Die Punktförmige Zugbeeinflussung (Abk. PZB) beschreibt im Allgemeinen ein punktförmiges Zugbeeinflussungssystem der Eisenbahn. An definierten Punkten werden dabei, abhängig von der Stellung voraus liegender Signale, Informationen zur Sicherung der Zugfahrt übertragen. Bei drohender Gefahr (z. B. schnelle Anfahrt an ein rotes Signal, Geschwindigkeitsüberschreitung) wird eine Zwangsbremsung bis zum Stillstand eingeleitet.

Nach der Art der Informationsübertragung lassen sich verschiedene Arten der punktförmigen Zugbeeinflussung unterscheiden:

• Mechanische Zugbeeinflussung
• Elektromechanische Zugbeeinflussung
• Magnetische Zugbeeinflussung
• Induktive Zugbeeinflussung (INDUSI)
• Optische Zugbeeinflussung (OPSI)

Dieser Artikel beschreibt die im Netz der Deutschen Bahn verwendete Induktive Zugbeeinflussung näher.

 

Rechtliche Grundlage

In Deutschland müssen Eisenbahnstrecken, die mit mehr als 100 km/h befahren werden, mit einem Zugbeeinflussungssystem ausgerüstet sein (§ 15 EBO); langsamer befahrene Strecken können es sein. Bei Geschwindigkeiten bis 160 km/h kommt dabei in Deutschland PZB zum Einsatz, bei höheren Geschwindigkeiten eine permanente, so genannte linienförmige Zugbeinflussung zum Einsatz (LZB, zukünftig ETCS Level 2).

Triebfahrzeuge, die schneller als 100 km/h fahren, müssen in Deutschland mit einem Zugbeeinflussungssystem (hier: PZB) ausgerüstet sein. Dies gilt auch für langsamer verkehrende Fahrzeuge, wenn diese „ausgenommen Kleinlokomotiven − überwiegend auf Strecken mit Zugbeeinflussung verkehren“ (§ 28 (1) EBO). Wenn die PZB gestört ist, kann sie mit dem PZB-Störschalter unwirksam geschaltet werden. Die Höchstgeschwindigkeit ist dann auf 100 km/h begrenzt (§ 40 EBO). Das gilt auch, wenn die PZB per PZB-Hauptschalter abgeschaltet wird.

Technisch besteht die PZB aus streckenseitigen Einrichtungen im Gleis, die die benötigten Daten bereitstellen, und Systemen im Triebfahrzeug, die die Verarbeitung übernehmen.

 

Geschichte

Indusi I 54

Bei dem in Deutschland und Österreich gebräuchlichen System befindet sich am Triebfahrzeug eine Sendespule, die von einem Schwingkreis mit den drei überlagerten Frequenzen 500, 1000 und 2000 Hz gespeist wird. Im Gleis befinden sich Spulen mit passiven Schwingkreisen, die je nach Funktion auf eine der drei oben genannten Frequenzen abgestimmt sind. Diese Spulen werden rechts neben der in Fahrtrichtung rechten Schiene montiert und sind mit dem Signal elektrisch verbunden.

Bei Überfahrt über einen aktivierten Gleismagneten (die Schwingkreise werden oft als "Magnete" bezeichnet, was physikalisch nicht korrekt ist) kommt es durch Resonanzwirkungen zu einem Spannungsabfall in der Sendespule, der registriert und verarbeitet wird. Schwingkreise, die nicht aktiviert sind, sind kurzgeschlossen, so dass keine Beeinflussung des Triebfahrzeugs erfolgt.

Die Informationen der einzelnen Schwingkreisfrequenzen sind:

1000 Hz - Vor Langsamfahrstellen, Vorsignalen, Überwachungssignalen (Schaltung ab Vziel < 100 km/h)
          Langsam fahren bzw. Halt zeigendes Signal wird in ca. 1000 m erreicht
 500 Hz - Vor Langsamfahrstellen / 250m vor den Hauptsignalen (Schaltung ab Vziel <= 30 km/h)
          Langsam fahren mit bis zu 30 km/h bzw. Halt zeigendes Signal wird in ca. 250 m erreicht
2000 Hz - An Hauptsignalen der Stellung Halt (Hp0). Sofortige Zwangsbremsung bei Überfahren.

Beim Passieren eines „Halt erwarten“ zeigenden Vorsignals erfolgt eine 1000-Hz-Beeinflussung des Triebfahrzeug-Schwingkreises. Der Triebfahrzeugführer muss innerhalb von 4 Sekunden eine Quittiertaste („Wachsamkeitstaste“) drücken. Hierdurch bestätigt er, dass er das Vorsignal erkannt hat und nun - falls erforderlich - eine Bremsung einleitet. Ohne diese Bestätigung erfolgt eine Zwangsbremsung des Zuges. In der alten Ausstattung der PZB (I54, I60) wird zusammen mit der Beeinflussung auch ein Countdown ausgelöst, nach dessen Ablauf der Zug eine je nach Zugart festgelegte Geschwindigkeit unterschritten haben muss, sonst erfolgt auch hier eine Zwangsbremsung. Neuere Bauformen verwenden ein modifiziertes Überwachungssystem (siehe nächste Abschnitte). Eine 1000-Hz-Beeinflussung findet in der Regel an Vorsignalen in Stellung „Halt erwarten“ oder „Langsamfahrt erwarten“ oder „Fahrt erwarten“ zusammen mit einer Geschwindigkeitsbegrenzung unter 100 km/h (Zs3v). Zudem können vereinzelt auch Sicherungen mit 1000-Hz-Magneten an Vorsignalwiederholen vorkommen. Außerdem an Bahnübergangsüberwachungssignalen, wenn der BÜ nicht technisch gesichert werden konnte (Bü0) und den Vorankündigungen von Langsamfahrstellen (Lf1, Lf4, Lf6).

Im allgemeinen 250 m vor einem "Halt" (oder Langsamfahrt bis max 30 km/h) zeigenden Hauptsignal wird durch einen 500-Hz-Schwingkreis eine zusätzliche Geschwindigkeitsprüfung ausgelöst, da der Countdown u. U. nicht ausreicht, um einen Zug sicher, also vor dem abzusichernden Gefahrenpunkt, zum Stehen zu bringen.

Am Hauptsignal selbst liegt ein 2000-Hz-Schwingkreis, der bei „Halt“ zeigendem Signal in jedem Fall eine Zwangsbremsung auslöst, um Züge, die trotz der beiden vorherigen Prüfungen doch noch das Signal überfahren haben, rechtzeitig vor dem abzusichernden Gefahrenpunkt zu stoppen.

Ist es erforderlich, trotz aktiviertem 2000-Hz-Schwingkreis (z. B. bei Signalausfall und dem Vorliegen eines entsprechenden, vom Fahrdienstleiter ausgestellten Befehls) über ein „Halt“ zeigendes Signal zu fahren, kann die PZB vorübergehend über die so genannte „Befehlstaste“ außer Kraft gesetzt werden. Während dieser Zeit ist die Höchstgeschwindigkeit des Triebfahrzeugs auf 40 km/h begrenzt und es ertönt eine dauerhafte akustische Warnung (Signalton oder Sprachausgabe).

Nicht alle Strecken waren oder sind komplett mit 500-, 1000- und 2000-Hz-Magneten ausgestattet. Oft wurden nur Vorsignale mit 1000-Hz-Magneten versehen.

 

Erweiterung der PZB-Funktionalität

Das obengenannte Verfahren ist die grundlegende Funktionalität der PZB, um einen Zug vor einem Signal rechtzeitig zum Stehen zu bringen, die fahrzeugseitige Technik wurde 1954 von der damaligen Deutschen Bundesbahn als Indusi I 54 standardisiert (erste Prototypen der damals noch als "Induktive Zugsicherung" bezeichneten Technik wurden bereits in den 30er Jahren entwickelt und im Versuchsbetrieb eingesetzt). Das System I 54 und dessen Nachfolger I 60 erwiesen sich jedoch stellenweise als noch unzulänglich, so dass im Laufe der Jahre immer wieder nachgebessert und neue Funktionen integriert wurden:

 

Indusi I 60R

Während die I 54/60 noch fast ohne elektronische Bauteile auskam, hielt mit der I 60R die Mikroprozessortechnik Einzug in die Bahnsicherungssysteme. Hierdurch wurde es möglich, die Geschwindigkeit nicht nur zu bestimmten Zeit- bzw. Wegpunkten zu überwachen, sondern kontinuierlich in Form einer Bremskurve, während der Zug sich auf das Signal zubewegt. Wenn diese Kurve zu irgendeinem Zeitpunkt überschritten wird, löst die I 60R eine Zwangsbremsung aus.

Eine weitere neue Funktion der I 60R war die Überwachung der Höchstgeschwindigkeit des Wagenzuges, die vor Antritt der Fahrt im Zugdateneinsteller eingegeben wurde. Die maximale Geschwindigkeit beträgt je nach Bremsstellung und Bremskraft 165/125/105 km/h. Eine Überschreitung führt zu einer Zwangsbremsung, die automatisch bei Unterschreitung wieder gelöst wird.

 

PZ80

Bei der Deutschen Reichsbahn der DDR wurde in den 1980er Jahren eine eigene PZB entwickelt. Sie unterstützte erweiterte Funktionen zusätzlich zur originalen Indusi. So war es möglich, mit einem Rangierprogramm bis zu 40 km/h ohne Beachtung der Schwingkreise zu fahren. Die Höchstgeschwindigkeit der Züge wurde nicht nur in 3 Zugarten, sondern in 10-km/h-Schritten vorgegeben. Dabei wurde die Höchstgeschwindigkeit ab 6 km/h Überschreitung durch Zwangsbremsung gesichert,welche aber nicht bis zum Stillstand wirkte. Die Überwachung des Zuges erfolgte nicht durch zwei Geschwindigkeitspunkte nach einer Zeitspanne, sondern durch eine durchgehende Bremskennlinie. Zusätzlich war der permissive Modus aus der Fahrdienstvorschrift der DR implementiert. In diesem Modus kann man mit begrenzter Höchstgeschwindigkeit auf Sicht in einen besetzten Abschnitt einfahren.

 

PZB90

Nach Schwierigkeiten in der Entwicklung war Mitte der 90er Jahre das neue System PZB90 fertig, das im Netz der Deutschen Bahn AG inzwischen für alle schnellfahrenden Triebfahrzeuge vorgeschrieben ist.

Neu bei der PZB90 ist ein restriktiver Modus, der als Reaktion auf die Eisenbahn-Unglücke in Rüsselsheim und Garmisch-Partenkirchen entstand: Hierbei war es jeweils zu der Situation gekommen, dass ein Zug vor einem "Halt" zeigenden Signal am Bahnsteig hielt, der Triebfahrzeugführer dann aber die Haltstellung vergaß, beschleunigte und über das Signal hinausfuhr. Der restriktive Modus macht dies unmöglich, indem er auf besonders niedrige Geschwindigkeiten beim Anfahren überprüft, wenn ein Zug auf ein „Halt“ zeigendes Signal zufährt und dann anhält. Der Triebfahrzeugführer darf sich mit der Taste "PZB frei" aus dem restriktiven Modus befreien, wenn er die „Fahrt“-Stellung des Signals zweifelsfrei erkannt hat; diese Befreiung funktioniert natürlich nur nach einer 1000-Hz-Beeinflussung, ausgelöst beispielsweise durch eine "Warnstellung" des Vorsignals. Sie funktioniert jedoch erst nach Ablauf von 200 bzw. 250 Metern (je nachdem wo in den restriktiven Modus gewechselt wurde) ab einer evtl. erhaltenen 500-Hz-Beeinflussung. Vorher ist eine Befreiung trotz Signalaufwertung nicht möglich, da das System keine Information über die Aufwertung erhält. Dies wirkt zwar zur sicheren Seite hin, Kritiker jedoch sehen darin eine starke Betriebsbeeinträchtigung, die mehr schadet (Verspätung) als sie nützt (verhinderte Unfälle). Zur Optimierung wird daher der Halteplatz (H-Tafel) an Bahnsteigen entweder vor einen 500-Hz-Magneten gelegt oder nah ans Ende der Überwachungsstrecke (also nah am Signal).

Ab der Software-Version 1.6 der PZB90 wurden die Prüfgeschwindigkeiten verschärft — statt 95 km/h nach 20 Sekunden müssen nun beispielsweise 85 km/h nach 23 Sekunden unterschritten sein. Diese neuen Prüfwerte wurden aufwändig mit einem Verkehrsfluss-Simulationsprogramm bestimmt und sollen einen optimalen Kompromiss zwischen Verkehrsfluss und Sicherheit darstellen. Je nach Zugart (abhängig von den Bremshundertsteln), müssen unterschiedliche Geschwindigkeitskennwerte unterschritten sein. So z. B. muss bei der Zugart "M" bei einer 1000-Hz-Beeinflussung innerhalb von 29 Sekunden auf unter 70 km/h gebremst werden; an 500-Hz-Magneten darf die Geschwindigkeit maximal 50 km/h betragen und muss nach der Beeinflussung innerhalb von 150 m unter 35km/h sein. Bei der Zugart "U" gilt: innerhalb von 36 Sekunden unter 55 km/h bei 1000-Hz-Beeinflussung; an 500-Hz-Magneten maximal 40 km/h und innerhalb von 150 m unter 25 km/h. Bei allen Zugarten gilt: Wechselblinken mit/ohne 1000-Hz-Beeinflussung Vmax (maximale Geschwindigkeit) 45 km/h und bei Wechselblinken mit 500 Hz gilt Vmax 25 km/h.

 

Verwendung als Geschwindigkeitsprüfabschnitt

Eine weitere Verwendungsmöglichkeit ist ein Geschwindigkeitsprüfabschnitt (GPA), der bei höheren Geschwindigkeiten in einigem Abstand vor dem Geschwindigkeitswechsel liegt und auf eine bestimmte (leicht höhere) Prüfgeschwindigkeit überwacht. Dabei wird die Anlage in den Grundzustand versetzt (durch einen Fahrzeugsensor), d.h. der 2000 Hz-Magnet aktiviert. Nach einiger Zeit geht dieser aus, wobei die eingestellte Zeit von der zu prüfenden Geschwindigkeit und dem Abstand zum 2000-Hz-Magneten abhängt. Kommt ein Zug früher an diesem in festem Abstand verlegtem Schwingkreis vorbei, ist er schneller als erlaubt und wird dadurch zwangsgebremst. Kommt er erst daran vorbei, wenn die Aktivierungszeit abgelaufen ist, ist er langsamer als erlaubt und darf weiter fahren. Die Ausdehnung dieser drei Gleisschaltmittel kann bis zu 30 Meter betragen.