Betriebsverfahren

Als Betriebsverfahren bezeichnet man ein "System betrieblicher Regeln und technischer Mittel zur Durchführung von Fahrten mit Eisenbahnfahrzeugen auf einer Eisenbahninfrastruktur."

Hinsichtlich der Betriebsführung und Sicherung der Zugfahrten gibt es recht unterschiedliche Betriebsverfahren. Welches Verfahren angewandt wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. Bedeutung und Frequentierung der Eisenbahnstrecke oder von der Sicherheitsphilosophie des Eisenbahnbetriebes im jeweiligen Land.

Es gibt Betriebsverfahren deren Schwerpunkt in den betrieblichen Regeln liegen und dabei wenige technische Mittel verwenden. Beispiele dafür wären der deutsche Zugleitbetrieb, oder das nordamerikanische Betriebsverfahren Timetable and Train Order. Andere Betriebsverfahren hingegen legen ihren Schwerpunkt mehr auf technische Hilfsmittel, wie z. B. der Zugmeldebetrieb.

Die verschiedenen Betriebsverfahren unterscheiden sich in der praktischen Ausführungen teilweise erheblich.

Einführung

Alle heutigen betrieblichen Regeln beruhen auf dem Grundsatz der Abstandshaltung. Dieser besagt, dass zwischen Eisenbahnfahrzeugen ein gewisser Abstand gewährleistet werden muss, um Kollisionen zu verhindern. Man unterscheidet zwischen:

• Fahren im Sichtabstand
• Fahren im Zeitabstand
• Fahren im Raumabstand

Heute dominiert bei der Eisenbahn das Fahren im Raumabstand. Ausnahmen hiervon bilden Straßenbahnen und Rangierfahrten, die in vielen Fällen auf Sicht gefahren werden. Dabei wird einem Zug ein räumlicher Abschnitt, z. B. eine Blockstrecke, zur alleinigen Verfügung gestellt. Der Abschnitt muss vor Einfahrt des Zuges frei sein und es muss sichergestellt werden, dass von der Erteilung der Fahrerlaubnis an, bis der Zug den Abschnitt wieder verlassen hat, keine anderen Fahrten im Abschnitt stattfinden. Die Organisation welcher Zug, welchen Abschnitt zur Verfügung gestellt bekommt, bezeichnet man als die Regelung der Zugfolge.

Klassifizierung von Betriebsverfahren

Zur Klassifizierung verschiedener Betriebsverfahren werden häufig die folgende Punkte betrachtet:

1. die Art der Erteilung der Zustimmung zur Zugfahrt:
   • mittels Signaleinrichtung (auch signalgeführt genannt)
   • mittels mündlicher oder schriftlicher Aufträge (auch nicht signalgeführt genannt)
2. die Struktur der Fahrdienstleitung
   • dezentrale Fahrdienstleitung
   • zentrale Fahrdienstleitung

Der erste Punkt betrifft hauptsächlich den Aspekt Signalisierung, der zweite Punkt wird wesentlich von Art und Weise der Gleisfreiprüfung beeinflusst.

Klassifizierung von verschiedenen Betriebsverfahren

Land	Betriebsverfahren	Fahrerlaubnis durch		Fahrdienstleitung
		Signaleinrichtung	Mündlicher/Schriftlicher Auftrag	dezentral	zentral
Deutschland	Zugmeldebetrieb	x		x⁠
	Zugleitbetreib		x⁠		x
Nordamerika	Timetable and Train Order		x		x
	Track Warrant Control		x		x
	Direkt Train Control		x		x
	Centralized traffic control	x			x

¹ 

Bei modernen Stellwerkenstechniken, ist die Fahrdienstleitung auch zentral organisiert

² 

Bei signalisiertem Zugleitbetrieb kann die Fahrerlaubnis auch per Signal erteilt werden

Betriebsform

Die Betriebsform ist die Art der Durchführung des Eisenbahnbetriebs innerhalb eines Betriebsverfahrens, bei dem die örtlichen Bedingungen hinsichtlich funktionaler Anforderungen und technischer Ausstattungen berücksichtigt werden. Von der regulären Betriebsform kann abgewichen werden, wenn vorübergehende Änderungen des Betriesbsablaufes dies erfordern. Dabei wird das Betriebsverfahren beibehalten, jedoch ändert sich die Betriebsform, z. B. das bevorzugte Gleis (Rechtsverkehr, Linksverkehr), die Art der Traktion (Schiebelokomotive, mit gesenktem Stromabnehmer fahren), die Art der Zugbeeinflussung (punktuelle oder durchgehende Überwachung) oder der Zustand der Infrastruktur (Bahnanlage mit örtlichem Personal, Fernsteuerung von Stellwerken). Die Betriebsform nimmt somit immer Bezug auf eine konkrete, örtliche Realisierung eines Betriebsverfahrens in einem bestimmten Teilnetz (bzw. Strecke/Bahnhof).

Beispiele für unterschiedliche Betriebsformen innerhalb des Betriebsverfahrens Zugmeldebetrieb sind:

• Statt einer dezentralen Fahrdienstleitung ist die Fahrdienstleitung zentral angeordnet
• Statt einer punktförmigen Zugbeeinflussung (z. B. PZB 90) wird eine kontinuierliche Zugbeeinflussung (z. B. LZB, ETCS L2) verwendet
• Statt auf dem rechtem (Regel-)Gleis wird auf dem linken (Gegen-)Gleis gefahren

Betriebsverfahren in Deutschland

Heute dominieren in Deutschland die beiden Betriebsverfahren Zugmeldebetrieb und Zugleitbetrieb, bzw. deren abgeleiteten Betriebsformen. Der weitaus größeren Anteil des Zugbetriebs wird heute im Zugmeldebetrieb gefahren.

Zugmeldebetrieb

→ Hauptartikel: Zugmeldebetrieb

In Deutschland wird auf sogenannten "voll betriebenen" Haupt- und Nebenbahnstrecken das Betriebsverfahren Zugmeldebetrieb, wie es in der Fahrdienstvorschrift der Deutschen Bahn (Ril 408) bzw. in der Fahrdienstvorschrift Nichtbundeseigene Eisenbahnen (FV-NE) vorgesehen ist, angewandt. Beide Fahrdienstvorschriften beruhen auf der in Deutschland gültigen Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO). In der EBO ist als Mindestvoraussetzung zur Sicherung der Zugfolge ein Streckenblock für Hauptbahnen "mit besonders dichter Zugfolge" vorgesehen. Heute gibt es jedoch nur noch wenige Strecken mit besonders geringem Verkehr, die im Zugmeldebetrieb ohne Streckenblock betrieben werden.

Auch bei modernen Stellwerksbauformen wie den Relaisstellwerken oder den Elektronisches Stellwerken wird das Betriebsverfahren Zugmeldebetrieb angewandt, jedoch werden die Zugmeldungen dort mithilfe von Zugnummernmeldeanlagen elektronisch durchgeführt. In modernen Anlagen sind auch Zentralblöcke eingerichtet, bei denen die Sicherung der Bahnstrecke technisch wie eine Bahnhofsfahrstraße funktioniert.

Mit der Zentralisierung der Stellwerke und der Entwicklung von Zugnummernmeldeanlagen werden immer weniger Zugmeldungen ausgetauscht. Deshalb wird auch der Begriff des Zugmeldeverfahrens immer weniger häufig eingesetzt.

Besondere Betriebsformen

Je nach Örtlichkeit unterscheidet sich die Art der Durchführung des Betriebsverfahren Zugmeldebetrieb. Einflussfaktoren können das jeweils verwendete Zugbeeinflussungssystem sein, Abweichungen vom Regelbetrieb, Art der Fahrdienstleitung, etc.

Zugbeeinflussungssysteme

Zugbeeinflussungssysteme dienen ausschließlich der Überwachung des Zugpersonals und sind als Teil der Betriebsverfahren zu sehen. In Deutschland wird von der EBO eine Zugbeeinflussung auf Hauptstrecken und Nebenstrecken, die mit mehr als 80 km/h befahren werden, gefordert. Heute sind fast alle Strecken in Deutschland mit Zugbeeinflussungssystemen ausgerüstet. Derzeit werden folgende Zugbeeinflussungssysteme eingesetzt:

• Punktförmige Zugbeeinflussung (Indusi)
• Linienzugbeeinflussung (LZB)
• European Train Control System (ETCS)

Am weitesten verbreitet ist die Punktförmige Zugbeeinflussung. Mit einer punktuellen Zugbeeinflussungssystem ist in Deutschland die Höchstgeschwindigkeit auf 160 km/h begrenzt. Deshalb wird für höhere Geschwindigkeiten seit 1975 die Linienzugbeeinflussung eingesetzt. Damit wird der Triebfahrzeugführer laufend per Führerstandssignalisierung über das Freisein der vor ihm liegenden Strecke informiert wird. Es wird jedoch weiterhin im festem Raumabstand gefahren.

Vor der Einführung des ETCS-Systems entwickelte man den Funkbasierte Fahrbetrieb (FFB), der jedoch nicht zur Anwendung kam. Der FFB soll ausschließlich auf Rechnerbasis arbeiten und Stellwerke entbehrlich machen. Die Erfahrungen bei der Entwicklung des FFB flossen bei der Entwicklung des ETCS-Systems mit ein.

Langfristig soll das ETCS europaweit alle anderen Zugbeeinflussungssysteme ersetzen. Eine wesentliche Änderung der Betriebsverfahren wird sich in Zukunft ergeben, wenn das ETCS Level 3 eingesetzt wird. Damit kann erstmals im absoluten Bremswegabstand und wandernden Raumabstand gefahren werden.

Abweichungen vom Regelbetrieb

Die Ursachen und die Auswirkungen von Abweichungen und Störungen können im Eisenbahnbetrieb vielfältig sein. Dementsprechend vielfältig sind die Maßnahmen, die ergriffen werden:

• Fahren auf Befehl: schriftliche Befehle sind die Rückfallebene, wenn andere technische Mittel ausgefallen sind. So kann z. B. ein schriftlicher Befehl den Triebfahrzeugführer anweisen, am gestörten Signal vorbeizufahren.
• Fahren auf dem Gegengleis: Bei zweigleisigen Strecken wird in Deutschland im Regelfall auf rechtem Gleis gefahren. Ist dieses nicht befahrbar, können Zugfahrten auf dem Gegengleis durchgeführt werden. Je nach den eingesetzten technischen Mitteln wird zwischen folgenden Betriebsformen unterschieden:
  • Gleiswechselbetrieb (ständig oder vorübergehend eingerichtet)
  • Fahren auf dem Gegengleis mit Signal Zs 8
  • Fahren auf dem Gegengleis mit Befehl

Art der Fahrdienstleitung

Im klassischen Zugmeldebetrieb ist jeder Bahnhof mit einem Fahrdienstleiter und jede Zugfolgestelle mit einem Blockwärter besetzt. Daher ist der Zugmeldebetrieb den Betriebsverfahren mit dezentraler Fahrdienstleitung zuzuordnen. Jedoch kann bei modernen Stellwerkstechnik wie Relaisstellwerken und vor allem Elektronischen Stellwerken die Fahrdienstleitungen mehrerer Bahnhöfe zu einer zentralen Fahrdienstleitung zusammengefasst werden.

Zugleitbetrieb

→ Hauptartikel: Zugleitbetrieb

Da der Zugmeldebetrieb einen hohen personellen und technischen und damit finanziellen Aufwand darstellt, gibt es für einfache Betriebsverhältnisse auf Nebenbahnen ein vereinfachtes Betriebsverfahren, der sogenannte Zugleitbetrieb. Man kommt dabei weitgehend ohne Vor- und Hauptsignale und ohne Streckenblock aus und es gelten abweichende Regelungen, welche die Fahrdienstvorschrift einschränken. In Einzelfällen gibt es Zugleitstrecken mit besonderen Streckenblockbauformen, z. B. dem Stichstreckenblock für eingleisige Stichstrecken, auf denen immer nur ein Zug verkehrt. Strecken im reinen Zugleitbetrieb dürfen heute nur noch aufgrund des Bestandsschutzes betrieben werden und auch nur wenn die Strecken ein sehr schwaches Belastungsprofil aufweisen. Stärker belastete Strecken, die dennoch nicht auf einen Vollbetrieb hochgerüstet werden sollen, können in einer der folgenden Betriebsformen betrieben werden, die sich aus dem Zugleitbetrieb ableiten:

• Technisch unterstützen Zugleitbetrieb (tuZ)
• Signalisierter Zugleitbetrieb: eine Betriebsform, das mit Ein- und Ausfahrsignalen und selbsttätigem Streckenblock arbeitet.
• Funkleitbetrieb: bei dem die Zugfolge zwischen Zugleiter und Triebfahrzeugführer über Funk geregelt wird. Der Triebfahrzeugführer, der im Funkleitbetrieb stets auch die Aufgaben des Zugführers übernimmt, muss an jedem Bahnhof per Funk eine Ankunftsmeldung geben und zur Weiterfahrt per Tastendruck eine Fahranfrage stellen. Eine Gleisfreimeldeanlage ist nicht vorhanden, der Zugleiter/Fahrdienstleiter muss sämtliche Gleisbelegungen manuell eingeben. Der Funkleitbetrieb wird ausschließlich auf der Strecke Titisee–Seebrugg (Dreiseenbahn) eingesetzt.

Diese Betriebsformen unterscheiden sich vom klassischen Zugleitbetrieb durch eine technische Unterstützung des Personals.

Anwendung außerhalb Deutschlands

Viele Betriebsverfahren außerhalb Deutschlands sind geprägt durch die deutschen Betriebsverfahren. So werden z. B. in der Schweiz, in Österreich, in Luxemburg, in Osteuropa, auf dem Balkan und in Skandinavien Betriebsverfahren eingesetzt, die dem deutschen System ähneln.

Betriebsverfahren in Großbritannien

Im Unterschied zu den deutschen Betriebsverfahren fehlt in Großbritannien der Begriff „Bahnhof“, dass heißt es wird nicht zwischen Strecke und Bahnhof unterschieden. Desweiteren haben alle Stellwerke die gleichen Befugnisse und sind einander nicht untergeordnet.

Britischer Blockanzeiger

Örtlich besetzte Stellwerke ohne eine Gleisfreimeldeanlage steuern und sichern einen Station Limit genannten Bereich, der durch das jeweils erste bzw. letzte vom Stellwerk gesteuerte Signal begrenzt wird. Zur Regelung der Zugfolge zwischen den Station Limits verständigten sich die Bediensteten (signaller) mithilfe sogenannter Bell code's und mit Blockanzeiger. Erste war eine Art Morsecode und zweite signalisierten die Belegung der Blockstrecke, hatten aber keine Abhängigkeit zu den Signalen, wie es z. B. beim deutschen Streckenblock realisiert wird. Erst später wurde eine Signalabhängigkeit ergänzt. Auch die Unterscheidung zwischen Befehls- und Wärterstellwerken, die mit einem Bahnhofsblock in Abhängigkeit gebracht werden, ist in Großbritannien unbekannt.

Mit Entwicklung selbsttätiger Gleisfreimeldeanlagen entwickelte sich das Betriebsverfahren Track Circuit Block (TCB), bei dem es auch keine Stations Limits mehr gibt. Die verwendeten Signale werden in selbststätige (automatic) und von Stellwerk gesteuerte Signale (controlled) unterschieden. Gleisbereiche mit Weichen folgen dabei grundsätzlich immer auf stellwerksbediente Signale.

Übergabe eines Tokens

Auf eingleisigen Strecke wurde der Gegenfahrschutz basierend auf Token gewährleistet. Nur der Zug der im Besitz eines solchen eindeutigen und einmaligen Token war, durfte in den folgenden Streckenabschnitt einfahren.

Um mehrere Züge hintereinander in dieselbe Richtung fahren lassen zu können, wurden stationäre Tokenblockgeräte entwickelt. Aus diesen konnte nur dann ein Token entnommen werden, falls der folgende Streckenabschnitt frei war. Später wurde diese mit einer Signalabhängigkeit ausgestattet, mit der erst nach der Entnahme des Token das Signal auf Fahrt gestellt werden konnte.

Eine aktuelle Entwicklung ist der Radio Electronic Token Block. Dabei fordert der Triebfahrzeugführer nach Angabe seiner Position beim Stellwerkspersonal eine Fahrerlaubnis für den nächsten Abschnitt an. Ist dieser Abschnitt frei, sendet das Stellwerkspersonal per Funk einen electronic token an den Zug, der ihm erlaubt den Abschnitt zu befahren. Das Stellwerkspersonal wird dabei von Computertechnik überwacht.

Die britischen Betriebsverfahren werden auch in vielen Ländern des britischen Einflussbereichs, z. B. Indien oder Australien, angewandt.

Betriebsverfahren in Nordamerika

Nicht signalgeführte Betriebsverfahren

Aufnahme einer Train Order durch einen fahrenden Zug

In Nordamerika spielte eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung des Eisenbahnsystems die Weitläufigkeit und die geringe Besiedelungsdichte des Landes. Aus dem daraus folgenden großen Abstand zwischen den einzelnen Betriebsstellen wurde in Nordamerika in den Anfangsjahren der Eisenbahn der Grundsatz Fahren im Zeitabstand angewandt. Es entwickelte sich ab 1854 das Betriebsverfahren Timetable and Train Order, dass bis Mitte der 1980er Jahre weit verbreitet war. Dabei fahren die Züge nach einem Fahrplan, dem eine Sicherheitsverantwortung zugebilligt wird. Der vorgeschriebene zeitliche Mindestabstand zwischen zwei Zugabfahrten ist dabei so groß, dass im Fall von außerplanmäßigen Halten oder Verspätungen das Zugpersonal die folgenden Züge warnen kann. Der Gegenfahrschutz wird gewährleistet indem ein Zug an einer Kreuzungsstelle alle fahrplanmäßigen Gegenzüge abwarten muss, bevor er abfahren darf. Für den Fall von Verspätungen gibt es ein ausgeklügeltes System von Vorrangregeln (superiorityrules) mithilfe derer Zugkreuzungen vom Zugpersonal selbständig verlegt werden können. Der Dispatcher kann mittels schriftlichen Weisungen, den sogenannten Train Orders eingreifen, um Verspätungen und Stockungen zu vermeiden und um Sonderzüge einzulegen. Die Train Orders wurden von Dispatcher an örtlich besetzte Betriebsstellen mittels Telegraphen oder fernmündlich durchgegeben und von diesen dann den Zügen übergeben. Die besetzten Betriebsstellen zeigten dem Zugpersonal durch sogenannte Train Order Signals an, ob eine Train Order aufgenommen werden musste. Die Train Orders konnten auch von fahrenden Zügen aufgenommen werden.

In der Regel sind alle Weichen beim Timetable and Train Order System handgestellt, nur an größeren Fahrstraßenknoten können sogenannte interlocking limits eingerichtet sein. Als interlocking werden im Englischen Anlagen bezeichnet, bei denen Weichen und Signale in gegenseitiger Abhängigkeit stehen, wie es z. B. bei deutschen Stellwerken der Fall ist. Diese werden durch Signale mit absoluten Haltbegriff begrenzt, die anzeigen ob der folgende Fahrstraßenknoten befahren werden darf.

Auf einigen Strecken mit dichter Zugfolge, wie die der Pennsylvania Railroad (PRR), wurde ab 1864 zur Steigerung der Leistungsfähigkeit zum Fahren im Raumabstand übergangen. Es wurden sogenannte manuelle Block Systeme (manual block) eingerichtet. Dazu wurde die Strecke in räumliche Abschnitte (block) unterteilt, die von Block stations begrenzt wurden. Dort zeigten Blockwärter (operator) mithilfe von Signalen an, ob der darauffolgende Abschnitt frei (block clear) oder belegt (block occupied) ist. Dabei darf nur dann ein Zug in den nächsten Abschnitt eingelassen werden, wenn der vorausfahrenden Zug den Block verlassen hat. Die Regelung der Zugfolge bzw. deren Sicherung erfolgte durch ein manuelles Meldeverfahren.

Mit Erfindung des Gleisstromkreises 1872 durch William Robinson konnten erstmals selbststätige Blocksysteme eingesetzt werden. Dadurch konnte das Timetable and Train Order System mithilfe des Automatic block signaling ABS Sytems teil-automatisiert werden. Befährt ein Fahrzeug einen Block, stellt der Gleisstromkreis alle in den Block weisende Signale automatisch auf Halt. Dadurch wird der Folgefahrschutz gewährleistet. Der Gegenfahrschutz wird weiterhin durch das Timetable and Train Order Verfahren gewährleistet. Deshalb wird das ABS System hauptsächlich auf zweigleisigen Strecken im Richtungsbetrieb eingesetzt.

Die Weiterentwicklung des ABS Systems für eingleisige Strecken ist der Absolute Permissive Block (APB). Hier stellt der Gleichstromkreis alle Blocksignale der Gegenrichtung bis zur nächsten Ausweiche auf Halt.

Bei manual block, ABS und APB Systemen gelten aber weiterhin die Regeln des Timetable and Train Order Systems. Die Signale dienen nur als Sicherheits-Überlagerung. Aus diesem Grund zählen diese Systeme zu den nicht signalgeführten Betriebsverfahren.

1906 berichtete die Interstate Commerce Commission, dass von den 194.726,6 Meilen Eisenbahnstrecken in den USA, nur 41.916,3 Meilen (~21,5 %) mit manuellen Block Systemen und 6.826,9 Meilen (~3,5 %) mit Selbsttätigen Blocksystemen betrieben wurden. Der große Rest (~75 %) wurde im Timetable and Train Order System betrieben. Erst in den darauffolgenden Jahren verbreiteten sich die selbständigen Blocksysteme immer mehr. So waren bereits 1911 ca. 18.700 Meilen damit ausgerüstet.

Mit der Entwicklung leistungsfähiger Zugfunksysteme in den 1980er Jahren, wurde es erstmals möglich Zuglaufmeldungen und Fahrerlaubnisse per Funk zwischen Zugmannschaft und Dispatcher auszutauschen. Es entwickelten sich die Betriebsverfahren Track Warrant Control (TWC) und Direkt Train Control (DTC). Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Verfahren ist die Logik der Fahrwegzuweisung. Beim TWC gibt der Dispatcher dem Zug eine Fahrerlaubnis bis zu einen definierten Punkt, wie z. B. einen Meilenposten oder einer Betriebsstelle. Im Unterschied dazu ist beim DTC die Strecke durch Signaltafeln in Blöcke unterteilt, die dem Zug per Fahrerlaubnis vom Dispatcher zugewiesen werden.

Der Dispatcher wird heute meist durch moderne Rechnersysteme unterstützt, die widersprüchliche Fahrwegzuweisungen verhindern.

Signalgeführte Betriebsverfahren

CTC im Jahr 1946

Auf Streckenabschnitte mit besonders dichter Zugfolge wurde Ende der 1920er Jahre erstmals das Betriebsverfahren Centralized traffic control (CTC) angewandt. Bei CTC werden die Weichen und Signale zentral vom Dispatcher elektrisch ferngestellt und durch Gleisstromkreise überwacht. Der wesentliche Unterschied zu den vorher genannten Systemen ist jedoch, dass bei diesem Betriebsverfahren erstmals ein rein signalgeführter Betrieb durchgeführt wurde. Dies war ein geradezu revolutionärer Schritt aus amerikanischer Sicht. Heute basiert das CTC Verfahren auf Computertechnik und wird auf rund 60% der amerikanischen Strecken eingesetzt.

Literatur

• Jörn Pachl: Systemtechnik des Schienenverkehrs. 8. Auflage. Springer Vieweg, Braunschweig 2016, ISBN 978-3-658-12985-9. 
• Jörn Pachl: Besonderheiten ausländischer Eisenbahnbetriebsverfahren. Springer Vieweg, Braunschweig 2016, ISBN 978-3-658-13480-8. 
• Markus Hecht: Das System Bahn : Handbuch. Eurailpress, Hamburg 2018, ISBN 978-3-7771-0374-7.