Eurobalise

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Eine Eurobalise ist ein magnetisch gekoppelter Transponder, der, zwischen den Schienen eines Gleises montiert, beim Überfahren eine Nachricht an das Fahrzeug sendet. Ihr Gegenstück am Fahrzeug ist das Balise Transmission Module (BTM). Eine Rückmeldung über den korrekten Empfang der fehlergesicherten Nachricht ist nicht vorgesehen. Es gibt Balisen mit fester Nachricht, als elektronischer Kilometerstein, und solche, die aktuelle Nachrichten von der signaltechnischen Streckenausrüstung erhalten, ähnlich einem Signal.

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

Das französische Wort balise wird nicht übersetzt; es bedeutet auch Seezeichen.

Eurobalisen in Wittenberg

Installation[Bearbeiten]

Festdatenbalise[Bearbeiten]

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 enthält insbesondere Abstände (typisch ~ 1 km, maximal 2,5 km) zu benachbarten Balisengruppen. Diese Verlinkung ist ein wesentliches Sicherheitselement, da sie die Fehleraufdeckung sowohl von Ausfällen als auch von Übersprechen vom Nachbargleis ermöglicht.

Transparentdatenbalise[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

Statt einzelner Balisen werden zur Sicherung gegen Ausfälle Balisengruppen eingesetzt, üblicherweise ein Paar aus Festdatenbalise und Transparentdatenbalise. Die Reihenfolge erlaubt, die Fahrrichtung festzustellen. Falls mehr Informationen übertragen werden müssen, so können auch weitere Balisen zu einer Gruppe hinzugefügt werden. Zu Anfang und Ende einer ETCS-kontrollierten Strecke stehen je zwei Festdatenbalisen, die die ETCS-Überwachung ein- und ausschalten. Unverlinkte Balisengruppen, zur Sicherung temporärer Langsamfahrstellen, werden doppelt ausgeführt.

Euroloop[Bearbeiten]

Eurobalise in Toledo

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[Bearbeiten]

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 (Kanal 11A CB-Funk). Dieses Magnetfeld induziert beim Darüberfahren des Fahrzeuges einen Strom in einer Spule innerhalb der Eurobalise, der diese versorgt.

Datenübertragung[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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

Telegrammaufbau[Bearbeiten]

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 beziehungsweise 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 Prüfsumme ermöglicht. Da die Prüfsumme 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 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[Bearbeiten]

  • ETCS – das europaweit standardisierte Zugsicherungssystem
  • Euro-Signum – eine Variante des Schweizer Zugsicherungssystems Integra-Signum
  • Euro-ZUB – eine Variante des Schweizer Zugsicherungssystems ZUB 121
  • SCMT – ein italienisches Zugsicherungssystem
  • TBL1+ – ein belgisches Zugsicherungssystem
  • GNT – ein deutsches System zur Übertragung von Streckenprofilen an Neigetechnikzüge
  • ZBS – ein neues Zugbeeinflussungssystem für die Berliner S-Bahn
  • ZSI-127 – Zugsicherungssystem einiger Schweizer Schmalspurbahnen

Einzelnachweise[Bearbeiten]

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

Weblinks[Bearbeiten]