Lienenzugbeeinflussung (LZB)

LZB-Technik

Die LZB-Technik (Linienzugbeeinflussung) bietet eine permanente Beeinflussung des Zuges, und nicht wie bei der punktförmigen Zugbeeinflussung nur an ausgewählten Stellen (Signale). 1928 gab es erste Versuche mit zwischen den Schienen verlegten Linienleiter (Kleinprofilnetz, Bahnhof Krumme Lanke), 1958/59 folgten weitere Versuche, bei denen Wechselströme im Tonfrequenzbereich zur Übermittlung von Signalbegriffen mit verschiedenen Geschwindigkeitsvorgaben dienen sollten, was nicht anwendungssicher abgeschlossen wurde. Die BVG-West suchte 1963 den Kontakt zur Firma Siemens zur Entwicklung eines Signalsystems für die Berliner U-Bahn nach dem Prinzip der linienförmigen Zugbeeinflussung für den speziellen U-Bahnbetrieb.

Der Linienleiter ist hier auf der Versuchsstrecke (Werkstatt Krumme Lanke) auf die Holzlatte mittig der Fahrschienen genagelt. Am Signal oben die mechanische Fahrsperre für das Kleinprofil der Berliner U-Bahn (im Westnetz bis 1983 verwendet, im Ostnetz bis 1991)

Bei der herkömmlichen Zugsicherungstechnik verkehren die Züge im starren Blockabstand, die Abstände werden durch die Signale vorgegeben. Das bedeutet zwischen zwei Hauptsignalen darf sich nur ein Zug befinden. Hat ein Zug diesen Blockabstand vollständig verlassen und befindet sich zuzüglich einer aus den Strecken- und Zugparametern (Streckengeschwindigkeit, Gefälle und Bremseigenschaft des Zuges) berechneten Schutzstrecke hinter dem Signal der Blockstrecke, schaltet das Signal am Anfang der Blockstrecke die Fahrt für den nächsten Zug frei. Bei der LZB bedarf es nur der Schutzstrecke (max. Bremsweg) zwischen zwei Zügen (vorausgesetzt man verwendet möglichst kleine Blockschleifen wie hier bei diesem Beispiel), so kann sich der Abstand zweier Züge theoretisch auf das nahezu mindeste erforderliche Maß verringern, in der praktischen Anwendung jedoch blieb es auch bei der Berliner U-Bahn bei starren Blockabschnitten. Durch die kontinuierliche Beeinflussungsmöglichkeit (alle 64 Meter in jeder Blockschleife neu) wird der Zug sofort durch die LZB abgebremst, sobald der Mindestabstand zur nächsten belegten Blockschleife zu unterschreiten droht. Durch den Eingriff von außen in die Steuerungstechnik des Zuges war der Schritt auch leicht, neben selbsttätigen Bremsungen auch Beschleunigungen durch die Sicherungstechnik vorzunehmen. Der Grundstein für den automatischen Zugfahrbetrieb.

Fahrverlaufkurven: A= Halt-zeigendes Signal bei herkömmlicher Signaltechnik, B= Ideallinie bei LZB-Steuerung, C= Zwangsbremsung durch LZB und mechanische Fahrsperre

Die Firma Siemens entwickelte bereits seit 1963 eine LZB für den Einsatz auf Schnellfahrstrecken der Deutschen Bundesbahn (Teststrecke Forchheim - Bamberg), da bei Geschwindigkeiten von mehr als 160 km/h die Signalbilderkennung nicht mehr durch den Lokführer sicher gewährleistet werden kann. Für den Einsatz in Stadtschnellbahn-Systemen war hingegen die Erhöhung der Sicherheit zielführend, da die Fahrgeschwindigkeit der Züge ständig überwacht wird, und damit die Einhaltung vorgeschriebener Geschwindigkeitsbeschränkungen dauerhaft garantiert wird. Daraus resultierend war ist es dann möglich, die Zugfolge um etwa 25% dichter gestalten zu können. In Folge der kurzen LZB-Blockstrecken kann besonders bei dichten Taktfolgen wie bei einem U-Bahnbetrieb auch eine Energieeinsparung gewonnen werden.

Die Linienleiterkabel bilden  Linienleiterschleifen (auch LZB-Schleifen oder LZB-Blockabschnitt genannt), bei der Berliner U-Bahn ist eine Schleife durchschnittlich 64 Meter lang gewesen. Über die gebildeten Schleifen werden die Informationen an den Zug als Zeitmultiplex-Telegramm codiert, und werden durch am Wagenboden montierte Empfangsantennen vom Zug aufgenommen. Im Fahrzeug decodiert das Empfangsgerät das erhaltene Telegramm und gibt diese Information an die Fahrzeugsteuerung weiter. Der Bordcomputer veranlasst dann entsprechend der Zuggattung (Leer- oder Fahrgastzug) und Zuglänge (2, 4 oder 6 Wagen) die entsprechenden Handlungen. Im Stellwerk war ein Fahrplangeber installiert, der die Soll/Ist-Daten verglichen hat und für eine energiesparende Fahrweise (straffes oder gemäßigtes Fahren) im LZB-Betrieb sorgte. Für den LZB-Betrieb war es ausreichend, wenn der führende Triebwagen über diese Technik verfügte.

Links: Streckengerät für die LZB-Schleifen, mitte: LZB-Fahrzeuggerät in der Fahrstand-Rückwand (Zugtyp D Wagen 2120), rechts: erstes Bedien- und Überwachungsgerät im Fahrstand (Zugtyp D, Doppeltriebwagen 2120/2121)

1965 wählte die Herstellerfirma Siemens mit dem Verkehrsunternehmen BVG eine Versuchsstrecke für die Weiterentwicklung der LZB aus: Die zu diesem Zeitpunkt modernste Strecke G (Linie 9). Bei der Auswahl überzeugte hier die Betriebstechnologie der Strecke und da die Stellwerke allesamt dem damaligen modernsten Stand der Technik entsprachen, was der problemlosen Einrichtung der LZB 500 entgegen kam. Die Fahrzeuggeräte wurden zunächst in einen damals dort verkehrenden Zug des Typs D eingebaut. Die erste LZB-Strecke ging noch im Herbst 1965 zwischen den Bahnhöfen Spichernstraße und Zoologischer Garten in Betrieb, zunächst nur mit dem Doppeltriebwagen in der nächtlichen Betriebspause. Am 14.4.1967 erfolgte die erste Vorstellung des Projekts auf einer Presseveranstaltung. 1969 konnte mit dem Versuchszug an der Spitze erstmalig in Deutschland eine öffentliche Fahrt mit Fahrgästen in LZB-Betrieb durchgeführt werden.

LZB-Aufbau der Versuchsstrecke und den Blockschleifen auf der Berliner U-Bahnlinie 9 ab 1965 im Probebetrieb mit Versuchszug betrieben

Die dafür ausgesuchte Wageneinheit 2120/2121 der Zugtype D genügten zwar für die nächtliche Erprobung der LZB auf der Linie 9 zwischen den Stationen Spichernstraße und Zoologischer Garten, nicht jedoch für den Schritt zwei: Der automatische Zugbetrieb. Grund dafür ist die fehlende Türüberwachung, was erst die Fahrzeuge der Zugbauart F (ab Baujahr 1974 bis zur Auslieferung der F79.2) leisten konnten. Die Fahrzeugserie DL70 wurde jedoch mit der LZB-Technik ausgerüstet, allerdings konnte bei diesen Zügen mangels Lautsprecher und Türüberwachung vom Fahrstand aus nicht die Selbstabfertigung sowie das automatische Kehren am Endbahnhof angewendet werden.

Schwierig gestalteten sich die wechselnden Fahrparameter. Durch die wechselnde Zuglänge entsprechend der Tageszeit sowie der Schließung von Bahnsteigzugängen in der Abendzeit  waren unterschiedliche Halteplätze an den Bahnsteigen zu berücksichtigen. Leerzüge hingegen sollten wahlweise (Kippschalter “wirtschaftliche Fahrweise”) nicht die maximale Zugfahrgeschwindigkeit erreichen, sondern mit der Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrgastzüge fahren und ein Halten in Bahnsteigen zu vermeiden (sollen am Bahnsteiganfang die Freigabe zur Durchfahrt abwarten). Für Leerzugfahrten in der Tagesrandzeit oder nächtliche Leerzugfahrten war auch ein straffes Leerzugprogramm wählbar (70 km/h durchgehend und mit 40 km/h in der ersten Bahnsteighälfte). Dabei durfte die nach den allgemeinen Vorschriften der U-Bahn der Bahnsteig systembedingt mit 40 statt 25 km/h durchfahren werden, wenn in der Betriebsart “BA” als Leerzug gefahren wurde.

Der Verkehrsbetrieb wünschte auch einen automatischen Kehrbetrieb. Das in Bewegung setzen einer Zugfahrt aus einem Kehrgleis oder am Bahnsteig nach Fahrgastwechsel sollte jedoch unbedingt durch einen Mitarbeiter manuell geschehen (Knopfdruck), da evtl. Belange außerhalb des LZB-Systems der Fahrt entgegen sprechen (bspw. Anschlußgewährung auf Umsteigebahnhöfen oder Einstieg einer Kindergruppe).

Zugübersicht auf der 12,5 Kilometer lange U-Bahnlinie 9

1972 konnte der LZB-Betrieb auf den Abschnitt zwischen den Stationen Walther-Schreiber-Platz - Zoologischer Garten erweitert werden. Mit der Streckenerweiterung zum Rathaus Steglitz konnte der LZB-Versuch 1974 wieder erweitert werden.  1975 stand bereits der Abschnitt Amrumer Straße bis Rathaus Steglitz zur Verfügung. Mit dem 13 . September 1976 standen zunächst die 7 Zugeinheiten der Gattung F (2502/2503, 2510/2511, 2514/2515, 2518/2519, 2520/2521, 2532/2533, 2554/2555) zur Verfügung. Ab Mai 1976 war auf der kompletten Linie 9 (Osloer-Straße - Rathaus Steglitz)  der LZB-Zugbetrieb möglich und 1977 von der TAB (Technische Aufsichtsbehörde Berlin) für den öffentlichen Fahrgastbetrieb zugelassen worden. Der Zugfahrer startete jeweils die Zugfahrt per Knopfdruck bis zur nächsten Station und übernahm die manuelle Zugsteuerung im Störungsfall um in gestörte LZB-Blockschleifen einzufahren (bspw. um einen schadhaften Zug abzuschieben). Die Signalbilder waren trotz des automatischen Zugbetriebes zu beachten. Beobachtet ein Zugfahrer ein für ihn gültiges Haltesignal und der Zug reagiert nicht mit einer Abbremsung trotz LZB-Betrieb, hat er die manuelle Führung zu übernehmen.

Betriebsarten und Anzeige im Fahrstand

Im Fahrstand war die LZB-Einrichtung entgegen der Ausführung für die Deutsche Bundesbahn für den U -Bahnbetrieb einfach gehalten. Der Sollwertgeber im analogen Tacho zeigte die erlaubte maximale Geschwindigkeit an, eine grüne und rote Lampe zeigten dem Fahrer an, ob die folgende LZB-Schleife frei oder belegt war.  Die drei Betriebsarten erlaubten folgende Einstellungen am Fahrpult:

• Betriebsart ortsfeste Signale (BO ): Fahren von Hand nach ortsfesten Signalen auf anderen Strecken und den wenigen Abstellgleisen auf der Strecke G  ohne LZB sowie bei Störung oder Ausfall der LZB
• Betriebsart automatisches Fahren (BA ):  Der Zug fährt automatisch ab dem Betätigen der Starttaste am Fahrtenanfang nach den LZB-Signalen
• Betriebsart Fahren nach Fahrerraumsignalen (BF ): Manuelles Fahren durch den Fahrer, jedoch werden die LZB-Signale im Fahrerpult angezeigt (rote und grüne Meldelampe und Sollwertgeber im Tacho), nach denen der Fahrer sich richtet. Beachtet der Fahrer die Geschwindigkeitsvorgabe nicht oder missachtet die rote Haltelampe im Fahrpult, bremst der Zug automatisch ab.

Zugfahrten, die von der LZB-Strecke G (U9) abzweigen, sollen nach Bedienungsanleitung bereits ab dem Abgangsbahnhof auf der Betriebsart BO gefahren werden.

Inbetriebnahme des LZB-Systems auf der U-Bahnlinie 9 im regulärem Fahrgastbetrieb erfolgte außerhalb der HVZ bereits ab Herbst 1976

Die öffentliche Vorstellung und Alltagsanwendung

Am 13.12.1977 konnte der dauerhafte LZB-Betrieb auf der Berliner Schnellbahnlinie U9 auf einer Presseveranstaltung vorgestellt werden. Seit Herbst 1976 wurde immer wieder außerhalb der Hauptverkehrszeit (HVZ) der LZB-Betrieb auf der Berliner U-Bahnlinie 9 im öffentlichen Fahrgastverkehr genutzt werden. Nun zur ganztägigen Nutzung des LZB-Betriebes wurde eine Sonderfahrt mit Vertretern der Presse vorgenommen, auf der die Leistung des LZB-Betriebes demonstriert wurde.

Programmablauf Pressekonferenz am 13.12.1977 (Auszug) :

11:00 Uhr : Besichtigung Linienstellwerk Berliner Straße

11:32 Uhr: Abfahrt des Sonderzuges ab Berliner Straße nach Osloer Straße ohne Halt bis Zoologischer Garten, wo die letzten 4 Wagen für die unbeteiligte Fahrgäste zur Weiterfahrt aufgenommen werden. Auf den Bahnhöfen Zoologischer Garten bis Turmstraße erfolgt die Zugabfertigung zur Demonstration herkömmlich über den Zugabfertiger vom Bahnsteig aus. Auf den folgenden Stationen Birkenstraße bis Putlitzstraße erfolgt sie Abfertigung vom Fahrstand durch den Fahrer selbst mit Mikrofon (Nabelschnur) aus. Auf den Bahnhöfen Amrumer Straße bis Nauener Platz erfolgt die Abfertigung wieder herkömmlich durch den örtlichen Zugabfertiger.

11:53 Uhr : Nach Ankunft am Endbahnhof Osloer Straße steigen alle Teilnehmer und das Fahrpersonal aus, und beobachten die automatische Kehrfahrt bis zur Bereitstellung im Nachbargleis.

11:59 Uhr : Sonderzugfahrt ab Osloer Straße (ohne öffentliche Fahrgäste) nach Turmstraße. Bei kurzen Halt auf dem Bahnhof Putlitzstraße wird bei einer demonstrierten Abfertigung gewaltsam eine Tür offen gehalten, um den Teilnehmern die technisch verhinderte Abfahrt zu symbolisieren. Vor Einfahrt in den Bahnhof Birkenstraße wird durch das Bahnsteigpersonal der Gefahrschalter betätigt, was die Einfahrt des Zuges blockiert.

12:06 Uhr : Ankunft im Bahnhof Turmstraße. Die Teilnehmer der Pressekonferenz werden in die Unterrichtsräume der BVG geleitet, wo kurze Ansprachen der Geschäftsführung (Herr. Piefke), dem technischen Geschäftsleiters (Herrn von Knobloch), dem Hauptabteilungsleiters Herrn Kratky und Herr Rempka (Firma Siemens) gehalten werden.

Fahrpult F74 mit LZB: Links oben neben dem Tachometer der rote Druckknopf: Der Startknopf. Die beiden Meldeleuchten zwischen Tacho und Manometer

Der Kehrbetrieb an den Endpunkten konnte automatisch ohne Fahrer realisiert werden. Anfänglich (wie auch bei der Presseveranstaltung am 13.12.1977 vorgeführt) konnte der Fahrer am Bahnsteig aussteigen und seine Pausenzeit nehmen, später (ab Anfang der 80er Jahre) wurde dieses Verfahren aber nicht mehr angewendet. Der Zug fuhr allein wieder in den Bahnsteig zur Rückfahrt ein und wartete auf den Startknopfdruck des Fahrers zur Abfahrt.

Ausschnitt Fahrstand F74: Links neben dem Tacho der rote Startknopf, zwischen dem Tacho und dem Manometer die Fahrstand-Signallampen. Rechts unten an der Seitenwand die Eingabe der Zuglänge

Schutzfahrt: Haben sich Mitarbeiter zur Inspektion der Tunnelanlage beim Zugabfertiger eines Bahnhofes angemeldet, konnte dieser eine Schutzstrecke bis zum nächsten Bahnhof einlegen. Bedeutet, per Knopfdruck zwang er die LZB-geführten Züge zur Schutzfahrt mit max. 40 km/h. Auf dem Fahrpult des Zuges blinkte die rote Signalanzeige und der Sollwertgeber stand auf 40 km/h

Kehranlage Rathaus Steglitz (Streckentunnel F): Für den automatischen Kehrbetrieb eingerichtet. Der Fahrer konnte am Bahnsteig den Zug verlassen und auf die Wiederkehr des Zuges warten. Dafür waren “Dauerleiterkabel” im Gleis montiert, hier zu sehen auf den Schwellen die beiden Kabelführungsrohre zur dauerhaften Übertragung der LZB-Daten

Die Konkurrenzfirma SEL entwickelte ein ähnliches System (SELTRAC), welches ab 1977 auf der stillgelegten Hochbahn am Gleisdreieck (unterer Bahnhof) und später auf der Schöneberger Bahn (U4) ebenso erfolgreich im Dauerbetrieb angewendet wurde.

Der LZB-Betrieb wurde bei der Berliner U-Bahn nie auf weiteren Strecken installiert. Nur die Züge der Bauarten DL70, F74, F76, F79.1 und F79.2  sind für den LZB-Betrieb ausgerüstet. Die späteren F-Züge hatten keine LZB mehr, sowie die folgende Serie H (nur im Musterzug 5001 vorhanden gewesen). Die erwünschten Einsparungen im Personalbereich durch die selbsttätigen Kehrfahrten stellten sich nicht ein und zur Zugfahrerselbstabfertigung wurde unabhängig vom LZB nun eine andere Technologie verfolgt (ZSA). Die automatischen Kehrfahrten wurden nach einigen Jahren eingestellt, da das Verfahren sich als zu störanfällig erwies. Der automatische Zug blieb in der Kehranlage stehen oder hielt nicht zur Aufnahme des Fahrers am Bahnsteiganfang an.

Nach rund 15 Jahren Dauerbetrieb stellten sich immer mehr Störungen ein, die auf altersbedingten Verschleiß der Anlagenteile zurückzuführen waren. 1993 erfolgte die Abschaltung der LZB 500 auf der Berliner U-Bahnlinie 9, da die notwendigen Investitionen nicht im Verhältnis zu den erzielten Einsparungen standen. Fortan konnte die dichte Zugfolge nicht mehr durch die Lichtsignale erzielt werden.

1994 erfolgte nochmals eine teilweise Aktivierung der LZB in den Kehranlagen, um das Verfahren “Fahrerloser Kehrbetrieb” (FLK) nutzbar zu machen. Nächtliche Versuchsfahrten brachten jedoch keinen zuverlässigen Erfolg. Das Vorhaben FLK wurde im Sommer 1998 aufgegeben, die LZB auf der U9 war damit gänzlich abgeschaltet.

Auch nach fast 30 Jahren Erfahrungen stand der fahrerlose Betrieb mit der LZB noch weit in der Zukunft. Auch die neu aufgestellten Auflagen der Aufsichtsbehörde für den fahrerlosen Betrieb konnte allein die LZB nicht erfüllen (automatische Hinderniserkennung bzw. Fahrgastsicherung).

Fahrstand F79.2 Triebwagen 2709: der Startknopf (links vom Tacho), die Fahrstandsignallampen zwischen Tacho und Manometer sind hier schon ausgebaut und die Öffnungen in der Armatur verschlossen

Die LZB-Einrichtungen an den Fahrzeugen sind in den Fahrzeugen heute deaktiviert und bei fälligen Hauptuntersuchungen oder im Zusammenhang mit Ertüchtigungsprogrammen ausgebaut worden. Mit der Außerbetriebnahme des Linienstellwerkes Berliner Straße (29.3.2004) waren auch die Anlagenteile aufgegeben worden. Im Zuge des automatisierten Zugfahrbetriebes “STAR” ab 1997 gab es nochmals ein themengleiches Projekt auf der U-Bahnlinie 5 mit einem Versuchsfahrzeug (5001). Lesen Sie dazu bitte hier weiter.

Ein Werbefilm der Deutschen Bundesbahn zum LZB erklärt sehr einfach die Vorteile im Fernverkehr:

Einen Kurzfilm zur LZB bei der Deutschen Bundesbahn hat Andreas Moll auf seiner Webseite Gleis4.de  zum Download anzubieten.  Erleben Sie  die schöne Gabi und und den schlauen Theo bei einer Fahrt mit der  Deutschen Bundesbahn.

Auf Schnellfahrstrecken der Deutschen Bahn wird die LZB 500 überwiegend angewendet. Europaweit haben sich die Eisenbahnen aber die Eurobalise 21 (ETCS = European Train Control System) geeinigt.

Quellen und weiterführende Literatur:

• Unterlagen aus dem Redaktionsarchiv Berliner Verkehrsseiten (Pläne, Bilder)
• Hinweise und Ergänzungen aus dem freien Redaktionskollektiv Berliner Verkehrsseiten: Detlef Jentzsch, André Loop, Mike Straschewski, Alexander Seefeldt, Mario Danke, Dominc Poncé
• ”Entwicklung und Bau von Regionalstellwerken in Spurplan-Technik für die Berliner U-Bahn”, Fritz Gnädig in “Verkehr und Technik” 2/1977
• “Spurplanstellwerke des Systems SpDrSU für Stadtbahnen” aus “Siemens-Zeitschrift” von Dieter Haselhoff und Joachim Meier (Heft 9/1973)
• “Linienzugbeeinflussung und automatischer Zugbetrieb bei der Berliner U-Bahn”, F. Gnädig und Dieter Kupper in “Verkehr und Technik” 6/1967 und 8/1968
• “Die linienförmige Zugbeeinflussung und Ihre Anwendung bei Stadtbahnen” von R. Beyersdorff in “NTF-Fachberichte, Band 34/1967”
• DANO VU 210/76 “Aufnahme des LZB-Betriebes mit Fahrgastzügen auf der U-Bahnlinie 9”
• Informationsblatt an die BVG-Mitarbeiter: “Was ist LZB?”, ca. 1976
• “Erläuterungen für das Fahren im LZB-Betrieb - Zuggattung F”, 1979 (BVG)
• Presseinformation der Presseerklärung vom 13.12.1977
• Festschrift “50 Jahre BVG” (1979), Seite 98, 99
• Festschrift Typisch Berlin - Ein BVG-Porträt” 1987, Seiten 126-129
• Berliner Verkehrsblätter: Heft 5/1967, 1/1976, 1/1978, 9/1998 Seite 176
• Wikipedia: “LZB”
• DANO VU 227/76 “LZB-Betrieb auf der U-Bahnlinie 9 -Leerzugfahrten-”
• Der Hersteller: Siemens mobility
• Fahrerloser Betrieb RUBIN in Nürnberg: www.rubin-nuernberg.de 

Text und Zusammenstellung: Markus Jurziczek von Lisone, BVS 3/2010