Train drivers are a vital part of the railway system and significantly affect accident statistics and punctuality. The driver's performance is particularly important in situations that deviate from the normal, such as signal failures or when people are on or near the track. In such situations, good performance positively affects railway performance, meaning higher punctuality and fewer collisions between railway vehicles and other vehicles, animals, or people. Basic train driver education in Sweden consists of classroom theory and approximately 20 weeks of internship during service. Since the Swedish railway is quite robust, it is questionable if the internship contains enough training opportunities for different situations. However, during the last decade, a low-fidelity train driving simulator has been introduced into train driver education, and in 2024, all educators use this simulator.

Train drivers are a vital part of the railway system and significantly affect accident statistics and punctuality. The driver's performance is particularly important in situations that deviate from the normal, such as signal failures or when people are on or near the track. In such situations, good performance positively affects railway performance, meaning higher punctuality and fewer collisions between railway vehicles and other vehicles, animals, or people. Basic train driver education in Sweden consists of classroom theory and approximately 20 weeks of internship during service. Since the Swedish railway is quite robust, it is questionable if the internship contains enough training opportunities for different situations. However, during the last decade, a low-fidelity train driving simulator has been introduced into train driver education, and in 2024, all educators use this simulator. This thesis presentation investigated how the simulator can enhance Swedish railway performance via better prepared train drivers.  

The results come from four included papers. Paper 1 used web-based questionnaires to examine how often 43 situations are expected to be trained during the basic train driver education internship. Paper 2 was a simulator experiment investigating the effect of simulator training on train driver performance in a simulator test. Paper 3 aimed to study the relationship between actual train driver performance, measured as supervisor grades from eleven weeks of internship, and performance in a 45-minute simulator test measured as number of driving errors. Finally, Paper 4 studied how in-cabin information systems affect train drivers' attention in a simulator experiment with eye-tracking data.

Train drivers’ outside attention impacts the chance of acting in time to avoid potential collisions with people or other objects. This project aimed to study the effect of the in-cabin signalling system ETCS on driver attention. We specifically examined gaze behaviour in events of special relevance for train driving, such as unattended level-crossings, with and without speed changes. An eye-tracking study was conducted in a simulated environment with 40 experienced Swedish train drivers driving the same route equipped with the Swedish lineside signalling system ATC and ETCS, respectively. The results showed that ETCS generally affected drivers’ outside attention negatively. Compared to ATC, with ETCS significantly more glances were directed inside the cabin at the expense of outside glances. When assessing the gaze behaviour at unattended level-crossings with and without speed changes, approximately 20 percent less attention was spent towards the outside when approaching an unattended level-crossing with a speed change. We conclude that ETCS negatively affects outward attention and thus reduces the chances that the driver will detect a person or other object on the track and act in time to avoid a collision. As speed changes negatively affect outward attention, we recommend that speed changes should be avoided in critical parts of the track where the risk of collision is higher. The results should also have implications for the design of connected driver advisory systems, which provides the driver with real-time guidance on speed operation via a tablet or screen and thus, demand driver attention. 

Den här studien syftade till att studera om en, i Sverige vitt spridd, low-fidelity tågsimulator kan användas för att mäta verklig prestation. Praktiskt skulle en realistisk och pålitlig mätmetod som innehåller ett urval av kritiska situationer, vilka sällan inträffar i verkligheten men riskerar leda till förseningar eller skador vid felaktig hantering, vara värdefull vid exempelvis examination, utvärdering eller övning av lokförare. För forskare kan en standardiserad metod användas vid exempelvis utvärdering av olika utbildningstmetoder eller jämförelser mellan olika grupper lokförare. 

34 lokförarelever, från två olika klasser, har under slutet av sin grundutbildning genomfört ett simulatortest i en low-fidelity tågsimulator där prestationen har jämförts med deras prestation under den praktiska delen av grundutbildningen. Simulatortestet pågick under ungefär 45 minuter där både normal tågkörning och särfall ingick och prestationen bedömdes genom att mäta antalet fel under körningen. Resultatet i simulatortestet jämfördes med förarelevernas betyg under elva veckors praktikkörning i verkligheten som pågick i anslutning till simulatortestet. Prestationen under praktikperioden betygsattes av tränade handledare enligt standard förfarande. En av klasserna (Klass B) påverkades av Covid-19 restriktioner vilket gjorde att den totala praktikperiodenförkortades och delar av teoriutbildningen genomfördes som distansutbildning. Studien avsåg även mäta effekten av Covid-19 restriktionerna genom att jämföra de båda klassernas prestation i simulatortestet och den verkliga tågkörningen.

Resultatet visade en signifikant korrelation mellan prestationen i simulatortestet och prestationen under den praktiska delen av lokförarutbildningen, r = -0.45 p < .05. Resultatet visade även att Covid-19 restriktionerna hade en negativ effekt på prestationen då förareleverna från Klass B gjorde fler fel under simulatortestet och fick ett lägre betyg under praktiken än Klass A. 

Resultatet visar att den här typen av low-fidelity tågsimulator är användbar för att mäta lokförares prestation i verkligheten. Trots uppenbara skillnader mellan ett 45 minuters simulatortest och elva veckors praktikkörning kan mätmetoden användas av tågoperatörer för att testa förares praktiska kunskaper och genomföra åtgärder innan en verklig olycka inträffar. För forskningen är metoden användbar för att studera effekter av, exempelvis erfarenhet eller olika träningsmetoder. 

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. 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.

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, 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).

I en tid då lokförarbristen i Sverige är stor avsåg den här studien undersöka hur lokförare värderade olika arbetsrelaterade stressorer och vilka som korrelerade starkast med förarnas övervägande att sluta med yrket. Historiskt har man inom forskningen ofta fokuserat på stressorn personpåkörning när man undersökt lokförares arbetssituation medan den här studien syftade till att vidga perspektivet genom att innefatta även andra aspekter av yrket. 

251 svenska lokförare från norr till söder besvarade en enkät där de värderade 17 olika arbetsrelaterade stressorer på en skala från 0-100, i vilken grad de övervägt att sluta som lokförare samt om de upplevt en personpåkörning. Resultatet visade att den högst rankade arbetsrelaterade stressoren var personpåkörning. De starkaste prediktorerna för om man övervägde att sluta med yrket var dock de som hände med tätare intervall och pågick över längre tid. Dessa var oregelbundna arbetstider (r = .61), stora organisationsförändringar på arbetsplatsen (r = .51), konflikter med arbetsgivare (r = .48), förseningar (r = .46) och dåligt socialt klimat på arbetsplatsen (r = .46) som alla hade signifikant starkare korrelation med huruvida man övervägde att sluta med yrket än personpåkörningar.

För att öka trivseln på arbetsplatsen och minska stressen hos lokförarna bör arbetsgivarna fokusera på aspekter som påverkar yrkesvardagen, såsom arbetstiderna, ett förbättrat socialt klimat och minskade förseningar. Resultatet kan även vara värt att beakta för aktörer som är inblandade i andra delar av utbildningsprocessen, exempelvis i samband med urvalstesterna eller grundutbildningen till lokförare. 

Background: Although common in other industries, such as the automotive sector, no train-driving validation study has been found in the existing literature. The present paper intends to fill that gap by comparing the results of train-driving performance in a physically low-fidelity but highly functional simulator with real train-driving performance.

Method: Thirty-four train driver students in the final part of their basic education were assessed in a 45-minute simulator test using the number of driving errors as the performance indicator. The results were compared with the performance at 11 weeks of internship as measured by supervisors grading according to a standard procedure. One of the classes (17 to-be drivers) was affected by restrictions related to COVID-19, which led to a shortened internship and distance learning during parts of the internship. The study also intended to measure the effect of the restrictions and the types of errors the drivers made by comparing the two classes.

Results: A significant correlation was found between the number of driving errors and internship grades, r = −0.45, p <.05. The results also revealed that COVID-19 restrictions negatively affected performance, as the students from Class B made significantly more driving errors and obtained a lower internship grade than those from Class A.

Conclusions: This paper shows that this type of low-fidelity simulator is well suited for measuring real train-driving performance. A measurement method that can predict long-term driving should have implications for both research and practical usability. Researchers can use this for studying the effects of, for example, different training methods, while train operation companies can use the method to test their drivers' skills and intervene before an actual accident occurs.

Many European train drivers face major changes in their work with the introduction of the new train-protection system, the European Rail Traffic Management System (ERTMS), as information retrieval shifts from outside to in-cab, and a new rulebook is introduced. Therefore, many train drivers have to be educated in a short time, to make the transition safe and efficient. The purpose was to find out how a successful ERTMS practice can be designed in a physically low-fidelity but highly functional train-driving simulator. An experimental design was used, with 16 drivers divided into two groups: one group practiced in a simulator, and the other in reality. Standard training methodology was used, and the learning outcome was assessed by both measuring driving errors and via instructor evaluation of a simulator test. The drivers also filled in a questionnaire to capture how different factors, such as repeated practice, experience, and self-estimated confidence, correlate with performance. Results show that the simulator group committed significantly fewer driving errors and received significantly higher scores from the instructor. In addition, the simulator group's better performance is mostly caused by the possibility of repeated training of different special cases. The findings also imply that several of the more common special cases on the ERTMS can hardly be provoked in real train driving. Furthermore, this work strengthens the theory that novices can hardly estimate their own ability. Therefore, we argue that this type of low-fidelity simulator is well suited for research purposes, for practicing special cases, and for train operation companies to assess drivers' skills.

Objectives: This study investigated which work-related stressors are rated highest by train drivers and which are strongest correlated with consideration to change profession.

Methods: In a questionnaire, a total of 251 Swedish train drivers rated 17 work-related stressors, to which extent they had considered quitting their profession, and if they had experienced a PUT (person under train) accident.

Results: PUTs (when experienced) and irregular work hours are the main stressors, but the strongest predictors of consideration to change profession are those that are encountered often, and last over time (eg, irregular work hours, r = 0.61, and major organizational changes, r = 0.51).

Conclusions: For effective reduction of stress and improved job satisfaction, focus should be on aspects that affect everyday life for drivers, such as better working shifts, less delays, and improved social climate.

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.