Bahnautomatisierung: Ist Fliegen wirklich schöner?

Im Dezember 2015 ging die neue Schnellfahrstrecke Halle/Leipzig–Erfurt in Betrieb. Nun können Hochgeschwindigkeitszüge die 123 Kilometer lange Strecke mit bis zu 300 km/h befahren. Das Zugbeeinflussungssystem ETCS von Siemens erlaubt nicht nur eine verkürzte Zugfolge, es sorgt auch für höchste Sicherheit – ganz ohne die üblichen Lichtsignale an der Strecke.

Selten hat eine Bahnstrecke über einen Zeitraum von 15 Jahren so viel Aufmerksamkeit in Deutschland erregt wie die neue ICE-Strecke zwischen Erfurt und Halle/Leipzig, die zum Fahrplanwechsel Mitte Dezember 2015 in Betrieb ging. Denn die 123 Kilometer lange und rund 2,9 Milliarden Euro teure Betonpiste ist zentrales Teilstück des aufwändigsten Verkehrsprojekts der deutschen Einheit (VDE), der 500 Kilometer langen Hochgeschwindigkeitsstrecke VDE 8 zwischen Nürnberg und Berlin.

 

Siemens rüstet gemeinsam mit Konsortialpartner Kapsch CarrierCom die gesamte Neubaustrecke mit Eisenbahnleit-, Sicherungs- und Kommunikationstechnik aus. Installiert wird das europäisch einheitliche Zugbeeinflussungssystem ETCS (European Train Control System) Level 2, das neben dem eigentlichen Fahrweg die wichtigste Voraussetzung für Geschwindigkeiten über 160 km/h auf dieser hoch modernen Schnellfahrstrecke ist.

VDE 8 – ein ehrgeiziges Schienenverkehrsprojekt

Das Schienenverkehrsprojekt VDE 8 ist eines von 17 gesamtdeutschen Infrastrukturprojekten, die 1991 direkt nach dem Zusammenschluss der beiden deutschen Staaten von der Bundesregierung beschlossen wurden. Es hat zum Ziel, die Reisezeit zwischen München und Berlin auf rund vier Stunden zu reduzieren und umfasst den Neu- und Ausbau von drei Streckenabschnitten. Der Neubauabschnitt VDE 8.1 zwischen Nürnberg und Erfurt beispielsweise wird im Jahr 2017 fertig sein. Die Ausbaustrecke VDE 8.3 Leipzig/Halle–Berlin dagegen ist schon seit 2006 in Betrieb: Die für Geschwindigkeiten bis zu 200 km/h ausgelegte Nord-Süd-Trasse hat die Reisezeit dort auf rund eine Stunde halbiert.

 

Die neue Sprintstrecke Erfurt–Leipzig/Halle (VDE 8.2) steigert nun das Tempo im Ost-West-Verkehr. Hochgeschwindigkeitszüge passieren die 123 Kilometer lange Neubaustrecke mit Tempo 300, die Fahrzeit zwischen der Messestadt und der Landeshauptstadt Thüringens verkürzt sich dadurch auf 40 Minuten, und auf der Reise zwischen Dresden und Frankfurt wird bis zu einer halben Stunde eingespart.

Die Perspektive der thailändischen Regierung ist ebenso klar wie ehrgeizig: Sie möchte das Fahrgastvolumen im Nahverkehr von Bangkok bis 2021 von 40 auf 60 Prozent steigern. Die Messlatte liegt hoch, denn die Nutzung des öffentlichen Nahverkehrs muss die attraktivste Option für Pendler werden.

 

Mit dem nationalen Entwicklungsplan für Thailand reagiert die Regierung in Bangkok auf den massiven Ausbau des Nahverkehrs. Auch hier ist Siemens gefragt, gemeinsam mit Kunden für umfassende Infrastrukturprojekte dieser Art technisch und finanziell machbare Ansätze mit einem realistischen Zeitplan zu entwickeln

Eine Schnellfahrstrecke ganz ohne Signale

Es ist ein anspruchsvoller Streckenabschnitt mit ingenieurtechnischen Besonderheiten: Beispielsweise gilt die 6465 Meter lange Saale-Elster-Talbrücke südlich von Halle (Saale) als längste Fernbahnbrücke Europas – und die einzige mit einer Streckenabzweigung in luftiger Höhe: Noch auf der Brückenkonstruktion zweigt von der Hauptstrecke nach Leipzig eine Nebentrasse nach Halle ab. Ein sogenanntes Überwerfungsbauwerk führt mit einer 110 m langen Stabbogenbrücke in 21 Metern Höhe über die Hauptstrecke und ist weitere 2112 Meter lang. Damit nicht genug: VDE 8.2 ist die erste Neubaustrecke in Deutschland ohne sichtbare Außensignale für die Zugsicherung. Voraussetzung dafür ist das von Siemens und Konsortialpartner Kapsch CarrierCom installierte European Railway Traffic Management System (ERTMS), also Zugsicherungstechnik nach ETCS Level 2 mit dem Bahnfunkstandard GSM-R.

ETCS – das europäische Zugbeeinflussungssystem

Das Zugbeeinflussungssystem ETCS (European Train Control System) soll die mehr als 20 nationalen Zugleit- und Sicherungssysteme auf dem europäischen Kontinent ablösen – mit dem Ziel eines europaweit interoperablen, wirtschaftlichen und zudem hoch automatisierten Bahnverkehrs. Siemens war an der Spezifikation des Systems maßgeblich beteiligt und ist auch in der Praxis Vorreiter der ETCS-Technologie: Im Jahr 2005 rüstete Siemens gemeinsam mit Thales die Verbindung Jüterbog–Halle–Leipzig als erste ETCS-Strecke im Regelbetrieb aus und hat heute mit über 200 Millionen Betriebskilometern am meisten Erfahrung mit dieser Technik. Das überzeugt auch außerhalb Europas: In China und Saudi-Arabien hat Siemens bereits erste ETCS-Strecken ausgerüstet.

 

Fachtechnisch formuliert, überwacht ETCS die Bewegung von Zügen und anderen Eisenbahnfahrzeugen auf der Grundlage sicherer Streckeninformationen und Fahrzeugeigenschaften: ob etwa die örtlich zulässige Geschwindigkeit und die zulässige Höchstgeschwindigkeit des Zuges eingehalten werden, ob der Zug auf dem für ihn freigegebenen Fahrweg bleibt, in welche Richtung er fährt, ob die betrieblichen Verfahren eingehalten werden und einiges mehr. Dazu sind besondere Fahrzeug- und Streckenausstattungen nötig.

Gelbe Eurobalisen liefern die Daten

Balisen, signalgelbe Kästen zwischen den Schienen, liefern bestimmte Daten an den ETCS-Bordrechner des Zuges. Sie sind mit Transpondern vergleichbar, wie man sie aus Chipkarten und RFID-Etiketten kennt. Bei schneller Überfahrt werden sie vom hochfrequenten elektromagnetischen Feld einer Antenne unter der Lok induktiv mit Energie versorgt und senden dann einen Datensatz zur On-Board Unit. Die überwacht zum Beispiel das Tempo, vergleicht die tatsächliche Zuggeschwindigkeit mit der erlaubten Fahrgeschwindigkeit und leitet im Notfall – wenn etwa der Lokführer auf Warnsignale nicht reagiert – eine Zwangsbremsung ein. Um die speziellen Belange der nationalen Eisenbahnverwaltungen und die streckenseitigen Ausrüstungsvarianten der bisherigen Zugbeeinflussungs- und Sicherungssysteme berücksichtigen zu können, wurden verschiedene Ausbaustufen (ETCS Levels) mit unterschiedlichen funktionalen Anforderungen definiert, wobei ETCS in jedem Level das höchstmögliche Sicherheitsniveau bietet.

ETCS Level 2 hält ständig Kontakt

Die neue Schnellfahrstrecke VDE 8.2 zum Beispiel ist mit ETCS Level 2 ausgerüstet. Dabei wird das Bahnfunksystem GSM-R (Global System for Mobile Communication – Railways) eingesetzt, das wie bei einem Mobilfunkgespräch, jedoch mithilfe des speziellen Euroradioprotokolls, eine Verbindung zwischen Strecke und Triebfahrzeug herstellt. Während bei ETCS Level 1 hauptsächlich die Eurobalisen als Übertragungsmedium während der Fahrt dienen, werden im Level 2 nahezu alle notwendigen Fahrinformationen – etwa die Stellung der Weichen und Signale sowie die Gleisfreimeldeinformationen – mittels GSM-R über das Euroradioprotokoll von der Streckenzentrale (Radio Block Center, RBC) in den Führerstand des Zuges übertragen. Diese Informationen werden kontinuierlich ausgetauscht, also auch bei Stillstand des Zuges, weshalb ortsfeste Streckensignale nicht mehr erforderlich sind. Und es ist sichergestellt, dass bei Wechsel von „Halt“ auf „Fahrt“ der Zug sofort beschleunigen kann, statt bis zum nächsten fixen Übertragungspunkt weiter abzubremsen. Im Klartext: ETCS Level 2 senkt die Infrastrukturkosten, erlaubt Fahrgeschwindigkeiten über 300 km/h und steigert die Streckenkapazität.

Der Lückenschluss kommt 2017

Auch den noch fehlenden Neu- und Ausbauabschnitt, VDE 8.1 zwischen Erfurt und Nürnberg, wird Siemens auf diese Weise ausrüsten. Ab dem Jahr 2017 wird eine Fahrt von Berlin nach München mit bis zu Tempo 300 nur noch vier statt bisher mehr als sechs Stunden dauern. Dann wird eine Bahnreise nicht nur deutlich schneller und komfortabler als eine Autofahrt sein, sondern auch konkurrenzfähig gegenüber einer Flugverbindung.

18.12.2015

Eberhard Buhl

Bildquellen: Deutsche Bahn AG, Siemens AG

 

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