mini|Tachometer der Führerstandsanzeige (DMI) während einer laufenden Bremsung rund 190 m vor dem Ende der Fahrterlaubnis (, EOA)|alternativtext= Die Berechnung und Überwachung von Bremskurven ist ein wesentlicher Bestandteil des europäischen Zugbeeinflussungssystems European Train Control System (ETCS).

Die Hauptaufgabe von ETCS besteht darin, sicherzustellen, dass ein Zug die zulässige Geschwindigkeit nicht überschreitet und jederzeit vor einem möglichen Gefahrpunkt zum Halt gebracht werden kann. Dazu wird jederzeit die aktuelle Geschwindigkeit mit der für die aktuelle Position errechneten zulässigen Geschwindigkeit verglichen, die mit Bremskurven bestimmt wird. Die Überwachung erfolgt dabei mit einer Schar von Bremskurven.

Der Bremskurvenberechnung liegt ein mathematisches Modell des Bremssystems (Bremsmodell) zu Grunde, das das kinematische Verhalten eines Zuges bei einer Betriebs- oder Schnellbremsung beschreibt und den betrieblichen Anforderungen genügt. Wesentliche Grundlage dafür sind auf dem Fahrzeug hinterlegte geschwindigkeitsabhängige Momentanverzögerungen, die entweder aus der Bremsleistung (ausgedrückt in Bremshundertsteln) oder durch Versuche bestimmt werden können. Ferner gehen in die Berechnung auf dem ETCS-Fahrzeugrechner (EVC) u. a. Zugdaten, Streckendaten (z. B. Gradiente und Adhäsionsbedingungen) sowie vom Eisenbahninfrastrukturunternehmen vorgegebene Sicherheitsziele mit ein. Mittels Daten aus der ETCS-Fahrterlaubnis sowie der Odometrie kann der Abstand zu einem betrieblich bedeutsamen Punkt (z. B. Bremszielpunkt) bestimmt und somit zug- und situationsspezifische Bremskurven berechnet werden.

Die ETCS-Bremskurvenberechnung wird maßgeblich im 3. Kapitel der ETCS-Systemanforderungsspezifikation (SUBSET-026)Je nach sogenanntem Set of specifications ist eine andere Version erforderlich. Für das Set of specifications 2 ist es die Version 3.4.0, für das Set of specifications 3 3.6.0 und für das Set of specifications 4 4.0.0. beschrieben.

Bremskurven mini|Bremskurven verschiedener Züge (Beispiel ohne ETCS) Als Bremskurven werden alle Kurven bezeichnet, die für die Überwachung des Bewegungsverlaufs eines Zuges zur Verfügung stehen. Sie bilden den Geschwindigkeitsverlauf über den Weg nach. Dabei können Anhaltewege (für Bremsungen bis zum Stillstand) wie auch Verzögerungswege (für Geschwindigkeitsreduzierungen) berechnet werden.

Zur Führung und Überwachung verwendet ETCS eine Bremskurvenschar und einen Punkt: Die Schnellbremsablaufkurve (Emergency Brake Deceleration Curve, EBD) ist definiert durch eine Schnellbremsung mit garantierter, sicherer Verzögerung (aEB) bis zur Supervised Location (SvL). Die EBD beschreibt den Geschwindigkeitsverlauf des Zuges nach entwickelter Bremskraft. Die sichere Verzögerung enthält sämtliche Sicherheitsmargen und berücksichtigt die Längsneigung der Strecke. Die Sicherheitsmargen, die auch unter dem Begriff Bremswegsicherheit zusammengefasst werden, dienen dem Ausgleich von Schwankungen bei Bremskraft, Masse und (insbesondere) Kraftschlussbeiwert von den Nominalwerten. Schnellbremsungen können zu erhöhtem Verschleiß der Bremsanlage und zu vermindertem Komfort für Reisende führen. Die Schnellbremseinsatzkurve (Emergency Brake Intervention Curve, EBI) entspricht der EBD mit einer zusätzlichen vorgelagerten Bremsaufbauzeit (tEB). Beim Überschreiten der EBI wird eine Schnellbremsung eingeleitet und die Bremskraft aufgebaut. Dazu wird die Hauptluftleitung entlüftet und/oder eine Schnellbremsschleife geöffnet. Nach aufgebauter Bremskraft folgt der Zug der EBD. Die optionale Betriebsbremsablaufkurve (Service Brake Deceleration Curve, SBD) wird durch eine Vollbremsung (mit Verzögerung aSB) definiert. Da bei ihrer Berechnung auch nicht sichere Bremsen angerechnet werden dürfen, kann sie eine größere Verzögerung als die EBD aufweisen. Die optionale Betriebsbremseinsatzkurve (Service Brake Intervention Curve, SBI) entspricht der SBD unter Berücksichtigung der Bremsaufbauzeit. Dabei wird in zwei Varianten unterschieden: Die SBI1 wird aus der SBD abgeleitet, die SBI2 aus der EBD. Soweit Strecke und Fahrzeug die Nutzung der SBI zulassen, dient sie der Vermeidung von Schnellbremsungen und am Halt vor dem regulären Halteplatz. Die Warnkurve (Warning Curve, W) ist die Bremskurve, bei deren Überschreitung der Triebfahrzeugführer akustisch gewarnt wird. Sie dient als letzte Information an den Triebfahrzeugführer, dass ein Eingriff des Systems unmittelbar bevorsteht. Die Sollkurve (Permitted Speed, P) beschreibt die Sollgeschwindigkeit ohne Bremsentwicklungszeit. Im aktiven Target speed monitoring ist sie damit das Minimum aus zulässiger Fahrzeug- und Streckenhöchstgeschwindigkeit und wird dem Triebfahrzeugführer als zulässige Geschwindigkeit angezeigt. Sie soll vom Triebfahrzeugführer möglichst nicht überschritten werden. Die Information (Indication Curve, I) beschreibt die Kurve, an der der Triebfahrzeugführer die Zugkraft abschalten und die Bremsung einleiten soll, um der Permitted-Speed-Curve zu folgen. Die Kurve gibt es nur im Target speed monitoring. Die Kurve wird unter anderem bei der Entscheidung über die kooperative Rücknahme einer Fahrterlaubnis herangezogen.ETCS-Spezifikation, Subset 026, Abschnitt 3.6.8.1 Der Indication Point (IP) informiert den Triebfahrzeugführer über eine Annäherung an den Ort zur Einleitung einer Bremsung. Die Funktion entspricht dem Leuchtmelder G der Linienzugbeeinflussung.

Die Nutzung der beiden Betriebsbremskurven (SBI/SBD) ist nach ETCS-Spezifikation standardmäßig zugelassen, kann jedoch vom Infrastrukturbetreiber per Nationalem Wert (Q_NVSBTSMPERM) unterdrückt werden.ETCS-Spezifikation, Subset 026, Version 3.6.0, A.3.2ETCS-Spezifikation, Subset 026, Version 3.6.0, 3.13.2.3.7.1 Wird auf sie verzichtet, verschieben sich die W-, P- und I-Kurven zur EBI-Kurve hin, verbunden mit einer Kapazitätssteigerung. Sind die SBI-Kurven aktiv, wird die restriktivere von beiden als Interventionskurve (First Line of Intervention, FLOI) bezeichnet. Werden die SBI-Kurven unterdrückt, fungiert die EBI als FLOI. Warn- und Sollkurve sind der FLOI in festen Zeitabständen vorgelagert.

Optional kann eine Guidance Curve (GUI) (zu Deutsch teils Führungskurve oder Sollkurve) definiert werden, mit der große Bremsverzögerungen vermieden werden können. Mit der GUI wird der Triebfahrzeugführer in die Lage versetzt, komfortabel, verschleißarm und energiesparend zu bremsen.ETCS-Spezifikation, Subset 026, Version 3.6.0, 3.13.8.5 Beispielsweise ist es möglich, Bremsverzögerungen zu definieren, die rein elektrisch und somit verschleißfrei realisiert werden können. Auch können Bremskurven definiert werden, denen der Triebfahrzeugführer in der Praxis gut folgen kann und dem entgegenwirkende Effekte ausgeglichen werden. Die Guidance Curve ist vergleichbar mit der in Deutschland verwendeten LZB-Sollkurve. Ihre Nutzung muss von der Strecke (RBC) per Nationalem Wert (Q_NVGUIPERM) explizit erlaubt werden.ETCS-Spezifikation, Subset 026, Version 3.6.0, 3.13.2.3.7.3 Infrastrukturbetreiber können damit mögliche negative Kapazitätswirkungen der GUI unterbinden. Ist die Guidance Curve aktiviert, wird dem Triebfahrzeugführer das Minimum aus der Permitted Speed und der Geschwindigkeit der Guidance Curve angezeigt.ETCS-Spezifikation, Subset 026, Version 3.6.0, 3.13.9.3.5.6 Der Berechnung der GUI liegt die vom Fahrzeugbetreiber relativ frei definierbare Normal Service brake zu Grunde. Ferner werden Längsneigungen bei der Berechnung der GUI berücksichtigt.

Entsprechend ihrer Funktion lassen sich ETCS-Bremskurven nach Ablaufkurven (P, GUI, SBD, EBD), Interventionskurven (SBI, EBI) und Informationskurven (I, W) einteilen.

ATO Bei automatisiertem Fahrbetrieb (ATO) verläuft die erreichbare Fahrkurve nahe der Notbremseinsatz-Kurve, auf alle anderen Betriebsbremskurven wird verzichtet. Die als Entwurf vorliegende ATO-Anforderungsspezifikation sieht dabei vor, dass das ATO-Fahrzeuggerät mittels Supervised Speed Envelope Management (SSEM) Bremseingriffe von ETCS vermeidet. Bei Sollgeschwindigkeits- bzw. Release-Speed-Überwachung sollen diese nicht überschritten werden. Bei Zielgeschwindigkeitsüberwachung ist einzig die Einhaltung der Zwangsbremseinsatzkurve (EBI) maßgebend; die Warntöne bei Überschreitung der Sollkurve (P) und der Warnkurve (W) werden unterdrückt.

Einflussfaktoren In die Bremskurvenberechnung gehen folgende von der Strecke bereitgestellte Daten ein: Geschwindigkeitsbeschränkungen, Längsneigungen, Bremsverbotszonen, stromlose Abschnitte, Bereiche mit verminderter Adhäsion, Geschwindigkeits- und Abstandsvorgaben sowie Nationale Werte.ETCS-Spezifikation, Subset 026, Version 3.6.0, Abschnitt 3.13.2.3.1.1. Einige der Restriktionen werden per Track Condition übertragen.

Die Längsneigung geht in die Berechnung der EBD, SBD und GUI ein.ETCS-Spezifikation, Subset 026, Version 3.6.0, Abbildung 28 Sie wird als Verzögerungswert (A_gradient) modelliert, wobei Steigungen mit unter 0,01 m/s² zusätzlicher Verzögerung je Promille eingehen, Gefälle dagegen die Bremsverzögerung um unter 0,01 m/s² je Promille vermindern. Je größer die rotierenden Massen des Zuges, desto geringer der Einfluss auf die Verzögerung.ETCS-Spezifikation, Subset 026, Version 3.6.0, 3.13.4.3.2

Darstellung in der Führerraumanzeige (DMI)

mini|Tachoscheibe in der Führerraumanzeige im Ceiling Speed Monitoring In der Führerraumanzeige (Driver Machine Interface, DMI) wird dem Triebfahrzeugführer jederzeit die zulässige Geschwindigkeit angezeigt.

Soweit kein Wechsel auf eine geringere Geschwindigkeit auszuführen ist, befindet sich das Fahrzeug im Ceiling Speed Monitoring (CSM). Dabei überwacht ETCS lediglich die Einhaltung der zulässigen Geschwindigkeit, eine Zielbremsung ist nicht erforderlich. Wird eine Zielbremsung auf eine niedrigere Geschwindigkeit bzw. auf Halt notwendig, wird das Target Speed Monitoring (TSM) aktiv.ETCS-Spezifikation, Subset 026, Version 3.6.0, 3.13.10.1 Akustisch und visuell wird der Triebfahrzeugführer dabei auf die notwendige bevorstehende Bremsung aufmerksam gemacht. Dabei verfärbt sich die Tachonadel gelb, ein vertikaler Balken zeigt die Distanz bis zum Zielpunkt an, ein gelbes Kreissegment auf der Tachoscheibe spannt den Abstand zwischen der nach Indication Curve zulässigen sowie der Zielgeschwindigkeit an.

ETCS kann mehrere Bremszielpunkte verwalten. Dem Triebfahrzeugführer wird dabei nur der relevanteste Zielpunkt („Most Relevant Displayed Target“, MRDT) angezeigt.ETCS-Spezifikation, Subset 026, Version 3.6.0, 3.13.10.3.9ETCS-Spezifikation, Subset 026, Version 3.6.0, 3.13.10.4.2

Nationale Werte Elf Nationale Werte, die vom Infrastrukturbetreiber festgelegt werden, wirken auf die Bremskurvenberechnung einETCS-Spezifikation, Subset 026, Version 3.6.0, Abschnitt 3.13.1.3 / Abbildung 28. und führen von Land zu Land damit zu unterschiedlichen ETCS-Bremskurven bei sonst gleichen Randbedingungen.

Während zur Bestimmung der sicheren Bremsverzögerung bislang von Land zu Land unterschiedliche und nicht öffentlich zugängliche Methoden zur Anwendung kommen, sollen diese für ETCS einheitlich bestimmt werden. In einer Expertengruppe des Internationalen Eisenbahnverbandes (UIC) wurden entsprechende, vereinheitlichende Ansätze erarbeitet. Bei der Definition der einzelnen zu Grunde gelegten Parameter verbleibt gleichwohl noch ein Interpretationsspielraum, der von verschiedenen Gutachtern unterschiedlich ausgelegt wird.

Bremsmodelle ETCS modelliert die Schnell- bzw. Vollbremseinsatzkurve in zwei Stufen: Die als äquivalente Bremsentwicklungszeit bezeichnete Bremsaufbauzeit beginnt mit der Auslösung einer Schnell- bzw. Vollbremsung. In dieser Phase ist die Bremswirkung null. Sie endet in dem Moment, in dem 95 Prozent der maximalen Bremskraft aufgebaut sind. (Nicht berücksichtigt wird dabei die Zeit für die Abschaltung der Zugkraft. Diese fällt vor Einleitung der Bremsung.)