Punktförmige Zugbeeinflussung

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Dieser Artikel erläutert die in Deutschland entwickelte Punktförmige Zugbeeinflussung. Die allgemeine Funktionsweise punktförmiger Zugbeeinflussungssysteme und mögliche technische Umsetzungen sind im Artikel Zugbeeinflussung beschrieben, detaillierte Artikel zu anderen Systemen sind dort verlinkt.

Die bei der Deutschen Reichsbahn eingesetzte Version PZ 80 ist im Artikel Indusi erläutert.

Gleismagnet der Altbauform (unten links) und Fahrzeugmagnet (rechts)

Punktförmige Zugbeeinflussung (PZB) bezeichnet eine mikroprozessor­gesteuerte Variante der unter dem Namen Indusi in Deutschland in den 1930er-Jahren eingeführten Form der induktiven punktförmigen Zugbeeinflussung.[1] Gemäß dem Betriebsprogramm wird diese Form der Zugsicherung auch PZB 90 genannt. Gegenüber den Vorgängerversionen hat das Betriebsprogramm der PZB 90 wichtige Erweiterungen erfahren. Die Streckenausrüstung ist jedoch weitgehend unverändert und damit kompatibel geblieben.

PZB 90 oder ihre Vorgängerbauarten werden auch in Österreich, Rumänien, Israel und in den Nachfolgestaaten Jugoslawiens verwendet.

Gemeinsamkeiten mit Vorgängerversionen[Bearbeiten]

Indusi-Prototyp am Tender einer Dampflokomotive (1930)

Hauptaufgabe der PZB ist durch Zwangsbremsungen eine unzulässige Vorbeifahrt an einem Halt zeigenden Signal zu verhindern.[2] Das System wird dabei nicht nur an Vor- und Hauptsignalen eingesetzt, sondern auch an Bahnübergangssignalen, Sperrsignalen oder Einfahrten in Stumpfgleise. Eine weitere Anwendung der PZB ist die Überwachung der zulässigen Geschwindigkeit vor einem Gefahrenpunkt auf der Strecke durch einen Geschwindigkeitsprüfabschnitt.

Die Streckenausrüstung besteht aus 1000-Hz-Gleismagneten an Standorten von Vorsignalen, 500-Hz-Magneten 150 bis 300 Meter vor Hauptsignalen (i.d.R. 250 Meter) und 2000-Hz-Magneten bei Hauptsignalen. Am Standort von Hauptsignalen, die eine Vorsignalisierung enthalten können, werden Doppelgleismagnete für 1000 und 2000 Hz verlegt. Der Fahrzeugmagnet enthält drei Schwingkreise für 500, 1000 und 2000 Hz, diese erzeugen je ein elektromagnetisches Wechselfeld, das beim Überfahren von wirksamen Gleismagneten eine Spannung induziert. Durch Gegeninduktion fällt der Ruhestrom der betreffenden Frequenz im Fahrzeugschwingkreis ab, wodurch eine Reaktion im Fahrzeuggerät ausgelöst wird. Bei Fahrt zeigendem Signal werden die Schwingkreise der Gleismagnete kurzgeschlossen und damit so verstimmt, dass keine Wirkung im Fahrzeuggerät ausgelöst wird.

Hauptartikel: Indusi

Einführung und Verbreitung der PZB 90[Bearbeiten]

Nach mehreren schweren Unfällen wurde Mitte der 1990er-Jahre durch eine Weiterentwicklung der Indusi das System PZB 90 eingeführt. PZB 90 ist im engeren Sinne nur ein Betriebsprogramm, das teilweise durch Umbauten in die vorhandene Indusi-Fahrzeuggeräte I 60 oder PZ 80 implementiert wurde (siehe auch: Indusi: Weitere Entwicklung).

Im Frühling 2011 waren rund 3600 Streckenkilometer im Netz der Deutschen Bahn ohne PZB-Streckenausrüstung; davon befanden sich etwa 80 Prozent im Netz der ehemaligen Deutschen Reichsbahn.[3] Unterschiedliche Quellen berichten damals von einem Bedarf von 500 bis 800 noch auszurüstenden Streckenkilometern. Davon ausgenommen waren viele im Zugleitbetrieb betriebene Strecken, da hier häufig auf Signale verzichtet wird.

Die Streckenausrüstung wurde durch die weitere Ausrüstung mit 500-Hz-Magneten, die nun in der Regel 250 Meter statt wie früher 150 bis 200 Meter vor dem 2000-Hz-Magneten stehen, ergänzt.[4]

Betriebsprogramm[Bearbeiten]

PZB 90 Betriebsprogramm.PNG
Die drei PZB-Taster eines ICE T
Leuchtmelderblock EZ155, Tachometer und darunter Summer auf einer Dampflokomotive
Siemens I60/ER24-Schaltgehäuse mit Bedientasten auf einer Dampflokomotive

Das Betriebsprogramm hat gegenüber Indusi wichtige Erweiterungen erfahren.

1000-Hz-Geschwindigkeitsüberwachung[Bearbeiten]

Nach der 1000-Hz-Beeinflussung eines Halt oder eine starke Geschwindigkeitsverringerung erwarten zeigenden Vorsignals, Hauptsignals mit Vorsignalisierung oder Überwachungssignals einer Bahnübergangssicherungsanlage muss innerhalb von 4 Sekunden (2,5 Sekunden bei Fahrzeugen mit MVB-Bus) die Wachsamkeitstaste bedient werden, sonst wird eine Zwangsbremsung ausgelöst. Anschließend erfolgt eine zugart- und zeitabhängige Geschwindigkeitsüberwachung (Vü1), die nicht wie bei den Indusi-Altbauarten bis I60 bei 700 Meter abbricht, sondern auf 1250 Meter ausgedehnt wurde. Die PZB-90-Zugart ist vom Bremsverhältnis (Bremshundertstel) abhängig:

Weil die Geschwindigkeitsüberwachung nicht nur punktförmig, sondern quasi-kontinuierlich durch Bremskurven erfolgt, wurden mit der Software-Version 1.6 die Prüfgeschwindigkeiten gegenüber der Indusi verschärft. Es wurden niedrigere Geschwindigkeiten und spätere Zeitpunkte, bei denen diese Geschwindigkeiten nicht überschritten werden dürfen, festgelegt.

Züge, die nach dem Passieren des 1000-Hz-Magneten während mehr als 15 Sekunden die Umschaltgeschwindigkeit Vum von 10 km/h unterschreiten, werden danach auf die restriktive Geschwindigkeit von 45 km/h (Vü2) überwacht. Somit unterliegt ein Zug, der zwischen Vor- und Hauptsignal einen Halt einlegt, der restriktiven Überwachungsfunktion.

Eckdaten der verschiedenen Geschwindigkeitsüberwachungskurven am 1000-Hz-Magnet in Abhängigkeit von der Zugart:

PZB-90-
Zugart
Brems-
hundertstel
normale Geschwindigkeits-
überwachung Vü1
restriktive Geschwindigkeits-
überwachung Vü2
Umschaltgeschwin-
digkeit Vum
O über 110 von 165 km/h auf 85 km/h
in 23 s
konstant 45 km/h konstant 10 km/h
M 66 bis 110 von 125 km/h auf 70 km/h
in 29 s
konstant 45 km/h konstant 10 km/h
U[5] unter 66 von 105 km/h auf 55 km/h
in 38 s
konstant 45 km/h konstant 10 km/h

500-Hz-Geschwindigkeitsüberwachung[Bearbeiten]

Beim Überfahren des 500-Hz-Magneten wird für die nächsten 250 Meter wiederum eine kontinuierliche wegabhängige Geschwindigkeitsüberwachung (Vü1) ausgelöst. Auch hier wird nach Unterschreitung der Umschaltgeschwindigkeit (Vum) auf die restriktive Geschwindigkeitsüberwachung (Vü2) umgeschaltet. Bei den Zugarten M und U ist diese konstant auf 10 km/h festgelegt. Diese restriktive 500-Hz-Geschwindigkeitsüberwachung wird auch bei einer 500-Hz-Beeinflussung während einer bereits laufenden restriktiven 1000-Hz-Geschwindigkeitsüberwachung aktiviert (Übergabe der Restriktion).[6]

Eckdaten der verschiedenen Geschwindigkeitsüberwachungskurven am 500-Hz-Magnet:

PZB-90-
Zugart
normale Geschwindigkeits-
überwachung Vü1
restriktive Geschwindigkeits-
überwachung Vü2
Umschaltgeschwindigkeit Vum
O von 65 km/h auf 45 km/h
in 153 m
von 45 km/h auf 25 km/h
in 153 m
von 30 km/h auf 10 km/h
in 153 m
M von 50 km/h auf 35 km/h
in 153 m
konstant 25 km/h konstant 10 km/h
U[5] von 40 km/h auf 25 km/h
in 153 m
konstant 25 km/h konstant 10 km/h

2000-Hz-Zwangsbremsung[Bearbeiten]

Der am Hauptsignal stehende 2000-Hz-Gleismagnet löst wie bisher bei Halt zeigendem Signal sofort eine Zwangsbremsung aus. Damit werden Züge, die das Hauptsignal überfahren haben, innerhalb des Durchrutschweges zum Stillstand gebracht.

Ein vom Fahrdienstleiter ausgestellter Befehl, ein Ersatzsignal, ein Vorsichtsignal oder ein Gegengleisfahrt-Ersatzsignal können den Triebfahrzeugführer veranlassen, ein Halt zeigendes Hauptsignal zu überfahren. Er hat dann die so genannte Befehlstaste zu bedienen, wodurch eine Zwangsbremsung verhindert wird. Die Höchstgeschwindigkeit ist während der Tastenbedienung auf 40 km/h begrenzt, und es ertönt dauernd ein Signalton oder eine Sprachausgabe. Das Bedienen der Befehlstaste wird vom Registriergerät festgehalten.

Freitaste zur Verminderung von Betriebsbehinderungen[Bearbeiten]

Nachdem der Triebfahrzeugführer 700 Meter seit der 1000-Hz-Beeinflussung zurückgelegt hat, kann er sich durch Betätigen der Freitaste aus der Geschwindigkeitsüberwachung befreien. Damit können Betriebsbehinderungen verhindert werden, wenn das Signal zwischenzeitlich auf Fahrt gewechselt hat. Bei ungerechtfertigter Bedienung der Freitaste erhält der Zug am 500-Hz-Magnet wie sonst durch einen 2000-Hz-Magnet eine Zwangsbremsung. Aus der 500-Hz-Überwachung kann sich der Triebfahrzeugführer mit der Freitaste nicht mehr befreien, da die Zwangsbremsung am 2000-Hz-Magnet zu spät erfolgen würde. Die Befreiungsmöglichkeit und die bis 1250 Meter nach einer 1000-Hz-Beeinflussung verdeckt weiterlaufende Geschwindigkeitsüberwachung wurden bereits mit der Bauart PZ 80 eingeführt.

Restriktiver Modus[Bearbeiten]

Die Einführung des restriktiven Modus auf dem Fahrzeuggerät war eine wesentliche Neuerung der PZB 90 gegenüber Indusi. Nach einer Unterschreitung der Umschaltgeschwindigkeit (Vum) wird auf die restriktive Geschwindigkeitsüberwachung (Vü2) umgeschaltet. Dadurch ist gewährleistet, dass ein Zug, der nach einem Halt gegen ein geschlossenes Hauptsignal fährt und beschleunigt, innerhalb des Durchrutschweges zum Stehen kommt.

Der Triebfahrzeugführer kann sich auch im restriktiven Modus mit der Freitaste aus der Geschwindigkeitsüberwachung befreien, wenn er die Fahrtstellung des Signals erkannt hat. Um den Betrieb nicht zu stark zu beeinträchtigen, wird der Halteplatz an Bahnsteigen mit einer Haltefafel (Ne 5) entweder vor einen 500-Hz-Magneten oder ans Ende der Überwachungsstrecke – also kurz vor dem 2000-Hz-Magnet beim Hauptsignal – gelegt.[7]

Überwachung der Höchstgeschwindigkeit des Zuges[Bearbeiten]

Unabhängig von den Geschwindigkeitsüberwachungen, die durch die Gleismagneten ausgelöst werden, wird in Abhängigkeit von der eingestellten Zugart die jeweilige Höchstgeschwindigkeit kontrolliert. Sie beträgt:

  • für die Zugart O 165 km/h
  • für die Zugart M 125 km/h
  • für die Zugart U 105 km/h

Bei gestörter Fahrzeugausrüstung wird die (nach § 40 Abs. 2 EBO) zulässige Geschwindigkeit von 50 km/h mit einer Prüfgeschwindigkeit von 105 km/h (alte Geschwindigkeit + 5 km/h) überwacht.

Startprogramm[Bearbeiten]

Diese neue Geschwindigkeitsüberwachungsfunktion kommt nach dem Aufrüsten, nach längerem Halt oder nach einem Richtungs- oder Personalwechsel zum Einsatz. Ohne PZB-90-Funktion konnte in solchen Fällen ohne jegliche Beeinflussung bis zum 2000-Hz-Gleismagneten am Hauptsignal gefahren werden.

Das Startprogramm verhindert für eine definierte Wegstrecke die Überschreitung der zulässigen Geschwindigkeit von 45 km/h. Beim Verlegen des Richtungssteuerschlüssels auf »vorwärts« geht das Fahrzeuggerät in eine Stellung, die einer erhaltenen 1000-Hz-Beeinflussung mit nachfolgender Umschaltung in den restriktiven Modus entspricht. Bei einem Fahrt zeigenden Signal wird die Geschwindigkeitsüberwachung aufgehoben und der Zug kann die Ausfahrt aus dem Bahnhof normal fortsetzen. Fährt der Triebfahrzeugführer jedoch ungerechtfertigt an, führt das Überfahren eines 500-Hz-Magneten zu einer sofortigen Zwangsbremsung. Der Zug wird spätestens durch den 2000-Hz-Magnet beim haltzeigenden Hauptsignal zwangsgebremst.

Registrierungsfunktion[Bearbeiten]

Das elektronische Registriergerät erfasst ständig Daten wie Fahrgeschwindigkeit, zurückgelegte Wegstrecke, Luftdruck in der Hauptluftleitung, erfolgte Beeinflussungen, Bedienung der PZB-Tasten und Störungen, aber auch Registriernummer des Triebfahrzeugführers, benutzte Führerstände, Zugnummern, eingestellte Bremsstellung und Bremshundertstel auf einer Datenspeicherkassette (DSK). Die Datenspeicherkassetten sind als Ringspeicher ausgelegt und speichern die Daten bis zu 30.000 km komprimiert und ungefähr die letzten 50 bis 90 km der zurückgelegten Fahrstrecke in ausführlicher Form im so genannten Kurzwegspeicher.[8] Nach Unfällen oder anderen gefährlichen Ereignissen wird die Datenspeicherkassette mit den registrierten Daten sichergestellt und der Kurzwegspeicher ausgewertet.

Es existieren zwei Arten von Datenspeicherkassetten. Die mit der I 60 R eingeführte DSK10 enthält einen eigenen Mikrocontroller und speichert die Daten batteriegepuffert. Bei der DSK20, die bei Fahrzeugen mit MVB zum Einsatz kommt, besteht das eigentliche Speichermedium dagegen aus einer einfachen PCMCIA- Flashkarte.[9]

Sicherheitslücken[Bearbeiten]

Österreichisches Hauptsignal (oben) und darunter Vorsignal. Die flexiblen Vorsignalabstände in Österreich passen schlecht zum Betriebsprogramm der PZB 90.
ETCS-Fahrzeugrechner (European Vital Computer). Über ein STM kann die PZB in das ETCS-Fahrzeuggerät eingebunden werden.

Wegen der punktförmigen Übertragung der Signalinformationen ist die streckenseitige Ausrüstung der PZB signaltechnisch nicht sicher, weil sie nach dem Arbeitsstromprinzip wirkt. Ausfälle der Streckeneinrichtung sind nur durch besondere Prüfungen feststellbar. Trotzdem ist die PZB sehr zuverlässig, denn die Streckenausrüstung ist aus rein passiven Bauteilen aufgebaut, die keine Stromversorgung benötigen. Die Steuerung besteht aus Flügelkontakten bei Formsignalen oder von der Signalgruppe gespeisten Relais, die wegen des lastlosen Schaltens kaum störungsanfällig sind. Viele Einzelheiten sind so ausgelegt, dass sich Fehler nach der sicheren Seite auswirken.[10][11]

Trotz dieser Nachteile bietet die PZB ein hohes Sicherheitsniveau bei vertretbaren Kosten.

Die Betriebsvorschriften in Österreich passen nur zum Teil zum Betriebsprogramm der PZB 90. Die bei den ÖBB üblichen flexiblen Bremsweglängen sind nicht mit der Überwachung der Bremskurve abgestimmt. Die kontinuierliche Bremswegüberwachung der PZB 90 bedingt einheitliche Vorsignalabstände, wie sie insbesondere im Netz der ehemaligen Deutschen Bundesbahn üblich sind. Ein flächendeckender Ersatz der PZB durch das Nachfolgesystem ETCS wird aus finanziellen Gründen längere Zeit in Anspruch nehmen.[11] (siehe auch: Indusi: Österreich)

Weitere Entwicklung[Bearbeiten]

Mit der Software-Version 2.0 wurden Fehler der PZB 90 behoben. Bis dahin war es möglich, durch Umlegen des Richtungsschalters in die Stellung rückwärts und anschließend wieder vorwärts die restriktive 500-Hz-Prüfung unberechtigterweise abzubrechen. Kam bisher ein Triebfahrzeug so zum Stehen, dass sich der PZB-Fahrzeugmagnet genau über dem Gleismagneten befand, war eine Weiterfahrt nur durch Einlegen des Störschalters möglich.[12]

Seit kurzem werden viele im Zugleitbetrieb betriebene Strecken mit PZB nachgerüstet, da nun Möglichkeit besteht, 2000-Hz-Magnete ohne Kopplung mit einem Signal zu montieren. Diese Gleismagnete werden durch Zugleiter ferngesteuert oder arbeiten autark.

Der grenzüberschreitende Einsatz vieler Triebfahrzeuge bedingt den Einbau mehrerer Zugbeeinflussungssysteme. Die Kosten dafür versucht man mit generischen Zugbeeinflussungsrechnern im Griff zu halten. Ist ein Fahrzeug mit einem ETCS-Rechner ausgerüstet, kommt auf Strecken ohne ETCS-Ausrüstung das Specific Transmission Module (STM) zum Einsatz, um die von der nationalen Streckenausrüstung übertragenen Informationen zu empfangen, zu verarbeiten und an den Fahrzeugrechner weiterzuleiten.

PZB 90 wird im Verlaufe der Zeit durch die einheitliche europäische Zugsicherung ETCS abgelöst werden. Auf vielen Strecken wird PZB 90 jedoch noch lange im Einsatz bleiben.

Bezüglich ETCS wird PZB 90 als Klasse-B-System geführt.

Literatur[Bearbeiten]

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Punktförmige Zugbeeinflussung – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise und Anmerkungen[Bearbeiten]

  1. Lothar Fendrich (Hrsg.): Handbuch Eisenbahninfrastruktur. Springer, Berlin/Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-29581-5, S. 641.
  2. Lutz Brauweiler: PZB 90 unter dem Gesichtspunkt der Interoperabilität. In: Signal + Draht. 92, Nr. 12, 2000, ISSN 0037-4997, S. 29.
  3. Deutscher Bundestag (Hrsg.): Antwort der Bundesregierung auf die Kleine Anfrage der Abgeordneten Stephan Kühn, Dr. Anton Hofreiter, Winfried Hermann, weiterer Abgeordneter und der Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN (…): Ausrüstung des Streckennetzes der Deutschen Bahn AG mit Zugbeeinflussungssystemen (PDF; 131 kB). Drucksache 17/4966 vom 1. März 2011.
  4. Die Ausrüstung mit 500-Hz-Magneten lief jedoch unabhängig von PZB 90 schon vorher an und wurde sukzessive weitergeführt.
  5. a b Die Betriebsart „U“ ist auf Triebfahrzeugen der ÖBB gesperrt. (Roland Smiderkal: Signalwesen in Österreich und der Schweiz, 2003; abgerufen am 23. Mai 2013)
  6. 500-Hz-Magnete fehlen in Österreich zumeist (siehe auch: Indusi: Österreich).
  7. Beim an der Haltetafel stehenden Zug – z. B. bei einer Zugkreuzung auf einer eingleisigen Strecke – ist der restriktive Modus aktiv, wenn zur Signalisierung des Haltes das vorliegende Signal einen »Halt erwarten« enthaltenden Signalbegriff zeigte. Eine Folge war, dass 500-Hz-Magnete nur noch bei Fahrtbegriffen mit weniger als 40 km/h wirksamgeschaltet bleiben. Im Gegensatz zur Vergangenheit sollen zur Vermeidung einer unnötig verhaltenen Fahrweise nach Möglichkeit auch dann Durchfahrten signalisiert werden, wenn die betreffenden Züge Verkehrshalte einzuhalten sind.
  8. Jürgen Janicki, Horst Reinhard: Schienenfahrzeugtechnik. Bahn Verlag, 2008, ISBN 978-3-9808002-5-9, S. 262.
  9. Da man dem Flash-Speicher eine begrenzte Lebensdauer unterstellt, werden die Speicherkarten nach einer bestimmten Anzahl von Löschzyklen ersetzt.
  10. Dazu zählt die Verbindung vom Signal zum Gleismagneten. Unterbrochene Kabeladern oder mangelnde Kontaktgabe führen zur Zwangsbremsung.
  11. a b Peter Schmied: Zugbeeinflussung bei den ÖBB. In: Schweizer Eisenbahn-Revue. Nr. 4, Minirex-Verlag, Luzern, 2000.
  12. Dadurch konnte PZB jedoch seine vorgesehene Wirkung nicht entfalten.