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Siemens baut U-Bahn in Raid

Fahrerlos im Untergrund großer Metropolen

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Wie funktioniert die automatische Steuerung im Nahverkehr?

Bei automatisch gesteuerten Zügen werden Fahrerlaubnis und Steuerungsbefehle nicht durch Signale angezeigt, sondern erfolgen über Datenkommunikation zwischen Schienenfahrzeug und Streckenausrüstung (Communication Based Train Control, CBTC). Dabei arbeiten alle CBTC-Systeme auf ähnliche Art und Weise

  • Ein streckenseitiger Rechner verfolgt alle Züge in dem zugeordneten Streckenbereich und berechnet für jeden Zug eine entsprechende Fahrerlaubnis. Die Züge werden dadurch kontinuierlich geführt und können dichter hintereinander herfahren als beim manuellen Fahren auf Signalsicht.
  • Beim vollautomatischen Betrieb werden die U-Bahnzüge von der automatischen Zugsteuerung und -sicherung ATC (= Automatic Train Control) in Verbindung mit der Steuerung und Sicherung der Strecke durch Stellwerke gefahren.x
  • Dazu tauschen die Rechner für die Strecke mit den Rechnern des übergeordneten Systems in der Leitzentrale und Rechnern im Zug per Funk ständigen Daten aus.
  • Im Zug ersetzt die Automatische Zugsteuerung (Automatic Train Operation, ATO) den U-Bahn-Fahrer und steuert die Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
  • Der ATO-Rechner wird dabei von der automatischen Zugsicherung (ATP = Automatic Train Protection) überwacht und wenn nötig korrigiert.

Die verschiedenen Stufen der U-Bahn-Automatisierung

Es gibt unterschiedliche Stufen der U-Bahn-Automatisierung, „automatisch“ heißt nicht immer gleich fahrerlos. Die verschiedenen Automatisierungsgrade reichen von

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fahrerunterstützenden Funktionen für die Steuerung der Bremsen und die automatische Geschwindigkeitsregelung des Zuges über das automatische und präzise Anhalten des Zuges in den Stationen, das Öffnen und Schließen der Zugtüren bis hin zur möglichen Fernsteuerung und dem vollautomatischen U-Bahnbetrieb ohne Fahrer.

  • Im fahrergesteuerten Betrieb fährt die U-Bahn ohne Assistenzsysteme. Der Fahrer steuert die U-Bahn auf Sicht, stationäre Lichtsignale steuern den Bahnbetrieb.
  • Beim teilautomatischen Betrieb (SCO – Supervision and Control Train Operation) fährt und bremst der Fahrer die U-Bahn noch manuell. Ein Zugsicherungssystem überwacht jedoch kontinuierlich die Geschwindigkeit. Daneben werden dem Fahrer unterstützende Informationen wie beispielsweise aktuelle Fahraufträge im Führerraum angezeigt.
  • Beim halbautomatischen Betrieb (STO – Semi-automated Train Operation) startet der Fahrer die U-Bahn zwar manuell, die präzise Steuerung der Fahrt zwischen zwei Bahnhöfen übernimmt die automatische Fahrsteuerung aber selbstständig, ebenso wie das automatische, exakte Anhalten des Zuges und das Öffnen der Türen.
  • Beim fahrerlosen Betrieb (DTO – Driverless Train Operation) wird der Fahrbetrieb ohne menschliche Unterstützung automatisch geregelt und überwacht. Ein Zugbegleiter kann in Notfällen eingreifen. Die automatische Fahrsteuerung übernimmt das Losfahren, die Fahrt zwischen zwei Bahnhöfen, das automatische und exakte Anhalten sowie das öffnen der Türen. Bei Bedarf wird die Tür erneut automatisch geöffnet. Bei hohem Passagieraufkommen werden zusätzliche Züge per Knopfdruck automatisch aus dem Depot in den Betrieb genommen.
  • Beim unbegleitetem Betrieb (UTO – Unattended Train Operation) wird der Fahrbetrieb ebenfalls automatisch geregelt und überwacht. Es ist aber weder ein Fahrer noch ein Zugbegleiter vorgesehen. Als zusätzlich automatisierte Funktionen kommen hier z.B. das Kuppeln und Entkuppeln der Züge, das Abstellen von Zügen sowie erweiterte Möglichkeiten zur Fernbedienung und Fernentstörung hinzu.

Zugausstattung für den fahrerlosen Betrieb:

Für fahrerlose U-Bahnen gibt es neben der üblichen Zuginfrastruktur wie Notbremse, Feuerlöscher, Notbeleuchtung, akustische Signale und Türüberwachung spezielle Sicherheitsrichtlinien und Sicherheitsanforderungen je nach Kundenanforderungen. Sie sind besonders sicher, da sie im übertragenden Sinn mit mehr technischen „Sinnen“ als der Fahrer ausgestattet sind. Zusätzlich sind die besonders wichtigen Systeme redundant angelegt, bei einem Ausfall greift automatisch das ergänzende System.

  • So verfügen die fahrerlosen U-Bahnen über eine spezielle Hinderniserkennung. Diese leiten eine Bremsung ein, sobald ein Hindernis erkannt wurde.
  • Außerdem verfügen sie über spezielle Entgleisungsdetektoren, die einen aus der Spur geratenen Wagen erkennen und gegebenenfalls den Zug sicher zum Halten bringen und den Vorfall an eine Leitstelle weitermelden.
  • Zwischen Bahnsteig und Bahn gibt es keinen Spalt mehr. Den schließt die Spaltüberbrückung an den Türen. Das erleichtert Mobilitäts- und Sehbehinderten das Ein- und Aussteigen. Zudem verhindert die Überbrückung, dass Fahrgäste in den Spalt zwischen Bahnsteigkante und Fahrzeug geraten.
  • Eine Türspaltüberwachung, die auch dünne und flexible Objekte erkennen kann, trägt zur Erhöhung der Sicherheit bei. Erst wenn alle Türen korrekt geschlossen sind, kann der Zug starten.
  • Sobald sich der Zug in Bewegung setzt, wird die Türnotentriegelung gesperrt. Bleibt der Zug im Tunnel störungsbedingt stehen, bleibt die diese so lange gesperrt, bis die Betriebsleitzentrale Sicherheitsmaßnahmen wie das Anhalten des Gegenverkehrs und das Spannungslos-Schalten der Stromschiene eingeleitet hat. Sobald der Fahrstrom im Tunnel abgeschaltet ist, schaltet sich automatisch die Tunnelbeleuchtung ein.
  • Alle Fahrzeuge müssen mit aktuellster Brandmeldetechnik ausgestattet sein. Eine Sprechstelle mit Notrufknopf ermöglicht eine direkte Sprechverbindung zum Fahrer bzw. beim automatischen Betrieb direkt zur Betriebsleitzentrale. So kann bereits während der Fahrt ein Notfall gemeldet werden.

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