Bahninfrastrukturen - Planung, Bau, Erhaltung Teil 1 (Masterstudium)

Die Strecke ist lückenlos in diskrete, örtlich festgelegte Abschnitte unterteilt. Vor jedem dieser Blockabschnitte steht ein Hauptsignal. Ein Zug darf nur eingelassen werden, wenn der vorausfahrende Zug den Abschnitt vollständig verlassen hat.

• Mehrabschnittssignalisierung: wenn die Länge eines Blockabschnitts kürzer ist als die Zugslänge oder der Bremsweg => (+) Streckenkapazität
• Einabschnittssignalisierung: Blocklänge grösser als die Bremslänge

Um den offenen Netzzugang und den grenzüberschreitenden Fahrzeugeinsatz zu erleichtern, strebt das Projekt ERTMS (European Rail Traffic Management System) der Europäischen Union die Harmonisierung der verschiedenen Zugsicherungs- und Zugbeeinflussungssysteme an => ERTMS ist dabei Teil der Technischen Spezifikation für die Interoperabilität (TSI).

Es besteht aus:

• ETCS (European Train Control System): neue einheitliche technische Zugsicherungssysteme aufgeteilt in verschiedene Levels/Stufen (z.B. Eruobalise, Euroloop, On-Board Unit, RBC usw.)
   
• GSM-R (Global System for Mobile Communication - Railway): Digitales Mobilfunk-Kommunikationssystem für den Sprech- und Datenfunk => Telekommunikation

• ETCS Level 0: ein mit dem ETCS-Fahrzeuggerät (OBU) ausgerüstetes Fahrzeug auf einer Strecke ohne ETCS-Ausrüstung. Der einzige Unterschied zu einem Zug ohne OBU ist, dass Letztere die Höchstgeschwindigkeit des Zuges überwacht
   
• ETCS Level 1: signalgesteuerte (aktive) Balisen übetragen zwischen den Schienen die Daten des Fahrweges
  punktförmig auf den Zug. Der Bordrechner vergleicht den daraus berechneten Geschwindigkeitsverlauf mit
  der aktuellen Geschwindigkeit des Zuges
   
• ETCS Level 2: einer konventionelle Zugsintegritätskontrolle (Prüfung der Vollständigkeit der Züge) sowie eine Prüfung der Streckenbelegung durch streckenseitige Gleisfreimeldeeinrichtungen. Die ortsfeste Signalisierung wird dagegen durch eine Führerstandssignalisierung ersetzt. Das Zugbeeinflussungssystem des Zuges kommuniziert mit der Streckenzentrale (RBC) durch GSM-R (Funkverbindung), welche die Züge laufend mit Informationen über die zu befahrene Strecke versorgt und die Fahrerlaubnis erteilt
   
• ETCS Level 3: Zugintegritätskontrolle und Prüfung der Streckenbelegung auf dem Zug, womit die Gleisfreimeldeeinrichtungen entfallen. Die festen Blöcke werden durch einen virtuellen Schutzraum jedes Zuges
  ersetzt, der sich mitbewegt und seine Länge fortlaufend der Zuggeschwindigkeit anpasst. Das RBC erfasst die
  Standortmeldungen der Züge und erteilt im Abgleich mit den Stellwerken die Fahrerlaubnis an die Züge (über GSM-R)

ECTS Level 2: Gleisfreimeldeeinrichtung, RBC (GSM-R), feste Blockeinteilung, Zugschlusskontrolle an der Strecke
(-) hohe Kosten (Gleisfreimeldeeinrichtungen)
(-) Störungsrisiken
(+) Kompatibilität mit den bisherigen Stellwerken
 

ECTS Level 3: keine Gleisfreimeldeeinrichtung, RBC (GSM-R), bewegliche Blockeinteilung, Zugschlusskontrolle auf dem Zug
(-) mit den bisherigen Stellwerken nicht umsetzbar => neuartige Anforderungen
(+) max. Kapazitätsausnutzung
(+) min. Infrastrukturkosten

Wegen fehlender Selbstorganisationsfähigkeit, um Bahnsystem plangemäss, in hoher Qualität und stabil zu betreiben
=> übergreifende Koordination durch Steuerung und Regelung notwendig

Bestmögliche Übereinstimmung zw. Soll- und Istwert wird durch einen geschlossenen Regelkreis erreicht, der auf die Rückmeldung bzw. Rückführung der Istwerte als Eingangsgrösse basiert (und somit die Einwirkung von Störungen zu berücksichtigen!).

Eingangsgrösse (Sollwert) => Regler => Stellgrösse zu Anlage / Prozess (gestört durch Störgrössen) => Istwert => Messglied (Sensoren) => Abweichung zu Sollwert? => Regler...

Die Betriebslenkung überwacht den Betriebsablauf und erteilt Anordnungen bei Abweichungen vom Regelbetrieb (Bedien- und Dispositionsebene):

• Bedienung / Ansteuerung der Stellwerke (zentralisiert manuell oder automatisiert)
   
• Betriebsüberwachung: netzweiter Überblick über die Zuglage in Echtzeit
   
• Disposition: Eingriffe in den Betriebsablauf im Fall von Abweichungen vom Sollzustand