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Sichere Ortung von Zügen

Einführung

Die Eisenbahn ist trotz hoher Bremswege und Spurführung eines der sichersten Verkehrsmittel. Auf eine Milliarde Personenkilometer kommen 2,7 Verletzte und 0,04 Tote. Dem Gegenüber stehen 275,8 Verletzte und 2,93 Tote in Personenkraftwagen [Statistisches Bundesamt, Unfallstatistik – Verkehrs­mittel im Risiko­vergleich, 01.12.2010]. Diese Sicherheit ist der umfangreichen Leit- und Sicherungstechnik im Bahnbereich zu verdanken, die technisch dafür sorgt, dass keine gefährlichen Bewegungen stattfinden können.

Im Gegensatz zum Straßenverkehr, wo der Fahrer stets auf Sicht fährt und beispielsweise unabhängig vom Signalzustand einer Ampel auf vor ihm liegende Hindernisse reagieren kann, läuft der Schienenverkehr streng signalbasiert ab. Das bedeutet, dass der Triebfahrzeugführer jedem Signal Folge leistet und sich auf die Korrektheit des gegebenen Signals verlässt.
Der Abstand zwischen zwei Signalen wird als Blockabschnitt bezeichnet, wobei ein Zug erst in den nächsten Blockabschnitt einfahren darf, wenn dieser eindeutig geräumt ist. Dieses Vorgehen wird als Fahren im festen Raumabstand bezeichnet. Die Ausnutzung einer Strecke hängt somit von der Länge der einzelnen Blockabschnitte ab. Je kürzer die Blockabschnitte werden, desto besser kann die Streck ausgenutzt werden, jedoch steigt auch der Signalisierungs- und Kontrollaufwand erheblich an.

Um auch in Zukunft einen wirtschaftlichen Bahnbetrieb gewährleisten zu können, wird es immer wichtiger das Streckennetzes optimal auszunutzen. In diesem Zusammenhang gewinnt die sichere Ortung von Zügen in der Leit- und Sicherungstechnik immer mehr an Bedeutung.

Forschung

Es wird erforscht, mit welchen Methoden eine sichere Ortung von Zügen für die Leit- und Sicherungstechnik realisiert werden kann.

Eine zu jedem Zeitpunkt verfügbare sichere Ortung ist z.B. aus den folgenden Gründen interessant:

  • Das Fahren im absoluten Bremswegabstand wird möglich, wodurch bestehende Strecken besser ausgelastet werden können.
  • Kostenersparnisse und Gewinn an Flexibilität bei der Streckengestaltung durch den (teilweise) Wegfall von infrastrukturseitigen Signal- und Ortungseinrichtungen
  • Schlüsseltechnologie für weitere Anwendungen wie z.B. das automatisierte Fahren von Zügen
  • Bereitstellung von genaueren Zusatzinformationen für den Triebfahrzeugführer oder die Fahrgäste

Die Forschung findet im Rahmen der Innovationsallianz zwischen der Deutschen Bahn AG und der TU Darmstadt innerhalb der AG Signalling statt.

Problemstellung

Auf den ersten Blick mag die Lokalisierung eines Zuges einfach erscheinen, wo doch heutzutage jeder Smartphone-Besitzer seine Position fast überall und binnen Sekunden bis auf wenige Zentimeter genau bestimmen kann. Warum sollte dies z.B. mithilfe von globalen Satellitennavigationssystemen und dem Mobilfunknetz nicht auch für Züge funktionieren?

Das Problem ist an dieser Stelle nicht, dass es technisch nicht möglich ist einen Zug mit hoher Genauigkeit zu orten. Vielmehr liegt die Schwierigkeit darin, ein System zu entwickeln, welches nachweisbar die gleichzeitig hohen Anforderungen an Genauigkeit, Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit erfüllt, die zur Sicherung von Zugfahrten notwendig sind.

Moderne Zugbeeinflussungssysteme wie z.B. die Linienförmige Zugbeeinflussung (LZB) oder das European Train Control System (ETCS) ermöglichen schon jetzt eine sichere und genauere Ortung, verglichen mit einer Genauigkeit, die auf Blockabschnitte beschränkt ist. Diese Systeme sind aber in der Installation und Wartung sehr aufwändig, sodass sie sich nur für viel befahrene Strecken lohnen.

Die Herausforderung liegt demnach darin, die Ortungslösung unter allen Bedingungen sicher gewährleisten zu können und zudem den Realisierungsaufwand des Systems so gering wie möglich zu halten.

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