European Train Control System (ETCS)

In den letzten mehr als hundert Jahren haben sich in Europa sehr stark national geprägte Eisenbahnsysteme herausgebildet. Stand für diese Eisenbahnsysteme die zunächst primär die sichere Betriebsabwicklung im Vordergrund, besteht bei den Eisenbahnunternehmen zunehmend der Wunsch nach einer höheren Automatisierung des Betriebsablaufs. Es wird daher in diesem einführenden Kapitel zunächst dargestellt, inwieweit das European Train Control System (ETCS) hierzu einen Beitrag leisten kann (Abschn. 1.1). Die Vergangenheit der national geprägten Eisenbahnsysteme erschwert nach wie vor durch umfassende technische und betriebliche Hemmnisse einen grenzüberschreitenden Bahnverkehr oder macht diesen in der Praxis gar unmöglich. In der Folge ist der Verkehrsträger Schiene im intermodalen Wettbewerb zunehmend nicht mehr wettbewerbsfähig. Dieses einführende Kapitel stellt daher dar, warum die Einführung einheitlicher Komponenten für einen digitalen Bahnbetrieb in Europa erforderlich ist (vgl. Abschn. 1.2.1). Darauf basierend werden die mit der Vereinheitlichung von Zugbeeinflussungssystemen verbundenen Ziele vorgestellt (Abschn. 1.2.2). Abschließend wird ein kurzer Abriss über die zeitliche Entwicklung der Harmonisierungsaktivitäten gegeben (Abschn. 1.2.3).

Mit dem Ziel eines sicheren und leistungsfähigen grenzüberschreitenden Schienenverkehrs hat die Kommission der Europäischen Union seit Mitte der 90er-Jahre des letzten Jahrhunderts umfangreiche rechtliche Regelungen erlassen. Diese wurden nachfolgend von den Mitgliedsstaaten in nationales Recht überführt. In diesem Kapitel wird die grundsätzliche Struktur gesetzlicher Grundlagen auf europäischer Ebene dargestellt (Abschn. 2.1). Abschn. 2.2 stellt die korrespondierenden Regelungen im nationalen Recht dar. Die Struktur der Spezifikationen des ETCS ist Gegenstand von Abschn. 2.3. Eine Darstellung der Zulassungsprozesse in Abschn. 2.4 beschließt dieses Kapitel.

Das European Train Control System (ETCS) kennt verschiedene Ausrüstungsstufen. Diese werden in den Spezifikationsdokumenten auch Level genannt. Die Ausrüstungsstufen stehen für unterschiedliche technische und betriebliche Verhältnisse zwischen Strecke und Zug. Die Definition der jeweiligen Ausrüstungsstufe hängt vorwiegend davon ab, mit welchen ETCS-Komponenten die Strecke ausgerüstet ist und wie die Informationen von der Strecke auf den Zug übertragen werden. Mit den verschiedenen Ausrüstungsstufen können Bahnbetreiber die Strecken nach ihren jeweiligen Bedürfnissen und Anforderungen ausrüsten. Fahrzeuge mit ETCS-Fahrzeuggeräten beherrschen die meisten Ausrüstungsstufen. Dies ermöglicht den freizügigen Einsatz der Fahrzeuge auf unterschiedlich ausgerüsteten Strecken in Europa. Abschn. 3.1 beschreibt die Ausrüstungsstufen des ETCS. Um sicherzustellen, dass ETCS-Fahrzeuggeräte eines Herstellers ohne Probleme auf Streckenbereichen mit ETCS-Streckeneinrichtungen eines anderen Herstellers verkehren können, werden in den gültigen ETCS-Spezifikationen entsprechende Schnittstellen verbindlich festgelegt. An der Luftstrecke zwischen Fahrzeug- und Streckeneinrichtungen sind diese Schnittstellen eindeutig herstellerübergreifend festgelegt. Damit sind die Komponenten verschiedener Hersteller zumindest an dieser Schnittstelle grundsätzlich beliebig austauschbar. Innerhalb der ETCS-Streckeneinrichtung sowie der ETCS-Fahrzeugeinrichtung existieren verschiedene unterscheidbare technische Komponenten. Innerhalb der Fahrzeug- und Streckeneinrichtung sind die einzelnen Komponenten untereinander jedoch nicht beliebig austauschbar, da hier eindeutige Festlegungen fehlen. Dieses Kapitel stellt die unterschiedlichen ETCS-Komponenten auf der Strecke (Abschn. 3.2) und auf dem Fahrzeug (Abschn. 3.3) dar. Die Datenkommunikation zwischen Fahrzeug und Strecke wird ebenfalls in diesem Kapitel dargestellt (Abschn. 3.4).

Für ein einheitliches Verhalten des Zugsteuerungs- und Zugsicherungssystems ETCS wurden die grundlegenden Funktionsprinzipien festgelegt. In diesem Kapitel werden ausgewählte Grundprinzipien dargelegt. Ausgangsbasis ist die Darstellung der Grundlagen der Kommunikation zwischen Fahrzeug und Strecke. Die Darstellung aller weiteren Funktionen des ETCS nehmen Bezug auf die Darstellung der einzelnen Variablen, Pakete und Telegramme.

In diesem Kapitel wird die grundsätzliche Funktionsweise der ATO-Fahrzeugeinrichtung beschrieben. Ausgangspunkt hierfür ist eine Beschreibung ausgewählter von der ATO durchgeführten Funktionen (vgl. Abschn. 6.​1). Anschließend werden die Betriebsarten der ATO-Fahrzeugeinrichtung beschrieben (vgl. Abschn. 6.​2) und abschließend die Übergänge zwischen den Betriebsarten umrissen (vgl. Abschn. 6.​3).

Seit seiner Einführung hat sich das European Train Control System (ETCS) langsam in Europa etabliert. In Deutschland sind erste Strecken mit ETCS ausgerüstet. Auch weltweit beginnt ETCS, sich immer mehr durchzusetzen. Auf der Grundlage mehrjähriger Erfahrungen – auch in internationalen Projekten – fließen neue Anforderungen in die kontinuierliche Weiterentwicklung des ETCS sein. Dieses Kapitel richtet den Blick auf den weiteren Verlauf der Ausrüstung von Strecken und Fahrzeugen mit ETCS in Deutschland, Europa und weltweit.

Mit der Einführung von ETCS verbinden die Betreiber die Erwartungen an eine Optimierung der Kapazität der von ihnen betriebenen Strecken. Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die verschiedenen Faktoren für die Kapazitätssteigerung mit ETCS (vgl. Abschn. 6.​1), stellt die Potenziale der Automatisierung des Bahnbetriebs auf der Grundlage von ETCS dar (vgl. Abschn. 6.​2) und zeigt mit dem Übergang auf ETCS Level 2 mit zuggestützter Überwachung der Zugvollständigkeit zukünftige Möglichkeiten auf, die im Übergang auf ein Fahren im wandernden Raumabstand begründet liegen (vgl. Abschn. 6.​3).