Verbesserung von Eisenbahnsignalanlagen durch fortschrittliche Achszählsysteme
Frauscher Marketing
06. Aug. 2024 | 7 Minuten Lesezeit
Um einen reibungslosen, sicheren und effizienten Bahnbetrieb zu gewährleisten, benötigen Eisenbahnsysteme verschiedene Technologien, wobei Achszähl- und Gleisstromkreissysteme eine wesentliche Rolle spielen. Obwohl beide Technologien grundsätzlich der Überwachung und Erfassung von Zugbewegungen dienen, haben sich Achszähler bei den Betreibern weltweit als bevorzugte Lösung durchgesetzt. Dies ist vor allem auf eine Reihe von Merkmalen und Vorteilen zurückzuführen, die mit dieser Technologie verbunden sind, wie zum Beispiel ein vergleichsweise hohes Maß an Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit.
Gleisstromkreis: Ein konventionelles Verfahren zur Gleisfreimeldung
Die Gleisstromkreistechnik bildet dank ihres einfachen Funktionsprinzips seit Jahrzehnten den Grundstein von Signalanlagen. Dieses Prinzip baut im Wesentlichen auf der Nutzung von Eisenbahngleisen zur Schließung eines Stromkreises auf. Die übliche Funktionsweise beruht darauf, dass ein elektrischer Niederspannungsstrom durch eine Schiene gesendet und von der anderen empfangen wird, wobei eine isolierte Verbindung oder ein Spalt die einzelnen Freimeldeabschnitte voneinander trennt. Diese Abschnitte sind an einem Ende mit einer Stromquelle und am anderen Ende mit einem Erkennungsrelais oder Empfänger verbunden. Die Stromquelle sendet kontinuierlich einen Niederspannungsstrom durch eine Schiene, und der Strom fließt über die andere Schiene zum Empfänger zurück, wodurch der Stromkreis geschlossen wird.
Wenn sich kein Zug auf einem Freimeldeabschnitt befindet, fließt der Strom ununterbrochen durch die Schienen zum Empfänger, der wiederum anzeigt, dass der betreffende Gleisabschnitt frei ist. Wenn jedoch ein Zug in den Abschnitt einfährt, überbrücken seine Achsen, die aus leitfähigem Metall bestehen, den Spalt zwischen den beiden Schienen. Dadurch entsteht ein Kurz- oder Nebenschluss, wodurch der Strom über die Achsen des Zuges und nicht über die gesamte Länge der Schiene zurück zum Empfänger geleitet wird. Durch die Umleitung des Stroms wird das Relais am Ende der Beschaltung spannungslos und signalisiert damit, dass der Freimeldeabschnitt besetzt ist.
Achszählsysteme und ihre weltweite Verbreitung
Achszähler werden für eine Vielzahl von Zwecken im Bereich der Eisenbahnsignalanlagen eingesetzt, insbesondere wenn äußerst zuverlässige und verfügbare Gleisfreimeldeanlagen erforderlich sind. Aufgrund ihrer Gesamtleistung, ihrer hohen Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit hat sich die Achszähltechnik zu einem Eckpfeiler der modernen Eisenbahnsignaltechnik entwickelt.
Im Gegensatz zu Gleisstromkreisen beruht die Achszählung auf dem Einsatz von induktiven Sensoren, die die Räder des Zuges beim Passieren eines bestimmten Punktes auf dem Gleis erfassen. Jedes Mal, wenn ein Bahnrad den Sensor überfährt, wird ein Signal erzeugt, das an die Auswerteeinheit zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet wird.
Wie der Name schon andeutet, besteht die Achszählung darin, die Achsen eines in einen Freimeldeabschnitt einfahrenden Schienenfahrzeugs zu zählen. Wenn eine Achse eines Schienenfahrzeugs den Detektionspunkt überfährt, erhöht das Achszählsystem den Zählerstand des jeweiligen Gleisabschnitts um eine Achse. Überfährt eine Achse eines Schienenfahrzeugs den Zählpunkt aus einem Freimeldeabschnitt heraus, verringert das System den Zählerstand des betreffenden Freimeldeabschnitts um eine Achse – dieser Vorgang funktioniert in beide Richtungen. Wenn die Zahl der eingezählten Achsen der Zahl der ausgezählten Achsen entspricht, ist der Gleisabschnitt frei. Übersteigt jedoch die Zahl der eingezählten Achsen die Zahl der ausgezählten Achsen, wird der Freimeldeabschnitt als besetzt markiert. Wenn eine negative Achszahl oder ein Fehler auftritt, wird eine Störung ausgelöst – in solchen Fällen geht die Anlage in einen sicheren Zustand über, indem sie den Freimeldeabschnitt als besetzt markiert, bis der Fehler behoben ist.
Ein großer Vorteil von Achszählern gegenüber Gleisstromkreisanlagen besteht darin, dass sie dem Betreiber erweiterte Funktionen und Optionen bieten, die weit über die Standarddaten für die Gleisfreimeldung hinausgehen. Zu diesen Daten gehören Informationen wie Fahrtrichtung, Achsanzahl, Geschwindigkeit sowie Diagnosedaten. Aufgrund ihrer Gesamtleistung und ihrer fortschrittlichen Funktionalitäten sind moderne Achszähllösungen ein wichtiger Bestandteil von Signalanlagen und Eisenbahninfrastrukturen weltweit.
Frauscher Advanced Counter FAdC® als hochmodernes Achszählsystem
Frauscher Advanced Counter FAdC® ist ein weithin bekanntes Achszählsystem, das von Frauscher Sensor Technology hergestellt wird.
Seit seiner Einführung wird der FAdC® dank seiner umfassenden Vorteile für die Betreiber in zahlreichen Projekten weltweit eingesetzt. Der FAdC® bietet die ideale Grundlage, um auf kunden- und marktspezifische Anforderungen zu reagieren, die den strengsten Sicherheitsstandards entsprechen, wie sie die Sicherheitsanforderungsstufe 4 (SIL 4) vorschreibt. Dies wiederum macht die Anlage zu einer idealen Wahl für wichtige Applikationen wie die Bahnübergangssicherung und die Gleisfreimeldung. Da im Gleisanschlusskasten keine Elektronik benötigt wird, sind auch keine elektronischen Komponenten direkten Umwelteinflüssen ausgesetzt, was den Instandhaltungsaufwand und die Anlagenkomplexität reduziert und gleichzeitig Kosten spart.
Bei der Integration in übergeordnete Systeme bietet der FAdC® dank einer Vielzahl von Schnittstellenoptionen eine flexible Architektur, die eine nahtlose Einbindung in bestehende Anlagen gewährleistet. Hinsichtlich der Schnittstellen bietet der FAdC® drei verschiedene Möglichkeiten: Relais-Schnittstelle, Optokopplerschnittstelle und eine Ethernet-Schnittstelle. Der FAdC® bietet mit der IO-EXB Karte eine Relais-Schnittstelle, dank derer zwei Freimeldeabschnittsinformationen pro IO-EXB sicher ausgegeben und an eine übergeordnete Anlage wie ein relaisbasiertes Stellwerksystem angeschlossen werden können. Darüber hinaus bietet der FAdC® dank seiner Kommunikationsbaugruppe eine moderne Ethernet-Schnittstelle, die viele ausfallsichere Protokolle wie Frauscher Safe Ethernet, kundenspezifische Protokolle sowie EULYNX unterstützt. Mit der Implementierung von EULYNX bietet der FAdC® eine nahtlose, standardisierte Schnittstelle für Signalanlagen.
Zahlreiche Konfigurationsmöglichkeiten
Darüber hinaus erlaubt die Flexibilität und Skalierbarkeit des FAdC® die Anpassung der Anlage an die spezifischen Projektanforderungen, um eine möglichst effiziente und wirtschaftliche Projektrealisierung zu gewährleisten – dies schließt auch die Möglichkeit ein, eine vollständig dezentrale Architektur aufzubauen. Die Skalierbarkeit des FAdC® ist einer der bemerkenswertesten Vorteile dieses Systems und bringt eine Reihe von technischen und wirtschaftlichen Vorteilen in Form einer geringeren Anlagenkomplexität und eines geringeren Wartungsaufwandes sowie niedriger Einrichtungskosten mit sich.
Die dezentrale Architektur bei Eisenbahnen verbessert die Robustheit und Skalierbarkeit der Anlage erheblich. Anders als bei zentralisierten Anlagen, bei denen ein einziger Ausfallpunkt zu weitreichenden Störungen führen kann, gewährleistet die dezentrale Architektur die Verteilung der Signalfunktionen auf mehrere miteinander verbundene Knotenpunkte. Auf diese Weise kann das Eisenbahnnetz den Betrieb auch dann aufrechterhalten, wenn ein Teil der Anlage Probleme hat, was die Zuverlässigkeit insgesamt erhöht und Ausfallzeiten verringert. An jedem Ort, an dem der FAdC® vorhanden ist, können beliebig viele Detektionspunkte hinzugefügt werden. Die dezentralen FAdC®-Standorte können nachträglich über ein Telekommunikationsnetz, z.B. Glasfaser, miteinander verbunden werden.
Ebenso können die dezentralen Standorte auch mit einem zentralen Standort verbunden werden. Für den Betreiber ergeben sich dadurch oft erhebliche Vorteile in Form einer vereinfachten Netzarchitektur, eines geringeren Verkabelungsaufwands und niedrigerer Projektkosten.
Intelligente Funktionen
Trotz der Tatsache, dass der FAdC® eine beispiellose Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit bietet, wurden mehrere innovative Funktionen in die Anlage integriert, um eine optimale Leistung zu gewährleisten.
Eine dieser innovativen Funktionen ist die Counting Head Control Funktion, kurz CHC, die umfassend konfigurierbar ist, um den Anforderungen eines jeden Projekts gerecht zu werden. Die Hauptfunktion der CHC Funktionbesteht darin zu verhindern, dass Zählfehler und Fehlermeldungen aufgrund von Störungen durch äußere Faktoren erzeugt werden. Dazu gehören unter anderem der Straßenverkehr, Metallgegenstände oder Trümmer auf der Fahrbahn, die allesamt zu einer falschen Zählung führen können.
Dank der CHC Funktion können die Zählpunkte in einen Stand-by-Modus geschaltet werden, wenn benachbarte Freimeldeabschnitte frei sind, um Störungen zu vermeiden, die zu Ausfällen führen können. Darüber hinaus kann die Anzahl der unterdrückten Störungen bzw. Falschmeldungen innerhalb des Systems frei konfiguriert werden, d.h. der Freimeldeabschnitt wird erst dann besetzt, wenn der eingestellte Schwellenwert für Störungen erreicht ist. Sobald ein sich näherndes Fahrzeug in einen der beiden angrenzenden Freimeldeabschnitte einfährt, wird die Unterdrückung sofort deaktiviert, was zu einer normalen ausfallsicheren Zugerfassung gemäß den SIL 4-Anforderungen führt.
Ähnlich wie CHC ist die Funktion Supervisor Track Section, abgekürzt STS, eine spezielle Funktion des FAdC®, die die Verfügbarkeit des Bahnbetriebs erhöhen soll. Die STS Funktion ist ein automatischer Prozess zur Fehlerkorrektur, der sicherstellt, dass sich die Anlage im Falle eines Fehlers im Gleis automatisch selbst in die Grundstellung zurücksetzt, ohne dass ein zeitaufwändiger manueller Eingriff erforderlich ist.
Das Funktionsprinzip der STS beruht auf der Überlagerung von einzelnen Freimeldeabschnitten durch einen Supervisor-Abschnitt. Wenn ein Fehler in einem Freimeldeabschnitt auftritt, aber der entsprechende Supervisor-Abschnitt frei ist, führt die Anlage automatisch einen Reset durch. Ebenso wird ein fehlerhafter Supervisor-Abschnitt in die Grundstellung zurückgesetzt, wenn die entsprechenden Freimeldeabschnitte, die von dieser STS erfasst werden, frei sind.
Die Anordnung, in der die Zählpunkte auf den Freimeldeabschnitten mit den Supervisor-Abschnitten überlagert werden, ist umfassend konfigurierbar und hängt von den spezifischen Bedürfnissen und Anforderungen des jeweiligen Projekts ab. Die STS entspricht in vollem Umfang dem SIL 4-Standard und kann in einer Vielzahl von Applikationen, wie z. B. der Gleisfreimeldung, eingesetzt werden. In diesem Sinn bietet die STS Funktion zusätzliche Verfügbarkeit unter Beibehaltung des höchsten Sicherheitsniveaus.
Diese beiden Merkmale sind nur ein kleiner Ausschnitt aus einer Reihe innovativer und leistungsstarker Funktionen, die Integratoren und Betreibern Möglichkeiten zur Vereinfachung ihrer Anlagen und Betriebsabläufe bieten. Da der FAdC® das Rückgrat der Frauscher-Achszählsysteme bildet, profitieren Kunden von kontinuierlichen Verbesserungen und Neuentwicklungen mit einem kurzen Innovationszyklus.
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