Home
Stellwerke
BZ / RZÜ
  

      

    

  

        

   Update:22.01.2012

 

BAHNTECHNIK          

           Ein grober Überblick.......       

Leit - und Sicherungstechnik (LST)

Die heutige Bahn bzw. die heutigen Bahngesellschaften erfüllen die verschiedenartigsten Aufgaben. Ihre Hauptaufgabe ist das Betreiben und Durchführen von Zugfahrten und die damit verbundene Beförderung von Personen und Gütern.  Dazu ist ein sehr hoher technischer Aufwand notwendig, der eine sichere Zugfahrt überhaupt erst ermöglicht.

Steuerzentralen (Stellwerke) dienen dazu, den Schienenfahrzeugen die richtigen Fahrwege einzustellen und diese zu sichern. Lichtsignale bzw. Funksignale signalisieren den Fahrzeugführern ob eine Zugfahrt stattfinden darf oder nicht. Es werden sog. Fahrstraßen eingestellt, in denen sich die Züge z.B. durch einen definierten Bahnhofsbereich bewegen. Die Lichtsignale signalisieren erst dann einen Fahrbefehl (z.B. Hp1 oder Hp2), wenn die vorliegende Strecke frei von Fahrzeugen ist und alle Weichen und beispielsweise auch Bahnübergänge die korrekte (End-) Lage erreicht haben und verriegelt sind. Desweiteren laufen andere Weichen, außerhalb der Fahrstraße in (dem Fahrweg abgeneigte) Sicherheitsstellungen. Auch die Position und die Geschwindigkeit der Fahrzeuge bzw. Fahrzeugeinheiten wird erfasst und überwacht.

-> Direkt zum Bereich:      oder 

Die Zustände der Weichenanlagen, Signalanlagen usw. sowie die Ortungen der Fahrzeuge werden heutzutage meist auf Stelltischen oder Panoramawänden sowie immer häufiger auf Computersystemen virtuell dargestellt. 

Hier ein paar Beispiele:     oder

Sämtliche Weichen- und Gleise werden in Abschnitte aufgeteilt. Diese Abschnitte können entweder von einem Schienenfahrzeug belegt sein oder nicht belegt sein. Bei einer Zugfahrt werden beispielsweise nacheinander die entsprechenden Abschnitte der Weichen und Gleise belegt und wieder frei gefahren. Dies wird als Gleisfreimeldeanlage bezeichnet. Zur Erkennung bzw. Detektion der jeweiligen Frei / Belegt-Zustände kommen Gleisschaltmittel wie beispielsweise mechanische Schalter , Gleiskreise oder elektronische Achszähler ( induktives Prinzip ) zum Einsatz. Bei den Achszählsystemen werden jeweils die Anzahl der Achsen ein- bzw. ausgezählt. Stimmt die Anzahl der ein- und ausgefahrenen Achsen überein, so ist dieser Abschnitt wieder freigemeldet. Um in großen Stellwerksanlagen den Überblick der jeweils besetzten Gleise zu behalten, werden diesen Gleisabschnitten Zugnummernfelder zugeordnet, die beispielsweise die entsprechende Zugnummer oder eine anderweitige Kennung enthalten können.

Zugnummernmeldeanlagen zeigen die Position und die Zugnummer eines Zuges an und geben diese Informationen an übergeordnete  Betriebszentralen weiter. 

 

Um die Fahrdienstleiter von Routineaufgaben zu befreien, werden auch sog. Zuglenksysteme und Selbststellsysteme integriert, welche selbsttätig anhand der jeweiligen Zugnummer eine vordefinierte Fahrstraße einstellen können. Je nach Betriebsgeschehen kann so ein sehr großer Teil der Regel-Bedienungen vollkommen automatisiert ablaufen. Bei privaten Eisenbahngesellschaften sind vollautomatische Anlagen (basierend auf mehrkanalige Rechnerstrukturen) bereits seit längerer Zeit zuverlässig im Einsatz. Rechnergestützte Systeme stellen die Zugnummern, Zugstatus und Zugbewegungen dar und geben diese Informationen an benachbarte Stellwerke und übergeordnete  Leitzentralen weiter. In den Leitzentralen wird die Zugdisposition vorgenommen und die Zugfahrt kontinuierlich überwacht. Zum Beispiel der Schnellverkehr, Güterverkehr oder auch Nukleartransporte. Ebenfalls werden diese Zugdaten für statistische Zwecke sowie zur Nachverfolgung von Vorfällen u.ä. benutzt. Es erfolgt u.a. auch eine Weitergabe der entsprechenden Daten an private Eisenbahngesellschaften sowie angeschlossener Betriebsstellen und Rechenzentren. 

Direkt zum Thema:  

Die Ortung der Züge erfolgt i.d.R. durch die bereits erwähnten Zugnummernmeldeanlagen bzw. durch Balisensysteme, Liniensysteme oder auch GPS-Systemen.

In Hochgeschwindigkeitsstrecken (>160 km/h)  kommt aufgrund der sehr langen Bremswege noch eine weitere Technik hinzu. Die sog. linienförmige Zugbeeinflussung (LZB) . Sie dient zur Übermittlung der Streckendaten und Streckenbetriebszustände in den Führerraum und signalisiert den Zustand der bevorstehenden Strecke, also ob ein Halteabschnitt zu erwarten ist oder nicht. Dies kann je nach Anlagentyp zwischen 1 und 10 km oder auch mehr sein, je nach Anwendungsfall. Ebenfalls erhält die LZB-Zentrale die genaue Position des Triebfahrzeuges. Die Übertragung der Daten erfolgt bidirektional über Funk-Linienleiter-Schleifen im Gleis sowie der entsprechenden Antennenanlagen an den Triebfahrzeugen. Dieses System kann die Daten auch direkt in ein Fahr- und Bremssystem des Triebfahrzeuges weitergeben, wodurch der Zug dann automatisch beschleunigt oder abgebremst werden kann. Dies wird sehr oft bei U- und Stadtbahnsytemen eingesetzt und ermöglicht zudem eine sehr hohe Zugfolge. Das LZB System erhält die notwendigen Daten von den jeweiligen Teilstreckenstellwerken, die ihren Betriebszustand an die LZB-Zentralen weitergeben. Also in diesem Fall beispielsweise ob ein Fahrabschnitt frei oder belegt ist. Dadurch ist eine energiesparende, schonende, automatisierte und effiziente Fahrt des Triebfahrzeuges möglich. In sehr vielen Großstädten weltweit fahren die Züge bereits vollautomatisch und teilweise sogar recht häufig ohne Triebfahrzeugführer ( Lokführer ). Die Entwicklungen tendieren z.Zt. in Richtung funkbasiertem Fahrbetrieb, bei dem örtliche Signale sowie LZB-Linienleiter und letztendlich Triebfahrzeugführer ( Lokführer ) nicht mehr zwingend benötigt werden. 

           

Neben der linienförmigen Zugbeeinflussung LZB kommen auch sehr häufig punktförmige Beeinflussungssysteme zum Einsatz, die ebenfalls Daten senden und auswerten können. Ähnlich wie bei der LZB-Technik werden hier Daten von der Balise zum Fahrzeug gesendet ( z.B. statische Daten wie Standort, Streckenkilometer o.ä. ) oder umgekehrt zum Melden der Zugart, Zugnummer und ähnliches an örtliche Systeme oder zentrale Leitsysteme. Diese Informationen können daraus resultierend für Leit- und Dispositionszwecke als auch zur automatischen Betriebsführung genutzt werden. Mit der Integration vom GSM-R Funktionalitäten kann zukünftig ein Großteil ortsansässiger Komponenten entfallen und eine Betriebsführung über GSM-R erfolgen ( Funkbasierter Fahrbetrieb ).

Mehr zum automatischen Betrieb im Bereich: 

In automatischen Rangierbahnhöfen, teilweise auch in privaten Werksbahnhöfen werden ebenfalls rechnergesteuerte Funk-Triebfahrzeuge eingesetzt. Von zentralen Kontrollstationen (z.B. Stellwerkszentrale) werden z.B. an Ablaufbergen die sog. Abrücklokomotiven per Funk (rechnergesteuert) bewegt.

    Modell einer funkgesteuerten automatischen Abdrücklok.

Die jeweiligen Prozessteuerrechner ermitteln aus Zuglänge, Zuggewicht, Fahrzeugart und anderen Daten die erforderliche Abdrückkraft bzw. Abdrückgeschwindigkeit. Dadurch wird gewährleistet, das jeder einzelne Güterwaggon möglichst ladungsschonend und bauartindividuell behandelt wird. Radarmeßanlagen, Schienenkontakte, Lichtschrankensysteme u.ä. überprüfen nach dem Abrollen des Waggons ständig seine Geschwindigkeit, bremsen ihn falls nötig mit Hilfe von Balkengleisbremsen oder anderen verschiedenartigen Bremssystemen auf seine, vom Prozessrechner vorgegebene Soll-Geschwindigkeit ab.

Falls nötig muß ein Waggon ggf. aber auch mit Hilfe von computergesteuerten Flurförderanlagen, die sich in den sog. Richtungsgleisen befinden oder sogar im Bereich der Verteilweichen befinden beschleunigt werden, um eine höhere Abfolge von Wageneinheiten zu gewährleisten. Ebenso sorgen computergesteuerte fahrbare und versenkbare Prellbockanlagen ( z.B. bei Gefälleanlagen ) für die individuelle Zugbildung. In den Richtungsgleisen wird so jeweils ein neuer Zug gebildet. Durch die zentrale Erfassung aller relevanten Daten kann so auch automatisch die Disposition, die Vormeldung an benachbarte Betriebsstellen, sowie die Steuerung und Verteilung der entsprechenden Transportdaten erfolgen. 

Neben den computergesteuerten Abdrücklokomotiven auf großen Rangierbahnhöfen gibt es noch weitere Arten von funkgesteuerten Triebfahrzeugen welche jedoch durch das Rangierpersonal örtlich bedient werden. Der Rangierlokführer trägt eine Fernsteuerung, die mit der Hand bedient werden kann. Ähnlich wie bei einem funkferngesteuerten Spielzeugmodell. Er kann sich dadurch an verschiedenen Stellen aufhalten und so immer direkt am Betriebsgeschehen teilnehmen. Zum Beispiel am Zugende, um einen Kuppelvorgang durchzuführen. Sämtliche Funktionen wie Leistungsaufschaltung, Bremssteuerung, Signalhorn, u.ä. die notwendig sind, sind mit der tragbaren Fernsteuerung auslösbar. Ebenso sind an den Triebfahrzeugen meist automatische Kupplungen angebracht.

Funkferngesteuerte Rangier-Kleinlok der DB ( BR 363 )

Bei NE-Bahnen sind auch immer häufiger sog. automatische Rangierroboter im Einsatz,  die z.T. vorprogrammierte Rangierbewegungen übernehmen können oder per Fernsteuerung geführt werden.

 

 

In der Entwicklung sind zur Zeit vollautomatische autarke Transporteinheiten, die Ihren Weg selbstständig suchen und auch selbstständig führerlos zum definierten Ziel fahren.

 

 

Desweiteren sind in Rangierbahnhöfen, Abstellanlagen, Werksbahnen u.ä. desöfteren auch sog. elektrisch ortsgestellte Weichen (EOW) bzw. Rangierstellwerke (RaStw) zu finden. Diese können vom Rangierpersonal vor Ort, per Schlagtaster, Fahrwegstelltafel, Bedienpult oder zentral von einer Leit- oder Dispositionsstelle bedient werden, ähnlich einem ESTW Bedienarbeitsplatz. Die Weichenstellungen werden per Lichtsignal (WLM) an der jeweiligen Weiche sowie falls vorhanden an der Fahrwegstelltafel und im übergeordneten Bediencomputer der zentralen Leitstelle signalisiert.

 

 

 

Die Telekommunikations- und Telematiksysteme ( TK / IT ):

Zugfunksysteme (analoges ZBF-System )

       

Zugfunksysteme dienen zur Kommunikation mit dem Zugpersonal sowie zur Informierung der Reisenden im Zug, falls Unregelmäßigkeiten wie Verspätungen o.ä. Fälle auftreten. Desweiteren kann über das Zugfunksystem ein Nothaltauftrag abgegeben werden, wenn dies erforderlich ist, z.B. wenn der Zug eine eingestellte Fahrstraße zugewiesen bekommen hat ( und das betreffende Lichtsignal bereits überfahren hat ) aber trotzdem gestoppt werden muß. Beispiel: Fahrzeuge, Personen  oder Tiere im Gleisbereich. In umgekehrter Richtung kann natürlich auch ein Triebfahrzeugführer Meldungen über Gefahren im Gleisbereich oder auf der Strecke an die zuständige Kontrollstelle weitergeben. Mehrere Funkstationen (Maste, Anlagen) werden zu Streckenrelationen zusammengefaßt und auf eine ZBF-Zentrale (z.B. Betriebszentrale, Stellwerk, ZBF-Arbeitsplätze, o.ä) aufgeschaltet. Die ZBF-Technik ist wie auch die GSM-R Technik zum Teil in den Bereich Leit- und Sicherungstechnik integriert, da per Funk ebenfalls sicherheitsrelevante Befehle erteilt werden können.

 

GSM-R  Kommunikationssystem  (Digitalsystem)  

                                                            

Zur Zeit findet bundesweit wie auch europaweit der Aufbau eines neuen, diensteintegrierenden, mobilen Kommunikationssystem statt. Auf Basis des weltweit bewährten und standardisierten GSM-Systems (Global Standard for Mobile Communication) werden so die 8 alten analogen Funksysteme wie z.B. Zugbahnfunk, Rangierfunk, Unterhaltungsfunk, usw. vollständig abgelöst. Es entstehen auf diese Weise ganz neue Kommunikationsmöglichkeiten (Jeder mit Jedem, Benutzergruppen, Notrufpriorisierungen, usw.) sowohl im Sprach- als auch im Datenbereich. Intensive Tests, auch im hohen Geschwindigkeitsbereich bewiesen die Tauglichkeit von GSM-R. GSM-R wird dabei in bestehende Systeme wie Betriebsfernmeldeanlagen und Festnetzanlagen migriert bzw. integriert. Nach kompletter Fertigstellung werden 2700 Basisstationen (BTS) für ca. 24500 km Strecke zuständig sein. Überwacht werden diese BTS von 60 Base Staion Controller (BSC). Diese BSC`s sind wiederum in 7 Mobile Switching Center (MSC) integriert und werden von 7 Überwachungszentren (OMC) und einem Netzwerkmanagemenet Center (NMC) rund um die Uhr kontrolliert und überwacht.

Durch den Einsatz des standardisierten GSM-R ist es erstmalig möglich, Züge bzw. Triebfahrzeuge europaweit einzusetzen. Es ist also kein Triebfahrzeugwechsel an den Grenzübergängen mehr notwendig. Einzige Voraussetzung ist, das das entsprechende Triebfahrzeug mit der länderspezifischen LST-Technik ( in Deutschland z.B. Indusi, LZB ) und elektrischen Traktionstechnik ( also Stromsysteme 15,75 Hz, 50 Hz, Gleichstrom bzw. Gleichspannung etc.) ausgestattet ist. Mehrsystemfahrzeuge sind beispielsweise der Eurostar, der Thalys, teilweise der ICE 3 sowie Triebfahrzeuge der Baureihen Taurus ( BR 182 ), 185, 189 usw. Man wird zukünftig daher immer häufiger Triebfahrzeuge unserer Nachbar EU-Länder auf deutschen Gleisen sehen können. GSM-R wird zunehmend für die Leit- und Sicherungstechnik mitgenutzt, so dass zukünftig die herkömmliche LST-Technik und der damit verbundene hohe verdrahtungstechnische Aufwand zum Teil gänzlich entfallen kann. Die Triebfahrzeuge können über integrierte, sichere Onboard-Rechnersysteme den Fahrweg selber beantragen und von örtlichen Rechnersystemen nach Überprüfung zugewiesen bekommen. Dieser Vorgang geschieht dann vollautomatisch und ein Aufstellen von örtlichen Lichtsignalen sowie Bedienpersonal kann entfallen.

Betriebsfernmeldeanlagen (analog / digital)

   

Betriebsfernmeldeanlagen realisieren die Kommunikation mit allen für den Bahnbetrieb notwendigen Stellen, wie Nachbarstellwerke, Betriebs-/ Leitzentralen, Streckensprechstellen, Instandhaltungsfunk, Rangierfunk (Zugfunk), Beschallungssystemen, Wechselsprechsystemen, Katastrophenschutz, Feuerwehr, Polizei. Alle Verbindungen laufen auf diese Betriebsfernmeldeanlagen auf und werden auf zentrale übersichtliche Endgeräte beim Fahrdienstleiter, dem Disponenten der Betriebszentrale oder anderen Betriebsstellen geschaltet, so dass diese meist sofort erkennen können, um welche Kommunikationsverbindung es sich handelt.

VPN-Netz

   

Die Bahn AG benutzt darüber hinaus ein eigenes Telefonnetz, ein sog. Virtuelles Privates Telefonnetz, über das sich die verschiedenen Bahnbetriebsstellen und Verwaltungsstellen anwählen können. Eigene VPN Vorwahlen (z.B Köln 943, Düsseldorf 9415 ) sorgen für eine einheitliche Zuordnung der verschiedenen Fernsprechteilnehmer. Betrieben wird dieses, sowie andere Netze von einer bahneigenen Telekommunikations- und Telematikabteilung, sowie durch (Misch-)Verschaltungen von bahneigenen sowie öffentlichen TK-Netzen und Übertragungsystemen. Zukünftig soll die Vielzahl an Übertragungsanlagen und technischen Systemen migriert werden und der gesamte Datenverkehr sowie zukünftig auch Sprachverkehr paketvermittelt über das TCP/IP Protokoll übertragen werden.

Ferner benutzt die Bahn AG als Bestandstechnik im EDV-Bereich verschiedene (Paket-)Netzwerke wie z.B. ein X.25-Netz ( welches zur Zeit in ein IP-Netz migriert wird) für Anwendungen wie Fahrscheinverkauf (Kurs 90), Verteil- und Verfolgungssysteme für Gütertransporte (TS 90, PVG) sowie zur Verteilung der Zuginformationen. Ein vorhandenens IP-Netz benutzt die Bahn für ihre interne Kommunikation wie Bürokommunikation, Elektronische Buchfahrpläne (EBuLa), Betriebsinterne Mitteilungen / Zugvormeldungen (LeiBit), Reisenden-Informationssysteme, Internet usw. Die Realisierung der verschiedenen Systeme und Dienste erfolgt teilweise durch das bahneigene Intranet. Dies soll jedoch nicht Teil dieser Betrachtung sein.

Das Backbone-System besteht aus einem flächendeckenden eigenen Glasfaser-Netzwerk sowie diverser Mietleitungen regionaler und überregionaler Carrier. In ländlichen Bereichen oder im Bahnhofsbereich werden z.T. noch Kupferleitungen für einfache Dienste und geringe Bandbreiten genutzt.

   

Alle Anlagen und Systeme werden ständig fernüberwacht und kontrolliert. Regionale und zentrale Netzwerk-Management-Center ( OMC / NMC ) sorgen 24 Stunden am Tag für die einwandfreie Funktion aller Systeme und Komponenten. Im Störungsfalle kann innerhalb kürzester Zeit auf Alternativverbindungen oder Umwegverbindungen umgeschaltet werden und die Kommunikation aufrecht gehalten werden.

 

Ortung von Fahrzeugen via GPS

                                       

Immer mehr Güterwaggons, insbesondere Spezialwaggons erhalten auch GPS-Ortungssysteme, um den Standort dieser Fahrzeuge weltweit erfassen zu können. Dadurch ist eine effiziente und präzise Aussage über den Standort sowie die Routenverfolgung gegenüber dem Kunden / Auftraggeber gewährleistet.

Zur unabhängigen Ortung von Fahrzeugen wird zunehmend auch die GPS Technik eingesetzt. Die Bahntochter Railion beispielsweise hat über 14400 Güterwagen mit GPS-Modulen ausgerüstet, zusätzlich sind über 400 mobile Einheiten jederzeit an einen Güterwagen oder auch Ganzzug montierbar. Hierdurch ist es möglich einzelne Güterwagen wie auch ganze Zugverbände zu orten, den augenblicklichen Status der Wagen oder Züge abzufragen und sogar Informationen über den technischen Zustand des Fahrzeuges zu erhalten. In einem zentralen Kontrollzentrum werden diese Daten zyklisch und bei Bedarf abgefragt ( per SMS über GSM / GSM-R ), ausgewertet und bei Bedarf an Dritte ( z.B. Auftraggeber, Speditionen, Behörden, etc. ) weitergegeben. Hier kann beispielsweise dem Kunden bei Anfrage genau mitgeteilt werden, wo sich der Güterwagen mit der entsprechenden Ladung gerade befindet, in welchem Zugverband er gekoppelt ist und wie lange er noch unterwegs sein wird. Mit der Kopplung zu bestehenden Systemen wie beispielsweise die rechnergestützte Zugüberwachung (RZÜ) oder weiteren rechnergestützten Dispositionssystemen können Daten verknüpft und effektiv ausgewertet und im Anschluß auch analysiert werden.

 

 

Dies ist nur ein kleiner Teil und ein grober Überblick der wichtigsten technischen Systeme, die beispielsweise bei der Deutschen Bahn eingesetzt werden.

Nähere, detailiertere Informationen zu diesen Themen sind in diesen Links zu finden:

Bahntechnik-Links

....weiter zu...

-> Betriebszentralen / Leitzentralen

-> Stellwerke