Nachdem ich im Thread http://www.scifi-forum.de/off-topic/...-new-post.html mit vielen Begriffen um mich geworfen habe, die für einige von euch böhmische Dörfer darstellen, möchte ich an dieser Stelle einige Dinge erklären.
Vorweg: Da Züge relativ große Bremswege haben, können sie im normalen Betrieb nicht auf Sicht fahren. Sie fahren vielmehr in einem per Stellwerk festgelegten Blockabstand.
Wie funktioniert nun die Zugsicherung in Deutschland?
Wie im Straßenverkehr bei den Ampeln, gibt es in Deutschland auch im Eisenbahnverkehr Lichtsignale. Diese Signale zeigen an, ob ein vor dem Zug befindlicher Streckenabschnitt frei ist oder nicht.
Man unterteilt dabei in Hauptsignal und Vorsignal.
Das Hauptsignal, welches einen Blockabschnitt nach hinten abschließt, gibt durch die Farben rot und grün direkt an ob der vor ihm liegende Block befahrbar ist oder nicht.
Das Vorsignal, welches in einem bestimmten festgelegten Abstand vor dem Hauptsignal ist, zeigt dem Lokführer / Triebfahrzeugführer (Tf) an, welchen Signalbegriff das nächst folgende Hauptsignal anzeigt.
Zeigt ein Hauptsignal grün, zeigt auch das dazugehörige Vorsignal grün, zeigt ein Hauptsignal rot, zeigt das dazugehörige Vorsignal gelb.
Wie wird die Einhaltung der Signale überwacht?
Da ein Tf ab und zu auch mal abgelenkt sein kann, überwacht der Zug selbst, welchen Signalbegriff das letzte Signal hatte, an dem er vorbei gefahren ist.
In Deutschland wurde dazu 1934 die Punktförmige Zugbeeinflussung (PZB) erfunden, wobei als Übertragungssystem die Induktive Zugsicherung (Indusi) verwendet wird.
An jedem Signal befindet sich am Gleisrand eine elektromagnetische Koppelspule, im weiteren Verlauf kurz Gleismagnet genannt.
Eine weitere Koppelspule befindet sich am Fahrzeug, der Fahrzeugmagnet. Die Koppelspule kann nun je nach Stellung des Signal drei verschieden codierte Signale aussenden, welche in Deutschland die Frequenzen 2000 Hz (Hauptsignal, rot), 1000 Hz (Vorsignal, gelb) und 500 Hz (Kontrollsignal) haben kann. Zeigt das Signal grün, ist der Gleismagnet abgeschaltet, er gibt also gar kein Signal ab.
Im Fahrzeug befindet sich nun ein elektronische Überwachungssystem, welches mit dem Fahrzeugmagneten verbunden ist. Überfährt der Zug einen aktiven Gleismagneten gibt es durch Induktion im Fahrzeug ein Resonanzsignal und die Fahrzeugüberwachung wird aktiv.
Unser Zug fährt nun auf ein gelbes Vorsignal (Halt erwarten) zu, was bedeutet, dass das folgende Hauptsignal Halt (rot) anzeigt. Der Zug empfängt vom Gleismagnet nun ein 1000 Hz-Signal. Dadurch wird in der Bordelektronik eine Überwachung ausgelöst und der Tf muss durch die Wachsamkeitstaste den Erhalt des Signals quittieren. Je nach Abstand zum Hauptsignal wird dem Tf nun eine bestimmte Bremskurve (Die besagt, nach welcher Entfernung er welche Geschwindigkeit erreicht bzw. unterschritten haben muss.) vorgegeben, die sie nach der Länge und Gewicht des Zuges richtet.
Bremst der Zug nicht schnell genug auf seine neue Sollgeschwindigkeit, so wird eine Zwangsbremsung ausgelöst, die den Zug bis zum Stillstand abbremst. Ebenso gibt es eine Zwangsbremsung, wenn der Tf den Erhalt des Signal nicht quittiert. Diese Geschwindigkeitsüberwachung wird noch durch einen weiteren Gleismagneten kurz vor dem Hauptsignal unterstützt, der ein 500 Hz-Signal aussendet und der angibt, ab welcher Stelle der Zug langsamer als 30 km/h sein muss. Der Gleismagnet am Hauptsignal gibt nun ein 2000 Hz-Signal von sich. Überfährt der Tf mit seinem Zug nun den 2000 Hz-Magneten gibt es sofort eine Zwangsbremsung.
Die Überwachung von Geschwindigkeitswechsel ohne Lichtsignale wird analog umgesetzt, wobei es da einige Detailsunterschiede gibt. Siehe auch Linkliste im Anhang.
Zugsicherung auf Schnellfahrstrecken
Das Problem mit der PZB ist nun, dass ein Zug einen bestimmten Bremsweg hat und dadurch das Systeme eine grundsätzliche Geschwindigkeitsbeschränkung besitzt. Da in Deutschland der Abstand von Vor- und Hauptsignal maximal 1000 m beträgt, kann unter PZB nicht schneller als 160 km/h gefahren werden, da bei dieser Geschwindigkeit der Bremsweg der Züge bei mindestens 1000 m liegt.
Aus diesem Grund hat man in den 1960er eine neue Zugsicherung erfunden, die Linienförmige Zugbeeinflussung (LZB).
Die LZB ist von der Technik und Komplexität mit der PZB kaum vergleichbar.
Bei der LZB liegt ein Kabel jeweils mittig zwischen den Gleisen und am inneren Rand einer Schiene, welches man Linienleiter nennt. Dieser überträgt in Form von kurzen Telegrammen permanent Daten zwischen Zug und Stellwerk. Damit die Position des Zuges genau festgelegt werden kann, gibt es alle 100 m eine Kreuzung, wo der Linienleiter in der Gleismitte und der am Rand vertauscht werden. Zusätzlich verfügt der Zug noch über ein Hodometer (-> Hodometer ? Wikipedia), welcher den zurückgelegten Abstand seit dem letzten Kontakt zählt.
Bei der LZB wird im Gegensatz zur PZB komplett auf Lichtsignale verzichtet. Der Zug fährt also auf elektronische Sicht, d.h. dem Tf wird der Abstand zum nächsten Geschwindigkeitswechsel oder besetzten Block direkt auf dem Führerstand angezeigt
Da die elektronische Sicht auf bis zu 20 km funktioniert, kann ein Zug nun mit einem maximalen Bremsweg von 20 km mit Geschwindigkeit über 160 km/h fahren. In Deutschland ist unter LZB eine Maximalgeschwindigkeit von 300 km/h zugelassen, wobei es aber eine allgemeine Verfügung für eine Maximalgeschwindigkeit von 250 km/h gibt, die nur mittels Sondergenehmigung mit zusätzlichen Sicherheitsauflagen umgangen werden kann.
Außerdem kann unter LZB bei niedrigen Geschwindigkeiten der Zugfolgeabstand verkleinert werden, da man aufgrund der permanenten Überwachung die Blockabstände verkürzen kann. Darum wird die LZB z.B. in München bei der S-Bahn benutzt. Obwohl die S-Bahnen nur vmax 160 km/h haben, können sie durch die LZB in viel kürzeren Abständen fahren.
Europäische Zugsicherung (ETCS)
Das Problem ist nun, dass jedes Land in Europa quasi ein eigenes Zugsicherungssystem hat und man für länderübergreifenden Verkehr immer Mehrsystemfahrzeuge braucht, die alle Zugsicherungssysteme der einzelnen Länder beherrschen, in der sie jeweils fahren dürfen.
Um das zu vereinheitlichen wurde ein europaweites neues Zugsicherungssystem entworfen, dass nun für alle Neubauvorhaben auf transeuropäischen Korridoren vorgeschrieben ist.
Das System nennt sich European Train Control System (ETCS).
Dieses System arbeitet wieder auf einem ganz anderen System als PZB oder LZB. Bei ETCS gibt es wie bei der LZB eine kontinuierliche Datenübertragung von Zug und Stellwerk. Allerdings werden die Daten nicht mittels eines Linienleiter übertragen sondern per Funk. Im Prinzip nutzt das System Handyfunkfrequenzen, welche speziell auf den Eisenbahnbetrieb zugeschnitten wurden. Man spricht auch von GSM-R.
Im Gleis liegt in einem bestimmten Abstand eine sogenannte Balise, welche vergleichbar mit einen RFID-Chip (-> RFID ? Wikipedia) ist. Fährt der Zug mit einer aktiven Antenne darüber, wird die Balise durch einen Induktionsstrom mit Energie versorgt und sendet ein Datenpaket an den Zug, welches die aktuelle Position beinhaltet. Die Wirkung ist also vergleichbar mit einer LZB-Linienleiterkreuzung.
Bei Stuttgart 21 sollen nun, da es sich um eine Neubaustrecke auf einem transeuropäischen Korridor handelt, das ETCS-System zum Einsatz kommen.
Allerdings bleiben die bisherigen PZB-Lichtsignale als Rückfallebene bestehen, für den Fall das ETCS mal ausfällt. Nur im Neubauabschnitt, sprich den Tunnel, soll aus Kostengründen auf PZB verzichtet werden, warum alle dort fahrenden Züge dann ein ETCS-Ausrüstung benötigen.
Anhang (Weitere Informationen)
-> http://de.wikipedia.org/wiki/Signalbegriff
-> http://de.wikipedia.org/wiki/Zugbeeinflussung
-> www.stellwerke.de - Alles über Stellwerke
-> Punktförmige Zugbeeinflussung ? Wikipedia
-> Geschwindigkeitsprüfabschnitt ? Wikipedia
-> Geschwindigkeitsüberwachung Neigetechnik ? Wikipedia
-> LZB ? Wikipedia
-> FZB ? Wikipedia
-> European Train Control System ? Wikipedia
Vorweg: Da Züge relativ große Bremswege haben, können sie im normalen Betrieb nicht auf Sicht fahren. Sie fahren vielmehr in einem per Stellwerk festgelegten Blockabstand.
Wie funktioniert nun die Zugsicherung in Deutschland?
Wie im Straßenverkehr bei den Ampeln, gibt es in Deutschland auch im Eisenbahnverkehr Lichtsignale. Diese Signale zeigen an, ob ein vor dem Zug befindlicher Streckenabschnitt frei ist oder nicht.
Man unterteilt dabei in Hauptsignal und Vorsignal.
Das Hauptsignal, welches einen Blockabschnitt nach hinten abschließt, gibt durch die Farben rot und grün direkt an ob der vor ihm liegende Block befahrbar ist oder nicht.
Das Vorsignal, welches in einem bestimmten festgelegten Abstand vor dem Hauptsignal ist, zeigt dem Lokführer / Triebfahrzeugführer (Tf) an, welchen Signalbegriff das nächst folgende Hauptsignal anzeigt.
Zeigt ein Hauptsignal grün, zeigt auch das dazugehörige Vorsignal grün, zeigt ein Hauptsignal rot, zeigt das dazugehörige Vorsignal gelb.
Wie wird die Einhaltung der Signale überwacht?
Da ein Tf ab und zu auch mal abgelenkt sein kann, überwacht der Zug selbst, welchen Signalbegriff das letzte Signal hatte, an dem er vorbei gefahren ist.
In Deutschland wurde dazu 1934 die Punktförmige Zugbeeinflussung (PZB) erfunden, wobei als Übertragungssystem die Induktive Zugsicherung (Indusi) verwendet wird.
An jedem Signal befindet sich am Gleisrand eine elektromagnetische Koppelspule, im weiteren Verlauf kurz Gleismagnet genannt.
Eine weitere Koppelspule befindet sich am Fahrzeug, der Fahrzeugmagnet. Die Koppelspule kann nun je nach Stellung des Signal drei verschieden codierte Signale aussenden, welche in Deutschland die Frequenzen 2000 Hz (Hauptsignal, rot), 1000 Hz (Vorsignal, gelb) und 500 Hz (Kontrollsignal) haben kann. Zeigt das Signal grün, ist der Gleismagnet abgeschaltet, er gibt also gar kein Signal ab.
Im Fahrzeug befindet sich nun ein elektronische Überwachungssystem, welches mit dem Fahrzeugmagneten verbunden ist. Überfährt der Zug einen aktiven Gleismagneten gibt es durch Induktion im Fahrzeug ein Resonanzsignal und die Fahrzeugüberwachung wird aktiv.
Unser Zug fährt nun auf ein gelbes Vorsignal (Halt erwarten) zu, was bedeutet, dass das folgende Hauptsignal Halt (rot) anzeigt. Der Zug empfängt vom Gleismagnet nun ein 1000 Hz-Signal. Dadurch wird in der Bordelektronik eine Überwachung ausgelöst und der Tf muss durch die Wachsamkeitstaste den Erhalt des Signals quittieren. Je nach Abstand zum Hauptsignal wird dem Tf nun eine bestimmte Bremskurve (Die besagt, nach welcher Entfernung er welche Geschwindigkeit erreicht bzw. unterschritten haben muss.) vorgegeben, die sie nach der Länge und Gewicht des Zuges richtet.
Bremst der Zug nicht schnell genug auf seine neue Sollgeschwindigkeit, so wird eine Zwangsbremsung ausgelöst, die den Zug bis zum Stillstand abbremst. Ebenso gibt es eine Zwangsbremsung, wenn der Tf den Erhalt des Signal nicht quittiert. Diese Geschwindigkeitsüberwachung wird noch durch einen weiteren Gleismagneten kurz vor dem Hauptsignal unterstützt, der ein 500 Hz-Signal aussendet und der angibt, ab welcher Stelle der Zug langsamer als 30 km/h sein muss. Der Gleismagnet am Hauptsignal gibt nun ein 2000 Hz-Signal von sich. Überfährt der Tf mit seinem Zug nun den 2000 Hz-Magneten gibt es sofort eine Zwangsbremsung.
Die Überwachung von Geschwindigkeitswechsel ohne Lichtsignale wird analog umgesetzt, wobei es da einige Detailsunterschiede gibt. Siehe auch Linkliste im Anhang.
Zugsicherung auf Schnellfahrstrecken
Das Problem mit der PZB ist nun, dass ein Zug einen bestimmten Bremsweg hat und dadurch das Systeme eine grundsätzliche Geschwindigkeitsbeschränkung besitzt. Da in Deutschland der Abstand von Vor- und Hauptsignal maximal 1000 m beträgt, kann unter PZB nicht schneller als 160 km/h gefahren werden, da bei dieser Geschwindigkeit der Bremsweg der Züge bei mindestens 1000 m liegt.
Aus diesem Grund hat man in den 1960er eine neue Zugsicherung erfunden, die Linienförmige Zugbeeinflussung (LZB).
Die LZB ist von der Technik und Komplexität mit der PZB kaum vergleichbar.
Bei der LZB liegt ein Kabel jeweils mittig zwischen den Gleisen und am inneren Rand einer Schiene, welches man Linienleiter nennt. Dieser überträgt in Form von kurzen Telegrammen permanent Daten zwischen Zug und Stellwerk. Damit die Position des Zuges genau festgelegt werden kann, gibt es alle 100 m eine Kreuzung, wo der Linienleiter in der Gleismitte und der am Rand vertauscht werden. Zusätzlich verfügt der Zug noch über ein Hodometer (-> Hodometer ? Wikipedia), welcher den zurückgelegten Abstand seit dem letzten Kontakt zählt.
Bei der LZB wird im Gegensatz zur PZB komplett auf Lichtsignale verzichtet. Der Zug fährt also auf elektronische Sicht, d.h. dem Tf wird der Abstand zum nächsten Geschwindigkeitswechsel oder besetzten Block direkt auf dem Führerstand angezeigt
Da die elektronische Sicht auf bis zu 20 km funktioniert, kann ein Zug nun mit einem maximalen Bremsweg von 20 km mit Geschwindigkeit über 160 km/h fahren. In Deutschland ist unter LZB eine Maximalgeschwindigkeit von 300 km/h zugelassen, wobei es aber eine allgemeine Verfügung für eine Maximalgeschwindigkeit von 250 km/h gibt, die nur mittels Sondergenehmigung mit zusätzlichen Sicherheitsauflagen umgangen werden kann.
Außerdem kann unter LZB bei niedrigen Geschwindigkeiten der Zugfolgeabstand verkleinert werden, da man aufgrund der permanenten Überwachung die Blockabstände verkürzen kann. Darum wird die LZB z.B. in München bei der S-Bahn benutzt. Obwohl die S-Bahnen nur vmax 160 km/h haben, können sie durch die LZB in viel kürzeren Abständen fahren.
Europäische Zugsicherung (ETCS)
Das Problem ist nun, dass jedes Land in Europa quasi ein eigenes Zugsicherungssystem hat und man für länderübergreifenden Verkehr immer Mehrsystemfahrzeuge braucht, die alle Zugsicherungssysteme der einzelnen Länder beherrschen, in der sie jeweils fahren dürfen.
Um das zu vereinheitlichen wurde ein europaweites neues Zugsicherungssystem entworfen, dass nun für alle Neubauvorhaben auf transeuropäischen Korridoren vorgeschrieben ist.
Das System nennt sich European Train Control System (ETCS).
Dieses System arbeitet wieder auf einem ganz anderen System als PZB oder LZB. Bei ETCS gibt es wie bei der LZB eine kontinuierliche Datenübertragung von Zug und Stellwerk. Allerdings werden die Daten nicht mittels eines Linienleiter übertragen sondern per Funk. Im Prinzip nutzt das System Handyfunkfrequenzen, welche speziell auf den Eisenbahnbetrieb zugeschnitten wurden. Man spricht auch von GSM-R.
Im Gleis liegt in einem bestimmten Abstand eine sogenannte Balise, welche vergleichbar mit einen RFID-Chip (-> RFID ? Wikipedia) ist. Fährt der Zug mit einer aktiven Antenne darüber, wird die Balise durch einen Induktionsstrom mit Energie versorgt und sendet ein Datenpaket an den Zug, welches die aktuelle Position beinhaltet. Die Wirkung ist also vergleichbar mit einer LZB-Linienleiterkreuzung.
Bei Stuttgart 21 sollen nun, da es sich um eine Neubaustrecke auf einem transeuropäischen Korridor handelt, das ETCS-System zum Einsatz kommen.
Allerdings bleiben die bisherigen PZB-Lichtsignale als Rückfallebene bestehen, für den Fall das ETCS mal ausfällt. Nur im Neubauabschnitt, sprich den Tunnel, soll aus Kostengründen auf PZB verzichtet werden, warum alle dort fahrenden Züge dann ein ETCS-Ausrüstung benötigen.
Anhang (Weitere Informationen)
-> http://de.wikipedia.org/wiki/Signalbegriff
-> http://de.wikipedia.org/wiki/Zugbeeinflussung
-> www.stellwerke.de - Alles über Stellwerke
-> Punktförmige Zugbeeinflussung ? Wikipedia
-> Geschwindigkeitsprüfabschnitt ? Wikipedia
-> Geschwindigkeitsüberwachung Neigetechnik ? Wikipedia
-> LZB ? Wikipedia
-> FZB ? Wikipedia
-> European Train Control System ? Wikipedia
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