Bahntechnik
Eisenbahn - Leittechnik
Was ist Leittechnik und wozu dient sie?
Leittechnik, das sind Computer, die Vorgänge überwachen und steuern.
Die Computer, ihre Software, die Sensoren zur Erfassung der Zustände
und die Mittel zur Beeinflussung sind nicht eben billig. Dies gilt
schon für die Gebäude - Leittechnik in Bürohochhäusern (wer leistet
sich schon sowas für sein Einfamilienhaus?), erst recht aber, wenn
die Leittechnik in kleinen Stückzahlen hochspezifische
Aufgaben bewältigen und dabei erst noch den Kriterien der
"signaltechnischen Sicherheit"
genügen soll. Weshalb also setzen die Bahnen Leittechnik ein?
Drei Schwerpunkte können dazu genannt werden :
- Hilfsmittel zur Erfassung immer komplexerer Betriebsabläufe
- hohe Zugsdichte mit kurzen Zugsfolgezeiten (Abstand zwischen hintereinander verkehrenden Zügen)
- höhere Geschwindigkeiten der Züge
- Vernetzung des gesamten öffentlichen Verkehrs mit komplexen Umsteigebeziehungen
- ganzheitliche Betriebsführung eines Knotens mit
seinen Zulaufstrecken
- alle Informationen zentral vorhanden
- rasche Entscheidungen ohne langwierige Absprachen möglich
- Zugriff auf alle technischen Systeme
- Einsparung von Personalkosten
Die Leittechnik ermöglicht den dauernden oder zeitweisen Fernbetrieb von Stationen, welche über moderne Stellwerkanlagen verfügen. Dadurch kann die Besetzung kleiner und mittlerer Stationen aufgehoben werden. In den grösseren Zentren werden die Arbeitsplätze konzentriert, sodass die Schichtpläne rationell gestaltet und die Nachtdienste auf das unerlässliche Minimum reduziert werden.
Funktionen der Leittechnik
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Betriebsleitzentrale Lausanne © Foto-Service SBB ( SBB-Bilddatenbank) |
Mit moderner Leittechnik kann der Bahnbetrieb von einer oder einigen wenigen Betriebszentralen pro Bahnunternehmung aus gesteuert werden. Sie ist Bedien-, Anzeige-, Dispositions- und Automatisierungs- System und beliefert weitere Systeme (z.B. zur Fahrgastinformation oder zur Rollmaterial-Bewirtschaftung) mit Informationen. Bei den Schweizerischen Bundesbahnen SBB AG sind die Dispositionsebene (drei Betriebsleitzentralen in Lausanne, Luzern und Zürich) und die operative Bedienung (rund 15 - 20 Operative Betriebszentren) zur Zeit noch getrennt.
Nachfolgend werden die Funktionen beschrieben, die von der aktuell bei den Schweizer Bahnen eingesetzten Leittechnik - Generation erfüllt werden. Aufgrund unterschiedlicher Netzgrösse, Netzdichte, Netzauslastung, Charakteristik (vorherrschende Zugkategorien z.B. Hochgeschwindigkeitszüge, Fernverkehrszüge, Regionalzüge, Transitgüterzüge, Nahgüterzüge) sehen die Aufgabenstellung und die gefundenen Lösungen bei verschiedenen europäischen Bahnen auf den ersten Blick ganz unterschiedlich aus. Trotz aller konzeptioneller und begrifflicher Differenzen überwiegen jedoch bei genauerem Hinsehen die Gemeinsamkeiten bei den wesentlichen Grundfunktionen.
- Die Stellwerk - Fernsteuerung
- Anzeige des aktuellen Zustandes der Sicherungsanlagen
- Bedienung der Sicherungsanlagen
- Der Funkgleismelder und die Depotverwaltung
zur rationellen Abwicklung der Rangiermanöver
- Die Automatik - Funktionen
- Die Zugnummernmeldung (ZN) bzw. Zuglaufverfolgung (ZLV)
verschafft dem Personal den Überblick über die Betriebslage und ist Grundlage für die anderen Automatik - Systeme. - Die Zuglenkung mit automatischer Konfliktlösung
steuert das Einfädeln und Abkreuzen von Zügen in der richtigen Reihenfolge und garantiert die Einhaltung von Anschlüssen - Die Fahrgastinformation
- Die Erkennung von Verspätungen und Konflikten
basiert auf der Zugnummernmeldung (Erfassung der Zuglage) und den Fahrplandaten der Zuglenkung.
- Die Zugnummernmeldung (ZN) bzw. Zuglaufverfolgung (ZLV)
Die Grundlage: Fernübertragung
Grundsätzlich würde die Relais - Technik erlauben, Stellwerke über eine entsprechende Anzahl von Drähten fernzusteuern. Im Jahre 1939 wurde die erste mehradrige Fernübertragung bei den Schweizerischen Bundesbahnen in Betrieb genommen. Sie verband die Befehlsstelle in Luzern mit den abhängigen Stellwerken in Sentimatt (Distanz ca. 3 km) und Fluhmühle (Distanz ca. 4 km). Eine ausgeklügelte Relais-Apparatur fasste die Meldungen und Befehle zusammen und sorgte so dafür, dass nicht für jede einzelne Meldung und für jeden Befehl eine eigene Ader benötigt wurde. Damit konnte man auch etwas grössere Stationen über ein Kabel mit rund 50 Adern fernsteuern. Die zweite Fernsteuerung dieser Generation wurde 1946 für die automatischen Blockstationen im Gotthardtunnel in Betrieb genommen.
Diese Mittel stiessen aber bald an ihre Grenzen:
- Die überbrückbare Distanz war auf wenige Kilometer begrenzt
- Der Bedarf an Kabeladern und damit die Kosten waren relativ hoch
- Elektronische Schaltungen erlaubten, die Meldungen und Befehle zusammenzufassen und damit nacheinander auf einem Aderpaar statt gleichzeitig auf vielen Adern zu übertragen.
- Modems, wie sie im Prinzip heute noch bei jedem Heim-PC mit Internetanschluss benützt werden, besorgten die Umsetzung der elektronischen Schaltzustände in elektrische Schwingungen, die denen eines Telefongesprächs entsprechen und somit über sehr grosse Distanzen übertragen werden können.
Stellwerk - Anzeige und -Bedienung
Anzeige des aktuellen Zustandes der Sicherungsanlagen
- auf Übersichtsbildern (ganze Strecken)
zur Überwachung des Zugverkehrs - auf Lupenbildern (einzelne Stationen mit allen Details)
- zur Abwicklung der Rangiermanöver
- zur Abklärung von Ausnahmesituationen
Die Anzeige erfolgt beim heutigen Stand der Technik auf vollgrafischen Farbbildschirmen mit Symbolen. Der Zustand der Gleisanlage wie auch die Elemente der Aussenanlage (Weichen, Signale usw.) werden mit Farben dargestellt.
Die Anzeige muss signaltechnisch sicher sein, d.h. ein technischer Defekt darf sich höchstens "auf die sichere Seite" hin auswirken (z.B. Gleis wird als belegt dargestellt, obwohl es frei ist, keinesfalls umgekehrt). Erreicht wird dies durch ein ganzes Bündel von Massnahmen im Stellwerk, bei der Informations - Übertragung und bei der Bildaufbereitung, an der zwei Rechner beteiligt sind. Je nach Stand der Technik werden dazu ganz unterschiedliche Verfahren benutzt.
Stellwerk - Bedienung
Die Bedienung erfolgt je nach Bahnunternehmung bzw. Hersteller des Systems über Tastatur, Grafiktablett und/oder Tastatur. Für die Bedienung über Tastatur werden abgekürzte Codeworte verwendet (z.B. "Z" für "Zugfahrstrasse stellen" oder "R" für "Rangierfahrstrasse stellen"). Auch in der Bedienrichtung wird durch Verfahren sichergestellt, dass keine unbeabsichtigten Befehle ans Stellwerk abgesetzt werden.
Funkgleismelder und Depotverwaltung
erlauben den Rangierdiensten bzw. dem Depotpersonal, Rangierfahrten über die Tastatur des Funkgerätes bzw. eines PC statt telefonisch beim Fahrdienstleiter anzufordern. Die Fahrstrassen - Anforderungen werden übersichtlich auf dem Bildschirm präsentiert, der Fahrdienstleiter muss sie nicht mehr aufschreiben, und kann die optimale Reihenfolge unter Berücksichtigung des Zugverkehrs festlegen.
Missverständnisse aufgrund hohen Geräuschpegels im Kommandoraum und schlechter Tonqualität sowie Schreibfehler entfallen. Wenn Schutzweichen gegenüber Zugfahrstrassen absoluten Flankenschuzt gewährleisten, kann ein einzelnes Rangierteam über den Funkgleismelder seine Fahrstrassen sogar völlig autonom einstellen.
Zugnummernmeldung (ZN) / Zuglaufverfolgung (ZLV)
Jeder Zug wird seit den Pionierzeiten des 19. Jahrhunderts durch eine eindeutige Nummer identifiziert, die innerhalb einer Bahnunternehmung pro Tag nur einmal vorkommt. Die Zugnummern werden im Fahrplan publiziert und in einigen Ländern auch in den mündlichen Ansagen sowie auf Abfahrtsplakaten und -Anzeigern erwähnt.
Bis über die Mitte des 20. Jahrhunderts hinaus war es für die Bahnangestellten leicht möglich, die Nummern der Züge und ihre Beziehungen zueinander (Reihenfolge, Abkreuzen, Anschlüsse) im Fahrplan bezüglich der von ihnen betreuten Streckenabschnitte und Stationen auswendig zu kennen und die Züge auf grafischen Fahrplanausdrucken zu verfolgen. Abweichungen vom Fahrplan mussten aber telefonisch vorgemeldet werden.
Bei den heutigen Zugsdichten ist dies auf Hauptstrecken und in Knotenbahnhöfen schlicht unrealistisch. Die Zugnummernmeldung erlaubt die eindeutige Identifikation der Züge und lässt damit eine kurzfristige Änderung der Zugsreihenfolge ohne Benachrichtigung zu (örtlich getrennte Dienststellen werden auf Bildschirmen automatisch über die Reihenfolge informiert).
Deshalb werden seit den 1960'er Jahren Zugnummernmeldeanlagen gebaut, die den Fahrweg jedes einzelnen Zuges verfolgen. Dabei wird bei allem technologischen Fortschritt immer dasselbe Prinzip angewendet:
- Strecken und Bahnhöfe werden in Abschnitte von einem Hauptsignal zum nächsten unterteilt, ein solcher Abschnitt wird als ZN-Feld bezeichnet und auf dem Bildschirm wird für jedes ZN-Feld der Platz für eine - je nach Bahnverwaltung - 5- oder 6-stellige Zugnummer reserviert.
- Wird eine Fahrstrasse eingestellt und zeigt das Hauptsignal Fahrt, so müssen nach den Regeln der Sicherungstechnik die Weichen verschlossen sein. Wird dem Rechner also eine Signal-Fahrtstellung gemeldet, so kann das Ziel der Fahrstrasse aufgrund der aktuellen Weichenlage-Meldungen ermittelt werden. Die ZN-Anlage macht dann eine so genannte "Weg-Fortschaltung" vom ZN-Feld vor dem Hauptsignal zum Ziel-ZN-Feld.
- Fährt der Zug beim Signal vorbei, wird die Belegung des Gleisabschnittes gemeldet, die ZN-Anlage macht daraus eine "Orts-Fortschaltung": Die Zugnummer wird auf dem alten ZN-Feld gelöscht und im neuen ZN-Feld angezeigt.
- Orts- und Weg-Fortschaltungen werden auf den Bildschirmen mit unterschiedlichen Farben dargestellt.
Prinzip: bedruckte Metallstreifen werden bündelweise auf Achsen
montiert. Schrittmotoren bringen den gewünschten Metallstreifen
in die sichtbare Position.
