CHI Nederland


25 mei 1999

Ergonomie en het Spoor

Tijdens de SIGCHI.NL Avondbijeenkomst van 25 mei werden twee presentaties gegeven:
  1. NS Kaartautomaat
  2. Een taak-gebaseerde interface voor Europese treinbestuurders

NS kaartautomaat

door: D.W. de Bruijn en H.F.L. Frieling
Intergo (voorheen AMGErgonomie)
Postbus 2286
3500 GG Utrecht
email: ddebruijn @ intergo.nl
Internet: http://www.intergo.nl

Samenvatting

Optimale gebruiksvriendelijkheid werd bij de ontwikkeling van de NS-kaartautomaat van vitaal belang geacht. Belangrijke ergonomische aandachtsgebieden bij het ontwerp waren dialoog en bediening, plaatsing van hardware, informatiepresentatie op frontplaat en omgevingsaspecten. Belangrijke kenmerken van het ontwerp zijn de sturing van de dialoog aan de hand van knipperende pijlen en drukknoppen, de bewuste keuze uit alternatieven door de gebruiker. Na enkele aanpassingen op basis van een gebruikerstest blijkt dat de NS-kaartautomaat in de praktijk door 93% van de gebruikers als goed wordt beoordeeld.

1 Inleiding

Eind 1992 is een nieuwe generatie kaartautomaten geplaatst op NS-stations. De nieuwe kaartautomaat onderscheidt zich van de voorgaande door een groter afgifte-assortiment en een groter aantal af te geven bestemmingen. Bij de ontwerpfase is Intergo (voorheen AMG/Ergonomie) ingeschakeld om de mens-machine dialoog en de frontplaat-layout uit te werken. De grenzen daarbij werden bepaald door de financiële en mechanische (een standaard-automaat was uitgangspunt) mogelijkheden maar ook de beleidsmatige keuzes van de opdrachtgever. Hierna wordt ingegaan op de uitgangspunten/kenmerken van het ontwerp en ergonomische inbreng bij de ontwikkeling. Besloten wordt met praktijkervaring van reizigers en enkele recente en toekomstige aanvullingen op de kaartautomaat.

2 Ontwerp en ergonomische inbreng

2.1 Uitgangspunten en kenmerken

Belangrijke ergonomische uitgangspunten bij het ontwerp zijn een eenvoudige dialoogstructuur, eenvoudige bediening en geschiktheid voor een zo groot mogelijke gebruikersgroep. Belangrijke kenmerken van het ontwerp zijn de sturing van de dialoog aan de hand van knipperende pijlen en drukknoppen, de bewuste keuze uit alternatieven door de gebruiker waarbij informatie wordt aangeboden waar de gebruiker deze verwacht.

2.2 Ergonomische inbreng

Bij het ontwerpen van de kaartautomaat (figuur 1) is een viertal ergonomische werkvelden aan te geven. Achtereenvolgens komen de volgende aspecten aan de orde:

  1. Dialoog en bedienaspecten
    • dialoog afhandeling
    • keuze van de te gebruiken codes
    • gebruik van de display
  2. Hardware
    • plaatsbepaling van elementen
  3. Informatiepresentatie
    • grafische lay-out van de frontplaat
    • informatiepresentaties op de frontplaat
  4. Omgevingsaspecten
    • plaatsbepaling in het station
    • verlichting frontplaat
ad 1 Dialoog en bedienaspecten
Bij het kopen van een kaartje worden de volgende vier stappen onderscheiden: keuze bestemming, keuze produkt, betaalhandeling en ontvangst kaartje (en eventueel wisselgeld). Allereerst wordt ingegaan op de gehele dialoog om vervolgens elke stap afzonderlijk te beschrijven.

De bedieningsvolgorde wordt door knipperende pijlen gepresenteerd Bij de eerste stap knippert zowel de pijl bij de bestemmingenlijst als bij het numerieke toetsenbord. Door middel van het display wordt feedback gegeven over welke bestemming of kaartsoort de ingetikte code betrekking heeft.

Na deze stap wordt de reiziger door knipperende drukknoppen 2e en 1e klas opmerkzaam gemaakt op de volgende verlangde keuze. Vervolgens wordt ook aandacht gevraagd voor de betaalhandeling met knipperende pijlen naar de muntgleuf en de elektronisch betalingsunit. In het oorspronkelijk ontwerp lag deze volgorde vast; wel was het mogelijk eerder gemaakte keuzes te veranderen en de dialoog opnieuw starten met de correctietoets.

Bij de keuze van de bestemming is bij NS voor 't eerst gekozen voor een numerieke keuze en wel in de vorm van een vier-cijferige codering op basis van de postcode. Een vier-cijferige code heeft de voorkeur boven een drie-cijferige code omdat de kans dat fouten door het systeem worden afgevangen groter is en er meer mogelijkheden zijn om codes met psychologisch relevante eigenschappen samen te stellen (b.v. 4444, 5544, 4200, 1234). Deze codes worden bijvoorbeeld gebruikt voor de keuze 'strippenkaart'. Daarbij bleek dat de stelling dat reizigers bekend zijn met de postcode van de bestemming in de praktijk te kloppen. Door veelvuldig gebruik is bijvoorbeeld voor reizigers naar Amsterdam bekend dat postcodes daar rond de 1000 liggen. Het onthouden van betekenisvolle informatie is veel gemakkelijk dan van informatie zonder betekenis.

Bij de keuze van het produkt is gekozen voor een meerknopsbediening waarbij de reiziger voor elke variabele van de kaartsoort een beslissing moet nemen en deze uit te voeren door het indrukken van een knop. Voordeel is dat bij iedere keuze aandacht nodig is waardoor de kans op fouten afneemt. Nadeel is dat de benodigde tijd voor het afgeven toeneemt, hetgeen alleen voor frequente gebruikers storend zou kunnen zijn. Bij onervaren automaat-gebruikers is echter de keuze minder gevoelig dan bijvoorbeeld met het meest gekochte treinkaartje als default-instelling. De keuzemogelijkheid wordt aangeboden door de drukknoppen te laten knipperen. Feedback van de gemaakte keuze wordt gegeven door middel van het continu gaan branden van de drukknop.

Vanwege de grote foutgevoeligheid bij het invoeren van papiergeld is afgezien van een biljettenacceptor en, naast muntgeld, gekozen voor het elektronisch betalen. Het advies om het PIN-pad pas toegankelijk te maken bij de betaalhandeling (b.v. door een doorzichtige voorzetplaat te verschuiven) is helaas niet overgenomen zodat bepaalde gebruikersfouten niet worden afgevangen (b.v. als eerste stap het pasje invoeren of verwarring tussen kaartautomaat-toetsenbord en PIN-pad). In navolging van de geldautomaten wordt het kaartje pas afgegeven als de reiziger het pasje heeft teruggenomen. Het rinkelen van wisselgeld en het gaan branden van de lamp in de afgiftela zijn voldoende opvallend.

Uit een evaluatie van de oude kaartautomaat kwam naar voren dat een bedieningsinstructie vaak niet gelezen wordt. Besloten is daarom ook bij de nieuwe kaartautomaat geen bedieningsinstructie op te nemen met als voordeel dat in totaal minder informatie wordt gepresenteerd op de frontplaat. De bedieningsstappen worden krachtig gepresenteerd en zijn van feedback voorzien. Overigens is recent na een herontwerp -gericht op ouderen- toch weer een gebruiksaanwijzing toegevoegd.

ad 2 Hardware
De automaat is gebaseerd op een reeds bestaand ontwerp zodat ten aanzien van hardware wijzigingen beperkingen golden. Bij de plaatsing van de verschillende elementen is als tweetal uitgangspunten gehanteerd dat de bedienbare elementen door de gebruikerspopulatie bediend moeten kunnen.
ad 3 Informatiepresentatie
In verband met het gebruik door ouderen is rekening gehouden met een verhouding van de letterhoogte en de kijkafstand van 1/200. Voor teksten bij 'Bestemming' geldt dat codes direct achter de bestemmingen zijn geplaatst. Bestemmingen zijn alfabetisch geordend waarbij de beginletter van de eerste bestemming van een groep vergroot wordt weergegeven. De verschillende functionele stappen worden grafisch onderscheiden door het aanbrengen van kaders. Het aangeven van de bedieningsstappen met functionele kaders en knipperende pijlen zijn reeds genoemd. Tenslotte wordt informatie steeds daar aangeboden waar de gebruiker op dat moment kijkt en alleen als deze actueel is. Zo staan naast de betreffende kaartsoortknop de verschillende opties aangegeven.
ad 4 Omgevingsaspecten
Om de automaat te kunnen vinden moet deze staan waar de reiziger deze ongeveer mag verwachten, dus in elk geval voor de loketten. Verder moet de kaartautomaat zo liggen in de looproute van de reiziger dat deze goed opvalt, goed zichtbaar is en ook: goed bereikbaar is. Er zijn uitgebreide aanbevelingen opgesteld voor de plaatsing van de automaat in het station Een belangrijk omgevingsaspect betreft de verlichting. Om niet afhankelijk te zijn van de omgeving heeft de kaartautomaat een eigen verlichtingsarmatuur onder een kap. Bij de uitwerking hiervan is egale verlichting nagestreefd die overstraling bovenin voorkomt en voldoende verlichting geeft lager op de frontplaat.

2.3 Test ontwerp met gebruikers

Het ontwerp is getest in de praktijk door 275 reizigers met behulp van een prototype-kaartautomaat. Als resultaat kwam daar uit dat het ontworpen concept van de dialoogafhandeling voldeed. Door 90% van de reizigers kon de opdracht zonder hulp en fouten worden volbracht. De bediening werd over het algemeen eenvoudig gevonden. Naar aanleiding van het onderzoek werden aanpassingen voorgesteld. Ten aanzien van de informatiepresentatie werd voorgesteld bij oplichtende pijlen/drukknoppen de verlangde actie in tekst aan te geven en de leesbaarheid te vergroten door de spatiëring en stokdikte aan te passen Ten aanzien van de bediening en dialoog werd voorgesteld de produktknoppen hoger te plaatsen vanwege de leesbaarheid voor lange gebruikers. De bedieningsvolgorde werd vrij zodat bijvoorbeeld ook met de kaartsoortkeuze kan worden gestart.

3 Praktijkervaringen en aanvullingen

3.1 Ervaringen in de praktijk

Uiteindelijk moet de kaartautomaat zich in de dagelijkse praktijk bewijzen. Uit resultaten van consumentenonderzoek in 1994 bleek dat in 93% van de gevallen het bedieningsgemak van de automaten als goed wordt beoordeeld. Als belangrijkste voordelen worden tijdwinst en betaalgemak genoemd. Door slechts 10% van de gevraagde reizigers wordt de wens geuit om met bankbiljetten te kunnen betalen. Verdere aanvullende wensen zijn een uitbreiding van het assortiment (treintaxikaartje en 5-retourkaart) en het kunnen afgeven van kaartjes vanaf meerdere vertrekstations en van meerdere kaartjes tegelijk.

3.2 Recente en toekomstige aanvullingen

Recentelijk is door Intergo (voorheen AMGErgonomie) meegewerkt bij de ontwikkeling van een afschermkap als aanvullende voorziening tegen het meekijken op het PIN-pad. Aandacht zal nog worden besteed aan het betalen met een toekomstige chipkaart waardoor de afhandelingsnelheid bij elektronisch betalen zal verbeteren.

Het aantal kaartjes dat via de kaartautomaat gekocht wordt is geleidelijk aan toegenomen. Ouderenorganisaties vermoeden dat met name ouderen echter een drempel ervaren. Recent is de kaartautomaat daarom nog eens herzien met het oog op gebruik door ouderen (in opdracht van het KwaliteitsInstituut voor Toegepaste ThuisZorgvernieuwing, KITTZ). Op basis daarvan zijn de kaders genummerd, zijn de bestemmingen en codes in een iets andere letter gezet, is een gebruiksaanwijzing toegevoegd en zijn enkele toelichtende teksten aangepast. Verder zal voorlichting speciaal gericht op ouderen worden gegeven.

Nieuw is tenslotte ook dat het mogelijk is een kaartje te kopen vanaf een ander vertrekpunt dan waar men staat. Intergo (voorheen AMGErgonomie) heeft onderzocht hoe deze optie het best kan worden uitgevoerd.

Literatuur

Griffioen, E. (1991) VAR kaartautomaten, Ergonomische rapportage projekt 1145, SE Arbo Ergonomie, Utrecht

Timmerman, D., e.a (1994) Evaluatie Kaartjesautomaten B8060-NS, Coördinatie groep Automaten, Nederlandse Spoorwegen, Utrecht

NS Kaartautomaat
(terug naar tekst)

 

 

Een taak-gebaseerde interface voor Europese treinbestuurders

door: J.R. Vorderegger , L.W.M. Verhoef en D.P. Rookmaaker
Arbo Management Groep Ergonomie
Postbus 2286
3500 GG Utrecht
tel.: 030 - 2399 444
email:
amg.ergonomics @ transergo.nl
Internet:
http://www.transergo.nl

 

Samenvatting

In dit artikel wordt de ontwikkeling van de mens-machine interface van het nieuwe Europese treinbeveiligings- en beïnvloedingssysteem ETCS (European Train Control System) beschreven. Een belangrijk kenmerk van deze ontwikkeling was de betrokkenheid van Europese treinmachinisten, Europese spoorwegdeskundigen en ergonomen. Het resultaat is een taak-gebaseerde interface die acceptabel is voor iedere spoorweg-maatschappij en iedere treinbestuurder. Binnen de standaard set van de interface bestaat voldoende vrijheid om tegemoet te komen aan de specifieke behoeften van een spoorwegmaatschappij.

Inleiding

Tot voor kort bestond er voor de Spoorwegen nog geen directe noodzaak om samen te werken op het gebied van treinmaterieel en infrastructuur. De lay-out van de bestuurderscabine en de trein-beveiligingsapparatuur was een nationale verantwoordelijkheid. Omdat er nu technisch en economisch uitvoerbare oplossingen bestaan die tegemoetkomen aan de basisproblemen om doorgaand grensoverschrijdend treinverkeer mogelijk te maken (bijvoorbeeld elektromotoren die verschillende spanningssoorten aankunnen), wordt het belang van verdere samenwerking vanzelfsprekend. Tijdens de ontwikkeling van de Eurostar en de Thalys (de hogesnelheidstreinen naar Engeland en Parijs) is duidelijk geworden dat het ontbreken van Europese standaards grote problemen tot gevolg heeft: in de Thalys bevinden zich bijvoorbeeld 9 trein-beveiligingssystemen met ieder een eigen machinisten-interface en onder de locomotief ongeveer 23 antennes of signaalontvangers.

Inspanningen om een nieuwe signalering te ontwikkelen voor een pan-Europese spoorweg werkend onder ERTMS (European Rail Traffic Management System; een overkoepelend systeem voor het Europese Spoorverkeer Management) zijn gericht op de installaties langs het spoor en de overdracht van informatie naar de rijdende trein. Maar het is natuurlijk net zo belangrijk wat de machinist in de cabine aan informatie zal krijgen. De mens-machine interface voor ETCS (ETCS-MMI) is een uitbreiding van de principes van ERTMS binnen de bestuurdercabine en wordt gekenmerkt door een enkel display dat ontworpen is om begrepen te worden door iedere Europese treinbestuurder. Om deze reden hanteert de ETCS-MMI één enkele filosofie en ontwerp-oplossing voor de presentatie van belangrijke parameters aan de treinbestuurder, zoals de huidige maximum snelheid van het traject, de volgende maximum snelheid op het traject en de afstand van de trein tot die volgende maximum snelheid. Bovendien houdt het nieuwe ontwerp rekening met de reeds aanwezige nationale systemen.

Onder supervisie van de internationale spoorwegfederatie (UIC) heeft het onderzoeksinstituut van de Europese spoorwegen (ERRI) opdracht gekregen een specificatie voor ERTMS/ETCS op te stellen. Alle zaken met betrekking tot de mens-machine aspecten werden bij het MMI-team ondergebracht, dat bestond uit medewerkers van de Arbo Management GroepErgonomie (voorheen SE ArboErgonomie).

Een eerdere en beknopte versie van dit artikel is in 1996 gepresenteerd tijdens het NVvE-congres in Garderen (Vorderegger, 1996).

1. Wat is ERTMS/ETCS eigenlijk?

Om de verkeersveiligheid van het treinverkeer te vergroten zijn na de tweede wereldoorlog beveiligingssystemen langs het spoor aangebracht. De technische uitvoering verschilt per land, maar ze hebben allen een gemeenschappelijk kenmerk: als de trein sneller rijdt dan toegestaan zal automatisch eerst een waarschuwing, dan eventueel een remming volgen geïnitieerd door het beveiligingssysteem. In Nederland heeft de NS hiervoor ATB (Automatische Trein Beïnvloeding) geïnstalleerd. Op elk trajekt waar een trein rijdt geldt een maximum snelheid en zal de trein op een gegeven moment moeten afremmen voor een rood sein. Deze snelheidsopdrachten kunnen nu met ERTMS/ETCS via electronische weg aan de machinist gepresenteerd worden. Afhankelijk van de reactie van de machinist zal ERTMS/ETCS beoordelen of de remming voldoende was om de juiste snelheid te bereiken. Het beveiligingssysteem fungeert als het ware als vangnet en adviseur voor de machinist. De remingreep zelf, indien nodig, is wel veilig, maar levert tegelijkertijd de nodige ongemakken op (denk aan het snel naar voren schuivende kopje koffie). In de toekomst zal een dergelijk beveiligingssysteem uitgebreid worden met sturingsinformatie, dat wil zeggen gegevens die de machinist nodig heeft om efficient en comfortabel de trein te besturen. Deze informatie wordt op de veiligheidsinformatie gesuperponeerd. Dit totale beveiligings- en beheersingssysteem voor Europa heet ERTMS/ETCS.

2 ETCS/MMI studies in de periode 1991-1994

2.1 Oriëntatie bij spoorwegen (1991)

In 1991 bezocht het MMI-team tien spoorwegen om hun wensen, eisen en opinies over de presentatie van ETCS informatie in de toekomst vast te stellen. Er werden in totaal 38 specialisten van tien Europese spoorwegen geïnterviewd (Rookmaaker e.a., 1991).

2.2 Workshop voor feedback (1992)

Met de informatie uit de oriëntatiefase werden de elementaire presentatieconcepten ontwikkeld. Deze concepten zijn in 1992 bediscussieerd in een workshop met 35 specialisten van 13 Europese spoorwegen. Tijdens deze workshop werden twee belangrijke besluiten genomen: enerzijds is vastgesteld welke informatie primair is voor de machinist die met ETCS moet werken, anderzijds is gesteld dat de te ontwikkelen MMI's met behulp van een simulatie geëvalueerd moesten worden.

2.3 Uitwerking van de MMI Designs (1992-1993)

De belangrijkste informatie die aan de treinbestuurder gepresenteerd moet worden is:
  • V-actueel: dit is de actuele snelheid van de trein (in km/h);
  • V-toegestaan: dit is huidige maximale snelheid (in km/h);
  • V-doel: de toegestane snelheid bij het doel, bijv. een station of een wissel (in km/h);
  • D-doel: de afstand tot het doel (in m).
Deze informatie kan gepresenteerd worden met één van de volgende basis ontwerpen.
  1. Een klassiek ontwerp. V-actueel en V-toegestaan bewegen op een cirkelvormige lijn. Snelheid wordt gepresenteerd op een ronde schaal en wijzers geven de snelheid aan op de gebruikelijke manier.
  2. Een diagrammatisch ontwerp. V-actueel, V-toegestaan en D-doel bewegen in een tweedimensionaal gebied : een grafiek.
  3. Een perspectivisch ontwerp. De informatie beweegt in een centraal perspectief : een driedimensionale illusie.
Voor ieder basis ontwerp werden twee varianten uitgewerkt.

Illustraties onder andere hiervan zijn te vinden in Vorderegger e.a. (1998).

2.4 Ontwikkeling van de Treinsimulator (1992-1993)

Om de hiervoor genoemde ontwerpen te kunnen beoordelen, niet alleen als statisch plaatje, maar ook in een rijdende trein onder verschillende omstandigheden met wisselende snelheden en op verschillende baanvakken, is een speciale trein simulator gebouwd. In deze simulator kan het rijden met een trein worden nagebootst. Bovendien werd door middel van computer graphics, met een projector, een illusie gecreëerd van de buitenwereld en het te rijden baanvak. Met behulp van een speciaal ontwikkelde testmodule werden de zes ontwerpen empirisch geëvalueerd en de reacties en meningen van machinisten werden zowel kwantitatief als kwalitatief systematisch vastgelegd.

2.5 Test van de ontwerpen

101 goedgetrainde Europese treinbestuurders van negen Europese Spoorwegen hebben de drie basisontwerpen getest met de simulator. Bij deze test voerden de treinbestuurders allerlei besturingstaken uit met verschillende gesimuleerde treinen in verschillende situaties (hoge snelheid, complexe en gevaarlijke situaties waarin de informatie 'binnen' op de MMI en 'buiten' op het gesimuleerde baanvak niet altijd compatibel was). De machinisten werden gematched naar leeftijd en systeemervaring. De effecten van het ontwerp op de criteria veiligheid, efficiëntie en comfort werden bepaald door meting van reactietijden, aantal fouten en opinies. Er werd vooral gekeken naar:
  1. remprestatie: de uitgevoerde remming, het aantal waarschuwingen bij te hoge snelheid, het aantal remingrepen, de totale benodigde tijd voor een opdracht en de uiteindelijke afstand tot het doel.
  2. perceptuele prestatie: oogbewegingen, leesbaarheid en detecteerbaarheid van informatie op het MMI (snelheden, waarschuwingen, alarmen) en buiten op het baanvak (seinen, borden, onregelmatigheden zoals warmgelopen wielassen bij tegemoet komende treinen, obstakels op spoorwegovergangen).
  3. geheugenprestatie: herinnering van snelheden, opdrachten uit neventaken en leercurves.
  4. inzicht: evaluatie van complexe situaties (uitleggen wat er gebeurt, evaluatie van veilige/onveilige situaties).

2.6 Data analyse (1993-1994)

De data, verzameld met de simulatietest, werden geanalyseerd (Maessen e.a., 1995). In mei 1994 werd een tweede workshop georganiseerd om de resultaten te bediscussiëren met spoorwegafgevaardigden. Tijdens de workshop werd ook een eerste concept besproken van de ETCS-MMI.

3 Het voorgestelde ontwerp voor de ETCS-MMI (1994)

De empirische data van de experimenten, de ergonomische kennis en de opinie van Europese bestuurders en spoorwegdeskundigen vormden uiteindelijk de basis voor het ontwerp dat het MMI-team heeft voorgesteld (ETCS MMI, 1996 a en b) (zie figuur). Om een goed begrip te krijgen van de werking en de indeling van de ETCS-MMI worden in het volgende gedeelte eerst de verschillende taakgebieden behandeld en wordt aangegeven welke informatie in elk schermgebied van de MMI getoond wordt. Vervolgens wordt ingegaan op de noodzakelijke hardware. Tot slot komt de bedieningsfilosofie aan de orde en wordt ingegaan op het kleurgebruik, de auditieve signalen en de toegepaste iconen.

ETCS-MMI
Het voorgestelde ontwerp voor de ETCS-MMI (zoals getoond tijdens een remming): links van het midden de ronde meter met informatie voor snelheidsbeheersing, daaronder de digitale actuele snelheid (143 km/h); deze is gelijk aan de maximumsnelheid. Op de schaal is verder te zien de doelsnelheid (100 km/h). Rechts van het midden het planningsgebied en helemaal rechts de touch-knoppen voor gegevensinvoer. De letters A t/m F duiden de taakgebieden aan, zie de tekst.

3.1 Taak-gebaseerde schermgebieden

In dit project is het uitgangspunt dat het ontwerp treinbestuurders moet assisteren bij de uitvoering van hun taken. Het voorgestelde ontwerp is daarom taak-gebaseerd, dat wil zeggen dat de presentatie geordend is per bestuurderstaak.

In algemene termen kan de machinistentaak als volgt worden omschreven: een trein besturen, dit wil zeggen rijden en remmen, op een veilige, comfortabele en efficiënte wijze. Andere taken, zoals diensten aan passagiers verlenen, het vinden van oplossingen voor fouten, rangeren en (ont)koppelen worden hier niet in beschouwing genomen, aangezien deze geen directe relatie hebben met ERTMS/ETCS.

Voor de taak 'besturen van een trein' kan onderscheid gemaakt worden tussen:

  1. Snelheidsbeheersing: hieronder vallen handelingen die betrekking hebben op remmen en tractie geven ('gas' geven); dit heeft geleid tot de benoeming van twee extra subtaken: remmen naar een doel en snelheid handhaven.
  2. Planning: deze taak omvat het verkrijgen van inzicht in toekomstig te verwachten handelingen zoals rijden en remmen: door te plannen kan de machinist goed anticiperen.
  3. Bewaking (monitoring): hierbij wordt relevante informatie van andere technische systemen gecontroleerd, zoals alarmen, storingen en toestandsveranderingen van bijvoorbeeld de deuren.
  4. Gegevensinvoer: deze taak heeft een voorbereidende en een naslagfunctie en is essentieel om het technisch systeem van informatie te voorzien (bijvoorbeeld gewicht en lengte van de trein).
Samengevat betekent dit dat de voorgestelde MMI een structuur heeft die overeenkomt met de verschillende taken. Het ETCS-MMI display heeft zes hoofdgebieden, overeenkomend met de belangrijkste besturingstaken; sommige gebieden ondersteunen overigens meerdere taken. De relatieve posities van deze gebieden op het display zijn gebaseerd op een grondige taakanalyse en voldoen aan enkele elementaire ergonomische uitgangspunten. De letters refereren aan de respektievelijke taakgebieden (zie figuur).
A - Rem details
Dit gebied laat additionele informatie zien die tijdens de remming van een trein van belang is: de tijd tot de reminterventie van het systeem, de afstand tot het doel (bijvoorbeeld een wissel of een station), de voorspelling van de snelheid bij het doel of de voorspelde locatie waar de trein tot stilstand komt. De informatie wordt alleen gepresenteerd bij nadering van een doel en wanneer de trein ook daadwerkelijk een remming moet uitvoeren. De informatie dient ter ondersteuning van de subtaak 'remmen naar een doel'.

Bovenin het display is een visuele indicatie te zien die het verschil tussen V-toegestaan en V-actueel uitvergroot, wanneer een remingreep van het systeem zich binnen een bepaalde tijd dreigt voor te doen. Daaronder wordt een grafiek getoond, die de afstand tot het doel en de afstand tot de voorspelde stoppositie van de trein aangeeft, onder de veronderstelling dat tractie- en remkracht ongewijzigd blijven. Indien het doel geen stilstand van de trein vereist (b.v. een wissel dat met 40 km/h bereden mag worden), wordt daaronder een grafiek getoond die de voorspelde snelheid bij het doel gedetailleerd weergeeft.

De beschikbaarheid van de additionele reminformatie in het linker gedeelte is afhankelijk van de tijd tot de remingreep van het systeem, de treinversnelling en de voorkeur van de machinist. Gedetailleerde reminformatie, zoals de snelheden die worden gebruikt om V-toegestaan te berekenen, wordt gepresenteerd op verzoek van de machinist.

B - Snelheidsbeheersing
Elementaire snelheidsinformatie, zoals V-actueel, V-toegestaan en V-doel, toont de MMI in dit deel en is altijd zichtbaar wanneer de trein in beweging is. Bij stilstand is dit deel eventueel voor andere zaken bruikbaar, zoals opstartprocedures en gegevensinvoer. Een ronde meter geeft de verschillende snelheden weer en kleurveranderingen laten zien wanneer de trein een remming moet uitvoeren omdat een doel dichtbij komt.

De informatie in dit deel van de MMI heeft zowel betrekking op remmen als op het handhaven van de snelheid. Wanneer de bestuurder remt voor een doel, laat het ontwerp hem het verschil tussen V-actueel en V-toegestaan zo duidelijk mogelijk zien. Dit wordt gerealiseerd op een vaste schaal waarop beide waarden tegenover elkaar bewegen. Onderaan in het midden van de ronde schaal wordt actuele informatie met betrekking tot andere taken gepresenteerd, meestal met behulp van iconen of afkortingen. In geval van verwarring of stress is het kijken naar de ronde schaal voldoende om zekerheid te krijgen dat alles onder controle is en vast te stellen welke acties onmiddellijk ondernomen dienen te worden.

C - Handhaven snelheid
Snelheids relevante informatie wordt hier gepresenteerd, zoals een numeriek display voor de actuele treinsnelheid, de geadviseerde snelheden, de oorzaak van de snelheidslimiet, de geadviseerde doelen en afwijkingen van het tijdschema. Een tweede laag informatie is via een knop beschikbaar voor dienstregelingsinformatie.

Resultaten van de experimenten maakten duidelijk dat een digitale indicatie van V-actueel leesbaar in eenheden van 1 km/h noodzakelijk is. Indicaties in de vorm van een ronde schaal, een staaf en een uitvergroting van een specifiek deel van de snelheidsschaal scoorden in het onderzoek slechter. In de buurt van de digitale presentatie van V-actueel moeten geen andere cijfers staan die verwarring kunnen veroorzaken.

D - Planning
Route informatie wordt gepresenteerd in dit deel van het scherm, zoals locaties van geadviseerde doelsnelheden, speciale instructies voor overwegen, opdrachten om te claxonneren, hellingen, veiligheidsinformatie en het route-snelheidsprofiel. Net als in deel C (handhaven snelheid), kan ook hier een tweede laag informatie geraadpleegd worden voor details.

Het rechter gedeelte van het scherm toont seinen, hellingspromillages, het verloop van snelheid over het te rijden traject, de lengte van het vrij beschikbare spoor op deze route, de snelheidsbeperkingen, instructies voor handelingen aan andere relevante technische systemen, de positie van stations, en nog veel meer. Met deze informatie kan de machinst zijn snelheidsbeheersing plannen (wanneer remmen, welke snelheid handhaven, hoelang, etc.).

Op verzoek van de machinist toont dit schermgedeelte ook gedetailleerde route-informatie zoals: de betekenis van een pictogram of afkorting, het identificatienummer van een overweg en de karakteristieken van een perron van een station.

E Bewaking (monitoring)
Het 'monitor'-gebied E presenteert informatie van ERTMS/ETCS en niet-ETCS systemen die de bestuurder moet bewaken. Hieronder vallen ook waarschuwingen in het geval van storingen aan deze installaties. De linkerzijde is gereserveerd voor informatie over de toestand van de remmen en een remalarm (bijvoorbeeld bij een remingreep van ETCS). De ruimte onder het planningsgebied is beschikbaar voor allerlei soorten statusinformatie van niet-ETCS systemen, zoals de remdruk, de status van het communicatiesysteem, deuren, tractiekracht, etc. Doordat de inhoud van dit gebied niet vast staat wordt iedere spoorwegmaatschappij in staat gesteld te beslissen hoe zij dit gebied gebruikt, afhankelijk van treintype, nationale regels of andere vereisten. Vaste posities zijn gereserveerd voor het treinnummer, de detectie van losse wagens, de actuele tijd en de wijze waarop de beveiligingsinformatie overgedragen wordt. Eén deel van het gebied is bestemd voor inkomende en uitgaande tekstberichten en voor details van de dienstregeling.
F Gegevensinvoer
Het ETCS-MMI scherm is aanraakgevoelig (touch-screen), waardoor iedere informatiezone een geassocieerde 'touch' knop kan hebben die verdere details laat zien, of die de informatie herkend of bevestigd. De touch-screen capaciteit wordt eveneens gebruikt voor de permanent zichtbare touch knoppen in gebied F, die toegang geven tot pop-up schermen voor rangeren, treindata, diagnostische tests, berichten, speciale operaties en andere supervisie configuraties (Maessen, 1996).

Tijdens stilstand is het hele scherm beschikbaar voor data-invoer. In dat geval wordt de bovenste helft van het scherm (gebieden A, B en D) gebruikt om de invoer resultaten te presenteren. De onderste helft (gebieden C en E) wordt gebruikt voor verschillende keybord lay-outs. Tijdens het rijden zijn niet alle data-invoer functies beschikbaar. De functies die wel geactiveerd kunnen worden, gebruiken planningsgebied D om de opties aan de machinist te tonen. In sommige gevallen (zoals het voorbereiden en verzenden van tekstberichten) kan er een toetsenbord beschikbaar zijn op het onderste deel van het scherm (gebieden C en E). De gebieden die remdetails, snelheidscontrole en gegevensinvoer laten zien (A, B en F), zijn tijdens het rijden altijd zichtbaar.

3.2 Hardware vereisten

Aangezien de keuze van de hardware invloed heeft op het definitieve ontwerp en de wijze waarop de bediening van de functies op het scherm zal verlopen, heeft het MMI-team een aantal criteria geformuleerd ter specificatie van de hardware. Deze criteria zijn: het gebruik van touchscreen technologie, van kleurgebruik, van luminantieverschil, van verschil in schermpolariteit, en van grafische mogelijkheden. Tevens moest rekening worden gehouden met de kans op reflectie en met de fysieke grootte van de MMI. Met name de voorgestelde schermtechnologie met een touchscreen (aanraakscherm) is volkomen in overeenkomst met de huidige trend van schermbediening, is vernieuwend voor een treincabine en volgt de state of the art van de techniek en de beschikbaarheid van de hardware (Maessen, 1996).

3.3 Lagen en beheersing van aandacht

Om de aandacht van de machinist te sturen kan de machinist, het systeem of de spoorwegmaatschappij kiezen om bepaalde informatie te laten zien of te verbergen. Dit wordt bereikt door gebruik te maken van verschillende schermlagen die goed integreren met het touch-screen om snelle dialogen te verkrijgen.

Een spoorkruising na 10 kilometer kan bekend zijn aan ETCS, maar de machinist wil alleen informatie over de eerstvolgende 4 km. Door de planningsschaal in te stellen op een bereik van 4 km, wordt ervoor gezorgd dat alle informatie verder dan deze afstand visueel verborgen wordt. Wanneer de trein te dicht bij een reminterventie komt, zal de ETCS-MMI niet-relevante informatie verbergen; de machinist moet dan eerst snelheid verminderen. Adviezen met betrekking tot zuinig rijden verbergt het systeem dan. Een ander voorbeeld hoe de ETCS-MMI de machinist helpt, is de manier waarop het de remdetails laat zien of verbergt en het planningsgebied dimt (minder duidelijk zichtbaar maakt). Wannéér dat gebeurt, is afhankelijk van de positie van de trein ten opzichte van het doel en de daarmee samenhangende remming (zie figuur). Sommige informatie, die aanwezig is in het systeem, is alleen nodig in speciale situaties of bij storingen of defecten - bijvoorbeeld test functies, diagnose, invoeren van treindata, geografische positie van de trein en toestandsinformatie van niet-ETCS systemen. Deze detailinformatie is in het algemeen beschikbaar op een dieperliggende schermlaag en de machinist kan dit vinden door het rechter deel van het scherm aan te raken (gebied F).

3.4 Geluid en kleur

Informatie kan gepresenteerd worden door gebruik te maken van vooraf ingebouwde electronische geluiden. Echter, de geluidsunit van de ETCS-MMI is in staat om een veelheid aan andere geluiden te produceren, inclusief gesynthetiseerde spraak in verschillende talen. Hierdoor wordt potentiële verwarring met reeds in gebruik zijnde bellen en zoemers voorkomen. Rij- en remgerelateerde informatie ten behoeve van de snelheidsbeheersingstaak heeft een specifieke set van geluiden en kleuren die makkelijk herkend worden. Een andere set van geluiden wordt gebruikt om de aandacht van de machinist te trekken in het geval van een alarm, of om hem attent te maken op veranderingen in relevante informatie. Kleur is toegepast door gebruik te maken van dezelfde principes die voor visuele informatie gelden. Wit wordt gebruikt als de basis indicatie voor informatie die geen aandacht of actie vereist. Dit verandert in geel om aan te geven dat actie vereist is, maar dat er nog steeds tijd is om te reageren; andere dingen kunnen eerst worden gedaan maar de machinist moet het signaal niet vergeten. Het volgende niveau wordt getoond in oranje. Dit geeft aan dat de machinist direct moet handelen zoals gepresenteerd, of het systeem zal interveniëren. Tenslotte wordt rood getoond, wat betekent dat het systeem heeft ingegrepen om erger te voorkomen. Gedimde weergave van het scherm, wordt gebruikt om differentiatie aan te brengen tussen de verschillende nivo's van informatie om een snelle respons van de machinist te verkrijgen.

3.5 Iconen

Een aantal route- en infrastructuurdetails wordt gepresenteerd in de vorm van iconen. Hun rol is cruciaal in een internationele interface zoals de ETCS-MMI, vanwege hun taalonafhankelijke karakter. Door specifieke kleur en vorm zijn iconen in staat om snel de aandacht te trekken wanneer informatie onverwacht is of wanneer aandacht direct noodzakelijk is. De meeste iconen verschijnen in het planningsgebied (D). Wanneer de opdracht die het icoon weergeeft in de tijd gezien 'nu' uitgevoerd moet worden zal het icoon naar het centrale gedeelte van de MMI verplaatsen, onder de ronde snelheidsmeter (Weitenberg e.a., 1997).

4 Implementatie

De ontwikkelingsfase van het project is nu afgesloten. Binnen Europa is een aantal testtrajekten vastgesteld, waar ERTMS/ETCS wordt geëvalueerd. Deze testlijnen staan onder supervisie van de Europese Unie en bevinden zich in Duitsland, Oostenrijk, Hongarije, Frankrijk, Italië, Spanje, Engeland en Nederland. Elk van die testlijnen heeft zijn eigen specifieke kenmerken en bij een aantal wordt het ETCS/MMI nauwkeurig onder de loep genomen. Hierbij zal met name aandacht besteed worden aan de het gedrag in de praktijk, de instelling van de vele variabelen en de bediening en de begrijpelijkheid van de MMI. Het open karakter van de ETCS-MMI en de taak-gebaseerde structuur zijn een sterke basis voor standaardisatie, internationale acceptatie en integratie van verschillende systemen.

Referenties

ETCS MMI (1996a) The Man Machine Interface of the European Train Control System. Utrecht, Februari 1996, ERRI, A200/m-FRS.02-955733-01.00-961602.

ETCS MMI (1996b) Man Machine Interface. Utrecht, Augustus 1996, ERRI, A200/M-FRS.02-955733-02.00-960827.

Maessen, E.J.M., Verhoef, L.W.M., Vorderegger, J.R. & Rookmaaker, D.P. (1995) Development of a European solution for the Man-Machine ETCS Interface. Utrecht, Februari 1995, ERRI, A200/M.F5-945222-02.00-950228.

Maessen E.J.M. (1996) Data entry in een trillende omgeving. In: Ergonomie in uitvoering, Congresboek 1996, NIA, Amsterdam.

Rookmaaker, D.P., Verhoef, L.W.M. en Vorderegger, J.R. (1991) The presentation of Train Control Information, Part I Orientation: analysis, criteria and presentation. Utrecht, November 1991, Netherlands Railways, SE ARBO/A&E/1991/1125-part 1.

Vorderegger, J.R. (1996) Van nationale wijzerplaten naar een Europese interface voor de machinist. In: Ergonomie in uitvoering, Congresboek 1996, NIA, Amsterdam.

Vorderegger, J.R., L.W.M. Verhoef en D.P Rookmaaker (1998) Een taak-gebaseerde interface voor Europese treinbestuurders. In: Tijdschrift voor Ergonomie, februari 1998.

Weitenberg, A., Vorderegger, J.R. & Rookmaaker, D.P. (1997) ERTMS/ETCS-MMI Icons. Utrecht, December 1997, Intergo (voorheen AMGErgonomie), 1814/A200.1/M-C0375-02.00-971231.

Abstract

The development of the Man-Machine Interface of the new European Train Control System (ETCS) is described. The main characteristic of this development was the involvement of European train drivers, European railway experts and ergonomists. The result is a task based interface that can be accepted by any railway company and any train driver. Within the standard set of the interface there is sufficient freedom for customisation of the interface in order to meet the specific needs of the railway company.