SIEMENS

Als Brigitte Schäfer ihr Haus in Nürnberg verlässt, denkt sie an eine Schlagzeile in ihrer Tageszeitung: „Die Welt wächst zusammen.“ Kulturell mag das stimmen, doch die Strecken zu ihrem Arbeitsplatz in der Innenstadt und morgen zum Meeting in Paris sind nicht kürzer geworden. Sie fährt jetzt mit dem Auto ins Büro und morgen will sie ein Flugzeug nehmen. Dabei spricht an beiden Tagen die Energiebilanz eindeutig für die Bahn: Mit ihrem Pkw erzeugt die Unternehmensberaterin etwa dreimal so viel CO₂ wie bei einer U-Bahn-Fahrt – und mit dem Flugzeug nach Paris etwa siebenmal so viel wie mit dem Zug. Aber Frau Schäfer legt großen Wert auf Zuverlässigkeit und Komfort. In einer überfüllten U-Bahn zu stehen oder auf verspätete Züge zu warten, liebt sie gar nicht.

Dennoch: Bis 2030 dürfte nach Expertenschätzungen der Personenverkehr weltweit jährlich um etwa 1,6 % wachsen – nur Massentransportmittel wie Bahnen und U Bahnen können da verhindern, dass im gleichen Maß der Primärenergieverbrauch und der CO₂-Ausstoß steigen. Ein Weg, die Menschen zum Umsteigen zu bewegen, wären beispielsweise Fahrpläne, die auch dann stets aktuell sind, wenn es zu Störungen kommt. Siemens Mobility bietet schon heute mit dem Planungs- und Dispositionssystem Falko eine Software an, die mit Hilfe von Optimierungsalgorithmen neue Fahrpläne erstellt und sie bei Störungen während des laufenden Betriebs anpasst und in Echtzeit umsetzt.

Dabei simuliert die Planungssoftware auch den Energieverbrauch und den CO₂-Ausstoß von Fahrplanvarianten. Zudem kann Falko Brems- und Beschleunigungsvorgänge verschiedener Züge auf einer Strecke so perfekt aufeinander abstimmen, dass die von den Elektromotoren beim Bremsen ins Netz zurückgespeiste elektrische Energie von anderen Zügen zum Beschleunigen genutzt werden kann. Damit spart man teure Zwischenspeicher an der Strecke oder in den Zügen – und bis zu 25 % Energie. Falko wird bereits weltweit bei 21 Nahverkehrsbetreibern und auf einer Industriebahn für den Erztransport in Australien eingesetzt.

„Aber die Erfahrung zeigt, dass computergenerierte Abläufe selten optimal funktionieren, wenn die Maschinen von Menschen gesteuert werden“, verrät Horst Ernst, der bei Siemens Rail Automation für die Produkt- und Portfoliostrategie verantwortlich ist. Deshalb übernehmen immer öfter Fahrerassistenzsysteme die Steuerung. Zum einen möchte man dadurch bei Bedarf möglichst viele Züge auf einer Strecke fahren lassen – also die Zugfolge optimieren – und zum anderen auch die Züge möglichst energieeffizient und pünktlich fahren lassen. Dies erlaubt das von Siemens entwickelte Fahrerassistenzsystem ATO (Automatic Train Operation), das in das Zugbeeinflussungssystem Trainguard MT integriert werden kann. Bei einem damit ausgestatteten Fahrzeug gibt der Fahrer nur noch das Signal zum Losfahren und Stoppen und greift in Gefahrensituationen ein. Dank des gespeicherten Streckenprofils berechnet das System, wie stark es den Zug beschleunigen und vor Kurven bremsen muss, um pünktlich an der nächsten Station anzukommen und dabei so wenig Energie wie möglich zu verbrauchen. Tests zeigen, dass ATO gegenüber menschlichen Fahrern, die mitunter zu stark auf die Bremse treten und dann wieder verstärkt beschleunigen müssen, den Energieverbrauch um bis zu 30 % reduziert.

Schnelle Zugfolgen sind bei Trainguard MT dank der neuen Moving-Block-Operation möglich. Bisheriger Standard ist die Fixed-Block-Operation. Hier wird die Strecke mit Hilfe von Balisen – das sind kleine mit Sendern und Empfängern ausgestattete Platten in den Gleisen – in Abschnitte eingeteilt. Die Balisen registrieren einen vorbeifahrenden Zug und schalten die Signale im vorhergehenden Abschnitt auf Stopp. Erst wenn der Zug über weitere Balisen fährt und der Abschnitt wieder frei ist, darf der nachfolgende Zug in diese Strecke einfahren.

Bei der Moving-Block-Operation registrieren die Balisen nicht nur einen vorbeifahrenden Zug, sondern messen auch seine Geschwindigkeit. Daraus lässt sich der nötige Sicherheitsabstand beider Züge viel präziser ermitteln, so dass der nachfolgende Zug nicht unbedingt stehenbleiben, sondern eventuell nur abbremsen muss. In einem U Bahn-Netz kann diese Technik die Zugfolge auf 90 bis 100 Sekunden verkürzen. Die Kapazität einer Metro-Linie kann so um die Hälfte steigen. Trainguard MT wird heute von 21 Metro-Betreibern weltweit eingesetzt und ist damit das meist verbreitete Zugbeeinflussungssystem. Die Version mit ATO wird unter anderem auch in einigen chinesischen Großstädten genutzt, beispielsweise bei Metrolinien in Guangzhou und in Peking.

Auch in Nürnberg profitieren U-Bahn-Nutzer davon: Seit Mitte 2008 betreiben die Nürnberger Verkehrsbetriebe die Linien U2 und U3 vollautomatisiert – ohne Fahrer. Damit kann man sehr flexibel auf unerwartet hohes Passagieraufkommen reagieren und in Rekordzeit zusätzliche Züge auf die Strecke bringen. Überfüllte Bahnen gehören daher meist der Vergangenheit an (Pictures of the Future, Frühjahr 2008, Fahrerlose U Bahn).

„Eine derartige Automatisierung ist bei einer U Bahn relativ einfach umzusetzen, weil man alle Parameter der Fahrzeuge kennt“, weiß Ernst. „Im Fernverkehr, wo Züge tagesaktuell zusammengestellt werden, ist es schon schwieriger.“ Denn für die Moving-Block-Operation muss etwa sichergestellt sein, dass ein Zug mit seinen Waggons vollständig ist und nicht etwa ein Zugteil zwischenzeitlich abgekoppelt wurde. Für heutige Fernverkehrssysteme gibt es Lösungen hierfür bislang nur in Betriebsinseln, die nur aus Ganzzügen wie dem ICE bestehen. „Die Innovationszyklen der Bahn sind relativ lang. Was einmal angeschafft wurde, muss 20 oder 25 Jahre lang Dienst tun“, sagt Ernst.

Lokwechsel ade. Auch die großflächige Einführung von ETCS (European Train Control System) steht im europäischen Fernverkehr noch aus. ETCS ist ein Verkehrsleitsystem, das langfristig die nationalen Zugsicherungssysteme für Regional- und Fernverkehrszüge ablösen und somit grenzüberschreitende Fahrten ohne Wechsel der Lokomotive möglich machen soll. Siemens war maßgeblich an der Definition des Systems beteiligt, hat 2005 die erste ETCS-Strecke im Regelbetrieb – Jüterborg-Halle-Leipzig – ausgerüstet und hat mit 50 Millionen Betriebskilometern, die bis 2010 geleistet wur-den, am meisten Erfahrung mit dieser Technik.

ETCS kennt alle Daten über die Strecke, auch Steigungen und Höchstgeschwindigkeiten. Es prüft ständig, ob der Zug auf der richtigen Strecke in die vorgesehene Richtung fährt. Zudem untersucht es die Eignung des Zuges für seinen Fahrweg und die Einhaltung von Vorgaben wie Langsamfahrten bei Baustellen oder in Bahnhöfen. Es ist in mehrere Level unterteilt. Je nach Ausbaustufe sichert das System die Einhaltung der Vorgaben der Streckensignale (Level 1), ermöglicht durch kontinuierliche Übertragung den Wegfall von Streckensignalen (Level 2) und kann in Zukunft Moving-Block-Verfahren unterstützen (Level 3). Derart ausgestattet, könnte etwa ein Zug der Deutschen Bahn von Nürnberg direkt nach Athen ohne Lokwechsel durchfahren; heute ist dies aufgrund der sehr unterschiedlichen nationalen Zugsicherungssysteme noch kaum möglich. Ein Umstand, der den Reisenden viel Reisezeit sparen würde.

Vom vollständigen Umstieg auf ETCS ist man aber noch weit entfernt – erst ab 2014 soll es die ersten flächendeckenden Umsetzungen geben. Trotzdem hilft ETCS-Technik heute schon, Zugverbindungen zuverlässiger, sicherer und teilweise auch energiesparender zu machen. So nutzt der spanische Velaro bereits ETCS-Technik von Siemens, um die 650 km von Madrid nach Barcelona in weniger als drei Stunden zu schaffen. In China erreichen die neuen Hochgeschwindigkeitszüge, die ebenfalls auf mit ETCS-Technik ausgestatteten Strecken fahren, ihr Ziel zu 98 % pünktlich.

Solche Werte machen die Bahn attraktiv für neue Kunden. Brigitte Schäfer hat sich daher spontan entschlossen, mit dem Zug nach Paris zu fahren. Denn sie muss ihre Besprechung noch vorbereiten – und dies geht in der komfortablen Zugumgebung besser als im engen Flugzeug oder gar im Auto.