Punktförmige Zugbeeinflussung

Die Punktförmige Zugbeeinflussung (Abk. PZB) ist ein Zugbeeinflussungssystem der Eisenbahn. An definierten Punkten werden dabei Informationen zur Sicherung der Zugfahrt übertragen.

Aufgaben

Kernaufgabe der PZB ist es, ein unbefugtes Überfahren eines Halt („rot“) zeigenden Signals zu verhindern.^[1] Durch Beeinflussungspunkte an der Strecke ausgelöst, leitet die PZB eine Zwangsbremsung ein, wenn ein Halt zeigendes Signal überfahren bzw. sich diesem zu schnell angenähert wird. Eine weitere wichtige Anwendung der PZB ist die Überwachung der örtlich zulässigen Höchstgeschwindigkeit per Geschwindigkeitsprüfabschnitt.

Nach der Art der Informationsübertragung gibt oder gab es folgende Arten der punktförmigen Zugbeeinflussung:

• Mechanische Zugbeeinflussung
• Elektromechanische Zugbeeinflussung
• Magnetische Zugbeeinflussung
• Induktive Zugsicherung (INDUSI)
• Optische Zugbeeinflussung (OPSI)

Rechtliche Grundlage

In Deutschland müssen Eisenbahnstrecken, auf denen mehr als 100 km/h zugelassen sind, mit einem Zugbeeinflussungssystem ausgerüstet sein (§ 15 EBO). Strecken, auf denen mehr als 160 km/h zugelassen sind, müssen mit einer Zugbeeinflussung ausgerüstet sein, durch die ein Zug selbsttätig zum Halten gebracht und außerdem geführt werden kann. Dazu wird im Wirkungsbereich der Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO) vorwiegend die Linienzugbeeinflussung (LZB) eingesetzt.

Bahnanlagen und Fahrzeuge müssen so beschaffen sein, dass sie den Anforderungen der Sicherheit und Ordnung genügen. Diese Anforderungen gelten als erfüllt, wenn die Bahnanlagen und Fahrzeuge den Vorschriften dieser Verordnung und, soweit diese keine ausdrücklichen Vorschriften enthält, anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Möglicherweise genügen sie den Anforderungen nicht, wenn sie nicht den anerkannten Regeln der Technik entsprechen.

Triebfahrzeuge oder führende Fahrzeuge müssen mit einer Zugbeeinflussung ausgerüstet sein, durch die ein Zug selbsttätig zum Halten gebracht und – bei Fahrzeugen mit einer zulässigen Geschwindigkeit von mehr als 30 km/h − ein unzulässiges Anfahren gegen "Halt" zeigende Signale selbsttätig verhindert werden kann, wenn die Fahrzeuge auf Strecken mit Zugbeeinflussung verkehren (§ 28 EBO). Mit vorübergehend unwirksamer PZB-Anlage beträgt die zulässige Höchstgeschwindigkeit 100 km/h (§ 40 EBO).

Die Umrüstung eines mit Indusi ausgerüsteten Fahrzeugs auf PZB 90 wird mit bis zu 45.000 Euro angegeben.^[2]

Geschichte

Ein Indusi-Prototyp am Tender einer Dampflok (1930)

Erste Versuche mit Zugbeeinflussungsanlagen auf Basis magnetischer Induktion fanden bereits 1908 statt. Sämtliche damaligen Prototypen erforderten allerdings eine Energieversorgung der Streckeneinrichtung. Daneben wurden zunächst auch andere Technologien verfolgt, darunter die optische Zugsicherung (OPSI). Diese wurde später abgelehnt, weil bei Verschmutzung der Optiken kein sicheres Anhalten garantiert werden konnte. Ab 1931 wurde eine induktive Zugsicherung (INDUSI) entwickelt, die keine örtliche Energieversorgung der Streckeneinrichtungen mehr benötigte. Im Regelfall gab es bei mechanischen Stellwerken an den Signalen weder Stromanschluss noch freie Kabeladern.

Das Eisenbahn-Bundesamt kündigte Ende 1998 an, zukünftig keine Fahrzeuge ohne Zugbeeinflussung mehr auf entsprechend ausgerüsteten Strecken zulassen zu wollen – bislang konnte mit bis zu 100 km/h gefahren werden. Zu diesem Zeitpunkt hatte die Deutsche Bahn, insbesondere in Ostdeutschland, noch rund 800 Fahrzeuge ohne Zugbeeinflussung im Einsatz.^[3]

Erweiterung der PZB-Funktionalität

Das obengenannte Verfahren ist die grundlegende Funktionalität der PZB, um einen Zug vor einem Signal rechtzeitig zum Stehen zu bringen, die fahrzeugseitige Technik wurde 1954 von der damaligen Deutschen Bundesbahn als Indusi I 54 standardisiert (erste Prototypen der damals noch als „Induktive Zugsicherung" bezeichneten Technik wurden bereits in den 30er Jahren entwickelt und im Versuchsbetrieb eingesetzt). Das System I 54 und dessen Nachfolger I 60 erwiesen sich jedoch stellenweise als noch unzulänglich, so dass im Laufe der Jahre immer wieder nachgebessert und neue Funktionen integriert wurden:

PZB mit Rechnerkern

Im Fahrzeuggerät LZB/I 80 wurde 1984 erstmals die Indusi-Funktionalität nicht in Form von Relais-Baugruppen umgesetzt, sondern mit Hilfe von Mikroprozessortechnik realisiert. Hierdurch wurde es möglich, die Geschwindigkeit nicht nur zu bestimmten Zeit- bzw. Wegpunkten zu überwachen, sondern kontinuierlich in Form einer Bremskurve, während der Zug sich auf das Signal zubewegt. Die 1000-Hz-Überwachungskurve beginnt z. B. in der oberen Zugart (O) bei 165 km/h zu laufen und wurde auf unter 95 km/h (heute 85 km/h bei PZB 90) zeit-, und wegabhängig überwacht. Wenn die V_ü-Überwachungskurve die V_ist Überwachungskurve schneidet, weil z. B. der Lokführer den Zug zu langsam abbremst, wird eine Zwangsbremsung bis zum Stillstand des Zuges ausgelöst. Die Impulsrelais der früheren Bauarten wurden durch eine elektronische Auswertung abgelöst, damit wurde es möglich, in deutlich dichterer Folge Informationen zu übertragen. Die Impulsrelais der Altbauarten blieben bis zum Ende der Wirksamkeitsstrecke abgefallen, in dieser Zeit wäre eine weitere gleichartige Beeinflussung nicht aufgenommen worden. Daraus resultierten die Mindestabstände von 1000-Hz-Magneten untereinander.

Eine weitere neue Funktion der rechnergestützten Indusi war die Überwachung der Höchstgeschwindigkeit des Zuges, die vor Antritt der Fahrt im Zugdateneinsteller eingegeben wurde. Die maximale Geschwindigkeit beträgt je nach Bremsstellung und Bremskraft 165/125/105 km/h (Zugart O/M/U). Eine Überschreitung führt zu einer Zwangsbremsung, die automatisch bei Unterschreitung wieder gelöst wird.

Ab 1990 stand mit dem Fahrzeuggerät I 60 R auch für Fahrzeuge ohne Linienzugbeeinflussung eine Indusi in Mikroprozessortechnik zur Verfügung. Zusammen mit der I 60 R wurde die digitale Aufzeichnung der Fahrtinformationen eingeführt (siehe Kapitel Registrierungsfunktion).

PZ 80

Bei der Deutschen Reichsbahn in der DDR wurden seit dem Ende der sechziger Jahre zunächst aufgearbeitete Altbestände eingebaut, gleichzeitig rüstete man Maschinen mit I 60-Anlagen der Fa. Siemens und später mit rumänischen Nachbauten I 60 Icret aus. Zur Ablösung von Importen und wegen der notwendigen Modernisierung entwickelte das Geräte- und Reglerwerk Teltow in den 1980er Jahren ein eigenes Zugbeeinflussungssystem. Es unterstützte erweiterte Funktionen zusätzlich zur originalen PZB. So war es möglich, mit einem Rangierprogramm bis zu 40 km/h ohne Beachtung der Schwingkreise zu fahren. Die Höchstgeschwindigkeit der Züge wurde nicht nur in drei Zugarten, sondern in 10-km/h-Schritten vorgegeben. Dabei wurde die Höchstgeschwindigkeit ab 6 km/h Überschreitung durch Zwangsbremsung gesichert, die aber − wie in der I 60 R auch − nicht bis zum Stillstand wirkte. Die Überwachung des Zuges erfolgte nicht durch zwei Geschwindigkeitspunkte nach einer Zeitspanne, sondern durch eine durchgehende Bremskennlinie. Zusätzlich war der permissive Modus aus der Fahrdienstvorschrift der DR implementiert. In dieser Betriebsart wurden die zulässigen Geschwindigkeiten (tagsüber 50, nachts 15 km/h) überwacht, ohne die Grundeinstellungen für die Zugfahrt zu verändern.

System PZB90: Leuchtmelderblock EZ155, Tachometer und darunter Summer auf einer Dampflokomotive

System PZB90: SIEMENS I60/ER24 Schaltgehäuse mit Bedientasten auf einer Dampflokomotive

Funktionalität PZB 90

Nach Schwierigkeiten in der Entwicklung wurde Mitte der 1990er Jahre das neue System PZB 90 fertiggestellt, das im Netz der Deutschen Bahn AG inzwischen auf nahezu allen Fahrzeugen eingesetzt wird. Ziel bei der Entwicklung war eine nochmalige Erhöhung der Sicherheit und die Vereinheitlichung der Bedienung der ost- und westdeutschen Indusi-Bauarten. Dabei ist unbedingt zu berücksichtigen, dass PZB 90 keine eigenständige Fahrzeugeinrichtung ist, sondern ein Betriebssystem, das in bestehenden oder neuen PZB-(oder LZB-) Anlagen zum Einsatz kommt.

Neben der Vereinheitlichung zu einem gesamtdeutschen System und kleineren Anpassungen an den Prüfgeschwindigkeiten war die wesentliche Neuerung der PZB 90 die Einführung des restriktiven Modus' . Dieser war wesentlich dem Eisenbahnunfall in Rüsselsheim von 1990 geschuldet, bei dem der Fahrzeugführer einer S-Bahn vor einem "Halt" zeigenden Signal am Bahnsteig zunächst zwar gehalten, anschließend jedoch die Haltstellung vergessen hatte. Während der Zug gehalten hatte, war die zugehörige Fahrstraße aufgelöst und eine hinter dem Signal kreuzende Fahrstraße für einen anderen Zug eingestellt worden. Im Gegensatz zu einem fahrenden Zug stand also hinter dem Signal nur noch eine sehr kurze Strecke zur Verfügung, bevor der Weg des anderen Zuges kreuzte. Der spurtstarke Triebzug hatte bei der Zwangsbremsung am Hauptsignal bereits eine zu hohe Geschwindigkeit erreicht, um vor der Kreuzung zum Halt zu kommen, und es kam zu einer Flankenfahrt mit dem entgegen kommenden S-Bahn-Zug. Der neue restriktive Modus beschränkt bei einer Wiederanfahrt nach einer 500-Hz-Beeinflussung die Geschwindigkeit auf 25 km/h. Dadurch soll gewährleistet werden, dass ein Zug auch nach einem Halt, wenn kein Durchrutschweg mehr zur Verfügung steht, noch rechtzeitig zum Stehen kommt, wenn er ein Halt zeigendes Signal überfährt.

Der Eisenbahnfahrzeugführer darf sich mit der Taste "PZB frei" aus dem restriktiven Modus befreien, wenn er eine „Fahrt“-Stellung des Signals zweifelsfrei erkannt hat. Diese Befreiung ist technisch nur nach einer 1000-Hz-Beeinflussung möglich, ausgelöst beispielsweise durch eine „Warnstellung" des Vorsignals. Sie funktioniert jedoch erst nach Ablauf von 200 bzw. 250 Metern (je nachdem, wo in den restriktiven Modus gewechselt wurde) ab einer eventuell erhaltenen 500-Hz-Beeinflussung. Vorher ist eine Befreiung trotz Signalaufwertung nicht möglich, da das System keine Information über die Aufwertung erhält. Dies wirkt zwar zur sicheren Seite hin, Kritiker sehen jedoch darin eine starke Betriebsbeeinträchtigung, die mehr schadet (Verspätung) als sie nützt (verhinderte Unfälle). Zur Optimierung wird daher der Halteplatz (H-Tafel) an Bahnsteigen entweder vor einen 500-Hz-Magneten oder nah ans Ende der Überwachungsstrecke (also nah am Signal) gelegt.

Da auch im restriktiven Modus mit rund 25 km/h auf das Halt zeigende Hauptsignal „unzulässig angefahren“ werden kann, steht diese Regelung im Wortsinne im Widerspruch zu dem 2008 neu gefassten^[4] Paragraph 15 (2) der EBO, der − im engeren Sinn − ein Zugsicherungssystem verlangt, mit dem jedwedes unberechtigte Anfahren ausgeschlossen werden kann.

Ab der Software-Version 1.6 der PZB 90 wurden die Prüfgeschwindigkeiten verschärft — statt 95 km/h nach 20 Sekunden müssen nun beispielsweise 85 km/h nach 23 Sekunden unterschritten sein. Diese neuen Prüfwerte wurden aufwändig mit einem Verkehrsfluss-Simulationsprogramm bestimmt und sollen einen optimalen Kompromiss zwischen Verkehrsfluss und Sicherheit darstellen. Je nach Zugart (abhängig von den Bremshundertsteln) müssen unterschiedliche Geschwindigkeitskennwerte unterschritten sein. So z. B. muss bei der Zugart „M" bei einer 1000-Hz-Beeinflussung innerhalb von 29 Sekunden auf unter 70 km/h gebremst werden; an 500-Hz-Magneten darf die Geschwindigkeit maximal 50 km/h betragen und muss nach der Beeinflussung innerhalb von 153 m unter 35 km/h abgesenkt sein. Bei der Zugart „U" gilt: innerhalb von 38 Sekunden unter 55 km/h bei 1000-Hz-Beeinflussung; an 500-Hz-Magneten maximal 40 km/h und innerhalb von 153 m unter 25 km/h. Bei allen Zugarten gilt: Wechselblinken mit/ohne 1000-Hz-Beeinflussung V_max (maximale Geschwindigkeit) 45 km/h und bei Wechselblinken mit 500 Hz gilt V_max 25 km/h.

Mit der Software-Version 2.0 wird eine mögliche Umgehung von restriktiven 500-Hz-Prüfungen verhindert: Durch Verlegen des Richtungsschalters in die Stellung „rückwärts" und anschließend wieder „vorwärts" war es möglich, die restriktive Prüfung unberechtigterweise abzubrechen. Außerdem wurde ein Fehler behoben, der zu einer fälschlichen Zwangsbremsung führen konnte, wenn die PZB-Fahrzeugeinrichtung genau über dem Gleismagneten zum Stehen kam.

Triebfahrzeuge mit I 60 R konnten in der Regel per Software-Aktualisierung auf das System PZB 90 hochgerüstet werden. Für die alte I 60 ohne Mikroprozessor wurde die PZB 90-Funktionalität in dem von DEUTA neu entwickelten elektronischen Rechnerkern ER24 implementiert, das neben der Steuerung der Anlage auch die elektronische Speicherung der Fahrdaten (in einer speziellen Datenspeicherkassette DSK10) übernahm. Die Anzeige der Beeinflussungen oder laufender Überwachungen erfolgt hier durch einen neuen Leuchtmelderblock EZ155 mit sechs Anzeigeelementen. Für die in fast allen ehemaligen DR-Triebfahrzeugen verbaute PZ 80 entwickelte die Firma Siemens Verkehrstechnik einen Umbausatz. Durch einfachen Austausch einzelner Steckkarten und zusätzlichen Einbau eines Rechnerkerns war damit eine preiswerte Aufwertung zur PZ 80 R/PZB 90 möglich. Bei der Führerstandeinrichtung wurde dazu der Dateneinsteller DES in der Funktionalität erweitert und die Signalisierung der PZB erfolgt nunmehr durch die neuentwickelte Anzeigeeinheit AZ720. Die Registrierung der Fahrdaten der PZ80R übernimmt weiterhin das vorhandene Registriergerät GMR663 auf konventionellen Schreibstreifen oder eine neue vollelektronische Variante der Firma Messma.

Verbreitung

Bei der Streckenausrüstung im Geltungsbereich der EBO gibt es Unterschiede zwischen Strecken der ehemaligen Deutschen Bundesbahn und denen der ehemaligen Deutschen Reichsbahn. Während die damalige Deutsche Bundesbahn Strecken kontinuierlich ausrüstete, wurde die Nachrüstung der Reichsbahnstrecken bis heute nicht so konsequent verfolgt.

Zur Deutschen Wiedervereinigung (3. Oktober 1990) waren rund 75 Prozent (ca. 1920 km) der Deutschen Reichsbahn mit PZB ausgerüstet. Von den Nebenbahnen waren rund 140 km (10 %) entsprechend ausgerüstet. Heute (Stand: März 2011) sind rund 4200 Streckenkilometer im Netz der Deutschen Bahn nicht mit PZB ausgerüstet; davon sind ca. 3400 km eingleisige Strecken. Etwa 80 Prozent der nicht ausgerüsteten Strecken befinden sich im Netz der ehemaligen Deutschen Reichsbahn. Zwischen 2008 und 2010 waren rund 600 km Strecken mit PZB nachgerüstet worden.^[5]

Unterschiedliche Quellen berichten im Frühjahr 2011 von einem Bedarf von 500 bis 800 noch auszurüstenden Streckenkilometern. Davon ausgenommen sind viele im Zugleitbetrieb betriebene Strecken, da hier häufig auf Signale verzichtet wird und damit eine Ausstattung mit PZB bis vor kurzem nicht möglich war. Inzwischen werden viele dieser Strecken mit technischer Unterstützung nachgerüstet, indem dort durch den Zugleiter ferngesteuerte oder autark arbeitende 2000Hz-Magnete ohne Kopplung mit einem Signal montiert werden.

Bahnchef Rüdiger Grube kündigte als Reaktion auf das Zugunglück von Hordorf eine rasche Nachrüstung der noch nicht ausgestatteten Strecken mit PZB an.

Im Rahmen einer Selbstverpflichtung hatte die Deutsche Bahn Mitte der 1990er Jahre angekündigt, bis zu 1.500 km Hauptbahnen sowie 10.000 km Nebenbahnen, die damals noch nicht mit Zugbeeinflussung ausgerüstet waren, mit PZB oder FFB auszurüsten.^[6]

Registrierungsfunktion

Die Registriernummer des Eisenbahnfahrzeugführers, Zugnummern, eingestellte Bremshundertstel und Bremsart, zurückgelegte Wegstrecke, erfolgte Beeinflussungen, Bedienung der PZB-Tasten, Luftdruck in der Hauptluftleitung, Fahrgeschwindigkeiten, benutzte Führerstände, Störungen und weitere Daten werden nach Einlegen des PZB-Hauptschalters ständig protokolliert. Die Protokollierung erfolgt auf Papierstreifen oder in elektronischen Registriergeräten auf einer Datenspeicherkassette (DSK). Die DSK sind als Ringspeicher ausgelegt und speichern die Daten bis zu 30.000 km in komprimierter Form und bis ca. 90 km zurückgelegter Fahrstrecke in ausführlicher Form im so genannten Kurzwegspeicher.^[7] Nach Unfällen oder anderen gefährlichen Ereignissen kann der Eisenbahnfahrzeugführer die DSK sperren und so die registrierten Daten schützen. Die DSK oder die darauf befindlichen Daten werden meist sichergestellt und der Kurzwegspeicher ausgewertet.

Es existieren zwei Arten von Datenspeicherkassetten. Die mit der I 60 R eingeführte DSK10 enthält auf ihrer Platine einen eigenen Microcontroller und speichert die Daten batteriegepuffert. Bei der DSK20, die bei Fahrzeugen mit MVB zum Einsatz kommt, besteht das eigentliche Speichermedium dagegen aus einer einfachen PCMCIA-Flashkarte. Da man bei Flashspeicher eine begrenzte Lebensdauer unterstellt, müssen die Speicherkarten nach einer bestimmten Anzahl von Löschzyklen ersetzt werden.

Siehe auch

• Geschwindigkeitsprüfabschnitt

Weblinks

 Commons: Punktförmige Zugbeeinflussung – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

1. ↑ Lutz Brauweiler: PZB90 unter dem Gesichtspunkt der Interoperabilität. In: Signal + Draht. 92, Nr. 12, 2000, ISSN 0037-4997, S. 29.
2. ↑ Bernd H. Uhlenhut: PZB 90 – Systemwechsel durch Infrastrukturbetreiber?. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 8–9/2004, ISSN 1421-2811, S. 332 f.
3. ↑ Meldung EBA will INDUSI. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 11/1998, ISSN 1421-2811, S. 450.
4. ↑ Deutscher Bundesrat: Vierte Verordnung zur Änderung der Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung. Drucksache (Beschluss) 99/08 vom 14. März 2008
5. ↑ Deutscher Bundestag (Hrsg.): Antwort der Bundesregierung auf die Kleine Anfrage der Abgeordneten Stephan Kühn, Dr. Anton Hofreiter, Winfried Hermann, weiterer Abgeordneter und der Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN (...): Ausrüstung des Streckennetzes der Deutschen Bahn AG mit Zugbeeinflussungssystemen. Drucksache 17/4966 vom 1. März 2011.
6. ↑ Hans-Heinrich Graf: Die Punktförmige Zugsicherung PZB 90 – ein Diskussionsbeitrag. In: Eisenbahn-Revue International, Heft 8–9/2004, ISSN 1421-2811, S. 333 f.
7. ↑ Janicki/Reinhard: Schienenfahrzeugtechnik, S. 262, ISBN 3980800253

Literatur

• Konzernrichtlinie (KoRil) 483 (ZIP-Archiv, 4,3 MB, enthält PDF-Dateien) der Deutschen Bahn AG

Zugbeeinflussungsysteme

ATB (Niederlande) | ATC (Schweden) | ASFA (Spanien) | AWS (Großbritannien) | GW ATP (Großbritannien) | TPWS (Großbritannien) | Crocodile/Memor (Belgien, Frankreich, Luxemburg) | EVM 120 (Ungarn) | Indusi, PZB (Deutschland, Österreich) | LZB (Deutschland, Österreich, Spanien, ehemals Schweiz) | Integra-Signum (Schweiz) | KVB | TVM (Frankreich) | LS90 (Tschechien) | Mirel (Osteuropa) | SHP (Polen) | RS4 Codici, SCMT, BACC (Italien) | TBL (Belgien) | ZUB 121 (Schweiz, Spanien) | SELCAB (Spanien) | ZUB 122 (Deutschland, für Neigetechnik-Züge) | ZUB 123 (Dänemark) | ALSN (ehemalige UdSSR) | EBICAB (Schweden, Norwegen, Portugal, Bulgarien)

ETCS (europäisches Zugsicherungssystem)