miniatuur|rechtop|alt=Schema Belgisch automatisch blokstelsel|Schema van een automatisch blokstelsel met seinen naar Belgisch voorbeeld Een blokstelsel of blokbeveiliging beveiligt het spoorverkeer op de vrije baan tegen botsingen. De vrije baan is een spoorweg zonder wissels tussen twee (stations)emplacementen. Blokstelsels worden toegepast op vrijwel alle hoofdspoorwegnetten, stadsspoorwegen en metro's.
Bij stations en emplacementen is er een onderscheid tussen enerzijds de bediening van wissels en seinen, en anderzijds de rijwegbeveiliging die er voor zorgt dat die bediening niet tot onveilige situaties leidt. Andere woorden voor rijwegbeveiliging zijn rijwegvergrendeling en stationsbeveiliging. Het Engelse woord is interlocking.
Werking Het principe van een blokstelsel is dat de vrije baan is verdeeld in blokken, waarbij er in één blok hooguit één trein kan zijn. Als het zeker is dat in een blok geen trein aanwezig is, ook niet gedeeltelijk, dan is het blok vrij. Anders is is het blok bezet.
Om te bepalen of een blok vrij of bezet is wordt vaak gebruikgemaakt van treindetectie, bijvoorbeeld assentellers of spoorstroomlopen. Vroeger was het een van de taken van de seinwachters om het passeren van treinen waar te nemen en de passage van een trein aan het eind van een blok door te geven aan de seinwachter aan het begin van dat blok. Tegenwoordig zijn er beveiligingssystemen waarbij treinen zelf hun positie meten. Via radioverbindingen geeft de treinapparatuur de positie door aan de beveiligingsapparatuur van de spoorbaan. Deze apparatuur bepaalt dan op basis van de positiemeldingen van treinen welke gedeelten van het spoor bezet zijn.
De ontwikkeling van het blokstelsel In de tijd is de techniek van de besturing en beveiliging van de vrije baan en stationsemplacementen een aantal malen fundamenteel gewijzigd. Voor de beveiliging van spoorwegen zijn in de loop van de tijd vier generaties van technieken ontstaan: Beveiliging zonder rijwegvergrendelingen of interlockings. Klassieke beveiliging, mechanische beveiligingen die onveilige handelingen van seinhuiswachters blokkeren. Bediening en beveiliging op basis van relais. Met relaisbeveiliging kon veel worden geautomatiseerd. Seinen en wissels worden elektrisch bediend en sein- en wisselwachters werden vervangen door treindienstleiders. De relaisbeveiliging van de vrije baan werd bekend als automatisch blokstelsel, omdat de werking geheel automatisch is en er geen personeel langs de vrije baan meer nodig was. Bediening en beveiliging op basis van micro-elektronica. Deze beveiligingen maken een nog grotere centralisatie van de bediening van het treinverkeer mogelijk.
In het vervolg van dit artikel worden de vier generaties van technieken beschreven.
Beveiligingen zonder rijwegvergrendelingen of interlockings Afspraak Wanneer er zekerheid is dat er slechts één trein op het spoor zal rijden zijn geen beveiligingsmaatregelen nodig die voorkomen dat treinen zullen botsen. Wanneer een of meer stations met elkaar verbonden zijn met een enkelsporige lijn kan een dienstregeling gemaakt worden waar treinen elkaar op bepaalde stations zullen kruisen. De afspraak is dan een trein op zo'n station alleen mag vertrekken als de trein uit de tegenrichting op dat station gearriveerd is. Zolang aan die afspraak vastgehouden wordt is een botsing met treinen onderling uitgesloten.
Met de komst van de telegraaf en later de telefoon kunnen wachters of treindienstleiders telefonisch afspraken maken over het treinverkeer. Dan kunnen ook dubbelsporige spoorlijnen beveiligd worden.
Attribuut Een enkelsporige lijn kan ook veilig uitgebaat worden met de afspraak dat de machinist op een specifiek deel van de lijn een uniek attribuut bij zich moet hebben, bijvoorbeeld een staf, een bal of een ring. Heeft de machinist dit attribuut bij zich, dan weet hij zeker dat hij de enige is op dit deel van de spoorlijn en kan er dus geen aanrijding met een andere trein plaatsvinden.
Bij het gebruik van een attribuut kunnen treinen alleen in afwisselende richtingen rijden. Met de komst van de telegraaf werd het mogelijk meerdere treinen na elkaar in dezelfde richting te laten rijden. Er worden dan meerdere identieke attributen gebruikt, die geplaatst werden in toestellen. Het toestel registreert, vaak mechanisch, hoeveel attributen er in het toestel zitten. Een attribuut, eenmaal in het toestel geplaatst, kan er daarna niet meer worden uitgenomen. De toestellen van de baanwachtersposten aan het begin en aan het eind van het traject staan met elkaar in verbinding en tellen het aantal attributen dat erin zit bij elkaar op. Alleen als alle attributen in een van beide toestellen zitten, kan er één worden uitgenomen. De procedure om een attribuut uit een toestel te nemen is zo vormgegeven dat het niet mogelijk dat beide baanwachters gelijktijdig een attribuut uit hun toestel nemen. Er kan dus maar één attribuut buiten de toestellen zijn en zo wordt bereikt dat de machinist die een attribuut bij zich heeft de zekerheid heeft dat er geen andere machinist een attribuut voor dat traject zal hebben.
Bijzonderheden Hedendaags gebruik Blokbeveiligingen zonder rijwegvergrendelingen zijn in gebruik in bijvoorbeeld Noord-Amerika. Daar worden gebieden waar het spoorverkeer op deze manier wordt beveiligd dark area genoemd, een gebied waar geen spoorwegseinen zijn en dus geen seinlampen branden.
Registraties Personeel, spoorwegwachters, speelden een belangrijke rol in de oudere vormen van blokbeveiliging. Wachters werden verplicht om alle treinbewegingen nauwkeurig te registreren en die registratie na elke handeling bij te werken. Daarmee hielden zij beter overzicht op de situatie op het spoor en konden zij hun diensten aan elkaar overdragen. Bij onregelmatigheden en ongevallen droegen deze registraties bij aan het achterhalen van de oorzaak.
Bloklengte Bij de beveiliging van de vrije baan zonder vergrendelingen wordt de vrije baan tussen stations en/of emplacementen niet in blokken onderverdeeld. Tussen twee stations kan er maar één trein rijden. Dat beperkt de capaciteit. De capaciteit wordt begrensd door het langste baanvak, dus door de grootste afstand tussen twee opeenvolgende stations langs de spoorlijn.
Seinen Bij beveiligingen zonder vergrendelingen ontbreken spoorwegseinen langs de spoorbaan. Een attribuut dat toestemming geeft om een baanvak te berijden, kan gezien worden als een vroege vorm van een cabinesein. Het bezit van een dergelijk attribuut is ook op te vatten als een aanwijzing.
Mechanisch blokstelsel De klassieke of mechanische beveiliging maakte het mogelijk om de capaciteit van spoorlijnen en emplacementen te verhogen en met seinen te beveiligen, wat de kans op ontsporingen en botsingen veel kleiner maakte.
Het bloktoestel
In het bloktoestel zijn de apparatuur van de bediening en de beveiliging ondergebracht. Ook de apparatuur voor de veiligheidscommunicatie met bloktoestellen in andere seinhuizen zit in het bloktoestel.
Bloktoestellen zijn de eerste toestellen met vergrendelingsmechanismen die voorkomen dat een seinhuiswachter onveilige bedieningshandelingen uit kan voeren. Het vergrendelingsmechanisme zit in de linialenkast, wat een onderdeel is van het bloktoestel.
De bediening van seinen en wissels gebeurt met behulp van grote handels, die een wiel in beweging brengen waarover een ketting loopt. De ketting is aan beide uiteinden aan stalen draden verbonden, die op hun beurt met het bedieningsmechanisme van seinen en wissels verbonden waren. Zo konden vanuit één post wissels en seinen op een afstand van honderden meters van de post bediend worden.
Bijzonderheden Hedendaags gebruik Op museumlijnen na is in Nederland geen klassieke beveiliging meer in gebruik. Mechanische beveiliging vereist naar moderne maatstaven veel personeel, zoals sein- en wisselwachters.
Registraties Vrijwel alle spoorwegmaatschappijen lieten wachters een nauwkeurige registratie van de treinbewegingen bijhouden. Deze registratie was alleen nog van belang om wachters te kunnen controleren en om de oorzaak van eventuele onregelmatigheden te kunnen achterhalen. Het veiligheidsbelang van registraties voor het houden van overzicht van het treinverkeer is bij de mechanische beveiliging minder groot dan bij beveiligingen die op afspraken gebaseerd zijn.
Door het drukker worden van het treinverkeer kregen de registraties een ander, nieuw belang. Dit is het houden van het overzicht op de uitvoering van de dienstregeling. Dankzij de registratie van de uitvoering van de treindienst is menig misverstand over uitgevallen, vertraagde of onverwacht ingelegde trein opgelost.
Bloklengte De komst van de mechanische beveiliging maakte het mogelijk om het spoor tussen stations in blokken te verdelen. Vooral in combinatie met dubbel spoor werd de capaciteit van het spoor daarmee flink vergroot. Als een spoor tussen stations in blokken is onderverdeeld kan een volgende trein al vertrekken als een voorgaande trein het eerste blok verlaten heeft, en niet pas als een voorgaande trein bij het volgende station is aangekomen. De bloklengte die gebruikt werd in de tijd van de mechanische beveiliging was nog relatief groot. Vaak vele kilometers, veel langer dan de remweg van treinen.
Seinen Bij bloklengtes die beduidend langer zijn dan de remweg van de treinen wordt er gebruikgemaakt van voorseinen en hoofdseinen. Een hoofdsein geeft toegang tot het volgende blok. Op remwegafstand van het hoofdsein staat een voorsein, dat de stand van het hoofdsein aankondigt. Het hoofdsein kende twee mogelijke standen: veilig, het volgende blok is vrij, voorbijrijden toegestaan onveilig, stop voor dit sein
Het voorsein kon dus ook twee standen aangeven: het hoofdsein toont veilig het hoofdsein toont 'stop voor dit sein', daarom afremmen en rekening houden met een opdracht om te stoppen
Relaisbeveiligingen
De komst van de elektromechanica werd het mogelijk om spoorwegbeveiliging te automatiseren. Wissels konden omgezet worden met wisselstellers met elektromotoren. De beveiliging kon opgebouwd worden met relais in plaats van met linialen. Telegraafkabels werden vervangen door bekabeling voor de elektromechanische beveiliging.
Relais Speciale veiligheidsrelais vervingen de mechanische rijwegbeveiligingen. Grote tableaus waarop de sporensituatie in beeld gebracht was en waarop afgebeeld werd wat de wisselstanden waren en welke sporen door treinen bezet waren kwamen in de plaats van de bloktoestellen. Relais voor de bediening zijn bekend als J-relais en relais voor de beveiliging als B-relais.
Toepassingen De blokbeveiliging met relais wordt aangeduid als automatisch blokstelsel. Blokbeveiliging is zover geautomatiseerd dat de treindienstleider er geen invloed op uit kan oefenen. Een minder ver geautomatiseerde toepassing is de ter plaatse bediende relaisbeveiliging (TPBR). Een systeem voor de veilige bediening van emplacementen op basis van relais is de NX-beveiliging. Relaisbeveiliging maakt het mogelijk om de bediening van stations te centraliseren. Systemen om een spoortraject met meerdere emplacementen of stations te bedienen zijn centrale verkeersleiding (CVL) en een goedkopere variant, met minder bedieningsmogelijkheden, is bekend als vereenvoudigde centrale verkeersleiding (VCVL).
Bloklengte Omdat de beveiliging van de vrije baan met behulp van relaistechniek geheel geautomatiseerd kan worden konden blokken tegen relatief geringe kosten korter worden.
Blokverdichting miniatuur|rechtop|alt=Schema blokstelsel met verkorte blokken|Een blokstelsel met verkorte blokken en seinen naar Nederlands voorbeeld