Sicherung der Züge

Bei der Betrachtung der Sicherungssysteme haben wir die Kontrolle des Lokomotivpersonals kennen gelernt. Dabei haben wir erfahren, dass diese Systeme dazu gedacht sind, bei einen gesundheitlichen Problem einzugreifen und so eine Gefährdung zu verhindern. Mit der Sicherung der Züge betreten wir jedoch Neuland, denn nun geht es ganz klar um die Fehler, die Menschen immer wieder machen.

Auch hier war anfänglich nichts vorhanden und man lebte damit gut. Bis zu jenem Tag, als der erste Zug vor einen roten Signal vergass anzuhalten. Der Lokführer machte einen Fehler. Nicht weil er das wollte, sondern weil er eine Situation falsch eingeschätzt hatte. Passierte anfänglich nicht viel, wurden die Unfälle im schwerer und führten zu grossen Unglücken, bei denen es so lapidar hiess, dass menschliches Versagen die Ursache sei.

Nehmen wir ein Beispiel. Der Zug nähert sich dem Bahnhof und beim Vorsignal meldet der Heizer pflichtbewusst, dass die Einfahrt Bellinzona geschlossen sei. Der Lokführer quittierte, dass das Signal für den Zug nicht gelte. So kam es zum Unglück mit mehreren Opfern. Nur, was hat der Lokführer falsch gemacht? Klar, er fuhr über ein rotes Signal, aber letztlich hat er eine Situation falsch eingeschätzt. Gebüsst haben es dann andere.

Sie sehen, wenn ein Zug über ein rotes Signal fährt, wird es gefährlich. Es muss schliesslich einen Grund geben, warum das Signal geschlossen war. Da Züge auch jetzt nicht ausweichen können, kann es zum Unglück kommen. Ein kleiner Fehler mit grossen Folgen für die Leute in den Zügen. Alles nur, weil eine Person etwas falsch verstanden hatte, oder weil sie unsicher war. Durchaus menschliche Gefühle, die aber schlimm endeten.

Der Zugsverkehr bietet daher sehr viele Gefahren. Das heisst, die Züge begegnen sich, durchqueren Fahrwege anderer Züge und nähern sich einander mitunter bis auf wenige Meter. Immer verhindert das Personal, dass es zum Unfall kommt. Aber es gibt den Tag, wo das zum Unfall führt. Der Lokführer war abgelenkt, hatte Magenprobleme oder konnte wegen einer Krankheit nicht gut schlafen. Alles menschlich und letztlich die Ursache für ein Unglück, das in der Zeit auf der ersten Seite steht.

Damit nichts passieren kann, hat man die Signale entwickelt. Diese sichern die Züge gegenseitig. Mit massiven Drohungen schüchtert man das Personal ein und so hält jeder Zug vor diesen roten Lichtern. Nur, richten sich diese Signale an den Lokführer und der ist nun mal nur ein Mensch. Doch wechseln wir zur Strasse, denn die eignet sich auch jetzt zum Vergleich zwischen Eisenbahn und Strasse, denn jetzt gilt einmal bei beiden das Gleiche.

Die rote Ampel sagt nicht dem Auto, dass es anhalten soll, sondern es zeigt Ihnen an, dass Sie hier nicht weiterfahren dürfen. Sie bringen dann den Wagen zum Stehen. Machen Sie das nicht, kann es zu einem Unfall kommen und ein netter Herr in Uniform erklärt Ihnen dann, was es mit dem roten Licht auf sich hat. Ähnlich funktioniert dies bei der Eisenbahn, nur dass man dort mehr in die Sicherheit investierte und so zu speziellen Einrichtungen kam.

Die Zugsicherung: Die Sicherung der Züge nannte man Zugsicherung. Dabei entwickelte man Systeme, die verhindern sollten, dass ein Zug ungehindert an roten Signalen vorbei fahren kann. Obwohl man nun damit begann, die Züge zu sichern, richteten sich die Signale immer noch an das Personal, die Einrichtung sollte er nur vor sich selber schützen. Hier haben wir daher ein Element, das bei Fehlern eingreifen sollte.

So eine Zugsicherung besteht immer aus zwei getrennten Anlagen, die sich ergänzen. So sind in den Anlagen Geräte montiert, die eine Meldung anhand der Stellung des Signales herausgeben. Diese werden wiederum an einen Empfänger auf der Lokomotive gesendet. Dort werden diese Signale ausgewertet und eine Handlung verlangt, oder eine Bremsung eingeleitet. Das funktioniert jedoch nur, wenn die Systeme auf Lokomotive und in der Strecke passen.

Die im Gleis montierten Anlagen bezeichnet man als Zugsicherungseinrichtung. Man erkennt dabei oft die im Gleis montierten Bauteile. Dahinter steckt aber noch viel mehr, denn diese Bauteile müssen aktiv gestaltet sein. Ein rotes Signal muss zum Halt führen, während bei einem grünen Signal nichts passieren darf. Deshalb sind diese Einrichtungen direkt mit dem Signal verbunden und besitzen oft einen eine direkte Abhängigkeit zur Signalschaltung.

Auf den Fahrzeugen werden die Fahrzeugausrüstungen montiert. Die Zugsicherung kann jedoch nur funktionieren, wenn die Fahrzeugausrüstung zur verwendeten Zugsicherungseinrichtung passt. Daher können wir hier nicht zwischen Strecke und Lokomotive unterschieden. Wir müssen das System gemeinsam betrachten und da nehme ich jetzt als Schnittpunkt die Lokomotive.

Welches Zugsicherungssystem genau verwendet wurde, hängt vom jeweiligen Land ab. Es gab kaum einheitliche oder gar kompatible Systeme für die Zugsicherung. Der Grund dafür lag bei den hoheitlich betriebenen Bahnen. Diese entwickelten unabhängig ein eigenes System, das nicht zu anderen Systemen passte. Die ersten Zugsicherungssysteme sind sehr alt und wurden schon mit Dampflokomotiven betrieben.

Durch die hoheitliche Entwicklung haben sich mehrere Systeme durchgesetzt, die mit ebenso unterschiedlichen Methoden versuchen einen Zug daran zu hindern an einem roten Signal vorbei zu fahren. Möchte man sich nun alle in Europa verwendeten Systeme anschauen, gäbe das eine lange Liste mit Systemen, bei denen ausser dem eigentlichen Zweck kaum etwas identisch ist. Ich beschränke mich deshalb auf wenige Systeme.

 

Systeme ohne Bremsüberwachung

Wenn wir mit der Betrachtung der unterschiedlichen Systeme beginnen, beginnen wir mit dem am einfachsten aufgebauten System. Dieses System arbeitet ohne Bremsüberwachung und wirkt nur punktförmig. Quittiert der Lokführer das System, bremst jedoch nicht, passiert grundsätzlich nichts mehr, bis der Zug das rote Signal passiert. Eine sehr grosse Sicherheit bieten solch einfache Systeme nicht. So dass sie als veraltet gelten.

Diese ältesten Systeme wurden vor vielen Jahren entwickelt und sind zum Teil schon über 100 Jahre alt. In diese Systeme ist keine Weiterentwicklung eingeflossen. Das soll nicht als Versäumnis angesehen werden, denn oft konnte man die Systeme gar nicht mehr Weiterentwickeln und man scheute die Kosten für neue Systeme. So arbeitet man mit den veralteten Systemen, ohne dass eine Verbesserung der Sicherheit erreicht wurde.

Die anfänglich eingebauten Einrichtungen wurden zwar vielleicht etwas modifiziert, jedoch gab es am ganzen System keine Änderung. Besonders die später entwickelte Bremsüberwachung konnte oft nicht verwirklicht werden. Doch sehen wir uns eines dieser Systeme an. Dabei soll dieses nicht abgewertet werden, sondern es zeigt einfach, wie schwer es ist, solche Systeme immer auf dem aktuellen Stand zu halten.

Das System Integra-Signum: Meine Wahl fiel auf das in der Schweiz verwendete System Signum. Dabei wurde das System ursprünglich nur Signum genannt. Daher galt die Bezeichnung Signum als Markenname für das System, das mit Magnetfeldern arbeitete und das über keine Bremsüberwachung verfügte. Eingeführt wurde dieses für die schweizerischen Bundesbahnen SBB entwickelte System im Jahre 1933.

Die bei der Bezeichnung als Ergänzung aufgeführte Bezeichnung Integra ist nur die Ergänzung des Systems mit dem Namen des Herstellers. Integra war ein in der Schweiz ansässiger Hersteller von Signalanlagen für die Bahnen in der Schweiz. Als es um die Einführung einer Zugsicherung ging, entwickelte die Firma Integra das System Signum, das bis heute unter der Bezeichnung Integra-Signum verwendet wird.

Das Prinzip dieses Systems ist verblüffend einfach und es funktioniert ohne grössere Anlagen beim Signal und an der Strecke. Das macht das System verhältnismässig unabhängig. Führte aber auch dazu, dass keine Bremsüberwachung eingeführt werden konnte. Der Vorteil beim System war, dass es auch bei Ausfall der Energieversorgung für das Signal funktionierte und so die Sicherheit auch in diesem Fall sicherstellte.

Das Prinzip des Systems Integra-Signum beruht auf einem an den Fahrzeugen angebrachten Magneten und drei Feldsonden, die dieses Magnetfeld empfangen und senden.

Damit kommt die Aktivierung der Zugsicherung bei diesem System eigentlich von der damit ausgerüsteten Lokomotive aus. Diese hatte in der Mitte einen Magneten, der elektrisch geschaltet oder permanent sein konnte. Es spielte schlicht keine Rolle.

Das Magnetfeld vom Fahrzeug, wird nun auf eine Feldsonde im Gleis übertragen und dort in ein elektrisches Signal umgewandelt. Damit wurde die Anlage aktiviert und das elektrische Signal an die Feldsonde am äusseren Rand der Schiene übertragen.

Diese Feldspule wurde magnetisiert und das Magnetfeld auf die Sonde am Fahrzeug übertragen. Die Beeinflussung des Systems erfolgte dabei nur bei der elektrischen Leitung.

Zeigte das Signal freie Fahrt oder sonst ein Signalbild, das als sicher beurteilt wurde, sorgt das Signal dafür, dass das elektrische Signal nicht an die äussere Sonde übermittelt wurde.

Der Zug konnte nun das Signal passieren, ohne dass es zu einer Aktivierung des Systems gekommen wäre. Bei Signalen der Gegenrichtung war das auch der Fall, denn das Signal wurde nicht an die richtige Sonde übermittelt und konnte keine Aktivierung erzeugen.

Fiel nun die Energieversorgung des Signals aus und die Glühbirnen waren dunkel, konnte auch das Relais beim Signal nicht aktiviert werden. Der Unterbruch in der elektrischen Leitung erfolgte nicht und das Signal wurde an die äussere Feldsonde übermittelt. Dabei gab es zwei Unterschiedliche Möglichkeiten dieser Übermittlung, denn das Magnetfeld konnte gleich gepolt, oder aber umgekehrt gepolt übermittelt werden.

Die Warnung bei Integra-Signum: Das Signal wird vom an der Lokomotive montierten Empfänger aufgenommen und in der eingebauten Elektronik verarbeitet. Die Zugsicherung wurde nun aktiviert. Der Lokführer wird mit einem Summer und einer gelben Lampe am Quittierschalter informiert, beziehungsweise gewarnt. Anfänglich löschte die gelbe Lampe, später leuchtete diese nur, wenn das Signal empfangen wurde.

Das durch das Signal übermittelte Signal, das auf der Lokomotive ankam, führte dazu, dass die Zugsicherung auf der Lokomotive aktiviert wurde. im Quittierschalter, also dem Bedienschalter der Zugsicherung leuchtet eine gelbe Lampe auf. Der Lokführer hatte nun 50 Meter Zeit, diesen Schalter zu betätigen und so zu bestätigen, dass er das betreffende Signal wahrgenommen und richtig erkannt hatte.

Betätigte der Lokführer den Quittierschalter hingegen nicht, oder zu spät, wurde durch das System eine Zwangsbremsung ausgelöst und der Zug automatisch abgebremst. Das bedeutete jedoch nicht, dass der Zug dadurch wirklich vor dem Signal zum Stehen kommt, denn der Bremsweg war nicht auf die Zugsicherung ausgelegt worden. Daher wurden mit Einführung des Systems auch die Geschwindigkeiten bei einigen Signalen reduziert.

Mit der Einführung des Systems Integra-Signum wurde diese einfache Form der Zugsicherung bei sämtlichen Vorsignalen der schweizerischen Bundesbahnen SBB eingeführt. Somit konnten sämtliche Vorsignale die Zugsicherung aktivieren und so eine Warnung an die Fahrzeuge übermitteln. Die Hauptsignale waren zu diesem Zeitpunkt noch nicht mit einer Zugsicherung ausgerüstet worden. Viele normalspurige Privatbahnen zogen später nach und verwendeten ebenfalls dieses System.

Die Einrichtungen auf den Lokomotiven waren für diese Zugsicherung ausgelegt worden. Jedoch hatte das System einen grossen Mangel, denn es konnte nur die Vorsignale überwachen. Daher wurden auch die Hauptsignale damit ausgerüstet. Jedoch bestand immer noch die Möglichkeit, dass das Signal der Zugsicherung unbewusst bestätigt werden konnte. Das war bei einen roten Hauptsignal schlimm, daher modifizierte man die Zugsicherung nach Integra-Signum.

Die Haltauswertung: Mit dem Einbau einer Haltauswertung bei den Hauptsignalen konnte das System Integra-Signum zumindest punktuell verbessert werden. Im Gegensatz zur Warnung wird bei der Haltauswertung das elektrisch erzeugte Magnetfeld in der Sonde beim Signal umgepolt und somit mit einer verkehrten Polung versehen. Wir haben daher nur einen Unterschied bei der Polung der Magnetfelder.

Die Lokomotive muss dieses Signal nun aber noch auswerten können. Das heisst, die damit ausgerüstete Lokomotive überwacht zusätzlich die Polarität des an der Sonde ankommenden Magnetfeldes. Stimmte dies nicht überein, erkannte man das als Halt und das System reagierte sofort mit der Haltauswertung. Die Zwangsbremsung wurde sofort ausgelöst und diese dem Lokführer mit einem Summer und einer roten Lampe angezeigt. Eine Rückstellung der Haltauswertung war nur im Stillstand möglich.

Diese Haltauswertung konnte sowohl bei den Signalen, als auch bei den Lokomotiven im laufenden Betrieb nachgerüstet werden und erlaubte auch einen Einsatz von nicht damit ausgerüsteten Lokomotiven auf ausgerüsteten Strecken.

Diese Lokomotiven reagierten immer noch nach der alten Lösung. Umgekehrt ging das natürlich auch. Man hatte so eine gute Lösung für die Umstellung und die Nachrüstung mit der Haltauswertung wurde 1989 angeschlossen.

Mit der Haltauswertung bei der Zugsicherung Integra-Signum kam ein Problem hinzu, denn die Lokomotive konnte ein Halt zeigendes Signal nicht mehr passieren. Das war aber in einigen Fällen oder bei Störungen notwendig. Eine rangierende Lokomotive musste ebenso, wie ein Zug bei einem gestörten Signal an einem Halt zeigenden Signal vorbei kommen. Deshalb musste man die Haltauswertung überbrücken können.

Diese Taste zur Umgehung der Haltauswertung wurde Manövertaste genannt. Der Name leitete sich vom im lateinischen Sprachgebiet verwendeten Begriff, für rangieren ab. Mit der Manövertaste wurde jedoch zusätzlich eine Beschränkung der Geschwindigkeit aktiviert. Das heisst, der Zug konnte zwar mit gedrückter Manövertaste losfahren, wurde aber gewarnt, wenn die Geschwindigkeit zu hoch war.

Passierte nun ein Fahrzeug ein Signal, das die Haltauswertung generierte, mit gedrückter Manövertaste, wurde die Zugsicherung der Lokomotive aktiviert. Am Quittierschalter erfolgte eine Ausgabe, wie bei der Warnung. Das heisst, die gelbe Lampe leuchtete kurz und der Summer ertönte zur Bestätigung. Jedoch verhinderte die Manövertaste, dass die Zwangsbremsung ausgelöst wurde. Der Lokführer wurde daher auf die Taste aufmerksam gemacht.

Eine Nachrüstung mit Bremsüberwachung war nicht möglich und bei dem alten System auch nicht sinnvoll. Warum konnte man das System, das zuverlässig funktionierte, nicht mit einer Bremsüberwachung ausrüsten? Für eine Bremsüberwachung mit so einem einfachen System braucht es feste Distanzen zwischen Vor- und Hauptsignal. Das ist aber in der Schweiz nicht der Fall, deshalb kann in der Schweiz eine Bremsüberwachung ohne entsprechende Info aus dem Gleis nicht eingerichtet werden.

 

Systeme mit Bremsüberwachung

Vorher hatten wir eine Zugsicherung ohne Bremskurvenüberwachung kennen gelernt. Gerade die unterschiedlich langen Abstände der Vorsignale machten lange Zeit eine Lösung mit Bremskurvenüberwachung unmöglich. Dazu hätte man aktive Elemente im Gleis benötigt und die waren lange Zeit nicht in vernünftigem Masse verfügbar. Jedoch kommen wir nun zu den Systemen, die eine Bremsüberwachung kennen.

Mit der Bremsüberwachung kontrolliert man bei einer Zugsicherung, ob der Lokführer wirklich die am Signal übermittelten Informationen befolgt. Man überwacht damit, ob wirklich eine Bremsung eingeleitet wurde und ob diese korrekt erfolgt. Wir haben daher eine Bremsüberwachung, die genau kontrolliert, dass der Zug vor der gefährlichen Stelle zum Stehen kommt. Das ist ein wesentlicher Vorteil, gegenüber der Lösung ohne.

Befolgt der Lokführer die Aufforderung nicht, reagiert das System und bringt den Zug automatisch zum Stillstand. Diese Systeme bieten gegenüber den Anlagen ohne Bremsüberwachung zwar eine etwas höhere Sicherheit, haben aber beim Aufbau höhere Kosten zur Ursache. Lange Zeit konnten so in der Schweiz keine vernünftigen Systeme verwirklicht werden. Wir werden aber sehen, dass es mit anderen Lösungen ging.

Damit eine Bremsüberwachung zuverlässig funktionieren kann, müssen dem System Daten vom Zug mitgeteilt werden. Mit Hilfe dieser Zugdaten kann das System dann die erforderliche Bremskurve berechnen und so eine Überwachung aktivieren. Diese Zugdaten bestehen im Wesentlichen aus dem Bremsvermögen, der Höchstgeschwindigkeit und der Zuglänge. Wie diese Zugdaten dann im jeweiligen System umgewandelt werden, ist jedoch unterschiedlich.

Bei der Vorstellung der Systeme mit Bremsüberwaschung verwende ich die deutsche PZB und das in der Schweiz eingeführte ZUB 121. Beide Systeme gelten als punktförmig und beide arbeiten mit einer Bremsüberwachung, die eine höhere Sicherheit, als die bekannte Zugsicherung Integra-Signum ermöglichte. Die beiden Systeme sind dabei jedoch unterschiedlich und das ZUB 121 viel weiter entwickelt, als die PZB, mit der ich beginnen will.

Die punktförmige Zugbeeinflussung: Die punktförmige Zugbeeinflussung wird in erster Linie in Deutschland verwendet, kommt jedoch auch an anderen Orten zur Anwendung. Diese als PZB bezeichnete punktförmige Zugbeeinflussung kennt Bremskurven, die anhand der Zugdaten errechnet werden. Jedoch wird hier auch ein fester Abstand zwischen Vor- und Hauptsignal benötigt. Daher konnte das System in der Schweiz nicht verwendet werden.

Entwickelt wurde die PZB aus der Indusi. Indusi steht dabei für induktive Sicherung. Dabei funktionierte die Indusi, wie die Zugsicherung Integra-Signum ohne Bremsüberwachung und ohne die erforderlichen Zugdaten.

Da man jedoch in Deutschland mit festen Abständen zwischen Vor- und Hauptsignal arbeitete, konnte man diese nachrüsten. Zur Unterscheidung nannte man diese daher PZB. Wir hier wollen uns die PZB ansehen.

Im Gegensatz zur Zugsicherung der schweizerischen Bundesbahnen SBB arbeitet die PZB mit Sendespulen, die im Gleis montiert werden.

Dabei senden die Spulen unterschiedliche Frequenzen. Diese Frequenzen werden wir ansehen, wenn wir eine bei diesem System vorhandene Überwachung ansehen werden. Hier soll diese Sendespule nur für die grundlegende Funktion ohne Bremsüberwachung, wie es sie bei der Indusi gab, verwendet werden.

Bei Vorbeifahrt an einem Signal, das die Zugsicherung aktiviert, wird der Lokomotive ein Signal übermittelt. Dieses muss vom Lokführer bestätigt werden. Tut er das nicht, kommt es zur Zwangsbremsung. Eine Warnung, wie wir sie von der Schweiz her kennen gibt er jedoch nicht. „Verpasste“ ein Lokführer ein Signal kommt es ohne Hinweise zu einer Zwangsbremsung. Der Lokführer wird so zusätzlich gezwungen, die Signale zu beachten.

Vor dem Hauptsignal wird schliesslich kontrolliert, ob eine Bremsung erfolgte. Am Hauptsignal selber wird, wie in der Schweiz eine Zwangsbremsung aktiviert. Soweit haben wir die Zugsicherung Indusi betrachtet. Da wir jedoch bei der PZB eine Bremsüberwachung haben, betrachten wir deren Funktion nun anhand der eingebauten Bremsüberwachung. Dabei spricht man in allen Systemen von einer Bremskurve.

Die Bremskurve: Der Begriff Bremskurve bezeichnet eine Kurve, die bei der Bremsung entsteht. Dabei wirkt im Moment, wo die Bremsung eingeleitet wird, eine kleinere Kraft, da die Bremsen der Wagen zuerst ansprechen müssen. Danach erfolgt eine stärkere Wirkung, die mit abnehmender Geschwindigkeit immer steiler wird. Wir erhalten daher auf einer Aufzeichnung eine Kurve für die Bremsung und sprechen daher von einer Bremskurve.

Für die PZB verwendet man Zugarten. Diese Zugarten geben drei grundlegende Bremskurven für die Züge vor. Man spricht dabei von der oberen, der mittleren und der unteren Zugart. Letztlich gibt die Zugart somit nur an, wie der Zug bei einer Bremsung reagiert. Dadurch entstehen drei unterschiedliche Bremskurven, die bei der PZB für die Bremsüberwachung genutzt werden. Wir betrachten diese Bremskurve anhand der mittleren Zugart.

Fährt nun die Lokomotive mit einem Zug der mittleren Zugart an einem Warnung zeigenden Signal vorbei, wird die PZB mit einer Frequenz von 1000 Hertz aktiviert. Die Bestätigung des Lokführers wird mit einem Leuchtmelder bestätigt und die Bremskurve der eingestellten Zugart aktiviert. Damit wird nun die vom Lokführer eingeleitete Bremsung überwacht. Im Moment, wenn der Zug die Bremskurve bekommt, wird dessen Höchstgeschwindigkeit kontrolliert und allenfalls bereits eingegriffen.

Bei der mittleren Zugart wird nun eine Bremskurve angestossen, die bei 125 km/h beginnt. Der Zug muss nun in den folgenden 700 Metern auf 70 km/h verzögert werden. Dazu stehen dieser Zugart 29 Sekunden zur Verfügung. Jetzt kann, sofern das erlaubt ist, die Befreiung aus der Bremskurve aktiviert werden. Eine Fahrt mit 70 km/h wäre jederzeit möglich. Wir gehen jedoch davon aus, dass der Zug vor einem roten Signal angehalten werden muss.

Nach dem weiteren Fahrtverlauf passiert der Zug einen weiteren Sender, der mit 500 Hertz sendet und der neuerlich eine Bremskurve, die bei 50 km/h startet und nach einigen Metern bei einer Geschwindigkeit von 35 km/h endet, aktiviert. Unterhalb dieser 35 km/h erfolgt keine weitere Bremsüberwachung mehr. Das heisst, der Lokführer kann das rote Signal mit 35 km/h passieren, wo er dann durch eine Zwangsbremsung mit der Frequenz von 2000 Hz gestoppt wird.

ZUB 121: Eine Weiterentwicklung stellt ZUB dar. ZUB ist dabei eine Abkürzung für Zugüberwachung. Wie die vorher vorgestellte PZB arbeitet ZUB 121 mit Bremskurven. Wobei bei ZUB 121 zusätzliche Lösungen verwirklicht werden konnten. Hinzu kommt, dass hier nun eine Bremskurve bis zum Stillstand aktiviert wird. Der Zug kann die gefährliche Stelle daher gar nicht mehr passieren. Doch sehen wir uns ZUB 121 genauer an.

Mit ZUB-Daten werden die benötigten Bremskurven berechnet. Dabei werden Daten vom Fahrzeug und von der Strecke benutzt. Mit diesen Daten wird dann die benötigte Bremskurve aktiviert. Im Gegensatz zur PZB weiss ZUB 121 daher, wie weit es bis zum nächsten Hauptsignal ist und wie die genaue Bremskurve auszusehen hat. Wir haben daher ein System, das auch mit unterschiedlichen Abständen zwischen Vor- und Hauptsignal arbeiten kann.

Sehen wir uns ZUB 121 anhand einer Bremsung auf ein rotes Signal an. Bei der Passage des Vorsignals wird dem Zug vom Gleis aus die Information über die Stellung des Signals und die Parameter der Strecke übermittelt.

Zusammen mit den Zugdaten auf dem Fahrzeug wird nun die Bremskurve berechnet. Auf einen Display erscheint für den Lokführer die überwachte Geschwindigkeit. Es wird weder eine Warnung ausgegeben, noch eine zwingende Handlung verlangt.

Führt nun der Lokführer die verlangten Handlungen aus, bemerkt der Lokführer bis zum Stillstand nichts von ZUB 121. Wird jedoch eine Bremskurve durchschnitten, erfolgt eine Warnung und wenn immer noch nichts befolgt wird, eine durch das System ausgelöste Zwangsbremsung. Eine Bremsung entlang der Kurve mit der Warnung ist jedoch möglich, jedoch nicht empfehlenswert. Der Zug kommt so vor der gefährlichen Stelle, was bei uns das Hauptsignal ist, zum Stehen.

Wichtig dabei ist, dass der Lokführer bei der normalen Handlung von ZUB 121 nichts bemerkt. Er kann ohne eine ablenkende Handlung auf das Signal hin abbremsen und muss weder eine Bestätigung, noch eine Quittierung abgeben. So gilt ZUB 121 als äusserst bedienfreundlich, denn zum Zeitpunkt, wo es wichtig ist, muss keine Handlung ausgeführt werden. Jedoch verhindert die Bremskurve jederzeit eine Weiterfahrt.

Die Befreiung: Damit die Züge bei ZUB 121 überhaupt wieder weiterfahren können, benötigt man eine Befreiung aus der Bremskurve, die ja bis zum Stillstand wirkt. Diese Befreiung löst die Bremskurve nur auf, wenn keine Zwangsbremsung vorhanden ist. Bei eingeleiteter Zwangsbremse erfolgt die Bremsung immer bis zu Stillstand und muss separat zurückgestellt werden. Gehen wir aber von der normalen Bedienung aus, erfolgt eine Befreiung.

Im normalen Aufbau erfolgt die Auflösung der Bremskurve durch eine im Gleis montierte Schleife. Diese ZUB-Schleife wird mit einem strahlenden Signal versehen und übermittelt dem System die Fahrtstellung des Signals. Eine Anzeige, der an diesem Signal erlaubten Geschwindigkeit erfolgt jedoch nicht. Die Befreiung durch ZUB-Schleife wird am Anzeigegerät mit einer speziellen Anzeige angezeigt.

Natürlich ist auch eine Befreiung mit einer weiteren Spule möglich. Diese Spulen sind besonders dann vorhanden, wenn der Fahrweg des Zuges ein weiter entferntes Signal ansteuert. Damit dieses erreicht werden kann, wird mit der Spule auch die neue Bremskurve berechnet. Wechselte das Signal mittlerweile auf eine andere Stellung, wird diese dem Lokführer am Display angezeigt und die Bremskurve auf diesen Wert angepasst.

Die dritte Möglichkeit der Befreiung erfolgt durch den Quittierschalter der Zugsicherung. Der Lokführer kann sich so manuell aus der Bremskurve befreien. Da nun keine Befreiung durch das System erfolgte, wird die Geschwindigkeit begrenzt. So ist die Befreiung nur bei Geschwindigkeiten, die unter 40 km/h liegen möglich. Die Geschwindigkeit bis zum Hauptsignal ist nur mit 40 km/h möglich. Erst danach darf wieder beschleunigt werden.

Die ursprünglich geplante flächendeckende Einführung von ZUB 121 und der damit verbundenen Eliminierung der Zugsicherung Integra-Signum kam jedoch nicht. Die Bauteile der Anlagen waren dafür einfach zu teuer in der Anschaffung. Deshalb wurden nur besonders gefährliche Signale damit ausgerüstet. Dabei wird das System ZUB 121 auch zur Überwachung von Streckengeschwindigkeiten oder anderen Einschränkungen eingesetzt.

Der ETM-Rucksack: Gerade bei ZUB 121 waren die Bauteile extrem teuer in der Anschaffung. Daher wurde das European Transmission Modul ETM eingeführt. ETM stellt dabei kein neues System mehr dar, sondern die einzelnen Systeme arbeiten dabei mit den Bauteilen aus den Spezifikationen, die mit ETCS eingeführt wurden. Das heisst, man verwendet hier ETCS Balisen, die mit einem speziellen Signal versehen wurden.

Mit Hilfe von ETM ist es möglich geworden, ZUB 121 auch kostengünstiger einzusetzen. Auch die Zugsicherung Integra-Signum wird von ETM übermittelt. Dabei verwendet man immer zwei Balisen aus dem System ETCS, das wir noch genauer kennen lernen werden. Diese sagen dem Empfänger auf der Lokomotive jedoch nur, was er von der ZUB-Spule oder vom Magneten Signum erwartet. Weitere Verbesserung gibt es jedoch nicht.

ETM kann die in ETCS-Balisen gespeicherten Daten empfangen und dem Fahrzeugrechner als normale ZUB oder Signum Informationen vermitteln. Damit das jedoch geht, muss der Ausrüstung auf dem Fahrzeug eine entsprechende Mitteilung gesendet werden. Daher folgen sich bei ETM zwei Balisen. Die erste Balise teilt dem Fahrzeug dabei nur mit, dass es in den nächsten Metern eine aktive Balise findet. Diese sendet dann das benötigte Signal.

Mit ETM und den im Gleis montierten Balisen ist ein Upgrade auf ETCS L1 schnell und einfach möglich. Diese Lösung würde jedoch die bisherigen nationalen Systeme ablösen und eine Bremskurve analog ZUB 121 generell einführen. Doch noch wird ETM nur dazu genutzt, die Informationen für ZUB 121 und Integra-Signum auf das Fahrzeug zu übermitteln. Die Bedienung für das Lokomotivpersonal ändert sich somit noch nicht.

Die Strecken in der Schweiz werden zunehmend mit diesen Balisen ausgerüstet. Man spricht dann von EURO-Signum und EURO-ZUB für die Anzeigen in der Lokomotive hat das aber keinen Einfluss. So könnte es doch noch zu einer vollständigen Ablösung des veralteten Systems Signum mit ZUB 121 kommen. Gerade ETCS bietet aber einen, gegenüber den bisherigen Systemen, grossen Vorteil, so dass es beide älteren Systeme ersetzen könnte.

 

Systeme mit Dauerüberwachung

Die Zugsicherungssysteme mit Bremsüberwachung bieten schon eine ausgeklügelte Sicherheit. Gerade Systeme, wie ZUB 121 zeigen deutlich auf, dass man auch punktförmig gute Ergebnisse erzielen kann. Jedoch bietet nur eine dauerhafte Kontrolle des Personals die vollständige Sicherheit, die man von einem System, wie der Eisenbahn erwartet. Damit kommen wir jedoch zu den Systemen mit Dauerüberwachung.

Bei Systemen mit Dauerüberwachung kann man sogar auf die üblichen Signale verzichten. Man muss einfach die vom System überwachte Geschwindigkeit dem Fahrpersonal übermitteln. Gerade bei Geschwindigkeiten, wo nicht mehr gesichert ist, dass das Lokomotivpersonal die Signale rechtzeitig und richtig erkennen kann, sind solche Systeme von grosser Wichtigkeit. Der maximal erlaubten Geschwindigkeit sind daher keine Grenzen mehr gesetzt.

Diese Systeme bieten dabei einen umfassenden Schutz gegen die Gefährdung der Züge. Es sprechen viele Gründe für die Einrichtung solcher Systeme, doch ist deren Umsetzung nicht immer einfach. So überlegt sich manche Bahngesellschaft, ob man solche Systeme einführen will oder nicht. Der Grund findet sich dabei an der gleichen Stelle, die bei den Systemen mit Bremsüberwachung, denn die Kosten scheinen unermesslich hoch zu sein.

Unabdingbar sind Zugsicherungssysteme mit Dauerüberwachung jedoch bei hohen Geschwindigkeiten. Gerade die Geschwindigkeiten über 160 km/h sind für solche Systeme ideal und dafür wurden sie letztlich auch entwickelt. Der Grund liegt in der Aufnahmefähigkeit des Menschen. Je schneller man fährt, desto kürzer wird die Zeit, die ein Lokführer zur Verfügung hat um das Signal zu erkennen und richtig zu interpretieren.

Sie vermuten es vielleicht, diese Systeme wurden erst spät entwickelt und in jedem Land unabhängig umgesetzt. Erst seit kurzer Zeit steht ein einheitliches System bereit, das in ganz Europa eingesetzt werden soll. Das Problem dabei ist, dass die grossen Nationen schon andere Systeme besitzen und sich so kaum an diesem neuen System interessieren. Sehen wir uns zwei Systeme genauer an. Aber Achtung, diese Systeme bieten eine Möglichkeit, die sogar alle Probleme lösen könnte.

Die Linienzugbeeinflussung: Die Linienzugbeeinflussung, die kurz nur LZB genannt wird, wurde gegen Ende der 60er Jahre in der Schweiz und in Deutschland entwickelt, eingebaut und erprobt. In der Schweiz wurden dazu Abschnitte im Mittelland und auf der Südseite des Gotthards ausgerüstet. Eine Umsetzung scheiterte in der Schweiz jedoch am Widerstand des Baudienstes, der das benötigte Kabel vehement bekämpfte.

Dieses Kabel ist jedoch bei der LZB sehr wichtig, werden die Daten und Signale doch permanent von diesem Kabel auf die Fahrzeuge übertragen. Ohne Kabel funktioniert die LZB nicht und wir müssen wieder mit den bekannten Systemen arbeiten. Sie sehen, Nachteile bieten sich hier eigentlich nur noch beim Unterhalt der Anlagen, denn dort wirkt das Kabel als Behinderung. Jedoch bleibt auch der gesicherte Betrieb behindert.

Ein im Gleis verlegtes Kabel überträgt, wie ich das schon erwähnt habe, permanent Signale an die Lokomotive. Diese sendet jedoch ebenfalls Signale an das Kabel zurück. So kann die Stellwerkzentrale mit der Lokomotive kommunizieren. Das heisst, während das Stellwerk weiss, welche Geschwindigkeit der Zug hat, teilt sie diesem mit, wie weit und wie schnell gefahren werden darf. Wir haben daher eine dauerhafte Kontrolle der Fahrdaten.

Der Lokführer in der Lokomotive erhält für die Führung des Zuges drei Angaben. Diese Angaben nennt man Führungsgrössen. Diese wichtigen Informationen bestehen aus der Sollgeschwindigkeit, der Zielgeschwindigkeit und der Zielentfernung. So weiss der Lokführer, dass er zum Beispiel in 7000 Meter anhalten muss. Die Zeit reicht somit noch um den mit 200 km/h verkehrenden Zug rechtzeitig anhalten zu können.

Die Streckenzentrale sendet aber immer wieder neue Signale an die Lokomotive und so erfährt der Rechner der Lokomotive unverzögert, wenn die Fahrt weiter gehen kann. Das heisst, die Angaben, die der Lokführer hat, sind immer aktuell. Der Lokführer wird dabei immer überwacht. Das heisst, es wird kontrolliert, dass er nie zu schnell fährt und ob er auf einen Halt hin die Bremskurve einhält. Wir haben eine Dauerüberwachung erhalten.

Mit der LZB könnte somit bei entsprechend ausgerüsteten Lokomotiven ohne Lokführer gefahren werden. Man nennt diese Fahrweise automatischer Fahrbetrieb. Trotzdem ist der Lokführer immer noch vorhanden, denn die AFB hält zwar den Zug genau an, aber weiterfahren muss dann wieder der Mensch. Der Grund liegt bei Schutzmassnahmen, die nur der Mensch überwachen kann. Sie sehen aber, dass man mit Hilfe der LZB ohne fehlerhaftes Personal auskommen könnte.

Auf der LZB aufgebaut ist die Erweiterung CIR-ELKE. Diese Abkürzung steht für Computer Integrated Railroading – Erhöhung der Leistungsfähigkeit im Kernnetz der Eisenbahn. CIR-ELKE erlaubt einem Zug die Folgefahrt, ohne dass der nachfolgende Signalabschnitt frei geworden ist. Dazu sind kurze Blockabstände vorhanden. Dank dieser Massnahme kann die Leistungsfähigkeit einer Strecke mit diesem System erhöht werden.

Mit Hilfe von CIR-ELKE können auf einem Abschnitt, der eigentlich nur einen einzigen mit Signalen geführten Zug zulässt, mehrere Züge verkehren. Die Kosten für diese Leistungssteigerung sind so dank der fehlenden Signale recht gering. Bei CIR-ELKE ist deshalb nicht primär die höhere Geschwindigkeit, sondern die dichtere Zugfolge gewünscht. Wir hätten nun sogar die Möglichkeit automatisch geführte Züge mit konventionellen zu kombinieren.

ERTMS-ETCS: ERTMS ist das einheitliche für Europa geplante Zugsicherungssystem. Das erkennt man schon an den Abkürzungen. So bedeutet ERTMS European Rail Traffic Management System. Dabei stellt ERTMS nur die definierten Schnittstellen zwischen den Stellwerken und der Streckenausrüstung dar. Mit diesem System bauen wir daher auch die Stellwerke nach neuen Gesichtspunkten auf. Damit greift ERTMS in mehrere Bereiche der Eisenbahn ein.

Das European Train Control System ETCS ist jedoch die Ablösung für die LZB und andere einfacher aufgebaute Systeme. Wir haben hier daher ein Zugführungs- und Sicherungssystem erhalten, das mit mehreren Stufen arbeiten kann und so bestehende Strecken verhältnismässig schnell aufstocken lässt. Doch auch hier sind noch nicht alle Probleme mit den Schnittstellen zwischen den einzelnen Ländern gelöst worden.

Bei diesem System fehlt das von der LZB her bekannte Kabel im Gleis. Die Daten von der Streckenzentrale werden der Lokomotive über einen Datenfunk vermittelt. Eine dauernde Verbindung ist daher auch so möglich.

Im Gleis werden Balisen genannte Sonden montiert. Diese dienen je nach verwendetem Ausbaustand der Übertragung von Streckeninformationen oder aber nur der Position der Balise um den Zug zu orten.

Die Übertragung mit Funksignalen ist dabei nicht unproblematisch, denn der fahrende Zug wechselt immer wieder von einer Antenne zur anderen und erhält dann Informationen plötzlich mehrfach.

Auch die Störungen von anderen Sendern sind möglich. Deshalb müssen die Signale codiert und verschlüsselt werden. Eine Massnahme, die zum Beispiel bei der LZB nicht notwendig ist. Das verhindert aber, dass man mit ETCS vorerst noch ohne Personal fahren kann.

Im Gegensatz zur vorher beschriebenen LZB werden hier viel mehr Informationen über die Strecke übertragen. Das heisst, der Lokführer erhält im Führerstand ein Abbild der draussen verlaufenden Strecke. Ein Beispiel soll das verbildlichen. Bei der LZB muss der Lokführer im dichten Nebel einen Bahnsteig suchen. ERTMS und ETCS vermitteln dem Lokführer auch diese Position, so dass er auch bei dichtem Nebel zielsicher fahren kann.

 

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