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Transportation Wie modernste Zugsteuerungen den Personenverkehr optimieren

| Autor / Redakteur: Christoph Dossow * / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Der Schienenverkehr in Metropolen muss immer mehr Passagiere befördern. Einfach mehr Züge einzusetzen, genügt nicht – neue Zugsteuersysteme sind gefragt! Hier erfahren Sie, worauf es dabei ankommt.

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Hightech auf der Schiene: zuverlässige Subsysteme, Steckverbinder und Kabelverbindungen sind die Säulen der kommunikationsbasierten Zugsteuerung
Hightech auf der Schiene: zuverlässige Subsysteme, Steckverbinder und Kabelverbindungen sind die Säulen der kommunikationsbasierten Zugsteuerung
(Bild: Bombardier)

Mit dem weltweiten Wachstum der Ballungszentren und Metropolen steigt auch der Bedarf an umweltfreundlichen, zuverlässigen und kostengünstigen Verkehrssystemen für eine große Bevölkerungszahl. Der Schienenverkehr ist dabei die Nr. 1. Um die benötigten Kapazitäten zu realisieren, ist es mit einer kontinuierlichen Erhöhung der Zugzahlen allein nicht getan – ein neues, hochmodernen Signalsystems ist ebenso notwendig. Aus diesem Grund entstand die „kommunikationsbasierte Zugsteuerung“ (Communications-Based Train Control = CBTC) – ein völlig neues, interkommunikatives System zur Verbesserung der Sicherheit und Erhöhung der Zugfrequenzen auf U- und S-Bahn-Strecken.

Die kommunikationsbasierte Zugsteuerung als Ergänzung

Bei der kommunikationsbasierten Zugsteuerung handelt es sich im Wesentlichen um ein Eisenbahnsignalsystem, das Zug und Fahrwegausstattung miteinander kommunizieren lässt. Das System ergänzt herkömmliche automatische Zugsteuerungskonzepte durch moderne Kommunikationstechnik.

CBTC erfasst Zugposition sehr exakt

Die Position eines Zugs wird mit sehr hoher Genauigkeit ermittelt, eine sichere Reduzierung der Zeitintervalle zwischen den Zügen ist somit möglich und führt zu einer Erhöhung der Streckenkapazität. Das auf dem Standard IEEE 1474 beruhende CBTC-System gilt heute für alle neuen U-Bahn-Projekte als unabdinglich und wird weltweit eingesetzt.

Herkömmliche Signalsysteme basieren auf der Ortung von Zügen in Streckenabschnitten, den so genannten Blocks. Um zu verhindern, dass ein Zug in einen besetzten Block einfährt, sind alle Blöcke durch Signalsysteme geschützt. Da die Position der Blöcke durch die Infrastruktur festgelegt ist, spricht man von einem Festblocksystem, die Kapazität eines solchen Systems ist stark begrenzt.

Das Konzept des beweglichen Blocks

Mit dem CBTC wird das Konzept des „beweglichen Blocks“ eingeführt. Der für jeden Zug geschützte Streckenabschnitt wird nicht mehr durch die Infrastruktur definiert. Die Züge selbst übermitteln ihre exakte Position, die Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung und den Bremsweg des Zugs. Der Zug selbst erhält kontinuierlich Informationen über die Entfernung zum vorausfahrenden Zug und kann so seinen Sicherheitsabstand entsprechend anpassen. Eines der ersten CBTC-Projekte im Großmaßstab war die Metro-Linie 14 in Paris. Hier konnte gezeigt werden, dass sich eine U-Bahn mit größerer Verfügbarkeit als alle anderen Linien betreiben lässt – und zwar vollkommen führerlos.

GoA-Stufen beschreiben die Automatisierungsgrade

Die Definition des Zugbetriebs kann sehr komplex sein, da sie von vielen Kriterien abhängt. Vier Aufgaben, anhand derer die Unterschiede zwischen den verschiedenen Betriebsarten leicht verständlich werden, lassen sich jedoch herausgreifen: Zugbewegung, Halt im Bahnhof, Betätigung der Türen und Wiederherstellung nach Ausfall. Jede dieser Aufgaben kann von einem Fahrer an Bord des Zugs vorgenommen, vom Fahrer nicht ausgeführt, jedoch überwacht oder vollautomatisch durchgeführt werden. Die Automatisierungsgrade werden üblicherweise in GoA-Stufen eingeteilt (GoA: Grade of Automation, also Automatisierungsgrad):

  • GoA1 ist die herkömmliche manuelle Betriebsart.
  • GoA2 ist die halbautomatische Betriebsart (halbautomatische Zugführung bzw. Semi-automated Train Operation, STO).
  • GoA3 ist die führerlose Betriebsart (fahrerbegleitete automatische Zugführung bzw. Driverless Train Operation, DTO).
  • GoA4 ist die vollautomatische Betriebsart (unbegleitete automatische Zugführung bzw. Unattended Train Operation, UTO).

Je höher die GoA-Stufe, desto höher müssen die Sicherheits-, Funktions- und Leistungsstufen sein.

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