Der nachfolgende Aufsatz ist in den Berliner Verkehrsblättern; Heft 3/2012 veröffentlicht worden.
Es erfolgten am Schluß des Textes entsprechende Anpassungen an das aktuelle Geschehen, ein Teil der Bilder wurde aktualisiert.
Am 24. Oktober 2011 wurde der Abschnitt Schönholz (ausschließlich) bis Frohnau (einschließlich) auf Sicherungstechnik durch ein elektronisches Stellwerk (ESTW Waidmannslust) umgestellt. Dabei wird erstmals im Berliner S-Bahnnetz auf die mechanische Fahrsperre verzichtet und das neuartige Zugsicherungssystem Berliner S-Bahn (ZBS) angewendet. Damit wird eine weitere Etappe eingeleitet, welche die Abkehr von Einrichtungen bedeutet, die noch aus der Zeit der Elektrifizierung um das Jahr 1930 stammen.
Die "Bernauer" Fahrsperre
Bis in die 1920er Jahre boten die Signale der Stadt-, Ring und Vorortbahnen nicht die Möglichkeit, einen Zug selbsttätig zu stoppen, wenn dieser ein Haltsignal überfuhr. Ein zeitgenössischer Bericht in einer Fachzeitschrift beschreibt die Situation auf der Stadtbahn, als hier noch Dampfloks die Züge führten:
Die Zugfolgezeit auf der Stadtbahn beträgt heute fahrplanmäßig 2 ½ Minuten, verringert sich aber wegen der unvermeidlichen Schwankungen zeitweise bis auf etwa 2 Minuten. Die Folge davon ist, dass dann der Lokomotivführer sehr häufig das Vorsignal in Warnstellung findet und auch auf das Hauptsignal noch mit reichlich großer Geschwindigkeit anfährt, das - wie ihn vielfältige Erfahrung gelehrt hat - gewöhnlich noch im letzten Augenblick frei wird. Täte er das nicht, so würden die Verzögerungen wohl noch mehr wachsen. Muss der Lokführer aber schließlich doch noch halten, so besteht Gefahr, dass er über das Signal hinausrutscht.
Die höhere Geschwindigkeit der elektrischen Züge und ihre größere Beschleunigung sowie die gesteigerte Anzahl der Züge machten den sicheren, rechtzeitigen Stopp vor einem Haltsignal zum dringenden Gebot. Ausschlaggebend für die mechanische Fahrsperre waren ihre sichere Wirkungsweise und die technische Ausgereiftheit, obwohl andere, fortschrittlichere Methoden, wie die heute noch bei der Bahn verwendete Induktive Zugsicherung (Indusi) schon in der Entwicklung waren. Der Prototyp eines Streckenanschlages wurde der Presse Ende Juni 1926 im Bahnhof Blankenburg vorgestellt. Weil dieser Bahnhof an der Strecke nach Bernau liegt, nennt man diese Einrichtung auch "Bernauer Fahrsperre". Sie funktioniert - vereinfacht dargestellt - folgendermaßen:
Der Prototyp der mechanischen Fahrsperre wurde der Öffentlichkeit 1926 im Bahnhof Blankenburg vorgestellt.
Ein an jedem Signal befindlicher, weiß gestrichener Sperrbalken ist bei freier Fahrt nach hinten weggeklappt und wird vom Fahrsperrenauslösehebel eines vorbeifahrenden Zuges nicht berührt. Nimmt das Signal die Haltstellung ein, dann bewegt sich dieser Anschlag nach vorn, dem Drehgestell vorbeifahrender Triebwagen entgegen. Der am ersten Drehgestell eines Zuges befindliche Auslösehebel würde bei dessen Vorbeifahrt nach hinten weggedrückt werden, wodurch der Fahrstrom unterbrochen und die Zwangsbremsung ausgelöst wird. Ein hinter dem Signal vorhandener Sicherheitsabstand - die "Schutzstrecke" sorgt dafür, dass der Zug vor dem Hindernis zum Stillstand kommt. Die Länge der Schutzstrecke hängt von der örtlich zugelassenen Geschwindigkeit ab.
Bei der mechanischen Fahrsperre beginnt die Zugbeeinflussung erst am Halt zeigenden Signal. Das gilt auch bei überhöhter Geschwindigkeit, wobei die Schutzstrecke nicht ausreichend wäre, um einen Unfall zu vermeiden. Aus diesem Grund fuhren in den Jahren 2001 und 2002 in Ostkreuz und Hackescher Markt zwei S-Bahnen auf am Bahnsteig haltende Züge auf.
Die Fahrsperreneinrichtung ist trotz ihres hohen Alters zuverlässig und sicher, dennoch hat sie erhebliche Nachteile.
Diese Aufnahme zeigt zwei von drei Fahrsperrenanschlägen der Geschwindigkeitsüberwachung im Bahnhof Lichtenrade, mit deren Hilfe das Überfahren des Gleisabschlusses und eine Gefährdung der unmittelbar dahinter liegenden Bahnhofstraße verhindert werden sollte.
Aus diesen Gründen steht der Ersatz durch zeitgemäße Technik schon seit knapp 20 Jahren auf der Agenda. Auch bei der Hamburger S-Bahn gab es die Bernauer Fahrsperre. Hier ist sie schon vor Jahrzehnten durch die bei der "großen" Eisenbahn übliche Indusi (allerdings mit einer besonderen S-Bahn-Steuerung) abgelöst worden.
Die Balise
Die Sicherungstechnik der Zukunft basiert auf modernstem europäischem Standard. Mit dem ETCS/ERTMS (European Train Control System / European Rail Traffic Management System) soll die Zugbeeinflussung europaweit vereinheitlicht werden, weil immer mehr Eisenbahnzüge grenzüberschreitend fahren. Signalinformationen übermittelt die so genannte EUROBALISE. Balise ist ein französisches Wort und bedeutet Boje oder Leuchtfeuer. Im Gegensatz zur Indusi, die nur Informationen über drei verschiedene Betriebszustände übermitteln kann, lässt sich über die Balise eine wesentlich größere Anzahl Informationen in Form von Telegrammen an den Zug übermitteln. Damit ist auch eine nahezu lückenlose Geschwindigkeitsüberwachung der Züge möglich. Zu jedem Signal gehören zwei Balisen, die mittig zwischen den Schienen montiert sind. Die erste ist eine so genannte Festdatenbalise, die als Ortsmarke dient. Sie ist mit einem gleich bleibenden Datentelegramm programmiert und knapp drei Meter vor der zweiten, "gesteuerten" Balise (Infomationsbalise) montiert. Durch diese Anordnung ist sichergestellt, dass ein Zug stets nur auf die "richtigen" Informationen - nämlich die, seine Fahrtrichtung betreffenden - reagiert.
Auch Vorsignale sind mit Balisen ausgestattet. Die vordere Festdatenbalise aktiviert die Datenaufnahme nur für Züge auf dem linken Gleis.
Die erforderlichen Informationen werden vom betreffenden Signal aus den Lampenstromkreisen abgegriffen und über eine spezielle Steuereinheit (LEU = lineside electronic unit) der jeweiligen Informationsbalise zugeführt. Das Triebfahrzeug sendet über eine unter dem Wagenboden befestigte Antenne elektrische Signale. Diese werden von der auf oder zwischen den Gleisschwellen montierten Balise empfangen und mit dem aktuell gültigen Telegramm (Signalinformation) zur Zugantenne reflektiert. Die Datenübertragung erfolgt berührungslos, auch bei hohen Geschwindigkeiten des Fernverkehrs oder wenn die Balise verdeckt ist, beispielsweise durch Schnee.
Das System ZBS
Wie die Abkürzung ZBS ("Zugbeeinflussungssystem") schon ausdrückt, handelt es sich hierbei um ein ganzes System, das sowohl die Beachtung der Signale als auch die Einhaltung der örtlich zulässigen Streckengeschwindigkeit überwacht und die Fahrt des Zuges nötigenfalls beeinflusst. Alle ZBS-Signale (Haupt-, Vor-, Zwischen-, Rangiersignale sowie Vorsignalwiederholer) stellen sogenannte Datenpunkte dar. Zur Übermittlung der betreffenden Informationen an den Zug dienen die Balisen.
Der Datenpunkt am Beginn eines Signalisierungsabschnittes kündigt die übrigen Datenpunkte dieses Abschnittes an. Diese Informationsübermittlung wird Linking genannt. Im Verlauf seiner Fahrt erwartet der Zug an diesen Punkten entsprechende Informationsübertragungen. Findet eine erwartete Übertragung nicht statt (beispielsweise durch Störung an einer Balise), erfolgt in Abhängigkeit von der Bedeutung des betreffenden Signals mindestens eine Meldung an den Triebfahrzeugführer, gegebenenfalls auch eine Zwangsbremsung.
Durch die Zuweisung von Datenpunkten auch an Vor-, Zwischen- und Rangiersignalen sowie an Vorsignalwiederholern wird der Zug viel engmaschiger überwacht, als das bisher der Fall ist. Somit wird bereits beim Überfahren eines "Halt erwarten" oder eine Geschwindigkeitsermäßigung anzeigenden Vorsignals überwacht, ob der Triebfahrzeugführer eine angemessene Temporeduzierung einleitet.
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| Versuchsanordnung zur Signalbildübermittlung mittels Balisentechnik im Bahnhof Bundesplatz 1995. | Ausfahrsignal auf linkem Gleis im Bahnhof Hermannstraße mit Balisen und Fahrsperrenanschlag im ZBS-Pilotprojekt. |
Dieses grundsätzliche Wirkschema zeigt beispielhaft die Informationen, die von der Balise an den Zug übermittelt werden.
Bei der dichten Zugfolge im S-Bahnnetz geschieht es häufig, dass ein Signal von "Halt" auf "Fahrt" schaltet oder eine Geschwindigkeitsbeschränkung aufgehoben wird, nachdem der Zug das betreffende Vorsignal passiert hat. Solange die Verantwortung allein beim Triebfahrzeugführer liegt, kann dieser seine Fahrweise anpassen, sobald er den Signalwechsel bemerkt, auch wenn er das Signal noch nicht erreicht hat. Auch bei einer technischen Überwachung muss es Möglichkeiten geben, die ähnliche Effekte erlauben. Deshalb kann der Bremsvorgang nach dem Erreichen einer "Freigabegeschwindigkeit" abgebrochen werden. Diese Geschwindigkeit beträgt höchstens 40 km/h und ist abhängig von der Schutzstrecke hinter dem Signal. Der zutreffende Wert wird dem Triebfahrzeugführer auf der Tachometerskala durch LEDs angezeigt. Um Fahrzeitverluste zu minimieren, können an betrieblichen Kernpunkten im Netz "Aufwertebalisen" angeordnet werden. Diese befinden sich beispielsweise zwischen Vor- und Hauptsignalen und sollen dem Zug aktualisierte Signalinformationen übermitteln, damit dieser das Tempo bereits vor dem Erreichen des Signals wieder steigern kann. Ein typisches Beispiel hierfür können Ausfahrsignale an Bahnsteigen sein, die üblicherweise erst nach Einfahrt des Zuges auf Fahrt gestellt werden (beispielsweise im Bahnhof Frohnau). Dem Zug wird beim Passieren des Einfahrsignals "Halt erwarten" angezeigt. Nach der Logik des Systems würde der Zug von der Fahrtstellung des Ausfahrsignals erst bei der dortigen Vorbeifahrt erfahren und müsste deshalb die Freigabegeschwindigkeit einhalten. Halbzüge, die in der hinteren Bahnsteighälfte halten, haben einen Weg von über 70 Meter dorthin. Deshalb befinden sich in einigen Bahnsteigbereichen (z.B. in Frohnau) Aufwertebalisen, die dem Zug die Fahrtstellung des Ausfahrsignals übermitteln.
Fahrzeugeinrichtung und Wirkungsweise des ZBS
Um diese engmaschige Zugüberwachung zu erreichen, muss auch das Zugsystem über umfangreiche Informationen verfügen. Dazu gehört, stark vereinfacht gesagt, ein systemseitig hinterlegtes Fahrtprofil, welches die Soll-Fahrtdaten (Geschwindigkeiten, Weglängen und Bremskurven) enthält und diese mit den Ist-Fahrtdaten ständig abgleicht. So "weiß" der Zug stets nahezu metergenau, an welcher Stelle er sich befindet. Zur ZBS-Fahrzeugeinrichtung gehören u.a. Balisen-Antenne, Wegimpulsgeber, Radarsensor, Anzeige- und Bediengerät, verschiedene Taster und Schalter sowie das Fahrzeuggerät Zub242t (Siemens). Kernaufgaben dieser Komponenten sind das Ermitteln der Fahrtdaten und deren Abgleich mit den systemseitig hinterlegten Geschwindigkeitsprofilen. Diese werden durch die aktuell vorliegenden Signalinformationen, welche über die Balisen übermittelt werden, je nach Betriebszustand aktualisiert. Dadurch wird eine mögliche Gefährdungssituation nicht erst beim Überfahren eines Halt zeigenden Signals, sondern bereits beim Überschreiten einer örtlich zulässigen Geschwindigkeit oder dem Nicht-Einhalten der Bremskurve erkannt. Dies führt zu einer akustischen Warnung des Triebfahrzeugführers sowie nötigenfalls zur Zwangsbremsung des Zuges.
Zusammenspiel von ZBS-Zugausrüstung und -Streckeneinrichtung.
Die Balisenantenne des Triebfahrzeugs sendet Signale, woraufhin die Info-Balise das aktuelle Datentelegramm (Signalinfo) reflektiert.
Hierbei wird zwischen dynamischer und statischer Zwangsbremsung unterschieden. Liegt eine Überschreitung der Streckengeschwindigkeit vor, dann reduziert eine dynamische Zwangsbremsung das Tempo, bis die zulässige Geschwindigkeit erreicht ist. Beim Überfahren eines Haltsignals bringt eine statische Zwangsbremsung den Zug zum Stillstand.
Wenn die Voraussetzungen gegeben sind, dann ist es auch beim ZBS möglich, an Halt zeigenden Signalen mit der "Freigabegeschwindigkeit" von höchstens 40 km/h vorbeizufahren. Dasselbe gilt für den Fall, dass die Zugausrüstung gestört ist und unwirksam geschaltet werden muss.
Im Gegensatz zur klassischen punktförmigen Zugbeeinflussung (PZB) im deutschen Bahnnetz ist es beim ZBS nicht erforderlich, dass der Triebfahrzeugführer bestimmte Signalstellungen durch Drücken einer Wachsamkeitstaste quittiert. Bei Signalabständen im Berliner S-Bahnnetz bis herab zu 80 Meter hätte diese Anforderung ein unzulässiges Bedienrisiko bedeutet.
Alle für das ZBS relevanten Informationen erhält der Triebfahrzeugführer über den Multifunktionsanzeiger MAZ 154. Der analoge Tachometer in der Mitte der Geräteansicht zeigt mit einem weißen Innenzeiger die Istgeschwindigkeit. Der rote Außenzeiger am Rand des Rundinstruments gibt das vorgewählte Tempo wieder. Auf den Tachoanzeigen für 10, 15, 20, 25, 30, 35 und 40 km/h sind insgesamt sieben gelbe LEDs zur Anzeige der Freigabegeschwindigkeit angeordnet. Am unteren Tachorand befindet sich die dreistellige Anzeige der Zielgeschwindigkeit; das ist das ab dem nächsten Signal geltende Tempo. Bei der Vorbeifahrt an einem Signal, das "Halt erwarten" zeigt, ist die Zielgeschwindigkeit also "0".
Der Multifunktionsanzeiger MAZ 154 im Führerstand der BR 481 (Mai 2014).
Die vier links neben dem Tachometer befindlichen Leuchtmelder überwachen folgende Funktionen:
Mit den vier gelben Tasten rechts neben dem Tachometer können die entsprechenden Bedienhandlungen ausgeführt werden.
Etappen der Einführung des ZBS
Siemens führte 1995/96 bei der Berliner S-Bahn einen Versuch zur Signalbildübertragung mit der völlig neuen Balisentechnik an drei Signalen im Bahnhof Bundesplatz durch. Der Triebwagen 485 126 wurde mit der entsprechenden Zugausrüstung versehen. Hier wurde die prinzipielle Systemtauglichkeit nachgewiesen [1]. Für das ZBS begann ein Pilotprojekt im Sommer 2000 zwischen Treptower Park/Köllnische Heide und Hermannstraße, wofür zehn Halbzüge der Baureihe 485 ausgerüstet wurden [2]. Dabei hat das System seine Funktionalität bewiesen.
Der blaue Pfeil kennzeichnet den Einbauort der (gelben) Balisenantenne unmittelbar hinter der zweiten Achse des ersten Drehgestelles bei der BR 481 (Mai 2014).
Die netzweite Umstellung auf das neue System unter laufendem Betrieb ist qualitativ und quantitativ sowie wirtschaftlich eine sehr große Herausforderung. Es sind 500 Fahrzeuge nachzurüsten und 331 Streckenkilometer mit derzeit rund 1500 mechanischen Streckenanschlägen umzustellen [3]. Weil dieses Projekt vergleichbar ist mit der mehrfach geplanten und nie durchgeführten Umstellung auf 1500 V Fahrspannung, hat sich dessen Einführung immer wieder verzögert. Am 1. August 2007 verkündete eine Pressemeldung der DB den Abschluss eines Rahmenvertrages mit der Siemens AG über die sukzessive Einführung des ZBS mit einem Investitionsvolumen von 133 Mio. Euro. In den zuletzt in Betrieb genommenen ESTW (alle von der Stellwerksbauform SIMIS C, auf dem die betreffenden Textteile basieren) wurde die Umstellung auf ZBS bereits vorbereitet.
Auf dem im Oktober 2011 umgestellten Abschnitt der Nordbahn (Wilhelmsruh—Frohnau) kommt erstmalig bei der Berliner S-Bahn die weiterentwickelte Bauform SIMIS D zum Einsatz, die mit weniger Kabelleitungen auskommt. Dadurch ändert sich die Verbindung vom Signal zur Balise. Ein paralleler Weiterbetrieb der mechanischen Streckenanschläge neben der Balise ist bei dieser Bauform nicht möglich. Dabei ist es bei ESTW der Bauform SIMIS C grundsätzlich möglich und auch geplant, das ZBS zu installieren und daneben die Fahrsperreneinrichtung beizubehalten, falls der betreffende Streckenabschnitt übergangsweise noch von Zügen ohne ZBS planmäßig befahren wird.
Das ZBS ist nicht auf ESTW-Bereiche beschränkt, sondern soll auch in konventionellen Stellbereichen installiert werden.
Neben der sukzessiven Nachrüstung aller 500 Viertelzüge der BR 481 wird das für den Zeitraum ab 2017 neu zu beschaffende Fahrzeug nach jetzigem Planungsstand nur noch über das neue ZBS verfügen. Die jetzt schon teilweise als "Altbauzüge" bezeichneten Baureihen 480 und 485 sollen nicht mehr für das ZBS nachgerüstet werden. Das für dieses Zugbeeinflussungssystem neu erstellte Regelwerk ist die Richtlinie 483.0305; diese regelt die Bedienung der fahrzeugseitigen Anlage durch den Triebfahrzeugführer.
Nach jetzigem Planungsstand wird die Umrüstung des gesamten Berliner S-Bahn-Netzes voraussichtlich bis 2025 dauern.
| Datum | Streckenabschnitt | Bemerkungen |
| 24. Oktober 2011 | Wilhelmsruh—Frohnau | fahrzeugseitig erst ab 27.10.2011 in Betrieb |
| 17. Februar 2014 | Teltow Stadt—Yorckstraße | Betrieb neben der mechanischen Fahrsperre: 31.1. bis 14.2.2014 |
| 27. April 2015 | Nordbahnhof (außerhalb nördliches Tunnelende)—Yorckstraße (Großgörschenstraße) bzw. Yorckstraße | zuvor Sperrung des Nordsüd-S-Bahntunnel vom 14.1.-4.5.2015; ab 27.4. nur Probebetrieb |
| 30. November 2015 | Strausberg (nur Esig M)—Überleitstelle (Üst) Hegermühle—Strausberg Stadt | Haupt- und Vorsignale der Üst. Hegermühle mit Einrichtungen der ZBS, Fahrsperre und PZB ausgestattet; gleichzeitige Inbetriebnahme ESTW-Z Strausberg |
| 13. Dezember 2015 | Wuhlheide—Erkner | gleichzeitige Inbetriebnahme ESTW-UZ Erkner; Bedienung durch BZ-S Halensee |
Autor:
Manuel Jacob (aktuelle Textanpassungen durch Mike Straschewski)
Quellen und weiterführende Links:
Ein neues Zugbeeinflussungssystem für die Berliner S-Bahn (ZBS); Signal + Draht (93) 10/2001
Eurobalise - eine Erfolgsstory; Signal + Draht (101) 7+8/2009
ZBS - Das neue Zugbeeinflussungssystem für die Berliner S-Bahn vor der Praxiseinführung. Eisenbahntechnische Rundschau Nr. 6, Juni 2011
[1] Berliner Verkehrsblätter; Heft 5/1995, Seite 93
[2] Berliner Verkehrsblätter; Heft 7/2000, Seite 136
[3] Berliner Verkehrsblätter; Heft 6/2008, Seite 112
letzte Änderung:
31. Dezember 2015
Veröffentlichung:
13. Juli 2014