Eurobalise

Eurobalisen in Wittenberg

Eurobalise in Toledo

Die Eurobalise ist eine kontaktlos arbeitende Funkbake bzw. ein Transponder eines punktförmigen Übertragungssystems für sicherheitsrelevante Daten zwischen Eisenbahnfahrzeugen und der signaltechnischen Streckenausrüstung. Die Eurobalise wird zwischen den Schienen eines Gleises montiert, ihr Gegenstück am Fahrzeug ist das Balise Transmission Module (BTM). Das französische Wort balise (dt. Baken) wird zur Unterscheidung von anderen Bakenarten verwendet.

Die Eurobalise ist auf europäischer Ebene durch die ERA standardisiert und ist ein wesentliches Element des European Train Control System (ETCS). Die Eurobalise wird aber auch in zahlreichen anderen signaltechnischen Systemen genutzt.

Installation

Festdatenbalise

Eine Festdatenbalise (Fixed Data Balise oder einfach Fixed Balise) wird einmalig bei der Installation durch ein drahtloses Programmiergerät programmiert. Dieses bei der Installation programmierte Telegramm wird zu jedem darüberfahrenden Fahrzeug übertragen. Dieses Telegramm könnte z. B. zur Übermittlung einer Positionsangabe genutzt werden (elektronischer Kilometerstein), die dazu dient, den Abstand zum nächsten Signal zu bestimmen.

Transparentdatenbalise

Transparentdatenbalisen (Transparent Data Balise oder Controllable Balise) sind mit einem Kabel mit einer LEU (Lineside Electronic Unit – streckenseitige elektronische Einheit) verbunden. Die LEU übermittelt der Balise das jeweils zu übertragende Telegramm. Dies könnte z. B. der Signalbegriff Halt bei einem roten Signal sein und der Signalbegriff Fahrt bei einem grünen Signal sein. Die LEU wird in landesspezifische Signalsysteme integriert – sei es durch Abgriff des Signalbegriffs eines herkömmlichen Signals oder durch Verbindung mit einem Stellwerk.

Anordnung

Balisen werden üblich als Paar aus Festdatenbalise und Transparentdatenbalise ausgeführt. Die Reihenfolge erlaubt auch die Fahrrichtung festzustellen. Falls mehr Informationen übertragen werden müssen, so können auch weitere Balisen zu einem Block hinzugefügt werden. Zu Anfang und Ende einer ETCS-kontrollierten Strecke stehen zwei Festdatenbalisen, die die ETCS Überwachung ein- und ausschalten.

Euroloop

Die Balisen können mit einem Euroloop ergänzt werden. Dies ist ein am Schienenfuß verlegtes und bis zu 1000 Meter langes Leckkabel, das ebenfalls Telegramme an das Fahrzeug übermittelt, die aber im Gegensatz zur Balise nicht nur punktuell, sondern kontinuierlich auf gesamter Länge des Kabels übertragen werden. So ist es möglich, im Bereich vor einem neuen Blockabschnitt schneller auf eine wechselnde Information (z. B. neuer Blockabschnitt wurde durch den vorausfahrenden Zug verlassen und darf jetzt befahren werden) zu reagieren und auf diese Weise die Bremsung des Zuges früher zu beenden, um einen unnötigen Geschwindigkeitsverlust zu vermeiden.

Energieversorgung

Die Eurobalise benötigt zur Energieversorgung keine Kabel, sie erfolgt über ein vom BTM des Fahrzeuges erzeugtes vertikales Magnetfeld mit einer Frequenz von 27,095 MHz. Dieses Magnetfeld induziert beim Darüberfahren des Fahrzeuges einen Strom in einer Spule innerhalb der Eurobalise, der diese versorgt.

Datenübertragung

Mit der Eurobalise lassen sich entweder Daten von der Streckenausrüstung zum Fahrzeug übertragen (Uplink), oder vom Fahrzeug zur Strecke (Downlink). Der Downlink ist jedoch eine kaum genutzte Funktion. Jede Balise überträgt einen Datensatz, der als Telegramm bezeichnet wird. Die Datenübertragungsrate beträgt 564,48 kBit/s; dies genügt, um ein vollständiges Telegramm bei bis zu 500 km/h zu übertragen.

Uplink

Die Datenübertragung erfolgt über ein FSK-moduliertes Magnetfeld mit den Frequenzen 3,951 MHz für eine logische '0' und 4,516 MHz für eine logische '1'.

Downlink

Der Downlink erfolgt über eine Amplitudenmodulation des 27,095 MHz Magnetfeldes, welches zur Energieversorgung der Balisen genutzt wird.

Telegrammaufbau

Jede Balise überträgt einen Datensatz, der als Telegramm bezeichnet wird. Diese Telegramme haben abhängig von der Balise entweder 1023 Bits oder 341 Bits. Davon lassen sich 830 bzw. 210 Bits für die signaltechnische Anwendung nutzen - der Nutzdatenblock wird in 10-bit Symbole geteilt, die nach der Shaping und Scrambling Transformation durch je 11-bit repräsentiert werden (mithin einem Block von 913 = 83*11 bit oder 231 = 21*11 bit)

• kodierte Datenbits (913 oder 231 bit) mit den Nutzdaten (830 oder 210 bits)
• Kontrollbits (Cb, 3 bit)
• Scramblingbits (Sb, 12 bit)
• Extra Shapingbits (Esb, 10 bit)
• Checksumme (CheckBits, 85 bit)

Beim Überfahren der Balise werden die Telegramme zyklisch wiederholt. Zum Schutz gegen Übertragungsfehler werden die Nutzdaten verwürfelt (Scramblingcode), eine Substitution der Nutzungdaten mit Kodeworten verschiedener Hamming-Distanz gewählt, und Prüfung durch eine Checksumme ermöglicht. Da die Checksumme erst nach dem Substitutionscode der Nutzdaten berechnet wird, dienen die Extra Shapingbits dazu, die Bits der Checksumme so aufzufüllen, dass das gesamte Telegramm nur noch aus Symbolen der gewählten Kanalcodierung besteht, wobei jedes übertragene Symbol je 11 Bit umfasst.

Der Nutzdatenbereich besteht aus einem Kopfblock (header), gefolgt von mehreren Nachrichtenfelder (packets), die sich im ERTMS Protokoll standardisiert sind. Pflichtfelder sind Packet 5 – Linking information, Packet 12 – Movement Authority, Packet 21 – Gradient, Packet 27 – Static Speed Profile, Packet 255 – End of information.^[1] Viele Anwendungen verwenden optionale Felder wie Packet 3 – National Values, Packet 41 – Level transition and Packet 136 – Infill Location Reference. Wenn der Nutzdatenbereich mehr als 830 Bit umfasst, können weitere Nachrichtenfelder über Telegramme der folgenden Balisen der gleichen Balisengruppe übertragen werden – mit bis zu 8 Balisen pro Balisengruppen kann daher eine ERTMS Nachricht bis zu 8 * 830 = 6640 Nutzdatenbits umfassen (wobei jedes Telegramm einen Kopfblock und das Ende-Paket 255 enthalten muss).^[1]

Signaltechnische Systeme, die die Eurobalise nutzen

• ETCS – das europaweit standardisierte Zugsicherungsystem
• EuroSignum – eine Variante des Schweizer Zugsicherungssystems Integra-Signum
• EuroZub – eine Variante des Schweizer Zugsicherungssystems ZUB 121
• SCMT – ein italienisches Zugsicherungsystem
• TBL1+ – ein belgisches Zugsicherungssystem
• GNT – ein deutsches System zur Übertragung von Streckenprofilen an Neigetechnikzüge
• ZBS – ein neues Zugbeeinflussungssystem für die Berliner S-Bahn

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} "THE CORE OF ATP – DATA ENGINEERING"; Warren Kaiser, Stein Nielsen; IRSE Technical Meeting; Sydney; 14. March 2008

Weblinks

• SUBSET-036 Die verbindliche Spezifikation der Eurobalise (engl.; PDF-Datei; 1,12 MB)
• SUBSET-085 Die verbindliche Testspezifikation der Eurobalise (engl.; PDF-Datei; 2,52 MB)
• Eurobalise S21 von Siemens Transportation Systems (PDF-Datei; 1,33 MB)
• Eurobalise von Alstom (engl.)

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)