SIEMENS

U-Bahnen sind die Lieblinge von Stadtplanern: Sie befördern viele Menschen, verbrauchen wenig Platz, entlasten den Straßenverkehr und schonen die Umwelt. Doch U-Bahnen sind auch Sorgenkinder: Ihr Bau ist teuer und dauert Jahre. Gerade dort, wo moderne Verkehrslösungen am dringendsten gebraucht werden, in den schnell expandierenden Megacities Asiens oder Südamerikas, sind Geld und Zeit häufig knapp. Der Bau von U- und S-Bahnen wird dadurch zum Flaschenhals des Transportsystems.

Doch der Bau neuer Linien ist nicht die einzige Möglichkeit, um mehr Menschen zu befördern. Besser gesagt: Es ist nicht mehr die einzige Möglichkeit. Ein neuartiges Steuerungssystem von Siemens mit einem WLAN-Funkkanal erlaubt es, auf existierenden Strecken doppelt so viele Züge einzusetzen – also in der gleichen Zeit doppelt so viele Passagiere zu transportieren. „Mit herkömmlichen Steuerungen fahren U-Bahnen in Intervallen von etwa drei Minuten, aber mit unserer Technologie lässt sich der Abstand auf 80 Sekunden reduzieren“, sagt Mattias Lampe von Siemens Corporate Technology (CT) in Peking – einem von mehreren Standorten, wo an dem sogenannten „Moving block train control system with WLAN communication channel“ gearbeitet wird. Die chinesische Hauptstadt ist ein Paradebeispiel für Bedarf und Erfolg des innovativen Ansatzes. 7,6 Millionen Passagiere befördert Pekings U-Bahn-Netz jeden Tag, eine Zahl, die in den letzten Jahren stark gestiegen ist – unter anderem auch dank der Siemens-Steuerung.

„Um zu verstehen, wie wir das geschafft haben, muss man wissen, wie Schienenverkehr traditionell gesteuert wird“, erklärt Lampe. Herkömmlicherweise werden Bahnstrecken in Abschnitte unterteilt, sogenannte Blocks. Sensoren im Gleisbett registrieren, wenn ein Zug in einen Streckenabschnitt einfährt und sperren diesen dann so lange, bis der Zug ihn wieder verlassen hat. „Dieses Prinzip ist fast so alt wie die Eisenbahn selbst“, sagt Lampe. Das verlässliche System hat Züge zum sichersten Beförderungsmittel gemacht. Doch es hat einen großen Nachteil: Da Züge lange Bremswege haben und Sensoren teuer sind, sind die freigehaltenen Streckenstücke lang, bei U-Bahnen typischer- weise ein Kilometer. „Das ist so, als ob im Autoverkehr alle Ampeln erst auf Grün schalten würden, wenn die Straße bis zur nächsten Ampel vollständig leer ist“, erklärt der Siemens-Entwickler. Dabei haben auch Autos einen „Block“, der ihnen Sicherheit bietet: den Abstand, den jeder Fahrer zu dem Auto vor ihm hält. „Man könnte sagen, dass jedes Auto seinen Block mitnimmt“, erklärt Lampe.

Kann nicht auch ein Zug seinen eigenen Sicherheitsabstand mitnehmen? Dass ein Zugführer nicht auf Sicht fahren kann, liegt auf der Hand: Die Abstände sind zu groß und in Tunnels ist es dunkel. Technologisch ließ sich das Problem in der Vergangenheit nicht ohne weiteres lösen: Denn wenn Züge einen „beweglichen Block“ erhalten sollen, muss das Steuersystem die Position aller Züge zu jedem Zeitpunkt genau bestimmen können. Zug und Kontrollzentrum müssen also pausenlos in Kontakt stehen, doch stabile Funkverbindungen sind bei hohen Geschwindigkeiten oder in Tunnelsystemen schwer zu garantieren und zudem ausgesprochen kostspielig.

Doch das Trainguard MT-System und die WLAN-Funktechnologie ermöglichen nun die „Revolution“ des Schienenverkehrs. Dafür installieren die Siemens-Techniker Zugangspunkte entlang der Gleise und Tunnel. Über diese „Access Points“ sind der Zug und das zentrale Kontrollsystem während der Fahrt verbunden. „Die Position des Zuges lässt sich damit auf einem Gleisplan bis auf wenige Zentimeter genau berechnen“, sagt Lampe. Die Ortsdaten werden mit anderen Züge abgeglichen, so dass jederzeit der notwendige Sicherheitsabstand gewahrt wird. „Es ist wie im Straßenverkehr“, erklärt der Fachmann. „Wenn ein vorangehender Zug bremst, bremst der folgende, wenn nötig, automatisch auch.“

2008 wurden die ersten U-Bahn-Strecken in Peking und Guangzhou mit Trainguard MT ausgestattet. Seither ist die Nachfrage gewaltig. In den Millionenstädten Chongqing, Nanjing und Suzhou fahren Züge nun ebenfalls mit dem Moving-Block-Verfahren. Weitere Installationen in Qingdao und Xian sind in Vorbereitung. Die U-Bahnen in London, Istanbul, Kopenhagen, Helsinki und Hongkong haben inzwischen ebenfalls aufgerüstet.

Sender im Härtetest. „In China ist aus dem Konzept wirklich ein ausgereiftes Produkt geworden“, sagt der in Peking arbeitende Projektmanager Xu Zhongliang von Siemens Rail Automation. Einfach war der Weg dorthin nicht. „Entscheidend ist die Belastbarkeit des Systems“, erklärt Xu. Um Risiken auszuschließen, seien viele Redundanzen eingebaut worden. Das WLAN-System stellt auch sicher, dass im Zug mitgeführte Computer oder Handys das System nicht stören. So werden die Daten nicht nur einfach verschickt, sondern in vielfältigen Datenpaketen auf unterschiedlichen Kanälen. Doch bei den Praxistests ergaben sich auch ganz profane Herausforderungen. Die WLAN-Sender müssen beispielsweise extremen Umweltbedingungen standhalten: Schmutz und Regen, Hitze und Kälte. Auch für die richtigen Abstände zwischen den einzelnen Zugangspunkten gab es vorher keine Erfahrungswerte. Sie wurden in Zusammenarbeit mit Entwicklern von CT China ermittelt. Heute sind sie im Abstand von rund 250 Metern montiert und untereinander sowie mit dem Kontrollzentrum per Glasfaserkabel verbunden.

„Inzwischen laufen die Systeme höchst zuverlässig“, freut sich Xu. Die herkömmliche Steuerung mit festen Blocks und im Gleisbett installierten Sensoren bleibt als Rückfallebene sowie für den Betrieb von Wartungszügen bestehen. Das neue System ist auch für die Modernisierung bestehender U-Bahnen geeignet und bietet eine preiswerte Möglichkeit, um in kurzer Zeit die Kapazität zu erhöhen, den Straßenverkehr zu entlasten und die Umwelt zu schonen. Theoretisch könnten die Züge damit sogar vollautomatisch betrieben werden, auch wenn die meisten U-Bahn-Betreiber nach wie vor auf Zugführer setzen, die den Zugbetrieb überwachen und nur in Gefahrensituationen eingreifen müssen.