Eisenbahn - Leittechnik

Wozu Leittechnik?

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 :

Funktionen der Leittechnik

Betriebsebenen Betriebsleitzentrale Lausanne der SBB AG
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 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 Entwicklung der Elektronik und der Computertechnik in den 1960'er brachte hier ganz neue Möglichkeiten.

Stellwerk - Anzeige und -Bedienung

Anzeige des aktuellen Zustandes der Sicherungsanlagen

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:

Zugnummernbild: Der Zug 720 befindet sich auf der Strecke rechts vom Bahnhof (Zugnummer - Ort weiss auf rot auf dem Streckengleisfeld). Das Einfahrsignal ist bereits offen, so dass im Stationsgleisfeld 2 Zugnummer - Weg (grün) angezeigt wird.

Automatischer Signalbetrieb (aSB) / Selbststellbetrieb

Stellwerkseitig bildet der automatische Signalbetrieb (Bezeichnung in der Schweiz) bzw. Selbststellbetrieb (Bezeichnung in Deutschland) die Basis für die Automatisierung des Zugverkehrs. Dabei wird im Spurplanstellwerk jeder Hauptsignal - Relaissatz mit einem Automatik - Relaissatz mit folgenden Aufgaben ergänzt:

Im elektronischen Stellwerk übernimmt ein Software - Funktionsblock die gleiche Aufgabe. Spurplanstellwerke, die heute mit aSB nachgerüstet werden, erhalten anstelle der Automatik - Relaissätze eine sogenannte "Speicherprogrammierte Steuerung" (SPS), die auch in der Gebäude- und Industrie - Leittechnik häufig eingesetzt wird, um einfache Automatisierungs - Abläufe anlagenspezifisch zu lösen.

Der automatische Signalbetrieb kann für jedes einzelne Signal ein- und ausgeschaltet werden. Er bildet die Grundlage für die Zuglenkung.

Zuglenkung

Erste Zuglenksysteme arbeiteten mit einer sogenannten "Lenkziffer", die der Zugnummer vorangestellt wurde. Für die Ausscheidung des Fahrweges an einfachen Verzweigungen war dies durchaus brauchbar, der begrenzte Ziffernvorrat schränkte aber schon die Nutzung in grösseren Stationen sehr ein. Zudem mussten Kreuzungen und Reihenfolgen nach wie vor von Hand disponiert werden.

Die Entwicklung der Computertechnik erlaubte es ab etwa 1990, den Fahrplan effizient zu erfassen und die Fahrplandaten in Echtzeit auszuwerten. Die Fahrplandatenbank enthält nebst dem Fahrweg des Zuges weitere Informationen:

Die Daten werden als Jahresfahrpläne in einer Zugdatenbank eingegeben. Auf der Ebene des Jahresfahrplans können Verkehrsperioden (z.B. "Verkehrt nur Montag bis Freitag", "Verkehrt nur an Sonn- und Feiertagen") berücksichtigt werden. Zudem können für einzelne Tage Tagesabweichungen (z.B. infolge von Baustellen) eingegeben werden. Zweimal täglich werden die Daten aus dem Jahresfahrpan in Halbtages - Fahrpläne kopiert und auf das eigentliche Zuglenk - System und weitere Interessenten (z.B. Fahrgastinformations - Anlagen) übertragen.

Die Zuglenkung wirkt auf den automatischen Signalbetrieb. Dieser kann grundsätzlich auch ohne die Zuglenkung mit starren Fahrstrassen - Zielen arbeiten. Beim Betrieb mit Zuglenkun gibt diese sogenannte "Lenkkriterien" an den aSB aus, die Start und Ziel definieren. Der durch die Zugsannäherung ausgelöste Signalanstoss bleibt dann solange unwirksam, bis das Lenkkriterium eintrifft. Gewisse Konflikte lösen sich von selbst (Anschlüsse, Behinderungen), bei anderen (Dispositionshalte) wird der Fahrdienstleiter optisch und akustisch auf den Handlungsbedarf aufmerksam gemacht. Bei einem allfälligen Ausfall des Zuglenksystems bzw. bei geplanter zeitweiliger Ausserbetriebnahme zwecks Erweiterung der Anlagen kann auch bei gelenkten Signalen der aSB in die "starre" Betriebsart mit einem Vorzugsziel umgeschaltet werden.

Fahrgastinformation

Für die automatische Fahrgastinformation stehen heute verschiedene System zur Verfügung:

Konflikterkennung

Beim aktuellen Stand der Technik sind folgende Funktionen möglich:
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