Train drivers play a crucial role in the railway system, with their performance significantly impacting accident rates and punctuality. This is particularly true during abnormal situations, such as signal failures or the presence of people on or near the tracks. In these circumstances, good driver performance enhances overall railway performance, leading to better punctuality, fewer accidents, and a reduction in collisions between trains and other vehicles, animals, or people.

One of the most critical skills for a train driver to minimize errors is situational awareness, a person’s ability to comprehend what is happening in a given situation, which is essential for responding effectively (Endsley, 1995). This skill becomes especially important in abnormal situations. A situationally unaware driver results from either a lack of expertise or failure of expertise. Lack of expertise means that the driver does not possess the necessary knowledge to build an accurate situational model, increasing the risk of misinterpreting a situation. Naturally, novice drivers, lacking experience in many situations, are more prone to making mistakes due to this knowledge gap.

Basic train driver education in Sweden includes around 20 weeks of on-the-job training. However, it is debatable whether this provides enough exposure to various situations for drivers to gain adequate experience. In response to this criticism, a low-fidelity train driving simulator has been introduced in the last decade to complement traditional training. This thesis explores how the simulator can enhance the internship experience and help produce more well-prepared train drivers.

Still, even experienced drivers can misinterpret situations (failures of expertise), often due to distractions from multiple information sources, which may direct their attention away from critical elements. A train driver must process information from outside the train (e.g., signals, marker boards, and other objects) and from within the cab to build an accurate situational model. Modern train cabins feature at least three screens, providing vital information about the train’s condition, energy-efficient driving, and, most importantly, automatic train protection (ATP) systems, which display details like, speed limits and signal status. This complexity increases when drivers simultaneously gather and process information from outside and inside the cab. Consequently, this thesis also examines how in-cab information systems influence driver attention and the possibility of developing accurate situational awareness.

The thesis is composed of four papers. Paper 1 used web-based questionnaires to assess how frequently 43 specific situations arise and are practiced during internships. Paper 2 involved a simulator experiment, investigating how simulator training impacts driver performance in a simulated test. Paper 3 examined the relationship between actual driver performance, based on supervisor evaluations over 11 weeks of internship, and performance during a 45-minute simulator test, measured by counting driving errors. Finally, Paper 4 explored how in-cab information systems affect driver attention, utilizing eye-tracking data from a simulator experiment.

The findings reveal that, apart from various shunting scenarios, trainee drivers must be exposed to more practice in abnormal situations. Furthermore, the study shows significant variability in trainees’ experiences, posing a challenge for educators. Paper 2 demonstrates the effectiveness of simulator training, primarily due to its ability to offer repeated practice. The ecological validity of the simulator is supported by a medium-strong correlation between internship performance and simulator test performance, as discussed in Paper 3. Paper 4 highlights that the most critical in-cab information system, the ATP, can divert attention away from external cues, particularly during speed reductions. Additionally, the new European ATP system, known as the European traffic management system (ERTMS), demands more driver focus compared to Sweden’s automatic train control (ATC) system.

Based on these findings, simulator training should be extensively used to provide trainee drivers with practical experience in handling abnormal situations, which real-world conditions may not offer frequently enough. To optimize this training, a simulator test should first be administered to identify which scenarios an individual driver lacks experience in and needs to practice more. Furthermore, visual behaviour training should aim to enhance drivers’ external focus, particularly in areas where people are likely to be present, such as level crossings and stations. This would improve their chance to react in time to prevent potential collisions. In conclusion, to minimize the risk of errors stemming from a misinterpretation of situations (situational unawareness), simulator training should concentrate on providing sufficient experience in abnormal conditions alongside focused visual behaviour training.

Lokförare är en central del av järnvägssystemet, och deras prestationer påverkar både olycksstatistik och tågens punktlighet. Förarens insats är särskilt avgörande i avvikande situationer, som vid signalfel eller när människor befinner sig på eller nära spåret. I sådana situationer bidrar en bra prestation till bättre järnvägsprestanda, vilket innebär högre punktlighet, färre olyckor och färre kollisioner mellan tåg och andra fordon, djur eller människor.

En avgörande färdighet för lokförare för att minska risken för misstag är situationsmedvetenhet, vilket definieras som en persons förståelse för vad som sker i en given situation. Denna medvetenhet är avgörande för att kunna agera rätt (Endsley, 1995), och är särskilt viktig i avvikande situationer. En bristande situationsmedvetenhet kan bero på antingen bristande kompetens eller ett misslyckande att använda befintlig kompetens. Bristande kompetens innebär att föraren saknar tillräcklig kunskap för att göra en korrekt bedömning av situationen, vilket ökar risken för missförstånd. Noviser, som naturligt saknar erfarenhet av många situationer, riskerar därför att göra misstag på grund av denna brist. Eftersom grundutbildningen för lokförare i Sverige omfattar cirka 20 veckors praktik under produktion är det tveksamt om denna praktik ger tillräckligt många tillfällen att öva på olika situationer och därmed erhålla nödvändig erfarenhet. Under det senaste decenniet har dock en lokförarsimulator introducerats i utbildningen, och denna avhandling undersöker hur simulatorn kan komplettera praktiken.

Även erfarna förare kan dock missbedöma en situation (misslyckande användning av befintlig kompetens), vilket ofta beror på distraktioner från en eller flera informationskällor. För att kunna göra en korrekt situationsbedömning måste en lokförare inhämta och bearbeta information både från omgivningen (exempelvis signaler, skyltar eller andra objekt) och inifrån hytten genom flera informationskällor. I moderna tåghytter får föraren information från minst tre skärmar som visar bland annat tågets status, energieffektiv körning och, viktigast av allt, ett tågskyddssystem som ger information om exempelvis hastighetsbegränsningar och signalers status. Informationsinhämtningen och bearbetningen kan därför vara komplex, särskilt när information måste samlas in från flera källor samtidigt. Den här avhandlingen undersöker därför också hur invändiga informationssystem påverkar lokförarens uppmärksamhet och därmed möjligheten att bygga en korrekt situationsmodell (att vara situationsmedveten).

Avhandlingen består av fyra artiklar. Artikel 1 använde webbaserade enkäter för att undersöka hur ofta 43 olika situationer förväntas inträffa och därmed tränas under praktiken. Artikel 2 inkluderade ett simulatorexperiment som undersökte effekten av simulatorträning på lokförares prestation i ett simulatortest. Artikel 3 syftade till att studera sambandet mellan lokförares prestation under verklig tågkörning, mätt genom handledarbetyg från elva veckors praktik, och prestation i ett 45-minuters simulatortest, där antalet förarfel mättes. Artikel 4 undersökte hur informationssystem i hytten påverkar lokförares uppmärksamhet, baserat på ögonrörelsedata från ett simulatorexperiment.

Resultaten från Artikel 1 visar att, med undantag för olika former av växling, kan man inte förvänta sig att blivande lokförare har fått tillräcklig övning i avvikande situationer. Studien visar också att elevernas erfarenheter varierar avsevärt, vilket utgör en utmaning för utbildarna. Artikel 2 visar att simulatorträning är effektiv, främst tack vare möjligheten till upprepad övning. Ekologisk validitet demonstrerades genom en medelstark korrelation mellan prestation i verkligheten och i simulatortestet enligt Artikel 3. Artikel 4 visar att tågskyddssystemet i hytten påverkar förarens uppmärksamhet på omgivningen negativt, särskilt vid pågående hastighetsnedsättningar, och att det nya europeiska systemet European traffic management system (ERTMS) kräver mer uppmärksamhet från föraren än det svenska systemet automatic train control (ATC).

Baserat på dessa resultat bör simulatorträning användas för att ge lokförarelever praktisk erfarenhet av de flesta avvikande situationer, eftersom verkligheten sällan erbjuder tillräckliga träningsmöjligheter. För att träningen ska vara så effektiv som möjligt bör den föregås av ett simulatortest som identifierar vilka situationer varje elev behöver mer träning i. Visuell beteendeträning bör särskilt fokusera på att förbättra förarnas uppmärksamhet på omgivningen, särskilt vid platser där människor ofta befinner sig (till exempel plankorsningar och stationer), för att öka möjligheten att agera i tid och undvika potentiella kollisioner. För att minska risken för att en förare begår misstag på grund av bristande förståelse av situationen (situationsomedvetenhet) bör simulatorträning därför fokusera på att ge eleven tillräcklig erfarenhet av avvikande situationer samt träning i visuellt beteende.

Införandet av det nya signal- och tågskyddssystemet ERTMS (European Rail Traffic Management System) syftar bland annat till förenklad trafikledning och till att underlätta för gränsöverskridande tågtrafik i Europa. För att klara övergången behöver aktörerna närmast inblandade i den dagliga tågföringen ha tillräcklig kunskap och kompetens för att utnyttja systemets fördelar utan att riskera trafiksäkerheten. Tågförare och tågklarerare står därför inför stora utmaningar med kommande driftsättningar av ERTMS, med Malmbanan 2023, Västerdalsbanan 2025 och Södra stambanan (ScanMed ost) 2026 närmast i tiden. Vid framförallt driftsättningen av ScanMed ost uppstår ett akut logistiskt problem avseende möjligheten att, för en stor mängd förare, öva praktiskt då ERTMS[1]utrustade banor och fordon inte finns tillgängliga i geografisk närhet. I Sverige används, sedan några år tillbaka, en portabel tågsimulator (PC med pekskärm och en körspak som kopplas till extern skärm) i stor skala vid utbildning av tågförare. Den här studien syftade till att ta reda på hur utbildning för tågförare och tågklarerare i en sådan simulator kan utformas för att skapa förutsättningar för effektiva och trafiksäkra framtida driftsättningar av ERTMS. Förarstudien genomfördes via ett experiment där 16 förare från samma operatör delades in i två grupper varav hälften genomförde sin praktik i simulatormiljö och hälften i verkligheten enligt vedertagen metodik. Efter avslutad praktik genomförde förarna ett individuellt simulatortest där prestationen bedömdes dels genom en objektiv mätmetod över antalet fel, dels via en subjektiv instruktörsbedömning.

Resultatet visar att praktisk utbildning i simulatormiljö är effektivare än praktik i verkligheten där möjligheten till repetition av olika särfallssituationer är den viktigaste faktorn för att utbilda effektiva och trafiksäkra förare. Tågklarerarna fick se, diskutera och, via en enkät, utvärdera tre filmer på förare som hanterade olika särfallssituationer i simulatormiljö. Resultatet indikerar att utbildningsmetoden kan vara nyttig för framförallt tågklarerare utan tidigare erfarenhet av ERTMS

The introduction of the new train protection system ERTMS (European Rail Traffic Management System) aims, among other things, to simplify traffic management and to facilitate cross-border train traffic in Europe. To achieve these objectives, train drivers and signallers (am. Dispatcher) must have sufficient knowledge and competence to utilize the system’s advantages without risking safety. Future tracks to be equipped with ERTMS are Malmbanan 2023, Västerdalsbanan 2025 and ScanMed ost 2026 where the latter in particular entails a logistical problem regarding the possibility to practice practically when ERTMS-equipped tracks and vehicles are not available in geographical proximity. A low-fidelity train simulator has, in the latest years, been widely used in train driver training. This study aimed to find out how train driver- and signaler-training in such a simulator can be designed to create conditions for an efficient and safe future rollout of ERTMS. The driver study was carried out via an experiment where 16 drivers were divided into two groups, of whom eight carried out their practical training in a simulator and the other half using standard methodology. After the practical training, the train drivers conducted a simulator test individually where the performance was assessed through both measuring the number of errors made and via a subjective instructor assessment. 

The results show that simulator training is more effective than practical training in reality, mostly because of the possibility of repeated training of different special cases. The signallers got to see, discuss and, via a survey, evaluate three films showing drivers handling different special cases in a simulator. The results indicate that the training method can be useful, especially for signallers without previous experience with ERTMS.

Nedrivna och skadade kontaktledningar leder till stora kostnader för Sveriges skattebetalare, tågresenärer och fraktbolag. Ungefär hälften av de nedrivna kontaktledningarna där trafikutövarna är inblandade (knappt 600 förseningstimmar) är möjliga att förhindra med bättre utbildade tågförare och tågsättsklargörare. Det här projektet syftade till att, i simulatormiljö, studera hur tågförare hanterar kontaktledningsanläggningen i situationer med olika komplexitet, vilken effekt erfarenhet och övning har på den praktiska kunskapen liksom hur ett teoretiskt utbildningsmaterial kan bidra till ökad kunskap om anläggningen. Totalt deltog 49 förarelever i slutet av sin utbildning och 8 erfarna förare i en simulatorstudie där de skulle hantera tavlor kopplade till kontaktledningsanläggningen i situationer med olika svårighetsgrad.

Resultatet visar att förarnoviser liksom erfarna förare hanterar tavlor utmed linjen utan distraktion med låg felprocent men där framförallt noviserna ofta glömmer den utvändiga miljön (tavlorna) när man distraheras av exempelvis ett larmande tågskyddssystem. En upprepad mätning indikerar att förarna hanterar likadana situationer något bättre efter repetition medan ingen förbättring uppmättes gällande hanteringen av liknande situationer.

Resultatet åskådliggör nyttan med projektet där förarträning i simulatormiljö tillsammans med det kompletterande utbildningsmaterialet sannolikt kan bidra till en robustare järnvägsanläggning med färre förseningar och minskade kostnader som följd.

Damaged catenary lines lead to large costs for Sweden's taxpayers train passengers and freight companies. About half of the damaged catenary lines where the train operators are involved (about 600 hours of delay) can be prevented with better trained train staff. This project aimed to, in a simulator environment, study how train drivers handle the catenary in situations of varying complexity, what effect experience and practice have on practical knowledge as well as how a theoretical education material can contribute to increased knowledge about the catenary. A total of 49 driver students at the end of their basic education and 8 experienced drivers participated in a simulator study where they would handle outside signals connected to the catenary system in situations of varying difficulty.

The results show that novices as well as experienced drivers handle outside signals without distraction with a low error rate, but where especially the novices often forget the outside environment when distracted via an alarming train protection system. A repeated measurement indicates that the drivers handle similar situations better after repetition, but no improvement was measured regarding the handling of similar situations.

The result illustrates the benefit of the project where driver training in a simulator environment together with the supplementary training material probably can contribute to a more robust Swedish railway with fewer delays and reduced costs as a result.

Trafikverket har startat aktiviteter för att göra om trafikledarutbildningen. Det handlar om översyn av grundutbildningen för fjärrtågklarerare. Både innehåll och struktur ska ses över och detta ska bedrivas i två projekt. 1. Vad ska en tågklarerare kunna efter utbildningen? (Trafikledningens del). 2. Hur ska man lära sig detta? (Trafikverksskolans del). De två projekten är kopplade till varandra. Tidplanen är 2 år och arbetet började med små steg i januari 2018. Ett problem som finns inom utbildningen för trafikledning är att det är svårt att få till lokåkning med lokförare för de blivande tågklarerarna. Det är svårt att få plats att åka med och det blir inte alltid så bra sett ur ett inlärningsperspektiv. Det här projektets idé är därför att ta fram en medåkningsövning med hjälp av tågsimulator. Målet med övningen är att: • • Öka förståelsen för förarens vy • • Visa specifika sällanhändelser Projektet syftar till att inventera FoI-frågor inom området tågsimulering och medåkning för tågklarerarutbildningen. Trafikverket ser Foi-behov inom området. Det här projektets idé är att ta fram en medåkningsövning med hjälp av tågsimulator för att undersöka effekten och flexibiliteten med ett nytt verktyg. En viktig nytta för Trafikverket med projektet är att ge tågklarerarna en ökad förståelse för förarens vy som ger förutsättningar för förbättrad kommunikation vilket kan leda till förbättringar både i trafikflöden och vid hantering av störningar. Studien syftar därför till att ta reda på hur medåkningsverktyget kan bidra till trafikverkets förväntade nytta med projektet att ge en ökad förståelse för förarens verklighet. För att kunna besvara det syftet är det viktigt att känna till varför en förståelse för lokförarens verklighet är viktig. Slutligen syftar studien till att utvärdera medåkningsövningen som utbildningsverktyg. 1. Varför är det viktigt för en tågklarerare att ha förståelse för lokförarens verklighet? 2. Hur bidrar medåkningsverktyget till en ökad förståelse för lokförarens verklighet? 3. Hur uppfattade informanterna nyttan av medåkningsövningen?