen probleem, zeggen Ockels & co: met de modernste data fusion-techniek kan dit binnen een fractie van een seconde worden gewaarborgd. De superbus stopt binnen enkele honderden meters voor het obstakel.

Op deze wijze is het besturingssysteem van de superbus echter niet fail-safe. Stel, twee voertuigen rijden elk met 250 kilometer per uur en op 500 meter afstand, en bij het voorste voertuig klapt een band. Door de plotselinge wankelbeweging wordt de beschikbare wrijvingskracht van de banden verminderd. Misschien glijdt het voertuig onverhoopt naar de zijkant, waar hij tegen de betonnen voertuigkering botst. De voorste bus komt na, zeg, 300 meter remweg tot stilstand. Intussen had dit incident aan het volgende voertuig moeten zijn gemeld. Ook al ontvangt die via de lasersensor deze informatie en reageert de autopiloot met een dwangremming, dan nog is de afstand ten opzichte van de voorligger in verband met de zeer hoge remvertraging van de voorligger sterk afgenomen.
Remvertraging

Als juist in deze situatie de radiocommunicatie tussen relaisstation en ontvanger van de volgende superbus niet zou werken en de autopiloot niet reageert, dient de bestuurder het gevaar te onderkennen en naar de noodrem te grijpen. Dit proces vergt zeker minimaal één of meer (schrik)secondes, dus resteert alleen nog een afstand van veel minder dan 500 meter ten opzichte van de voorligger. De cruciale vraag is: welke veilige en onder alle omstandigheden haalbare remvertraging in kritieke situaties dient te worden gehanteerd voor de superbus?

Voor de beveiliging van spoorwegen wordt als fail-safe-principe het rijden met absolute remwegafstand toegepast. Bij de conventionele seinstelsels werkt men met vaste blokafstand en bij de modernste systemen met ‘glijdende blokken’. De maximaal toelaatbare remvertraging komt daarbij overeen met de onder normale omstandigheden gehanteerde remvertraging van ongeveer 0,6 m/s² voor reizigerstreinen.

De benodigde absolute remwegafstand van een voertuig op de superbaan zonder passeerstroken op een horizontaal vlak met een veilige reactietijd van de bestuurder van 3-5 seconden is afhankelijk van de veronderstelde langswrijvingscoëfficiënt tussen luchtbanden en het wegdek. Voor autosnelwegen geldt hiervoor onder normale weersomstandigheden een waarde van 0,32 bij een snelheid van 120 kilometer per uur. Voor de twee keer zo hoge snelheid van de superbus zou men in verband met de warmteontwikkeling tijdens het remmen en ter voorkoming van een te sterke slijtage van de luchtbandprofielen met een (veilige) waarde van niet meer dan 0,1 â 0,2 moeten rekenen.

Dit komt neer op een minimale veilige remwegafstand van 1500 â 2800 meter. Dat is veel meer dan de door de radar en lasersensoren te bestrijken afstand van 250 â 500 meter.

De actuele posities van alle superbussen dienen daarom voortdurend door een derde detectiesysteem te worden bewaakt ten opzichte van de minimale 1,5 kilometer afstand, bij voorbeeld door DGPS. Dit plaatsbepalingssysteem is niet fail-safe vanwege de incidenteel mogelijke uitval van de datacommunicatie. Bovendien zou daardoor de minimale opvolgtijd tussen de superbussen toenemen tot 20 â 40 seconden. Dat zou de capaciteit van het vervoerssysteem sterk verminderen.

De door Ockels en collega’s veronderstelde remwegafstand van enkele honderden meters van de superbus is gebaseerd op een zeer hoge (nood-)remvertraging van 5 m/s² voor de superbus. In geval van een storing van een onderdeel van het systeem, kan dit tot een botsing tussen twee voertuigen leiden omdat de veilige nominale remweg van de achterligger overlapt met de actuele positie van de voorligger. Dit is in strijd met het fail-safe-principe en betekent een significant hoger ongevalrisico dan bij treinen.

Prof.dr.ing. Ingo Hansen is hoogleraar ontwerp vervoers- en verkeersvoorzieningen verbonden aan de sectie transport en planning van de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen.

In de Preliminary design update (december 2006) wordt het besturings-, navigatie-, obstakeldetectie- en communicatiesysteem van de superbus op de superbaan met een autopiloot als fail-safe beschreven. Maar is dat ook zo?

Stel, de superbus rijdt met maximale snelheid van 250 kilometer per uur. De door de ontwerpers van de superbus aangehouden ‘minimaal veilige opvolgingstijd van vijf seconden’ betekent een minimale afstand van 350 meter tussen twee superbussen. De beoogde radarsensoren zullen in eerste instantie een afstand van maximaal 250 meter (in fase 2 tot 500 meter) bestrijken om obstakels op de weg te kunnen detecteren.

De voorgestelde radartechniek van prof.dr.ir. Leo Ligthart werkt tot een afstand van 250 meter, maar helaas alleen rechtuit en hij is niet betrouwbaar bij regen of mist. Daarom zou een tweede sensor zoals laser of infrarood moeten worden geïnstalleerd om door de bochten en verder vooruit te kunnen ‘kijken’. Deze kan in geval van een incident de autopiloot op de hoogte brengen van het gevaar en kan de automatische rem in werking stellen.

Geen probleem, zeggen Ockels & co: met de modernste data fusion-techniek kan dit binnen een fractie van een seconde worden gewaarborgd. De superbus stopt binnen enkele honderden meters voor het obstakel.

Op deze wijze is het besturingssysteem van de superbus echter niet fail-safe. Stel, twee voertuigen rijden elk met 250 kilometer per uur en op 500 meter afstand, en bij het voorste voertuig klapt een band. Door de plotselinge wankelbeweging wordt de beschikbare wrijvingskracht van de banden verminderd. Misschien glijdt het voertuig onverhoopt naar de zijkant, waar hij tegen de betonnen voertuigkering botst. De voorste bus komt na, zeg, 300 meter remweg tot stilstand. Intussen had dit incident aan het volgende voertuig moeten zijn gemeld. Ook al ontvangt die via de lasersensor deze informatie en reageert de autopiloot met een dwangremming, dan nog is de afstand ten opzichte van de voorligger in verband met de zeer hoge remvertraging van de voorligger sterk afgenomen.
Remvertraging

Als juist in deze situatie de radiocommunicatie tussen relaisstation en ontvanger van de volgende superbus niet zou werken en de autopiloot niet reageert, dient de bestuurder het gevaar te onderkennen en naar de noodrem te grijpen. Dit proces vergt zeker minimaal één of meer (schrik)secondes, dus resteert alleen nog een afstand van veel minder dan 500 meter ten opzichte van de voorligger. De cruciale vraag is: welke veilige en onder alle omstandigheden haalbare remvertraging in kritieke situaties dient te worden gehanteerd voor de superbus?

Voor de beveiliging van spoorwegen wordt als fail-safe-principe het rijden met absolute remwegafstand toegepast. Bij de conventionele seinstelsels werkt men met vaste blokafstand en bij de modernste systemen met ‘glijdende blokken’. De maximaal toelaatbare remvertraging komt daarbij overeen met de onder normale omstandigheden gehanteerde remvertraging van ongeveer 0,6 m/s² voor reizigerstreinen.

De benodigde absolute remwegafstand van een voertuig op de superbaan zonder passeerstroken op een horizontaal vlak met een veilige reactietijd van de bestuurder van 3-5 seconden is afhankelijk van de veronderstelde langswrijvingscoëfficiënt tussen luchtbanden en het wegdek. Voor autosnelwegen geldt hiervoor onder normale weersomstandigheden een waarde van 0,32 bij een snelheid van 120 kilometer per uur. Voor de twee keer zo hoge snelheid van de superbus zou men in verband met de warmteontwikkeling tijdens het remmen en ter voorkoming van een te sterke slijtage van de luchtbandprofielen met een (veilige) waarde van niet meer dan 0,1 â 0,2 moeten rekenen.

Dit komt neer op een minimale veilige remwegafstand van 1500 â 2800 meter. Dat is veel meer dan de door de radar en lasersensoren te bestrijken afstand van 250 â 500 meter.

De actuele posities van alle superbussen dienen daarom voortdurend door een derde detectiesysteem te worden bewaakt ten opzichte van de minimale 1,5 kilometer afstand, bij voorbeeld door DGPS. Dit plaatsbepalingssysteem is niet fail-safe vanwege de incidenteel mogelijke uitval van de datacommunicatie. Bovendien zou daardoor de minimale opvolgtijd tussen de superbussen toenemen tot 20 â 40 seconden. Dat zou de capaciteit van het vervoerssysteem sterk verminderen.

De door Ockels en collega’s veronderstelde remwegafstand van enkele honderden meters van de superbus is gebaseerd op een zeer hoge (nood-)remvertraging van 5 m/s² voor de superbus. In geval van een storing van een onderdeel van het systeem, kan dit tot een botsing tussen twee voertuigen leiden omdat de veilige nominale remweg van de achterligger overlapt met de actuele positie van de voorligger. Dit is in strijd met het fail-safe-principe en betekent een significant hoger ongevalrisico dan bij treinen.

Prof.dr.ing. Ingo Hansen is hoogleraar ontwerp vervoers- en verkeersvoorzieningen verbonden aan de sectie transport en planning van de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen.