Positive Train Control

Positive Train Control (PTC) ist ein Zugleitsystem, das in den USA zur Ergänzung der Zugsicherungssysteme entwickelt wird.

Geschichte

Untersuchungen der 1990er Jahre haben gezeigt, dass es im Mischbetrieb von Güterverkehr und zunehmend schnellem Personenverkehr zu Sicherheitsproblemen kommt, die durch die bisherigen Zugsicherungsverfahren nicht abgedeckt werden können. Das Pulse Code Cab Signaling Verfahren ist zwar mit verschiedenen Erweiterungen versehen worden, sowohl für den Betrieb von Stadtbahnnetzen als auch den Hochgeschwindigkeitsverkehr. Allerdings sind diese Erweiterungen untereinander inkompatibel. Der US Kongress hat 2008 gefordert, dass bis 2015 ein einheitliches "Positive Train Control" System eingeführt wird (Rail Safety Improvement Act, veröffentlicht am 16. Oktober 2008). Es gab anschließend noch Diskussionen, da der Beschluss ein "Unfunded Mandate" ist (also keine finanzielle Unterstützung aus dem Bundeshaushalt beinhaltet), jedoch hat die Eisenbahnbehörde (Federal Railroad Administration) am 12. Januar 2010 klar das positive Kosten-Nutzen-Verhältnis betont und die Eisenbahngesellschaften zur Umsetzung verpflichtet.^[1]

Die Eisenbahnbehörde FRA nennt in ihren Zielvorstellungen: "die Errichtung eines Nationalen Differential-GPS (NDGPS) als landesweites, einheitliches und unterbrechungsfreies Ortungssystem, das geeignet ist für den Zugbetrieb".^[2], "Verbesserung des Technikstandards des Planungswesens und der Zugbetriebsysteme"^[2] sowie "Umsetzung von Sicherheitsrichtlinien nach aktuellem Standard der FRA".^[2] Der Industrieverband der Streckenausrüster AREMA beschreibt die Anforderungen an das Positive Train Control^[3] mit folgenden Punkten: Blockkontrolle oder Kollisionsvermeidung; Geschwindigkeitskontrolle; zeitweilige Geschwindigkeitsherabsetzungen; Sicherheit bei Streckenarbeiten.

Umsetzung

Es gibt derzeit zwei Verfahren, die sich in der Entwicklung befinden.

Zum einen findet sich ein funkgestütztes Zugleitsystem, das mit den Fahrtrechnern der Güterzüge kommuniziert. Diese haben heute schon weitläufig die Streckenprofile abgespeichert, und sollten durch Funknachrichten mit Änderungen wie zeitweiligen Geschwindigkeitsbeschränkungen und Verkehr über das Gegengleis auf den jeweilig aktuellen Stand gehoben werden. Ein funkgestütztes System hat auch den Vorteil, in den "dark territories" ohne streckenseitiger Signalisierung zu funktionieren - selbst die Gleisfreimeldungen können dann über Funkfreigaben (Movement Authorities) erfolgen. Ähnliches ist dort schon bisher üblich, die Fahrterlaubnis wird allerdings schlicht durch Sprechdurchsagen an den Zugführer zugestellt, eine automatische Kontrolle im Fahrtrechner ist so nicht möglich.

Der Anwendungsfall ohne Streckensignale ist vergleichbar mit der ERTMS Regional Ausprägung in Europa, die mit GSM-R als Funksystem arbeitet. Allerdings wird in den USA auf das TETRA-ähnliche APCO P25 Funksystem der US-Behörden zurückgegriffen. Die Positionsmeldung soll in den "dark territories" durch GPS erfolgen, zumal viele Strecken dort ohnehin nur eingleisig sind, und bei Bedarf durch Differential GPS die Genauigkeit verbessert wird, so dass eine Eindeutigkeit zum Gleis immer gegeben ist.

Ein ausschließlich funkgestütztes Zugleitsystem hat jedoch Einschränkung im Mischverkehr mit Hochgeschwindigkeitzügen und bei sehr hohen Taktraten. Dort ist eine streckenseitige Zugsicherung zwingend erforderlich. In einer Stellungnahme des Eisenbahnverbandes AAR (Association of American Railroads) wird diesbezüglich auf das bestehende ACSES (Advanced Civil Speed Enforcement System) verwiesen,^[4] das von Amtrak für den Hochgeschwindigkeitsverkehr im Nordostkorridor installiert wurde (getestet 2000-2002 zwischen New Haven und Boston, nachfolgend bis Washington ausgedehnt^[1]). Jenes System basiert auf Eurobalisen, allerdings ist es vom europäischen ERTMS zu unterscheiden, da die Fahrbegriffe des Pulse Code Cab Signaling derzeit Vorrang haben und kein GSM-R verwendet wird.

In der Praxis werden bei Positive Train Control auf den hochbelasteten Strecken drei Systeme ineinandergreifen, das Pulse Code Cab Signaling für die Führerstandsignalisierung, Balisen für Positionsmeldung und automatische Gleisfreimeldung auch bei Funkproblemen, sowie ein Communication Based Train Management (CBTM) Anteil für Updates der Streckenprofile in den Fahrtrechnern und Fahrfreigaben nach einer Zwangsbremsung (Automatic Train Stop).

Kritik

Das Positive Train Control System steht insbesondere in der Kritik, da es in wesentlichen Teilen nicht auf die Erfahrungen des European Rail Traffic Management System (ERTMS) zurückgreift. Die Erfahrungen mit ERTMS haben viele Schwierigkeiten aufgezeigt, sodass von einer zügigen Umsetzung nicht ausgegangen werden kann. Andererseits stand das European Train Control System (ETCS) in den USA immer in der Kritik, dass es mit seiner reichhaltigen Streckenausrüstung sehr teuer ist (vergleiche dazu auch die Gründe zur Einführung von ERTMS Regional).

Die Umsetzung von PTC wird schon nach heutiger Schätzung mindestens 10 Milliarden US-Dollar kosten. Gleichzeitig wird die rein private Umsetzung als problematisch gesehen: aufgrund des Unfunded Mandate hat die Eisenbahnaufsicht FRA keinen Einfluss, wann welche Strecken mit einem gewissen Umfang mit PTC Elementen ausgerüstet werden, sodass es zu erheblichen Ungleichgewichten im Markt kommen kann, wenn an alten Zugbeeinflussungssystemen festgehalten wird.

Hinzu kommen technische Einschränkungen, da durch schlechte Wetterbedingungen etwa die Satellitenortung beeinträchtigt werden kann. Die Eisenbahnbehörde FRA hat schon bestätigt, dass die Sicherheitsabstände vergrößert werden müssen. Das europäische LOCOPROL/LOCOLOC Projekt hatte schon früher gezeigt, dass mit EGNOS-unterstützter Satellitenortung allein die Schranken der SIL4 Sicherheits-Kriterien verfehlt werden, die für den Zugbetrieb notwendig sind.

Siehe auch

• KLUB-U - russische Zugsicherung mit Einbindung von GLONASS Satellitenortung und elektronischen Streckenkarten

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} http://www.fra.dot.gov/downloads/Safety/PTC_Final_Rule_20100112_(FedReg)_(final).pdf
2. ↑ ^{a b c} "Railroad Research and Development Program - Section 4.6 Train Control", Federal Railroad Administration : Freight Railroading, "Objectives of this program will be: (*) To apply the state of the art of safety review and assurance for safety-critical systems within the FRA’s regulatory environment. (*) To deploy the Nationwide Differential Global Positioning System (NDGPS) as a nationwide, uniform, and continuous positioning system, suitable for train control. (*) To advance the state-of-the-art in tactical and strategic planning and railroad network control systems."
3. ↑ http://www.arema.org/eseries/scriptcontent/custom/e_arema/comm/c37/05-01-08/AREMA_MP_23-2-1_New_2008_Mar_F.doc
4. ↑ http://www.aar.org/NewsAndEvents/PressReleases/2008/09/092408_Statement_on_railsafety_bill.aspx