«Smartrail»: So wollen die SBB Züge sicherer machen

Das bisherige Sicherheitssystem ist veraltet. Mit einem neuen 5G-Funknetz will die Schweiz zum Musterfall werden.

Heute werden die optischen Signale mit digitalen Informationen ergänzt, künftig soll die Zugsicherung über 5G laufen. Foto: Keystone

Heute werden die optischen Signale mit digitalen Informationen ergänzt, künftig soll die Zugsicherung über 5G laufen. Foto: Keystone

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Seit 150 Jahren sichern Signale den Bahnverkehr. Das Bahnnetz ist in kleine Abschnitte, sogenannte Blöcke, unterteilt. In jedem Block darf jeweils nur genau ein Zug verkehren. Damit er dort geschützt ist, verbieten Signale anderen Zügen die Einfahrt in den Block. Überfährt ein Zug ein Haltsignal, wird er von der Zugsicherung gestoppt.

Dieses Prinzip hat sich bewährt, hat jedoch einen Nachteil: Besetzt ein Zug einen Abschnitt, kann kein weiterer aufschliessen, auch wenn er genügend freies Gleis hätte und in sicherem Abstand zum voranfahrenden bleiben könnte. Der Streckenabschnitt kann so nicht optimal genutzt werden.

Neue Verfahren der Zugsicherung können mehr aus einer Strecke herausholen, wenn sie statt fixen mobile Blöcke verwenden. Jeder Zug kann dann so weit zum voranfahrenden aufschliessen, dass stets ein sicherer Abstand gewahrt wird, aber keine Gleiskapazität verschwendet wird. Die Bedingung ist, dass die Position der Züge jederzeit genau bekannt ist. Heute wird die Position der Züge nur punktuell erfasst; wo sich ein fahrender Zug gerade befindet, ist der Zugsicherung nur unscharf bekannt. Der Zug tastet sich sozusagen von Signal zu Signal vor.

Was die Mobilfunktechnik mit der Bahn zu tun hat

Die Schweizer Bahnen und Unternehmen der Bahnindustrie arbeiten daher gegenwärtig unter dem Titel «Smartrail 4.0» am künftigen System der Zugsicherung. Zahlreiche Arbeitsgruppen sind im Auftrag des Bundesamtes für Verkehr daran, die technischen Möglichkeiten auszuloten. Der Umbau wird einerseits nötig, weil viele technische Anlagen – manche nach Jahrzehnten – kurz vor dem Ende ihrer Lebensdauer stehen und bald ersetzt werden müssen.

Andererseits zeichnen sich auf internationaler Ebene grössere Umwälzungen ab, alte Philosophien werden überholt. Die Züge sollen beispielsweise nicht mehr von einem Signal zum nächsten dirigiert werden, sondern ständig von einem Stellwerk aus kontrolliert werden. Ein zentrales Stellwerk soll von jedem Zug im Land jederzeit die genaue Position kennen und den gesamten Verkehrsablauf organisieren, wobei manche Abläufe automatisiert werden können.

Bislang läuft die Kommunikation mit den Lokführern über optische Signale ab. Künftig wird sie über Funk laufen. Foto: Christian Beutler (Keystone)

Einer der wichtigsten ­Antriebe für die Zukunftsplanung ist das bevorstehende Ende des Mobilfunkstandards der zweiten Gene­ration (2G). Die Bahnen benutzen heute für viele Anwendungen ihr eigenes und speziell angepasstes 2G-Funksystem namens GSM-R. Die Telecomindustrie will nun die 2G-Technik abschaffen, GSM-R wird nur noch etwa 10 Jahre unterstützt.

Künftig muss jeder Zug seine Position laufend melden

Die Einführung eines Systems der fünften Generation (5G) muss daher bald in Angriff genommen werden, bereits wird im Rahmen von Smartrail 4.0 abgeklärt, ob für die Bahn zum Beispiel zusätzliche Antennen nötig sein werden. Im Moment sind die europäischen Eisenbahngremien daran, ein Funksystem der Zukunft zu normieren. Das Future Railway Mobile Communications System (FRMCS) soll mit seiner 5G-Technik das alte GSM-R ablösen und wesentlich leistungsfähiger sein.

Die Kommunikation mit den Lokführern läuft heute über optische Signale ab. Künftig wird sie über Funk laufen, wobei Daten- und Sprachverkehr und sogar Video mit grosser Bandbreite möglich sein werden. Im Smartrail-Projekt werden neue Assistenzsysteme getestet, die den Lokomotivführer unterstützen sollen. In der Beschreibung des europäischen Funksystems FRMCS ist etwa die Rede davon, dass ein Lokführer oder ein Zugbegleiter sich bei Pannen über einen Videodialog von einem Experten in der Zentrale helfen lassen könnte. FRMCS soll anstelle der optischen Signale Informationen und Befehle direkt in die Lokomotiven senden. Und diese können dank der umfangreichen Datenkommunikation allenfalls auch ferngesteuert werden.

An dem Funksystem sollen auch die Bahnhöfe angeschlossen werden, etwa für Durchsagen aus dem Zug an die Perronlautsprecher. Zudem würde die Kommunikation auf Bahnbaustellen verbessert, heute ein gefährlicher Risikofaktor.

Die Schweiz könnte mustergültig werden

Auch im Rangierbetrieb ist ein besseres Funksystem gefragt. Heute überwacht die Zugsicherung zwar die Weichen, Signale und Zugfahrten auf allen Strecken und greift wenn nötig ein, allerdings bisher nicht beim Rangierbetrieb. Die Gefahrenquelle Rangieren soll noch vor der Einführung des neuen Funksystems durch eine App entschärft werden, welche das Rangierpersonal vor Fehlern warnt. Später soll auch der Rangierbetrieb überwacht werden.

Über Funk sollen die Züge künftig unterbruchlos mit dem Stellwerk verbunden bleiben. Anders als heute wird dann der Standort eines Zuges nicht mehr von Einrichtungen am Gleis erfasst, jeder Zug muss seine Position laufend melden. Das bedingt ein zuverlässiges und exaktes Ortungssystem. Geplant ist eine Kombination von Satellitennavigation, Trägheitsnavigation und Radwegmessung. Die sogenannte Balise, die heute im Gleis sitzt und nur beim Vorbeifahren des Zuges Daten mit dem Stellwerk austauscht, fährt künftig mit dem Zug mit.

Mit der Umstellung auf ein 5G-basiertes Funksystem könnte die SBB in der Zentrale jederzeit die Position jedes Zuges feststellen: Ein Mitarbeiter im Regionalen Operation Center Personenverkehr. Foto: Keystone

Der Totalumbau der Zugsicherung ist ein sehr kompliziertes Unterfangen mit vielen sicherheitsrelevanten Elementen. Unter dem Dach von ­Smartrail 4.0 arbeiten zahlreiche Fachgremien daran, die vielen Puzzleteile zusammenzusetzen. Die Schweizer Bahnbranche will dabei eine Pionierrolle spielen, das Bahnnetz der Schweiz gilt international als komplex und könnte als Musterfall dienen.

Dass dies mit Risiken verbunden ist, haben die Schweizer Bahnen gemerkt, als sie seinerzeit die ersten Versuche mit dem europäischen Zugsicherungssystem ETCS unternahmen. Inzwischen hat sich ETCS in verschiedenen Ausbaustufen in der Schweiz etabliert. In den neuen Alpentunneln etwa gibt es bereits keine Aussensignale mehr.

Dichteres Angebot, tiefere Preise, weniger Störungen

Das Bundesamt für Verkehr (BAV) hat die weiteren ETCS-Projekte jedoch gestoppt. Der Vollausbau (zum Beispiel auch im Rangierbereich) hat sich als zu teuer erwiesen, und mit dem Auslaufen des Funkstandards GSM-R wird in absehbarer Zeit ein wichtiges Element fehlen.

Nach wie vor gibt es bei den Bahnen viele technische Details, die landesspezifisch sind, was die Konkurrenzfähigkeit der Bahn gegenüber dem Strassenverkehr beeinträchtigt. Die neue europäische Technik wird sehr IT-lastig sein, Software wird eine grössere Rolle spielen als die physische Infrastruktur. Damit will die Bahn technische Neuerungen schneller und flexibler einführen als bei den schwerfälligen, auf Jahrzehnte angelegten Materialien bisher.

In einem Punkt hilft allerdings auch die Digitalisierung nichts: Die Kapazität etwa eines S-Bahn-Netzes wird durch das Schluckvermögen der Bahnhöfe begrenzt.

Die Experten, die das Programm Smartrail 4.0 vorantreiben, haben grosse Ziele: Die Zahl der Aussenanlagen (zum Beispiel Signale) soll ab 2027 um 70 Prozent verkleinert werden, was Kosten spart. Die Kapazität des Netzes soll dank optimierter Nutzung um 15 bis 30 Prozent vergrössert werden. Die Pannen bei den Sicherungsanlagen, die heute zu den bei den Reisenden ungeliebten Betriebsstörungen führen, sollen vermindert werden. Das Kollisionsrisiko bei Rangier- und Bauarbeiten soll um 90 Prozent gesenkt werden. Dies alles soll ab 2040 das finanzielle Ergebnis der Bahnen um jährlich 450 Millionen Franken verbessern.

Auch den Reisenden werden Vorteile versprochen: Ein dichteres Angebot, tiefere Preise, weniger Störungen, mehr Pünktlichkeit – und einen viel besseren Onlinezugang auch an Bord der Züge. In einem Punkt hilft allerdings auch die Digitalisierung nichts: Die Kapazität etwa eines S-Bahn-Netzes wird durch das Schluckvermögen der Bahnhöfe begrenzt, die Zeit für das Ein- und Aussteigen, der sogenannte Fahrgastwechsel, lässt sich nicht beliebig verkürzen.

Erstellt: 21.08.2019, 18:13 Uhr

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