Wichtige Zugsicherungssysteme und ihre Funktionsweise: Eine Analyse

Ein umfassender Überblick über Zugsicherungssysteme

Zugschutz

Eisenbahnsignalanlagen sind das grundlegende Sicherheitssystem, das den Zugverkehr regelt. Es ist eine wichtige Sicherheitskomponente der Zugsteuerungsfunktion der Eisenbahn. Es ist verantwortlich für die Einrichtung konfliktfreier und sicherer Routen für Züge, die Definition von Bewegungsbeschränkungen und die Übermittlung von Anweisungen oder Anweisungen an Lokführer, sobald diese von einem Stellwerkswärter oder einem Automatisierungssystem angewiesen werden. Ein Zugsicherungssystem besteht aus zwei Hauptkomponenten: der Zugerkennung (wissen, wo sich der Zug befindet) und der Bewegungsautorität (dem Zug mitteilen, wie weit er fahren kann). Diese beiden Komponenten dienen dem Zugsicherungssystem dazu, die sichere Funktion eines Zuges zu gewährleisten.

Hintergrund

Traditionell waren Signalsysteme in Europa, Großbritannien und vielen anderen Ländern darauf angewiesen, dass Lokführer auf Hinweise reagierten, die durch Semaphor- oder Farblichtsignale an der Strecke angezeigt wurden, und die Geschwindigkeit des Zuges entsprechend anpassten. In der 150-jährigen Geschichte der Eisenbahnsignaltechnik hat die Nichtbeachtung der von Signalelementen jeglicher Art übermittelten Anweisungen durch Fahrer zu einer Reihe von Unfällen geführt, von denen einige eine beträchtliche Zahl von Todesopfern zur Folge hatten. Als Reaktion auf die anhaltende Notwendigkeit, die Risiken zu mindern, die dadurch entstehen, dass Lokführer den Signalbefehlen nicht Folge leisten, wurden verschiedene Arten von Fahrerwarngeräten und Systemen zur Durchsetzung von Signalbefehlen entwickelt. Diese werden als Zugsicherungssysteme bezeichnet. Automatische Zugsicherungssysteme (ATP) überwachen kontinuierlich die tatsächliche Zuggeschwindigkeit und erzwingen die Einhaltung eines festgelegten Geschwindigkeitsmusters.

Arten von Zugsicherungssystemen

Das Ziel fast aller Zugsicherungssysteme besteht darin, die Wahrscheinlichkeit von Fahrerfehlern zu verringern oder zu vermeiden und zu eliminieren, die zu einem Unfall im Zusammenhang mit der Zugbewegung führen, weil sie eine sichtbar angezeigte Signalanweisung am Gleis oder im Führerstand nicht beachten. Der Zugschutz auf Hauptbahnstrecken begann mit der Einführung und Einrichtung von Warnsystemen und ging weiter zur Ausführung und Durchsetzung der von diesen Systemen erlassenen Weisungen.

Ursprünglich benachrichtigten und warnten Warnsysteme die Fahrer, wenn sie sich einem ungünstigen oder einschränkenden Signalaspekt auf der Strecke näherten, und verlangten von den Fahrern, die von den Warnsystemen ausgegebenen Hinweise zu erkennen und zu bestätigen. Andernfalls würden die Systeme nach einer kurzen Verzögerung oder kurzen Zeit der Inaktivität die Bremsen betätigen. Zu den späteren Weiterentwicklungen nationaler Eisenbahnverwaltungen gehörten unterschiedliche Ebenen der Geschwindigkeitsbegrenzung und -durchsetzung. Darüber hinaus wurden bestimmte Systeme erweitert, um Geschwindigkeitsbegrenzungen für dauerhafte oder vorübergehende Geschwindigkeitsbeschränkungen zu berücksichtigen. Zu den Technologien, die in solchen Warn- und Zugbeeinflussungssystemen eingesetzt werden, gehören Kombinationen aus Permanentmagneten und Elektromagneten, induktive Polaritätswechsel-Responder, codierte Baken und einfache codierte Gleisstromkreise.

Kürzlich wurden vollautomatische Zugsicherungssysteme (ATP) entworfen und entwickelt, um Geschwindigkeitsbegrenzungen und Bewegungsbehörden an allen restriktiven Signalen durchzusetzen, einschließlich dauerhafter und vorübergehender Streckengeschwindigkeitsbeschränkungen, mit und ohne streckenseitige Signale. Das Fahren erfolgt immer noch manuell, obwohl die Geschwindigkeitsbegrenzungen in den meisten Fällen strikt eingehalten werden. Zu den beeinträchtigten Modi gehört jedoch typischerweise das Fahren bei niedriger Geschwindigkeit auf Sicht.

Zweikanalige Sicherheitssysteme

Viele ältere Eisenbahnsicherheitssysteme wurden unter Berücksichtigung der statistischen Natur von Fahrer- und Ausrüstungsausfällen entwickelt. Durch die sorgfältige Gestaltung der Systeme kann man davon ausgehen, dass Fahrerfehler und Geräteausfälle nicht gleichzeitig auftreten. Ein wesentliches Merkmal solcher Systeme besteht darin, dass der Triebfahrzeugführer nicht darüber informiert wird, ob das Zugsicherungssystem betriebsbereit ist oder nicht, und daher dazu angehalten wird, die volle Verantwortung für die Bewegung des Zuges zu tragen. Das technische Teilsystem greift nur dann ein, wenn der Fahrer versucht, ein Signal zu passieren oder zu schnell fährt. TPWS, Zugsteuerungen und Indusi sind typische Beispiele für diese Art von Einrichtung.

Automatische Zugsicherungssysteme

ATP-Systeme werden im Allgemeinen in zwei Typen unterteilt: intermittierende und kontinuierliche. Intermittierende Systeme verwenden elektronische Baken (induktiv oder Radiofrequenz) oder kurze elektrische Schleifen, die in einem Radius von einem Meter platziert werden. Diese Geräte mit kurzer Reichweite sind allgemein als „Balises“ (vom französischen Wort für „Markierung“) bekannt. Durchlaufanlagen verfügen über ein permanent aktives Datenübertragungs- und Überwachungssystem, entweder durch elektrische induktive Kopplung über Gleisschleifen oder codierte Gleisstromkreise oder mittels Funkkommunikation von Verkehrsbegrenzungsbehörden.

Voll funktionsfähige ATP-Systeme wurden ursprünglich in den späten 1960er Jahren in U-Bahnen installiert und werden heute in solchen Systemen auf der ganzen Welt häufig eingesetzt. Die meisten U-Bahn-Anwendungen umfassen kontinuierliche Systeme in Verbindung mit einem autonomen Zugbetrieb. ATP wurde 1964 auch auf der japanischen Hochgeschwindigkeitsstrecke Shinkansen eingeführt und wird seitdem in verschiedenen Formen auf einer Reihe von Hauptbahnstrecken eingesetzt und eingeführt, häufig in Verbindung mit dem Betrieb von Hochgeschwindigkeitszügen.

Prinzipien

Die grundlegende Prämisse von ATP besteht darin, dass die Zuggeschwindigkeit im Zusammenhang mit derzeit genehmigten Geschwindigkeitsbegrenzungen gemessen und überwacht wird. Die Geschwindigkeit kann durch das Streckenprofil oder die Signalanzeige geregelt werden, also durch die Anforderung, die Strecken anderer Züge und streckenbezogene Beschränkungen zu sichern. Bei Überschreitung der zulässigen Geschwindigkeit werden die Bremsen betätigt, bis die Geschwindigkeit auf das zulässige Limit reduziert wird oder der Zug angehalten wird. Die meisten ATP-Systeme basieren auf der typischen Blocksignalisierung, die relativ kurz sein kann. Ein fester Datensatz beschreibt die Lage, Länge, Steigung und maximale zivile Geschwindigkeitsbegrenzung jedes Blocks. Jeder Block verfügt außerdem über einen variablen Datensatz, der aus den vorausliegenden Signalaspekten und deren Auswirkungen auf die resultierenden Geschwindigkeitsbegrenzungen für diesen Block und die darauf folgenden Blöcke abgeleitet und generiert wird.

Durchsetzung

Bei der Annäherung an ein eingeschränktes Signal erzeugt die Geschwindigkeitsbegrenzung eine allmählich abnehmende Kurve, die dem Bremsprofil folgt, das zum Erreichen der Zielgeschwindigkeit am Signal erforderlich ist. Wenn das Signal einen Stopp anzeigt, ist die gewünschte Geschwindigkeit Null. Die Bordüberwachungstechnik vergleicht ständig die Geschwindigkeit des Zuges mit der zum Erreichen der gewünschten Geschwindigkeit erforderlichen Kurve und löst eine Warnung aus, die in der Regel sowohl akustisch als auch sichtbar ist. Wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, betätigt das System die Bremsen.

Automatisches Warnsystem (AWS)

Nach dem Tod von 112 Menschen bei einem Signal-Passed-at-Danger-Unfall (SPAD) bei schlechter Sicht in Harrow und Wealdstone im Jahr 1952 beschloss die British Railways, ihr automatisches Warnsystem (AWS) im gesamten Streckennetz einzusetzen, um Lokführern eine sichere Warnung zu bieten. Kabinenwarnung vor der Anzeige des nächsten Signals. Dabei handelte es sich um eine berührungslose Variante eines Systems, das ursprünglich bei der Great Western Railway eingesetzt und eingesetzt wurde. Nach einem langwierigen Entwicklungs- und Zertifizierungsprozess begann 1956 die flächendeckende Installation. Dieses System ist noch heute in Betrieb.

Die AWS-Rampe wird zwischen den Schienen installiert, sodass ein Detektor im Zug sie erkennen und ein Signal senden kann. Dadurch macht die Rampe den Fahrer auf den Zustand des Signals aufmerksam. Die französischen Eisenbahnen verwenden ein ähnliches System, das als „Krokodil“ bekannt ist, und die deutschen „Indusi“.

Die AWS-Rampe verfügt über zwei Magnete, einen Permanent- und einen Elektromagneten, die mit dem Signal gekoppelt sind und eine Anzeige des Aspekts liefern.

Die Rampe wird zwischen den Schienen platziert, sodass die Anzeigedaten von einem Detektor im Zug empfangen werden können. Die Rampen zwischen den Schienen sind oft für den aufmerksameren Passagier auf einem Bahnsteig sichtbar. Die AWS-Rampe verfügt über zwei Magnete, einen Permanent- und einen Elektromagneten, die mit dem Signal gekoppelt sind und eine Anzeige des Aspekts liefern. Die Rampe wird zwischen den Schienen platziert, sodass die Anzeigedaten von einem Detektor im Zug empfangen werden können. Die Rampen zwischen den Schienen sind oft für den aufmerksameren Passagier auf einem Bahnsteig sichtbar.

Driver's Reminder Appliance (DRA)

Das Driver's Reminder Appliance (DRA) wurde 1998 eingeführt, um bei der SPAD-Prävention zu helfen, insbesondere bei Stationsstartsignalen. Im engeren Sinne handelt es sich nicht um eine Zugsicherungseinrichtung. Der Nutzen dieser Technik ist umstritten, da sie als Teil der Zugstartroute und -sequenz „automatisiert“ werden kann.

Zugsicherungs- und Warnsystem (TPWS)

Um den Einschränkungen von AWS entgegenzuwirken, hat das britische Eisenbahnsystem ein Durchsetzungssystem namens TPWS (Train Protection and Warning System) entworfen und entwickelt. Es wurde entwickelt, um die Einhaltung und Einhaltung von Geschwindigkeitsbeschränkungen und Signalstopps durchzusetzen, indem es eine Vollbremsung auslöst, wenn eine Übergeschwindigkeit erkannt wird oder ein Zug an einem Stoppsignal vorbeifährt. TPWS wurde 1996 auf einem Abschnitt der Thameslink-Linie getestet, bevor es zwischen März 2000 und Dezember 2003 im Großteil des britischen Netzes implementiert wurde.

Die Theorie hinter TPWS besteht darin, dass ein Zug, der sich einem gefährdeten Stoppsignal mit zu hoher Geschwindigkeit nähert, um am Signal anzuhalten, unabhängig von der Aktion oder Untätigkeit des Lokführers zum Anhalten gezwungen wird.

Radio Electronic Token Block (RETB)

In einigen ländlichen Teilen des Vereinigten Königreichs, wo lange Abschnitte von Einzelleitungen einen Token-Block-Betrieb erfordern, wurde ein zentrales Steuerungssystem basierend auf aktueller Computertechnologie implementiert. Es wird als Radio Electronic Token Block (RETB) bezeichnet.

Dem Signalgeber wird ein Computersystem zur Verfügung gestellt, das die codierten Token jedem Abschnitt zuordnet und verhindert, dass mehr als ein Token für einen besetzten Abschnitt ausgegeben wird. Es akzeptiert auch die Token, die jeder Zug zurücksendet, wenn er das Ende des einspurigen Abschnitts erreicht.

Dieses System wurde durch die ERTMS-Testinstallation auf bestimmten Strecken ersetzt. Es wurde im Oktober 2012 außer Betrieb genommen. RETB wird immer noch auf einigen der abgelegensten Strecken Schottlands eingesetzt.

PZB Indusi (Israel, Serbien und andere)

PZB oder Indusi ist ein Zugsicherungs- und intermittierendes Führerstandsignalsystem, das in Deutschland, Österreich, Slowenien, Kroatien, Rumänien, Israel, Serbien, auf zwei Linien in Ungarn, der Tyne and Wear Metro im Vereinigten Königreich und früher auf der Trillium-Linie verwendet wird in Kanada. Der historische und antike Kurzzeit-Indusi stammt aus der deutschen Induktiven Zugsicherung und wurde in Deutschland entwickelt. Später erhielten verschiedene Versionen des Systems den Namen PZB, was für „Intermittent Automatic Train Running Control“ steht, was unterstreicht, dass das PZB/Indusi-System Teil einer Familie intermittierender Zugsteuerungssysteme ist. Später sorgen PZB-Systeme, die auf einem Zugcomputer basieren, für eine stärkere Durchsetzung. Deutschland, Indonesien, Österreich, Rumänien, Slowenien, Kroatien, Bosnien und Herzegowina, Serbien, Montenegro, Mazedonien und Israel nutzen das System.

In Deutschland wird das System für Strecken mit Höchstgeschwindigkeiten bis 160 km/h und in Österreich für Strecken mit Höchstgeschwindigkeiten bis 120 km/h eingesetzt. In der neueren computergestützten Version ist eine Geschwindigkeitsüberwachung in eine Bremskurve integriert. Es ist nicht vollständig entwickelt, um wesentliche Standards zu erfüllen.

Kontinuierliches automatisches Warnsystem (CAWS, Irland)

Einige Abschnitte der Hauptstrecken der Republik Irland sowie die gesamte Strecke zwischen Dublin und Cork sind mit codierten Gleisstromkreisen ausgestattet, die Signalanzeigen im Führerstand ermöglichen. Das System wird als CAWS (Continuous Automatic Warning System) bezeichnet. Bei einem Wechsel zu einem restriktiveren Aspekt wiederholt die Signalkommunikation im Führerstand die streckenseitigen Anzeigen und wird von einer Alarmsirene begleitet. Der Fahrer muss den Alarm innerhalb von 8 Sekunden bestätigen, um eine irreversible automatische Notbremsung zu vermeiden. Nachdem die Notbremsung aktiviert wurde, dauert es zwei Minuten, bis das System zurückgesetzt werden kann und der Zug weiterfahren kann. Allerdings scheint die Technologie nicht lebenswichtig und wichtig zu sein, da der Lokführer möglicherweise eine Warnung vor einem Verkehrsbeschränkungssignal erkennt und den Zug weiterfahren lässt, ohne abzubremsen.

Zughaltestellen (Trip-Cocks, London Underground)

LUL (London Underground Limited) nutzt auf den meisten seiner Strecken mechanische Zughaltestellen in Verbindung mit festen Blöcken und individuell berechneten Signalüberschneidungen, um Zugsicherung zu bieten. Das System vermeidet Unfälle, indem es nach jedem Haltesignal einen individuell berechneten Bremsweg bei voller Geschwindigkeit vorgibt und so sicherstellt, dass ein Zug, der an der Haltestelle „stolpert“, zum Stehen kommt, ohne einen Sperrblock zu verletzen. Züge sind nach dreiminütiger Fahrt auf 10 Meilen pro Stunde begrenzt, um das Fahren auf Sicht mit vorsichtiger Geschwindigkeit zu erzwingen. Dies wird als SCAT (Speed ​​Control After Tripping) bezeichnet.

ALSN (Russische Föderation/Staaten der ehemaligen Sowjetunion)

ALSN, lateinisch für Continuous Automatic Train Signaling, ist ein Zugsteuerungssystem, das auf den Hauptstrecken der ehemaligen Sowjetstaaten (Russische Föderation, Ukraine, Weißrussland, Lettland, Litauen und Estland) weit verbreitet ist. Ähnlich wie beim italienischen RS4 Codici und dem amerikanischen Pulse Code Cab Signalling handelt es sich um modulierte Impulse, die in Schienen eingespeist werden. Auf Hochgeschwindigkeitsstrecken kommt die Variante ALS-EN (-H) zum Einsatz, die sich eine zweifache Phasendifferenzmodulation der Trägerwelle zunutze macht.

CBTC (Multi-Nation)

Die kommunikationsbasierte Zugsteuerung (CBTC) ist ein Eisenbahnsignalisierungssystem, das die Telekommunikation zwischen dem Zug und der Gleisausrüstung nutzt, um den Verkehr zu verwalten und die Infrastruktur zu steuern. CBTC ermöglicht eine präzisere Verfolgung von Zügen als herkömmliche Signalsysteme. Dies verbessert die Sicherheit und Effizienz des Schienenverkehrsmanagements. U-Bahnen (und andere Zugsysteme) können mit diesem System die Fahrzeiten minimieren und gleichzeitig die Sicherheit gewährleisten oder sogar verbessern.

Gemäß dem IEEE 1474-Standard ist ein CBTC-System ein „kontinuierliches, automatisches Zugsteuerungssystem, das eine hochauflösende Zugstandortbestimmung unabhängig von Gleisstromkreisen nutzt; Kontinuierliche, leistungsstarke, bidirektionale Datenkommunikation zwischen Zug und Strecke; und zugseitige und streckenseitige Prozessoren, die in der Lage sind, Funktionen der automatischen Zugsicherung (ATP) sowie optionale Funktionen des automatischen Zugbetriebs (ATO) und der automatischen Zugüberwachung (ATS) zu implementieren.“ Brasilien, die Vereinigten Staaten von Amerika, Kanada, Singapur, Spanien, Gabun, Hongkong, Indonesien, Dänemark, das Vereinigte Königreich und Indien nutzen alle dieses Zugsicherheitssystem.

Vollautomatische Zugsicherungssysteme

BR-ATP (zwei Versionen)

In den frühen 1990er Jahren testete British Rail zwei automatische Zugsicherungssysteme mit Vollgeschwindigkeitsüberwachung, eines auf der Great Western Main Line (von ACEC Belgium – jetzt Alstom) und eines bei Chiltern Railways (Selcab von Alcatel) zwischen Marylebone und Aynho Junction. Bei beiden handelt es sich um intermittierende Systeme mit Füllschleifen, die eine frühzeitige Freigabe des Bremsbedarfs und deren Überwachung ermöglichen, wenn sich die Signalverhältnisse ändern. Obwohl die Systeme als Experiment vorgestellt wurden, funktionieren sie immer noch.

Neigungsgenehmigung und Geschwindigkeitsüberwachung (TASS)

Das Hauptziel von TASS besteht darin, das Kippen von Zügen zu verhindern, wenn die Abstände zwischen Zügen oder zwischen Zügen und Infrastruktur eingeschränkt sind. Darüber hinaus legt TASS je nachdem, ob der Neigemechanismus aktiv ist oder nicht, Geschwindigkeitsbegrenzungen für ausgerüstete Züge fest. Das TASS-System, das auf die Anforderungen und Spezifikationen des European Rail Traffic Management System (ERTMS) ausgelegt ist, ist in den Flotten Virgin Pendolino Class 390 und Super Voyager Class 221 installiert.

Docklands Light Railway

Die Docklands Light Railway (DLR) verfügt über Seltrac, ein ATP-System mit vollständiger kontinuierlicher Geschwindigkeitsüberwachung, das von Alcatel aus Kanada geliefert wird und jetzt Teil des Thales-Imperiums ist. Seltrac ist ein übertragungsbasiertes ATC-System, das die Technologien der automatischen Zugsicherung (ATP) und des automatischen Zugbetriebs (ATO) kombiniert. Dieses System ist nur für Metrobetriebe mit hoher Betriebsfrequenz geeignet.

Übertragungsmaschine Weg 430 (TVM 430)

TVM ist ein sicheres, zuverlässiges und bewährtes System, dessen Installation und Wartung jedoch teuer ist, da es auf der Gleisstromkreistechnologie basiert.

Die Channel Tunnel Rail Link (CTRL) Phase I wurde mit dem französischen ATP-System TVM 430 mit kontinuierlicher Übertragung ausgestattet. Dabei handelt es sich um die gleiche Technik, die auch im Kanaltunnel zum Einsatz kommt und in Phase 2 zum Einsatz kommen wird. TVM 430 ist ein Kabinensignalsystem, das auf moderneren TGV-Strecken zum Einsatz kommt und von der französischen Firma CSEE aus dem Vorgängersystem TVM 300 entwickelt wurde.

Automatischer Zugeinfluss (ATB NG, Niederlande)

Das ATB NG-System wurde Mitte der 1990er Jahre bei der NS (Niederlande) eingeführt, um die vollständige ATP zu implementieren und die kostspieligen und zeitaufwändigen codierten Gleisstromkreise zu ersetzen. Es umfasst eine schienengebundene Balise und Onboard-Computing-Hardware. Die originale streckenseitige ATB EG-Ausrüstung ist vollständig kompatibel mit der ATB NG-Bordausrüstung.

Ebicab (Schweden, Norwegen und andere)

In Schweden, Norwegen, Portugal und Bulgarien ist Ebicab das Standard-ATP-System. Trotz unterschiedlicher Signalsysteme und -regeln ermöglicht identische Software in Schweden und Norwegen den grenzüberschreitenden Zugverkehr und -betrieb ohne Fahrer- oder Lokomotivenwechsel. Die Systeme in Portugal und Bulgarien verwenden unterschiedliche Software. Das System ist in zwei Versionen erhältlich: Ebicab 700 und Ebicab 900, die beide identische Sicherheitsfunktionen bieten.

KVB (Frankreich)

Contrôle de Vitesse par Balises, abgekürzt KVB, ist ein Zugsicherungsmechanismus, der in Frankreich und am Londoner Bahnhof St. Pancras International eingesetzt wird. Es überwacht und regelt die Geschwindigkeit fahrender Züge. Basierend auf den von den Balisen empfangenen Signalen generiert der Bordcomputer zwei Geschwindigkeitsschwellen. Wenn der Zug die Geschwindigkeitsbegrenzung überschreitet und die erste Geschwindigkeitsschwelle überschreitet, ertönt ein akustischer Alarm und die Steuertafel weist den Lokführer an, die Zuggeschwindigkeit so schnell wie möglich zu verringern. Bei Überschreitung der zweiten Geschwindigkeitsschwelle führt die KVB automatisch eine Notbremsung des Zuges durch.

Mit Ausnahme von Lokomotiven, die im Verbund mit anderen Lokomotiven betrieben werden, muss jede Lokomotiveinheit im französischen Staatsbahnnetz mit dieser Technologie ausgestattet sein. Mehr als 5.000 Lokomotiven sind ausgerüstet, darunter auch ausländische Lokomotiven, die innerhalb Frankreichs fahren. Dieses System ist auf allen TGV-Strecken installiert, die konventionelle Bahnstrecken nutzen. ETCS, ein europäisches Eisenbahnleitsystem, wird dieses und viele andere Systeme in den verschiedenen Mitgliedstaaten der Europäischen Union ersetzen. KVB ist mit ETCS Level 1 Limited Supervision vergleichbar, da es eine auf Baken basierende Geschwindigkeitsregelung ohne Fahrerangabe bietet.

TBL 2 (Belgien)

TBL 2 wird auf allen belgischen Strecken eingesetzt, auf denen die zulässige Streckengeschwindigkeit 160 km/h überschreitet. TBL 2 ist ein Kabinensignalsystem, das dem britischen GWML ATP-System ähnelt und eine angetriebene Balise in Form einer Stahlschleife mit zusätzlichen, langen und verlängerten Füllkabelschleifen verwendet und aufweist, um frühzeitig vor Signalanzeigeänderungen zu warnen. TBL 2 ist richtungsempfindlich. Diese Fähigkeit wird durch die Montage der Balisen zwischen den Schienen mit einem leichten Versatz zur Mitte erreicht.

LZB (Deutschland, Australien, Spanien)

Linienzugbeeinflussung (LZB) ist ein Führerstandsignalisierungs- und Zugsicherungssystem, das auf bestimmten deutschen und österreichischen Eisenbahnstrecken sowie auf dem AVE und mehreren S-Bahn-Strecken in Spanien eingesetzt wird. Das System war in Deutschland und Spanien vorgeschrieben, wo Züge Geschwindigkeiten von mehr als 160 km/h durften. Es wird auch verwendet, um die Kapazität einiger langsamerer Eisenbahn- und städtischer Schnellverkehrsstrecken zu erhöhen.

Es ist geplant, LZB zwischen 2023 und 2030 zugunsten des Europäischen Zugsicherungssystems (ETCS) abzubauen. Die Eisenbahnagentur der Europäischen Union (ERA) bezeichnet es als Zugsicherungssystem der Klasse B im National Train Control (NTC). . Die meisten fahrenden Autos müssen die herkömmliche Steuerungslogik durch ETCS-Onboard-Units (OBU) mit einer standardisierten Fahrer-Maschine-Schnittstelle (DMI) ersetzen. Da Hochleistungszüge häufig nicht ausgemustert oder auf Strecken zweiter Ordnung wiederverwendet werden, wurden spezielle spezifische Übertragungsmodule (STM) für LZB entwickelt, um den Einbau von LZB weiter voranzutreiben und zu unterstützen.

CTCS (China)

Das Chinese Train Control System (CTCS) ist ein Zugsteuerungssystem, das auf chinesischen Eisenbahnstrecken eingesetzt wird. CTCS ist ein Zugbeeinflussungssystem ähnlich dem European Train Control System (ETCS). Es ist in zwei Subsysteme unterteilt: das Bodensubsystem und das Bordsubsystem. Im Bodensubsystem können Balise, Gleisstromkreis, Funkkommunikationsnetz (GSM-R) und Radio Block Center (RBC) verwendet werden. Das Bordsubsystem besteht aus dem Bordcomputer und dem Kommunikationsmodul. CTCS ist in fünf Stufen unterteilt (Stufen 0 bis 5). Die Stufen 2–4 sind abwärtskompatibel mit früheren Stufen.

PTC (ITCS, USA)

Positive Train Control (PTC) ist eine Art automatisches Zugsicherungssystem, das in den Vereinigten Staaten weit verbreitet ist. PTC wird auf den meisten Strecken des nationalen Schienennetzes der Vereinigten Staaten eingesetzt. Diese Systeme dienen in der Regel dazu, die sichere Bewegung der Züge zu gewährleisten und sie bei Nichtbeachtung anzuhalten.

Negative Zugkontrolle ist eine vereinfachte Form der Zugverkehrssteuerung, bei der Züge anhalten müssen, wenn ein Haltebefehl erteilt wird, und ansonsten weiterfahren können. Indusi ist ein Beispiel für negative Zugkontrolle. Die positive Zugkontrolle hingegen schränkt den Zugverkehr auf eine angegebene Genehmigung ein; Die Bewegung wird mit der Ungültigmachung beendet. Ein PTC-fähiger Zug erhält von einer Verkehrsbehörde Informationen über seinen Standort und die sichere Fahrt. Nach Angaben der American Association of Railways (AAR) nutzen die führenden Güterbahnen des Landes seit 2019 PTC auf 83,2 Prozent der vorgeschriebenen Streckenmeilen. Das ITCS (Inkrementelles Zugsteuerungssystem) ist eine positive Zugsteuerungsanwendung.

CLUB (Russland)

Die modernen russischen Zugbeeinflussungssysteme sind als KLUB bekannt. Die KLUB-U-Systeme können Hochgeschwindigkeitsstrecken wie Velaro RUS (Sapsan) bewältigen. Der Typ KLUB-P ist auf die Führerstandssignalisierung beschränkt und verfügt über keine Gleissicherheitsausrüstung. Nur Züge der Kategorie II (einschließlich Sonderwagen und Rangierzüge) nutzen es. Die KLUB-UP-Variante ist für Züge der Kategorie I (einschließlich Personenverkehr) zulässig und ersetzt dort die ALSN-Führerstandsignalisierung.

KLUB-U ist die am weitesten verbreitete Version, wobei U für Unified steht. KLUB-U-Signalisierungssysteme im Führerstand können streckenseitige ALSN-Codes (Continuous Automatic Train Signallisation) dekodieren, die RS4 Codici (Pulse Code Cab Signalling in den Vereinigten Staaten) ähneln. Die KLUB-U-Systeme in der neuesten Blocksteuerung ABTC-M dekodieren Signale über TETRA-Digitalfunk, einschließlich der Fernaktivierung einer Zughaltestelle. Ein Satellitennavigationssystem (GPS oder GLONASS) ermittelt die Position des Zuges in bestimmten Gebieten. Das ITARUS-ATC verbindet das KLUB-U-Kabinensystem über GSM-R-Digitalfunk mit der RBC-Blocksteuerung ERMTS Level 2.

Europäisches Schienenverkehrsmanagementsystem

Das Europäische Eisenbahnverkehrsmanagementsystem (ERTMS) ist ein wesentlicher Bestandteil und grundlegender Baustein bei der Umsetzung der TEN-Interoperabilität. Das European Train Control System (ETCS) verwaltet den physischen Signal- und Zugsteuerungsabschnitt des ERTMS. ERTMS wurde entwickelt und eingerichtet, um die Umsetzung zweier europäischer „Interoperabilitäts“-Richtlinien zu unterstützen: 96/48/EG für Hochgeschwindigkeitsstrecken und 2001/16/EG für konventionelle Dienste. Das Europäische Eisenbahnverkehrsmanagementsystem (ERTMS) beinhaltet die Anforderungen für die europäische Interoperabilität.

ETCS

Das ETCS-Design verfügt über drei deutlich unterschiedliche ATP-Funktionsebenen, die einen schrittweisen Übergang von der herkömmlichen streckenseitigen Signalisierung zu einem vollständigen Moving-Block-Konzept mit bestimmten inkrementellen Änderungen ermöglichen. Während der gesamten Zugfahrt bieten die Ebenen eine vollständige Geschwindigkeitsüberwachung und unterschiedliche Informationen im Führerstand und können wie folgt zusammengefasst werden:

Globales System für Mobilkommunikation (GSM-R)

GSM-R- oder satellitengestützte Zugsteuerungssysteme erfordern eine gewisse bodengestützte Validierung (passive Eurobalisen) und eine Zugerkennung über Gleisstromkreise, die höchstwahrscheinlich für Weichenverriegelungen und in komplexen Kreuzungsbereichen erforderlich sind. Zur Umsetzung der ETCS Level 2/3 ist die Installation von GSM-R als Daten- und Sprachträger erforderlich.

Konventionelle (Gemeinschafts-)Eisenbahnen

Die technischen ETCS-Spezifikationen für konventionelle Bahnsysteme müssen noch veröffentlicht und veröffentlicht werden. Es wird jedoch erwartet, dass die Ausrüstung mit der für Hochgeschwindigkeitsstrecken erforderlichen Ausrüstung identisch und mit dieser kompatibel ist. Dadurch können Züge frei zwischen ETCS-ausgerüsteten Hochgeschwindigkeitsstrecken und Stadtbahnen verkehren, ohne dass ein duales System installiert werden muss.

Automatisches Zugsicherungssystem Kavach, Indien

Kavach ist ein in Indien entwickeltes Zugkollisionsverhinderungssystem. Diese Antikollisionstechnik reduziert die Fehlerwahrscheinlichkeit auf einen Fehler in zehntausend Jahren. Die Kavach-Technologie ist auch als Train Collision Prevention System (TCAS) oder Automatic Train Protection System (ATP) bekannt. Das vorrangige Ziel besteht darin, alle Eisenbahnunfälle zu verhindern. Die Technologie hat außerdem die SIL4-Zertifizierung erhalten, was darauf hinweist, dass Fehler in mehreren hundert Jahrzehnten auf einen Fehler minimiert werden können.

Kavach wurde in Zusammenarbeit mit der indischen Industrie von der Research Design and Standards Organization (RDSO) entworfen und entwickelt und kann Lokomotivführern dabei helfen, Signal Passing At Danger (SPAD) und Übergeschwindigkeiten zu vermeiden. Darüber hinaus erleichtert es den Zugbetrieb bei widrigen Wetterbedingungen wie starkem Nebel. Das Gerät fördert das Geschwindigkeitsmanagement des Zuges und minimiert mögliche Unfälle, indem es bei Bedarf automatisch die Bremsen betätigt.

Weitere beliebte Warn- und Zugbeeinflussungssysteme

Krokodil (Frankreich)

Hierbei handelt es sich um ein in Frankreich entworfenes AWS-System, das konzeptionell dem britischen AWS sehr ähnlich ist. Der Begriff leitet sich von der geriffelten Optik der Raupengeräte ab. Es wird offiziell als Brosse Repetition Signal (BRS) bezeichnet und beschrieben. BRS ist auf allen Hauptstrecken der SNCF, SNCB und CFL installiert. Crocodile ist im Grunde ein Wachsamkeitssystem. Crocodile bietet tendenziell einen geringeren Schutz als AWS, da keine Spannungsfreiheit erkannt werden kann. Das Gerät gibt dem Fahrer in der Regel keinen Hinweis darauf, ob das System problematisch oder fehlerhaft ist. Das Krokodilsystem gilt heute möglicherweise als veraltet und überholt.

ASFA (Spanien)

ASFA ist ein beliebtes Signal- und Zugsicherungssystem für Führerstände in Spanien. Die intermittierende Gleis-zu-Zug-Kommunikation basiert auf magnetisch gekoppelten Resonanzkreisen und kann neun verschiedene Datensätze kommunizieren. Ein streckenseitiger Resonanzkreis ist auf eine Frequenz abgestimmt, die den Signalaspekt repräsentiert. Das Gerät ist nicht ausfallsicher, erinnert den Fahrer jedoch an die Signalbedingungen und fordert ihn auf, innerhalb von 3 Sekunden begrenzende Merkmale zu erkennen. Der Fahrer wird durch eine Lampe und eine Klingel gewarnt.

Automatischer Zugeinfluss (ATB EG, Niederlande)

Auf niederländischen Bahnstrecken ist das ATB-System in zwei Grundkonfigurationen verfügbar: ATB EG und ATB NG. Das ursprüngliche kontinuierliche System ist das ATB-EG, während das neue intermittierende System ATB-NG für Geschwindigkeiten bis zu 360 km/h geeignet ist.

ATB EG ist ein ausfallsicheres System, das codierte Gleisstromkreise traditioneller Bauart und zwei Varianten der Bordausrüstung, ACEC (computergestützt) oder GRS (elektronisch), verwendet und auf der überwiegenden Mehrheit von ProRail (der neuen niederländischen Infrastrukturbehörde) eingesetzt wird. Linien. Über den Schienen hängende, im Fahrzeug montierte Induktionsaufnahmespulen übertragen Daten zwischen codierten Gleisstromkreisen und Bordgeräten.

Getriebebalise-Lokomotive – (TBL, Belgien)

TBL ist in zwei Versionen erhältlich: TBL1 und TBL2. TBL1 zeigt den Signalzustand im Voraus an, gefolgt von einer Notbremsung und einer Zugauslösefunktion für gefährdete Signale. Die Datenübertragung erfolgt über schienengebundene Schleifen. Im Gegensatz zu den meisten anderen Balisensystemen benötigen die TBL-Schleifen eine externe Stromversorgung.

BACC-RS4 Codici /-SCMT (Italien)

BACC oder BAcc (automatischer Block mit kodierten Strömen) ist ein Signalblocksystem, das auf elektrifizierten 3-kV-Gleichstrom-Eisenbahnstrecken in Italien verwendet wird. Die Gleisstromkreise, die die Anwesenheit eines Zuges erkennen, stellen den Zügen auch codierte Signale zur Zugsicherung und Führerstandssignalisierung zur Verfügung. RS4 Codici, RS9 Codici und SCMT sind Zugsicherungssysteme, die BAcc verwenden.

BACC wird in zwei Varianten auf dem Großteil der RFI-Infrastruktur (Rete Ferroviaria Italiana) verwendet, die beide auf ähnliche Weise funktionieren. Herkömmliche codierte Gleisstromkreise arbeiten mit einer von zwei Trägerfrequenzen, um zwei Zugklassen zu bewältigen, die mit Geschwindigkeiten von mehr als 180 km/h oder weniger fahren. Über den Schienen hängende Induktionsaufnahmespulen übertragen Daten zwischen codierten Gleisstromkreisen und Bordgeräten.

Zugsicherungs- und Warnsysteme in verschiedenen Ländern

U-Bahnen und Stadtbahnen

Obwohl die meisten U-Bahn-Systeme auf der ganzen Welt bereits über mehr oder weniger fortschrittliche Zugsicherungssysteme verfügen und die Risiken im Allgemeinen gering sind, arbeitet die Europäische Union an der Standardisierung eines einzigen europäischen städtischen ATP-Systems für eine bessere Zugsicherheit und einen verbesserten Betrieb. Da die meisten Betreiber über eigene Standards verfügen, dürfte die Umsetzung ein langfristiges und erweitertes Ziel sein. Die Vorteile eines einheitlichen U-Bahn-Zugschutzes mögen auf den ersten Blick begrenzt erscheinen, könnten aber auf lange Sicht zu erheblichen Kosteneinsparungen führen.

Anforderungen an Hochgeschwindigkeitsstrecken

Angesichts der Schwierigkeit, eine Überlastung der Fahrerwahrnehmung zu verhindern, gelten streckenseitige Signale nicht mehr als geeignet für Züge, die mit Geschwindigkeiten über 125 Meilen pro Stunde fahren. Es wird erwartet, dass das vollständige ATP mit Kabinensignalisierung die Betriebsgeschwindigkeit auf 140 Meilen pro Stunde und mehr steigern wird, und der Einsatz von ETCS-kompatibler Ausrüstung wird voraussichtlich ein eindeutiger Ansatz sein, um dies zu erreichen. Die derzeitigen Signalsysteme müssen für konventionelle Züge beibehalten werden und können zumindest in den ersten Betriebsjahren eines eigenständigen ETCS Level 2/3-Systems für Ausweichzwecke erforderlich sein, bis Zuverlässigkeit und Betriebserfahrung dies auf der Streckenseite zulassen Signale, die entfernt werden müssen.

Konventionelle Eisenbahnen

Wenn Erneuerungen der Signaltechnik notwendig werden, wird es für traditionelle Eisenbahnen eine logische Entwicklung sein, ATP unter Verwendung der ETCS-Standards zu integrieren. Sobald das GSM-R-Netz aufgebaut und entwickelt ist und der Verzicht auf eine vollständige leitungsseitige Signalisierung genehmigt, realisierbar und sinnvoll ist, wird erwartet, dass sich dies als kostengünstige Alternative für Erneuerungen erweisen wird.

Abschluss

Aus der Analyse verschiedener Zugsicherungssysteme auf der ganzen Welt lässt sich schließen, dass die meisten Systeme eine positive Aktion erfordern, um eine Warnung oder restriktive Daten auszugeben, und dass fast alle besprochenen Signalsysteme mehr oder weniger für eine kontinuierliche Geschwindigkeit verwendet werden Überwachung und dass alle im Führerstand isoliert werden können und der Zug unabhängig von Signalverhältnissen mit normaler Geschwindigkeit gefahren werden kann. Während die oben besprochenen Signaltechnologien offenbar einen gewissen Schutz vor Kollisionen und Entgleisungen bei Übergeschwindigkeit bieten, scheint keines die vollständige und entscheidende Sicherheit zu bieten, die moderne automatische Zugsicherungssysteme bieten.

Da das System in der Lage ist, fehlende Balisen zu erkennen, zeigt TASS einige Verhaltensweisen eines legitimen ATP-Systems. Bei TPWS werden die Sender an einem bestimmten Standort mit dem Signal auf der Rückseite verbunden, sodass bei einem TPWS-Ausfall beim nächsten Signal dieses Signal einen roten Aspekt anzeigt. Dies liegt daran, dass vorbeifahrende Züge Ausfälle von Gleisanlagen nicht bemerken können. Das einheimische Kavach-Zugsicherheitssystem, das von Indian Railways neu eingeführt wurde, ist eine SIL4-Zertifizierungstechnologie (Safety Integrity Level 4), die beweist, dass Fehler in mehreren hundert Jahrzehnten auf einen Fehler reduziert werden können.

Allerdings haben vollautomatische Bahnsicherungssysteme auch einige Nachteile. In erster Linie ist es entscheidend, die Implementierung eines neuen Systems aus einer Lebenszyklusperspektive anzugehen. Ein schneller technischer Wandel ist in der Bahnindustrie nicht zulässig. Die hohen Ausrüstungskosten und die Anforderungen an die Konstruktion nach strengen Spezifikationen zum Schutz vor rauen Betriebsbedingungen erfordern eine lange Abschreibungsdauer vor dem Austausch. Dies schränkt die Fähigkeit ein, sich an den technologischen Fortschritt und die Entwicklung anzupassen. Der Mangel an Fachkräften wird den Umfang der Veränderungen, die durch eine Lebenszyklus-Ersetzungsaufgabe bewältigt werden können, weiter einschränken.

Die Vorteile des Einsatzes eines vollständig ETCS-kompatiblen ATP-Systems können in vielen Regionen nur schwer aufrechtzuerhalten sein, da TPWS- und TPWS+-Zugsicherungssysteme in den meisten modernen und den meisten europäischen Schienennetzen eingesetzt werden. Berücksichtigt man die Wartung, wird die Situation sogar noch anspruchsvoller und komplizierter. Ziel der Infrastrukturbetreiber ist es, die Menge an streckenseitiger oder streckenbasierter Hardware zu reduzieren, die regelmäßig gewartet werden muss. Es muss jedoch ein Gleichgewicht zwischen den Kosten für die Bereitstellung komplexer Technologie und der Aktualisierung der Software durch hochqualifiziertes Personal einerseits und der bodengestützten Hardware, die eine regelmäßige, aber kostengünstigere Wartung erfordert, andererseits hergestellt werden. Angesichts moderner, sicherer Arbeitsvorschriften und der Verbreitung elektronischer Signalsysteme und des damit verbundenen Wissens dürfte dieses Gleichgewicht den ETCS-Systemen zugute kommen.

Allerdings ist die Lage hinsichtlich der Bereitstellung von ETCS-Fähigkeiten bei neuen Zügen offensichtlich – alle neuen Züge werden zumindest mit der physischen Fähigkeit ausgestattet, ETCS aufzunehmen. Es sollte auch eine Notwendigkeit sein, dass künftige Schienenfahrzeugkonstruktionen den Bedürfnissen und Empfindlichkeiten der neuen Generation elektronischer Steuerungs- und Schutzsysteme in allen Schienenverkehrsnetzen weltweit Rechnung tragen, um einen besseren und sicheren Schienenverkehr zu gewährleisten.