mini|Das Hauptsignal (hier Schweiz) erlaubt dem Zug die Fahrt in den nächsten Zugfolgeabschnitt
Zugbeeinflussung, Zugbeeinflussungssystem oder ZugsicherungssystemDie Fahrdienstvorschriften der schweizerischen Eisenbahnen bezeichneten Zugbeeinflussung bis 2016 mit dem Begriff Zugsicherung (Schweizerische Fahrdienstvorschriften FDV vom 2. November 2015 (R 300.1-.15) – SR 742.173.001 Bundesamt für Verkehr) nennt man technische Anlagen und Systeme bei Eisenbahnen, die die Fahrt von Zügen in Abhängigkeit von der zulässigen Geschwindigkeit kontrollieren. Ist die Fahrt nicht zugelassen oder fährt ein Zug zu schnell, so wird er durch eine Zugbeeinflussung selbsttätig gebremst.
Zur Sicherung von Zugfahrten wurden bereits im 19. Jahrhundert verschiedene technische Systeme und betriebliche Vorschriften entwickelt. Weit verbreitet sind Signale, die Fahrten für einen bestimmten Streckenabschnitt zulassen (Fahrtstellung) oder untersagen (Haltstellung), wobei das gleichzeitige Zulassen „feindlicher“, also unfallrisikobehafteter Fahrten häufig durch technische Abhängigkeiten weitgehend ausgeschlossen wird. Signale wirken jedoch nicht unmittelbar auf den Zug. Der Lokführer muss sie wahrnehmen und bei Annäherung an ein Halt zeigendes oder die Geschwindigkeit begrenzendes Signal den Zug entsprechend bremsen. Übersieht aber ein Lokführer ein Signal, kann es zu erheblichen Gefährdungen und schweren Unfällen kommen. Um dieser Gefahr zu begegnen, wurden Systeme entwickelt, die direkt in den Fahrbetrieb eingreifen, indem sie erforderlichenfalls eine Zwangsbremsung einleiten. Mit der gleichen Technik lässt sich auch die Geschwindigkeit der Züge überwachen.
Geschichte Ab 1872 entwickelten die beiden Ingenieure MM. Lartigue und Forest mit Crocodile das erste signalabhängige Zugbeeinflussungssystem basierend auf einer abschnittsweisen galvanischen Kopplung des Triebfahrzeugs und der Strecke (s. u.). Im Jahre 1920 hielt mit Continuous Cab Signals (CCS) die Möglichkeit der kontinuierlichen Beeinflussung auf Basis von codierten Gleisstromkreisen Einzug in den Eisenbahnbetrieb. Die Grundidee dieses ursprünglich amerikanischen Systems kam dann über Italien (RS4 Codici) auch in die Sowjetunion (ALSN) und in weitere Länder des damaligen Wirtschaftbündnisses RGW. Heute finden sich dessen Ableger z. B. in Tschechien und der Slowakei (LS), Ungarn (EVM), Italien (BACC) und den Niederlanden (ATB-EG).
Rechtliche Situation
mini|Dieses Gleis im Bahnhof Wittenberg ist sowohl mit Datenpunkten (gelbe Eurobalisen) für ETCS als auch Linienleiter (Kabellinienleiter in der Gleismitte) für LZB ausgerüstet.
In Deutschland müssen Eisenbahnstrecken gemäß Absatz 2 EBO mit einem Zugbeeinflussungssystem ausgerüstet werden, wenn sie Nebenbahnen, auf denen mehrere Züge gleichzeitig verkehren, bei Geschwindigkeiten von über 50 km/h oder mit Reisezugverkehr, oder wenn sie Nebenbahnen für Geschwindigkeiten von mehr als 80 km/h oder Hauptbahnen sind.
Die führenden Fahrzeuge (Triebfahrzeuge, Triebzüge und Steuerwagen) benötigen eine der Zugbeeinflussung entsprechende Ausrüstung ( EBO). Die streckenseitige Ausgestaltung dieser Forderung obliegt dem Infrastrukturunternehmen.
Auf den Strecken der DB InfraGO kommen dabei überwiegend drei Systeme zum Einsatz: PZB 90 als Induktive Zugbeeinflussung in Dreifrequenz-Resonanzbauart (früher: Indusi) mit in Fahrtrichtung rechts am Gleis angebrachten Schwingkreisen (»Gleismagneten«) Linienförmige Zugbeeinflussung (LZB) mit in Gleismitte verlegtem Linienleiter als streckenseitiger Antenne ETCS als in der EU standardisiertes System in verschiedenen Ausprägungen (ETCS-Leveln). Charakteristisch sind in Gleismitte verlegte Platten (Eurobalise) zur bidirektionalen Informationsübertragung zwischen Triebfahrzeug und Infrastruktur. Für spezielle Anwendungen wie Nahverkehrssysteme (S-Bahn, U-Bahn, Straßenbahn) kommen andere oder abgewandelte Systeme zum Einsatz.
Bei erlaubten Fahrgeschwindigkeiten von mehr als 160 km/h schreibt der Gesetzgeber Zugbeeinflussungseinrichtungen mit Führerstandssignalisierung vor, da das Aufnehmen von Signalbegriffen an der Strecke durch den Triebfahrzeugführer insbesondere bei unzureichenden Sichtbedingungen nicht mehr ausreichend zuverlässig ist. In Deutschland sind dafür LZB und ETCS ab Level 2 zugelassen.
Auch in anderen Ländern wird die Auffassung vertreten, dass: für Geschwindigkeiten über 160 km/h linienförmig übertragende Zugbeeinflussungssysteme oder mindestens Zugbeeinflussungen mit teilkontinuierlicher Datenübertragung erforderlich sind. bei Geschwindigkeiten über 160 km/h zusätzlich die Automatische Fahr- und Bremssteuerung zum Einsatz kommen sollte. bei U-Bahnen und Stadtbahnen wegen der hohen Zugdichte und Tunnelbetrieb auch bei niedrigen Geschwindigkeiten Zugbeeinflussungsanlagen notwendig sind.
Punktförmige Zugbeeinflussungen mini|Crocodile-Kontaktbürste als Bestandteil einer elektromechanischen Zugbeeinflussung an der Unterseite einer Lokomotive mini|Streckeneinrichtung der magnetischen Zugbeeinflussung ZST-90: links Permanentmagnet, rechts Elektromagnet
Punktförmige Zugbeeinflussungen übertragen die Signalinformationen nur an diskreten Punkten – oft an den Standorten der Streckensignale – auf das Triebfahrzeug. Die meisten Systeme sind signaltechnisch nicht sicher, weil sie nach dem Arbeitsstromprinzip wirken – eine Ausnahme hiervon ist ETCS Level 1 in der Betriebsart Full Supervision. Ausfälle der Streckeneinrichtung sind nur durch besondere Prüfungen feststellbar. Trotzdem bieten punktförmige Zugbeeinflussungen einen hohen Sicherheitszuwachs bei verhältnismäßig geringen Kosten.
Nach der Art der Informationsübertragung gibt oder gab es folgende Arten der punktförmigen Zugbeeinflussung:
Mechanische Zugbeeinflussung Die Informationsübertragung erfolgt vor oder am Haltesignal durch mechanische Berührung zwischen einem Streckenanschlag und einem fahrzeugseitigen Auslösehebel. Die mechanische Zugbeeinflussung ist für verhältnismäßig geringe Geschwindigkeiten bis ca. 90 km/h geeignet. Bekannte Anwendung: Fahrsperren, die in vielen städtischen Schnellbahnnetzen schon vor dem Ersten Weltkrieg eingeführt wurden und teilweise noch in Betrieb sind.
Elektromechanische Zugbeeinflussung Die Stromübertragung vom fahrenden Zug auf die Streckeneinrichtung erfolgt mit Kontaktbürsten oder Kontaktschuhen. Die Stromrückleitung erfolgt über die Schienen. Durch Schnee und Eis können Störungen bei der Signalübertragung auftreten. Bekannte Anwendung: Crocodile bei den französischen, belgischen und luxemburgischen Eisenbahnen.
Magnetische Zugbeeinflussung Bei der magnetischen Zugbeeinflussung befinden sich an der Strecke Permanentmagnete, deren Magnetfelder von vorbeifahrenden Triebfahrzeugen aufgenommen und ausgewertet werden. Ein neben dem Permanentmagnet angeordneter Elektromagnet baut bei Fahrt zeigendem Signal ein entgegengesetztes Magnetfeld auf, so dass sich die Wirkung der beiden Magnetfelder aufhebt und die Züge ungehindert durchfahren können. Die magnetische Zugbeeinflussung wird auch als magnetische Fahrsperre bezeichnet. Anwendungen sind auf Zugsysteme ohne hohe Geschwindigkeiten beschränkt:
Zugbeeinflussung der Hamburger Hochbahn, ZST-90 und ZSI-90 einiger Schweizer Schmalspurbahnen verschiedene Grubenbahnen und Werksbahnen
Induktive Zugbeeinflussung mini|350px|Funktionsweise einer punktförmigen Zugbeeinflussung (ETCS Level 1) Induktive Zugbeeinflussung nutzt Datenübertragung durch elektromagnetische Kopplung.
Induktive Zugbeeinflussung mit magnetischem Gleichfeld Der Permanent- oder Elektromagnet des vorbeifahrenden Triebfahrzeugs induziert beim Überfahren eines Gleismagnetes einen Strom, der bei Fahrt zeigendem Signal kurzgeschlossen wird. Bei Halt zeigendem Signal induziert ein zweiter Elektromagnet einen Strom an der Empfängerspule des Fahrzeugs, der von der Fahrzeugausrüstung ausgewertet wird. Diese Zugbeeinflussung kann nur zwei Zustände annehmen und übertragen.
Bekannte Anwendung: Früher Integra-Signum in der Schweiz
Induktive Zugbeeinflussung mit elektromagnetischen Wechselfeldern im Niederfrequenzbereich Ein dauernd mit Wechselstrom gespeister Schwingkreis (»Fahrzeugmagnet«) erzeugt ein Wechselfeld, das beim Überfahren eines auf die gleiche Frequenz abgestimmten Gleisschwingkreises (»Gleismagnet«) in diesem einen Stromfluss induziert. Durch Rückkoppelung (Resonanz) des Gleis- auf den Fahrzeugmagnet wird dem Fahrzeugmagnet Energie entzogen, dadurch sinkt der Strom im Fahrzeugmagnet. Dieser Abfall wird vom Fahrzeuggerät ausgewertet. Diese Zugbeeinflussung kann pro genutzter Übertragungsfrequenz nur zwei Zustände annehmen und übertragen.
Bekannte Anwendung: Indusi/PZB in Deutschland, Österreich und weiteren Ländern, genutzt werden drei Frequenzen.
Induktive Zugbeeinflussung mit elektromagnetischen Wechselfeldern im Hochfrequenzbereich Zur Informationsübertragung finden Gleiskoppelspulen (Balisen) und entsprechende Fahrzeugantennen Verwendung. Diese können auch bidirektional Datentelegramme übertragen. Die dazu notwendige Energie wird von Triebfahrzeugantennen abgestrahlt und von den Gleiskoppelspulen aufgenommen. Mit dem relativ großen übertragbaren Informationsvolumen können präzise Bremskurven mit Zielgeschwindigkeit und Zielentfernung berechnet werden. Weil jede Gleisspule die Entfernung zum nächsten Datenpunkt mitüberträgt, werden Ausfälle von Gleiskoppelspulen erkannt (überwachtes Arbeitsstromprinzip).
Bekannte Anwendung: ETCS, Zugbeeinflussungssystem S-Bahn Berlin
Optische Zugbeeinflussung (Opsi) Die optische Zugbeeinflussung (Opsi) wurde von der Deutschen Reichsbahn entwickelt und über eine längere Zeit getestet. Das System arbeitete mit Licht und wurde zur Sicherung von Signalen im Schienenverkehr entworfen. Das Ziel des Systems war eine automatische Zwangsbremsung des Schienenfahrzeuges bei Annäherung an ein haltzeigendes Signal. Zur Erkennung der Signalinformation wurden an den Triebfahrzeugen Lichtquellen angebracht, welche einen starken Lichtstrahl nach vorn lenkten. An den Signalen waren wiederum bewegliche Tripelspiegel angebracht, welche in Haltstellung sichtbar waren und den Lichtstrahl reflektierten. Der reflektierte Lichtstrahl wurde am Triebfahrzeug mit einer Kontaktzelle registriert. Bei fehlerhafter Handlung des Lokführers sollte daraufhin eine Zwangsbremsung ausgelöst werden. So sollte sichergestellt werden, dass der Zug das Signal Halt nicht überfuhr. In Fahrtstellung wurden die Tripelspiegel abgedeckt.
Für die umfangreichen Versuche mit diesem System wurden viele Signale mit Tripelspiegeln und Blenden sowie Lokomotiven mit Lichtquellen und Fotozellen ausgestattet. Es war eine flächendeckende Nutzung angedacht. Das System arbeitete jedoch nicht zuverlässig. Die Spiegel verschmutzten leicht oder bei schlechtem Wetter wurde das Licht nicht von der Lok erkannt. Bei zu starker Sonneneinstrahlung kam es ebenfalls zu Problemen. Das Projekt Opsi wurde im Jahr 1943 eingestellt.
Bauart Bäseler-Zeiss
Zugbeeinflussungen mit kontinuierlicher Datenübertragung mini|Fahrzeugempfangsantenne LS für Schienenlinienleiter an einem tschechischen Triebzug mini|350px|Schienenlinienleiter mit codiertem GleisstromkreisRot: Fahrzeugausrüstung mit Empfangsantennen (E), Fahrzeuggerät (A, mit Auswertesystem und Führerstandsanzeige), Bremswirkgruppe (B) und Radsätzen (R); Fahrtrichtung (F) des ZugesBlau: Speiseseite des Gleisstromkreises mit Codiereinrichtung (S) des Schienenlinienleiters mit Ansteuerung vom zugeordneten SignalSchwarz: Isolierstöße (I) des GleisstromkreisesGelb: Vom Fahrzeug kurzgeschlossener Strom des Gleisstromkreises mini|Kabellinienleiter mit einer Kreuzungsstelle, die Führung des zweiten Kabels ist an der linken Schiene zu erkennen.