Sicher auf der Schiene

Titel

Sicherheitstechnik – Eisenbahnübergänge sind kritische Punkte in jedem Schienennetz. Industrieerprobte Automatisierungstechnik gewährleistet höchste Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer. von Remo Achermann, Pilz Schweiz

08. November 2010

Ein oft wenig beachtetes Einsatzfeld für Sicherheitstechnik ist die Absicherung von Eisenbahnübergängen, die immer ein hohes Risiko für alle Verkehrsteilnehmer darstellen, ob auf der Straße, dem Fußweg oder den Gleisen. Die Bahnunternehmen verwenden deshalb heute vermehrt sichere Automatisierungstechnik mit Sicherheitssteuerungen, wie sie im Maschinen- und Anlagenbau schon jahrzehntelang verwendet werden. Ein gutes Beispiel für diese Entwicklung bietet die Furka-Bergstrecke in der Schweiz zwischen Realp im Kanton Uri und Oberwald im Wallis, die nach einer jahrzehntelangen Pause heute wieder durchgehend von historischen Dampflokomotiven und Diesel-Triebzügen befahren wird.

Eine besondere Herausforderung bei der Realisierung der Sicherheitstechnik dieser Strecke war, dass die nostalgischen Lokomotiven bei ihrer Fahrt wegen der Steilheit des bergigen Geländes teilweise von einem Zahnradantrieb unterstützt werden. Speziell bei einem Bahnübergang zwischen den Orten Gletsch und Oberwald ist die offenliegende Zahnstange dabei eine besondere Gefahrenquelle für die Verkehrsteilnehmer. Zur Lösung dieser Situation wird die Zahnstange hier abgesenkt, solange kein Zug kommt und andere Verkehrsteilnehmer den Bahnübergang queren können. Da andererseits auch die Zahnstangenfahrt der Eisenbahnzüge über die Straße ohne Unterbrechung gewährleistet sein muss, sollte der Hebemechanismus absolut zuverlässig und sicher arbeiten.

Die optimale Lösung war in diesem Falle eine absenkbare Zahnstange in Verbindung mit einer Wechselblinkanlage und einer Schranke. Im Mittelpunkt steht dabei das Zusammenspiel von Zahnstange und Blinkanlage. Diese regelt ein integriertes Sicherheitssystem, das die Automatisierungsexperten von Pilz aus Ostfildern-Nellingen bei Stuttgart in Zusammenarbeit mit der Schweizer Verkehrs- und Industrietechnik AG Neuenhof speziell für dieses Bahnprojekt erarbeitet und realisiert haben. Das Schweizer Unternehmen hat sich auf Lösungen rund um den Schienenbau spezialisiert und bietet eine breite Produktpalette in diesem Bereich, von Stellwerkssteuerungen und -komponenten über den Weichen- und Obermaterialbau bis hin zu kompletten Bahnübergängen. Dazu kommen passende Serviceangebote wie zum Beispiel die regelmäßige Wartung der Anlagen.

Sämtliche Funktionen der Bahnübergangssicherungsanlage koordiniert das Steuerungssystem PSSuniversal PLC des Automatisierungssystems PSS 4000, das auch die Subsysteme überwacht, etwa die Ansteuerung der Schranken oder der Zahnstange. Nähert sich der Zug dem Übergang, überfährt die Lokomotive einen sogenannten Doppelschienenschalter. Daraufhin wird über eine Auswerteeinheit des Automatisierungssystems automatisch ein Einschaltimpuls an die Bahnübergangssteuerung übermittelt, die danach die Wechselblinkanlage auslöst und so den Verkehr zum Anhalten aufgefordert. Nach dem Ablauf einer vorgegebenen Warnzeit schließen sich die Schranken.

Integrierte Überwachung

Die industrieerprobte Bahnübergangssteuerung überwacht dabei alle Funktionen eigenständig, wie beispielsweise den Ausfall der Wechselblinker, und gibt diese Informationen an das Steuerungssystem weiter, wo sie ausgewertet werden. Das Steuerungssystem PSSuniversal PLC überwacht zudem die Endlagen der Schranken: So löst die Zahnstangensteuerung die Bereitschaft zum Heben der Zahnstange erst dann aus, wenn der Bahnübergang ordnungsgemäß geschlossen ist.

Redundante Sicherheit

Die Steuerung der Endlagen der Zahnstange ist dabei redundant abgesichert: Einerseits über ein Feedbacksignal von der Zahnstangensteuerung und andererseits über die unabhängige Zahnstangen-Endlagenüberwachung. Nur wenn die Zahnstange korrekt angehoben ist, löst dies das Blinken der Kontrollleuchten aus, die dem Lokführer signalisieren, dass der Übergang passiert werden kann. Über einen Achszähler wird schließlich sichergestellt, dass der Zug den Bahnübergang auch vollständig passiert hat. Erst danach senkt sich die Zahnstange wieder, und die Schranken öffnen sich. Um die Verfügbarkeit der Bahnübergangssteuerung zu erhöhen, wurde die Bahnübergangssicherungsanlage mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung ausgerüstet, die bei Stromausfall die sichere Energieversorgung übernimmt.

Das modular aufgebaute Steuerungssystem PSSuniversal PLC des Automatisierungssystems PSS 4000 von Pilz steht in Versionen mit zwei SafetyNETp-Schnittstellen oder mit je einer SafetyNETp- und einer Profibus-DP-Schnittstelle zur Verfügung. Die Programmierung der speicherprogrammierbaren Steuerungen geschieht derzeit über eine Anweisungsliste nach EN/IEC 61131-3, künftig werden auch die Hauptsprachen der Norm für Standard- und Sicherheitsaufgaben sowie ein grafischer Editor zur Verfügung stehen. Vorgefertigte Softwarebausteine für Standard- und Sicherheitsfunktionen ermöglichen einen hohen Grad an Standardisierung.

Vielseitiger Einsatz

Mit entsprechenden Ein-/Ausgangsmodulen lassen sich die Steuerungssysteme PSSuniversal PLC auch in der Schienenverkehrstechnik einsetzen, um beispielsweise Bahnübergangs-Sicherungsanlagen höchst flexibel an individuelle Applikationen anzupassen. Im Fehlerfall liefert das zugehörige Bedien- und Diagnosegerät PMIvisu klare Diagnoseinformationen zur schnellen Fehlerbehebung. Die Störungsmeldungen werden dabei im Klartext angezeigt. Die Kommunikation zum Steuerungssystem erfolgt über Ethernet und Modbus TCP. Zusätzlich sind erweiterbare Funktionen – wie etwa eine Einschaltverzögerung beim Einfahren des Zuges – über das Bedienpanel direkt parametrierbar. Aufeinander abgestimmte Lösungen vereinen dabei eine einfache Programmierung mit wenig Aufwand einerseits und eine eindeutige Diagnosemeldung andererseits. bt

Auf einen Blick

Das Steuerungssystem PSSuniversal PLC ist Teil des Automatisierungssystems PSS4000 des Sicherheitstechnikspezialisten Pilz aus Ost-fildern. Zur Kommunikation mit der Anlage dienen wahlweise zwei SafetyNETp-Schnittstellen oder je eine SafetyNETp- und eine Profibus-DP-Schnittstelle. Entsprechende E/A Modulen ermöglichen den Einsatz in der Schienenverkehrstechnik.

Erschienen in Ausgabe: 08/2010