Raumabstand

Zur Sicherung von Zugfahrten werden durch die Eisenbahnunternehmen verschiedene Maßnahmen ergriffen, um trotz der technischen Voraussetzungen − Spurführung und große Bremswege − einen signaltechnisch sicheren Betrieb durchzuführen.

Gefährdungen können für Züge entstehen durch:

1. Unstetigkeiten im Fahrweg (Weiche, Gleisende etc.)
2. Andere Eisenbahnfahrzeuge, die in den Lichtraum des Zuges gelangen
3. Fahrzeuge und Gegenstände (z. B. an einem Bahnübergang)

Die Sicherung kann grundsätzlich technisch (durch Abhängigkeiten in der Bedienung der Anlagen, Signal und Züge) und nicht-technisch durch betriebliche Vorschriften (siehe auch Betriebsverfahren) erfolgen, wobei eine größere Sicherheitsverantwortung beim Menschen liegt. Je größer das Gefährdungspotential ist (z. B. hohe Geschwindigkeiten), desto höher ist auch der Anteil der technischen Sicherung. Eisenbahnbetrieb ganz ohne technische Sicherung ist heute in Deutschland nur auf Nebenbahnen (Zugleitbetrieb), im Rangierbetrieb oder als Rückfallebene bei technischen Störungen (Zugmeldeverfahren) zulässig.

Zugfahrten in Bahnhöfen und an Fahrwegunstetigkeiten

In Bahnhöfen gibt es Weichen und Gleissperren, die, wenn sie in falscher Lage befahren werden, Züge zum Entgleisen bringen können. Für jede Zugfahrt müssen daher alle Weichen und Gleissperren richtig gestellt und so lange in ihrer Lage festgehalten werden, bis der Zug sie vollständig passiert hat.

Im einfachsten Fall übernimmt diese Aufgaben ein Betriebsbediensteter (Fahrdienstleiter), der die Weichen stellt und den Zügen Fahraufträge erteilt. Im Rangierbetrieb erledigen dies teilweise auch die Lokführer und Rangierer selbst. Problematisch dabei ist, dass bei komplexen Anlagen leicht Fehler passieren, die zu Unfällen führen können. Wo Züge mit Geschwindigkeiten von 30 km/h oder mehr fahren gibt es deshalb i. d. R. Stellwerke. Diese stellen sicher, dass (bei korrekter Bedienung) keine falsch gestellten Weichen im Fahrweg liegen. Sind Eisenbahnsignale vorhanden, so lassen sich vom Stellwerk diese Signale nur auf Fahrt stellen, wenn alle sicherungstechnischen Voraussetzungen für die Zugfahrt erfüllt sind (Signalabhängigkeit).

An Weichen besteht zudem die Gefahr, dass Fahrzeuge aus einem anderen Gleis in den Fahrweg des Zuges eindringen (Flankenfahrt). Um das zu verhindern, werden gegebenenfalls auch nicht befahrene Weichen in einer bestimmten (schützenden) Lage verschlossen, oder angrenzende Signale (auch Rangiersignale) dürfen nicht auf Fahrt gestellt werden. Auch dieser Flankenschutz wird i. d. R. durch interne Abhängigkeiten im Stellwerk sichergestellt.

Gefährdungen durch andere Eisenbahnfahrzeuge auf demselben Fahrweg werden klassisch durch das Freiprüfen der Gleise „durch Hinsehen“ (des Fahrdienstleiters) und den Ausschluss gleichzeitiger Folge- und Gegenfahrten in der Stellwerkslogik verhindert. Bei modernen Anlagen werden technische Gleisfreimeldeanlagen verwendet.

Sicherung der Zugfolge auf der Strecke

Außerhalb der Bahnhöfe bewegen sich Züge nur auf einem Gleis, Gefährdungen könnten hier durch andere Züge entstehen, die entgegen kommen oder dem Zug - etwa wenn er aus irgendeinem Grund stehen bleibt - von hinten auffahren.

Anfänge - Fahren auf Sicht oder per Genehmigung

Bei den ersten Eisenbahnen verkehrte nur jeweils ein Zug auf einer eingleisigen Strecke. Als weitere Züge hinzukamen, wurde auf Sicht gefahren bzw. die Abfahrt eines Zuges von der Ankunft des Gegenzuges abhängig gemacht. Auf Grund der langen Bremswege ist das Fahren auf Sicht aber grundsätzlich nur bei geringen Geschwindigkeiten möglich. Durch schlechte Sicht, Unaufmerksamkeit oder unzureichende Bremsen kam es zu zahlreichen Unfällen, so dass man bald nach anderen Möglichkeiten suchte, die Zugfolge zu regeln und Zusammenstöße zu vermeiden.

Fahren auf Sicht ist aber bis heute die Regel im Rangierbetrieb und wird bei vielen Bahnen in bestimmten Störungssituationen oder auf Strecken mit geringer Bedeutung zugelassen. Die zulässige Geschwindigkeit ist dabei stark beschränkt (in Deutschland 40 km/h).

Zugstabsysteme

Häufig wurden Zugstabsysteme eingeführt. Dabei existiert für jeden Streckenabschnitt einer eingleisigen Strecke ein einmaliger Gegenstand (Zugstab, oft auch engl. "Token"). Nur wer im Besitz dieses Zugstabes ist, darf die Strecke befahren. Um auch mehrere Züge hintereinander in der gleichen Richtung fahren zu lassen gab es verschiedene Möglichkeiten:

Die ersten Züge fahren nur mit Auftrag, der letzte Zug in einer Richtung erhält den Zugstab, um ihn dem Gegenzug zu übergeben. Züge in einer Richtung fahren bei diesem Verfahren auf Sicht, müssen aber nicht mit Gegenzügen rechnen.

Bei den englischen Eisenbahnen wurde das elektrische Zugstabsystem entwickelt, bei dem für einen Streckenabschnitt mehrere Zugstäbe existieren. Diese sind jedoch auf den begrenzenden Bahnhöfen in Zugstabapparate eingesteckt. Nur wenn die Summe der Zugstäbe in beiden Apparaten gleich der Anzahl der Zugstäbe ist, lässt sich genau ein Zugstab entnehmen, die anderen werden verschlossen. Ein solches System erfordert aber bereits eine technische Informationsübertragung zwischen den Bahnhöfen.

Fahren im Zeitabstand

Die Aufstellung und Einhaltung eines Fahrplanes versprach einen wesentlich sichereren Betrieb. Bald jedoch stellte sich heraus, dass auch dieses Verfahren zu Unfällen führte, da jede größere Verspätung oder technische Störung die Gefahr eines Zusammenstoßes in sich barg.

In Amerika wurde das Fahren im Zeitabstand daraufhin verfeinert. Beim so genannten Timetable and Train Order-Verfahren darf ein Zug erst nach einer bestimmten Pufferzeit dem vorausgefahrenen Zug folgen. Diese Pufferzeit ist so groß (etwa 10 min), dass das Personal des vorausgefahrenen Zuges genügend Zeit hat, im Störungsfall den Folgezug zu warnen. Das Warnen erfolgt durch ins Gleis geworfene brennende Leuchtkugeln bei verlangsamter Fahrt oder durch einen Flaggenmann und Knallkapseln, wenn ein Zug liegengeblieben ist. Bei diesem Verfahren muss der letzte Wagen eines jeden Zuges mit Personal besetzt sein. Für Sonderzüge oder bei Verspätungen gibt es ein kompliziertes Regelwerk, um außerplanmäßige Zugfahrten zu ermöglichen.

Fahrt im festen Raumabstand

Die europäischen Bahnen vertrauten eher der Führung der Züge durch Signale und entwickelten das Fahren im Zeitabstand nicht weiter.

Signale

Es wurde das Fahren im festen Raumabstand eingeführt. Dabei werden die Strecken durch Signale in Zugfolgeabschnitte (auch Blockabschnitte) unterteilt. Prinzip ist, dass sich in einem Streckenabschnitt nur ein Zug befinden darf. Erst wenn dieser und ggf. eine dahinter liegende Schutzstrecke (Durchrutschweg bzw. Gefahrpunktabstand) geräumt ist, darf der nächste Zug einfahren. Die Kapazität einer Strecke ist umso höher, je kürzer die Blockabschnitte sind. So ist vor allem auf Hauptbahnen die freie Strecke oftmals in mehrere Blockabschnitte unterteilt.

In früheren Jahren sowie heute noch bei einfacher Technik werden die Informationen über das Belegen und Befahren durch Augenschein aufgenommen und fernmündlich oder telegraphisch übertragen. Bei den meisten Eisenbahnen haben die Züge daher Zugschlusssignale, welche das Ende des Zuges kennzeichnen. Dieses Zugschlusssignal kann dann vom Fahrdienstleiter der nächsten Zugfolgestelle erkannt und der Abschnitt als frei zurückgemeldet werden. Bei diesem Zugmeldeverfahren liegt weiterhin eine große Sicherheitsverantwortung beim Menschen.

Schon 1871 erfand Carl Frischen das Blockfeld (engl. to block: blockieren). Das Blockfeld ist eine Anlage, bei der die Zugfolgestellen elektrisch so verbunden werden, dass ein Signal, nachdem es einmal Fahrt gezeigt, hat erst dann wieder auf Fahrt gestellt werden kann, wenn die vorausliegende Zugfolgestelle den letzten Zug technisch zurückgeblockt hat. Gegenfahrten werden über ein spezielles Erlaubnisfeld ausgeschlossen, welches die entsprechende Abhängigkeit zwischen den begrenzenden Bahnhöfen einer eingleisigen Strecke herstellt. Später wurde das System so verfeinert, dass das Rückblocken erst möglich ist, nachdem tatsächlich ein Zug vorbeigefahren ist. Der Bediener muss dennoch durch Beobachtung der Zugschlusssignale prüfen, ob der Zug auch vollständig ist, denn es könnten einige Wagen auf der Strecke geblieben sein, in die der folgende Zug dann hineinfahren würde. Heute gibt es auch automatische Streckenblockanlagen, die die Belegung der Gleise mit technischen Mittel (Gleisstromkreise oder Achszähler) prüfen (siehe auch Freimeldung der Gleise). Bei diesen Anlagen muss nicht jede Zugfolgestelle mit Personal besetzt sein, so dass die Streckenkapazität durch kürzere Blockabschnitte gesteigert werden kann.

Die Weitergabe der Information zur Fahrt/Halt erfolgt meistens über ortsfeste Eisenbahnsignale an der Strecke. Für den Hochgeschwindigkeitsverkehr wurden auch Systeme entwickelt, die die Information direkt auf das Fahrzeug übertragen (LZB, ETCS Level 2). Verkehren nur Züge, die mit dem zugehörigen Übertragungssystem ausgerüstet sind, kann auf ortsfeste Signale verzichtet werden. An der Strecke befinden sich lediglich Tafeln, die die Grenzen der Blockabschnitte kennzeichnen. Dabei lassen sich die Blockabschnitte optimal auf die Bedürfnisse unterschiedlich schneller Züge abstimmen. Die Leistungsfähigkeit lässt sich durch kurze Blockabschnitte erheblich steigern, das ist jedoch mit einem großen technischen (und finanziellen) Aufwand verbunden.

Fahren im wandernden Raumabstand

auch Fahren auf elektronische Sicht oder Moving Block

Die Kapazität einer Strecke kann maximiert und die technische Ausrüstung minimiert werden, wenn auf ortsfeste Blöcke und deren Gleisfreimeldeanlagen verzichtet wird. Die Züge ermitteln dann den Standort ihres Zugschlusses selber und senden ihn quasi-kontinuierlich an den folgenden Zug. Dieser berechnet unter Berücksichtigung seines Bremsweges den Punkt, ab dem die Geschwindigkeit herabgesetzt werden muss. Wird dabei der Bremsweg des vorher fahrenden Zuges mit berücksichtigt, so wird das Fahren im relativen Bremswegabstand genannt, sonst Fahren im absoluten Bremswegabstand. Eine europaweit einheitliche technische Spezifikation für das Fahren im wandernden Raumabstand hat die UIC mit ERTMS vorgegeben (ETCS Level 3).

Zu beachten ist, dass Fahren im beweglichen Raumabstand nur funktioniert, wenn alle beteiligten Züge mit der entsprechenden Technik ausgestattet sind. So muss die Position des Zugschlusses signaltechnisch sicher ermittelt werden oder eine eventuelle Zugtrennung innerhalb weniger Sekunden erkannt werden. Gerade im Güterverkehr mit seinem international austauschbaren Wagenpark ist bisher keine Lösung zur Zugintegritätsprüfung vorhanden. Denkbar ist eine Einführung hingegen bei Strecken mit artreinem Verkehr, wie etwa spezielle Hochgeschwindigkeitsstrecken oder (automatische) Stadtschnellbahnen. Dort ist eine Integritätsprüfung aufgrund der überschaubaren Anzahl der Fahrzeuge leichter zu realisieren bzw. unnötig, wenn untrennbare Einheiten verkehren. Fahren im wandernden Raumabstand wird bereits bei ersten Stadtschnellbahn-Systemen eingesetzt.

Zugbeeinflussung

Die vorgestellten Sicherungsverfahren beruhen auf einer Führung der Züge durch Signale, die entweder am Gleis stehen, oder aber direkt zum Führerstand übertragen werden. Übersieht aber ein Lokführer ein Signal oder missachtet es absichtlich, kann es dennoch zu erheblichen Gefährdungen und schweren Unfällen kommen. Um solche Unfälle zu verhindern, wurden Zugbeeinflussungssysteme entwickelt.

Zugbeeinflussungssysteme sind technische Einrichtungen, die die Beachtung der Signale sichern - also insbesondere das Überfahren eine Halt zeigenden Signales verhindern oder dessen Folgen mindern. Man unterscheidet dabei Systeme mit punktförmiger oder kontinuierlicher (linienförmiger) Übertragung.

Literatur

• Pachl, J.: Systemtechnik des Schienenverkehrs, Teubner Verlag, Stuttgart 2004, ISBN 3-519-36383-6
• W. Fenner, P. Naumann, J. Trinckauf: Bahnsicherungstechnik, Publics Corporate Publishing 2003, ISBN 3-89578-177-0

Siehe auch

• Stellwerk Sicherung von Zugfahrten in Bahnhöfen
• Betriebsverfahren betriebliche Regelung der Zugfolge auf der Strecke
• Streckenblock technische Sicherung der Zugfolge auf der Strecke
• Zugbeeinflussung technische Details zu Zugbeeinflussungssystemen

Weblinks

• Technische Spezifikation für die Interoperabilität des Teilsystems "Zugsteuerung, Zugsicherung und Signalgebung" des transeuropäischen Hochgeschwindigkeitsbahnsystems der Kommission für die Europäischen Gemeinschaften (PDF)