Die Geschichte der Gotthardbahn

Mit Hightech auf der Spur von „heissen Läufen“

Das Interventionszentrum für Zugskontroll-Einrichtungen der SBB

Stand 2015

Automatische Messanlagen der SBB orten defekte Achslager, Festbremser, unrunde Räder, überladene Wagen, verschobene Wagenladungen, austretende gefährliche Chemikalien und Profilverletzungen.

Wie es früher war

Bis vor wenigen Jahrzehnten war die Erkennung gefährlicher Vorkommnisse bei vorbeifahrenden Zügen die Sache der Bahnangestellten entlang der Strecke.
Nach den Kontrollen an stehenden Zügen in den Grenzbahnhöfen und in den Rangierbahnhöfen beim Zusammenstellen der Züge, erfolgten auf der Strecke weitere Kontrollen.
Dort beobachteten die Bahnhofvorstände, die Barrierenwärterinnen, die Gemahlinnen der Streckenwärter in den Wärterhäusern und die Streckenwärter unterwegs, die vorbeifahrenden Züge.
Stellten sie dabei Unregelmässigkeiten fest, wurde die nächste Bahnstation verständigt.
Anfänglich geschah dies per Läutewerk, später per Telegraf und in jüngerer Vergangenheit per Telefon.
Bis so ein gefährdeter Zug angehalten werden konnte, verging meistens wertvolle Zeit, und oftmals war das Unglück schon passiert, eine Achse gebrochen und der Wagen entgleist.
Meistens weitete sich das Unglück aus und weitere Fahrzeuge wurden mit ins Verderben gerissen.

Auch auf der Gotthardbahn waren solche Unglücke zu verzeichnen.
So entgleiste 1960 ein Güterzug südlich der Station Amsteg-Silenen. Dabei stürzten einige Wagen  in Richtung eines Wohnhauses den Abhang hinunter.

Themenbild Unfallstelle mit den abgestürzten Wagen südlich der Station Amsteg-Silenen

Erste Versuche

Im Jahr 1973 unternahmen die SBB auf der Gotthardstrecke erste Versuche mit je einer Ortungsanlage für Heissläufer- und Festbremsungen sowie für Profilüberschreitungen.
Damit wurden die in Richtung Süden fahrenden Züge überwacht.
Beim Gruonbach in Flüelen wurden die Profilüberschreitungen geortet und beim Moosbad zwischen Flüelen und Altdorf befand sich die Einrichtung zum detektieren von Heissläufern und Festbremsern.
Die Anzeige einer Unregelmässigkeit erfolgte bei beiden Anlagen in Form einer akustischen Meldung beim Fahrdienst des Bahnhofs Erstfeld.
Dort wurde die Lage einer Profilüberschreitung mittels Lampen auf einem Schema angezeigt. Da die Messanlage mit Hilfe von Umlenkspiegeln funktionierte, ergaben sich sehr viele Fehlalarme. Deshalb wurde die Anlage nach einiger Zeit wieder still gelegt.
Die Heissläufer und Festbremser wurden beim Fahrdienst auf einem Monitor mittels Temperaturwerten dargestellt.
Im Bahnhof Erstfeld wurden im Störungsfall die gemeldeten Züge angehalten, und durch Abzählen der Achsen musste der Missetäter durch die Visiteure gefunden werden. Trotz falscher Alarme, konnte mit dieser ersten Pionier-Anlage aufgezeigt werden, dass Kontrollen am fahrenden Zug möglich waren. Auch wurden wertvolle Erfahrungen für die Weiterentwicklung der Systeme gemacht.

Am 8. März 1994 kam es dann in Zürich Affoltern zu einem fatalen schweren Unglück.
In einem Zug von 20 Zisternenwagen verlor der siebte Wagen rund fünf Kilometer vor dem Bahnhof ein Radsatzlager. Der Wagen entgleiste schliesslich und riss weitere Wagen mit. Auslaufendes Benzin führte zu einem Flammeninferno, in dem fünf Tankwagen explodierten.

Themenbild Die Unfallstelle in Affoltern mit den brennenden Zisternenwagen

Die Verantwortlichen der SBB beriefen in der Folge eine Arbeitsgruppe ein, in welcher Vertreter der SBB, von der BLS sowie Fachleute des Anlagenbauers zusammengezogen wurden.
Mit dabei war auch der Erstfelder Chefvisiteur Eugen Wipfli. Als Betreuer der Alarmfälle auf der Gotthardstrecke war er in der Zwischenzeit zu einem Fachmann für die Interpretation der entsprechenden Alarme und Wärmekurven geworden.
In der Arbeitsgruppe war man sich einig:
Die Zahl der Alarmanlagen musste flächendeckend ausgebaut, und die entsprechende Überwachung an einem Ort zentriert werden.

Sicherheit ist oberstes Gebot

Das Schienennetz der Schweiz weist mit über 90 Zügen pro Tag und Netzkilometer weltweit die höchste Auslastung auf.
Mit der Aufteilung der SBB, war ab 1999 die Division Infrastruktur für die Sicherheit des Fahrweges zuständig.
Damit kamen auch die bereits vorhandenen Messeinrichtungen für Heissläufer, Festbremser und Profilüberschreitungen zu SBB-Infrastruktur.
Zu diesem Zeitpunkt standen bezüglich des Bahnnetzes in der Schweiz mehrere grosse Änderungen an:

  1. einerseits die Einführung des freien Netzzuganges (Free access), der nicht nur vermehrt fremdes Wagenmaterial auf das schweizerische Gleisnetz bringen würde, sondern neben den SBB auch weitere EVUs (Transport-Dienstleister), welche nun in eigener Verantwortung Züge auf dem schweizerischen Gleisnetz führen;
  2. andrerseits stand die Eröffnung der Neubaustrecken Mattstetten – Rothrist und des Lötschberg-Basistunnels bevor, welche mit ihren erhöhten Streckengeschwindigkeiten besondere Sicherheitsanforderungen stellten.

Aus diesem Grunde sollte der Bereich der Zugskontrolleinrichtungen ausgebaut werden.

Die wichtigsten Ziele dabei waren:

Alle diese Ziele müssen durch Kontrolle der Züge bei jeder Geschwindigkeit erreicht werden.

Der Ausbau geht voran

Die Arbeitsgruppe führte ihre Tätigkeit auch unter SBB-Infrastruktur weiter.
Auf Antrag dieser Arbeitsgruppe beschloss die Geschäftsleitung von SBB-Infrasturktur, die Zahl der Messanlagen auszubauen und deren Meldungen in einem Interventionszentrum zusammenzuführen.
Die Standortwahl viel auf Erstfeld, denn hier waren die nötigen Kenntnisse bei den Visiteuren des Bahnhofs bereits vorhanden.
Im Nebengebäude des Bahnhofs Erstfeld wurde umgehend mit dem Aufbau der Anlagen und des für die schweizweite Verbindung benötigten Netzwerkes begonnen.
Im Jahr 2005 nahm das Interventionszentrum für Zugkontrolleinrichtungen in Erstfeld den Betrieb auf. Zu diesem Zeitpunkt wurden von Erstfeld aus die Meldungen von 43 Anlagen beobachtet, welche fünf verschiedene Alarmarten auslösten.
Am 1. Januar 2006 begann die Überwachung der Alarm-Meldungen im 24-Stunden Betrieb.
Laufend kommen weitere Kontrolleinrichtungen hinzu, ältere Anlagen werden durch neuere effizientere Messgeräte aufgerüstet.
Aber auch die Kontrollbereiche werden laufend ergänzt.
In Coppet, an der Linie Lausanne - Genf, wurde kürzlich die 100-ste ZKE-Anlage (Zug-Kontroll-Einrichtung) in Betrieb genommen.

Im Herbst 2010 umfasst das Netz der ZKE:
76 Anlagen zur Heissläufer- und Festbremsortung (HFO) bei den SBB
6 Anlagen zur Heissläufer- und Festbremsortung (HFO) bei der BLS
14 Radlast-Checkpoints (RLC) bei den SBB
5 Brand- Ortungsanlagen und
3 Chemie-Ortungsanlagen (BCO) bei den SBB
2 Profil- und Antennen-Ortungsanlagen (PAO) bei den BLS
1 Optisches Pantographen-Monitoring (OPM) bei den SBB
2 Anhub-Messstellen für Pantographen (AH) bei den SBB

Die drei Messstellen für Pantographen sind noch im Versuchsstadium.

Das Interventionszentrum für Zugkontrolleinrichtungen Erstfeld

Das Team des Interventionszentrums für Zugkontrolleinrichtungen (IZ ZKE) Erstfeld umfasst zur Zeit (2015) 7 Mitarbeiter.
Sie besitzen alle eine technische Grundausbildung und sind Spezialisten für Bahnfahrzeuge.
Das Interventionszentrum wird durch die Mitarbeiter während sieben mal 24 Stunden betreut.
Dazu stehen ihnen zwei identische Arbeitsplätze zur Verfügung.

Themenbild Ein Arbeitsplatz im Interventionszentrum in Erstfeld:
Auf dem Bildschirm oben links erscheinen alle Züge, welche schweizweit auf ZKE-Anlagen kontrolliert werden.
Noch ist alles im grünen Bereich.

Diese umfassen jeweils mehrere Monitore, auf welchen der Diensthabende verschiedene Angaben zum Überwachungsnetz und zu den kontrollierten Zügen erhält.
Auf einem der Monitore sieht der Mitarbeiter auf einer Karte des Streckennetzes Rückmeldungen über den Zustand sämtlicher Messstellen im Netzwerk.

Weltweit einzigartig

Inzwischen werden bei den SBB die sicherheitsrelevanten Aspekte fahrender Züge auf dem ganzen Streckennetz kontrolliert und nach Erstfeld gemeldet.
Diese Vernetzung und die zentrale Alarmbehandlung der Zugkontrollen in einem Interventionszentrum ist weltweit einzigartig.

Heissläufer- und Festbremsortungs-Anlagen HFO

Mit 82 Anlagen steht die Heissläufer- und Festbremsortung HFO am häufigsten im Einsatz.

Themenbild Heissläufer- und Festbremsortungs-Anlage Bild: Fotodienst SBB

Bei voller Streckengeschwindigkeit misst diese die Temperaturen der Radsätze und Bremsen und erkennt so heisse Achslager und festsitzende oder schleifende Bremsen.
Im Jahr 2009 wurden in Erstfeld rund 2500 HFO-Alarme ausgelöst. Von diesen wurden 21 von den Mitarbeitern des Interventionszentrums Erstfeld als höchstbetriebsgefährlich eingestuft, das heisst, sie hätten zu ernsthaften Ereignissen führen können.
Dank den Alarmmeldungen konnte durch entsprechende Massnahmen Schlimmeres verhindert werden.
Die SBB sind stolz darauf, dass es seit 1998 auf dem schweizerischen Bahnnetz wegen Heissläufern oder blockierten Bremsen keine Entgleisung mehr gab.

Ein Alarmfall

Mit einem auf- und abschwellenden schrillen Pfeifton und blinkenden Lampen meldet die Anlage einen Alarm.
Auf dem Monitor oben links (Bild Arbeitsplatz) erscheint ein Zug rot hinterlegt.
Ein Festbremser! Eine Messanlage hat beim Rad eines Wagens eine zu hohe Temperatur festgestellt und schlägt nun Alarm.
Ein solcher Alarm löst mehrere Vorgänge aus:
Die Anlage prüft durch eine Vorkontrolle, ob es sich um einen nicht korrekten Alarm handelt. In diesem Falle geht die Alarmmeldung nur an das Interventionszentrum Erstfeld und die Messmeldung erscheint auf dem Monitor gelb hinterlegt. Der Mitarbeiter überprüft in diesem Fall die Meldung, und löst, wenn nötig, telefonisch die notwendigen Masssnahmen aus.

Themenbild Anzeige linke Hälfte: Typ der Messanlage
Anzeige rechte Hälfte: Wärmekurve des betroffenen Radsatzes

Ist das Programm der Meinung, dass es sich es sich um einen korrekten Alarm handelt, dann wird der normale Alarm ausgelöst:
Das nächste, dem Zug voraus liegende Signal geht oder bleibt auf Halt.
Es erfolgt eine Alarm-Meldung an den nächsten voraus liegenden Interventionsbahnhof und im Interventionszentrum Erstfeld wird der Alarm ausgelöst und die Kontrollmeldung des betreffenden Zuges am Monitor rot hinterlegt.
Dort öffnet der Mitarbeiter die detaillierten Datenangaben zum gemeldeten Störfall.
Er lässt sich hierfür auf einem Monitor den Typ der Messanlage, sämtliche Angaben zum Zug und die Temperaturen aller Achsen des Zuges anzeigen.
In einem separaten Fenster lässt er sich die Wärmekurve des betroffenen Rades darstellen.
Auf Grund des Bildes des ganzen Zuges, des Wagentyps und der Wärmekurve muss der Mitarbeiter in kürzester Zeit (90 Sekunden) das Ereignis kategorisieren und entscheiden, welches die zu treffenden Massnahmen sind:

Alle für diese entsprechenden Massnahmen notwendigen Telefonnummern sind für den Mitarbeiter auf dem Monitor im Interventionszentrum in Erstfeld sichtbar.
Wird ein Zug gestellt oder ausgereiht, dann wird durch den Lokführer und/oder die Mitar-beiter des Interventionsbahnhofs versucht, das Problem zu lösen.
Hierbei hilft der Diensthabende im Interventionszentrum als Fachmann via Telefon mit.
Handelt es sich um einen betriebsgefährlichen Schaden an einem Radlager, dann muss das Fahrzeug ausser Betrieb genommen werden.
In Kommunikation mit dem Lokführer des gestoppten Zuges entscheidet der Mitarbeiter in Erstfeld nun, ob und unter welchen Bedingungen das Fahrzeug noch (bis zum nächsten Bahnhof) bewegt werden darf.

Themenbild Der Lokführer eines gestoppten Zuges kommuniziert mit dem Kollegen im Interventionszentrum

Handelt es sich um einen Festbremser, müssen vor Ort bereits entstandene Schäden an den Rädern und an der Gleisanlage abgeklärt werden.
Im schlimmsten Fall muss die zuständige Interventionsgruppe mit dem Hilfswagen aus-rücken und das Fahrzeug von der Strecke entfernen.
Im besten Falle kann der Lokführer das Problem vor Ort beheben, indem er am betroffe-nen Fahrzeug die Bremse löst oder ausschaltet.
Dieser Lösungsansatz in der Bearbeitung eines Alarmfalles ist höchst effizient.
Ergaben sich 2006 durch aufgehaltene Züge noch über 3000 Verspätungsminuten, wa-ren es 2009 gerade noch 244 Minuten.

Radlast-Checkpoints RLC

Neben der Heissläufer- und Festbrems-Ortung ist die Messung der Radlast einer der wichtigsten Sicherheitsaspekte.
Mit Hilfe von Dehnstreifen, welche am Geleise befestigt sind, werden auf eine Länge von 5 bis 40 Metern an jedem Rad zwei wichtige Punkte kontrolliert.

Themenbild Der seitlich am Gleis befestigte DehnmessstreifenBild: Fotodienst SBB

Einmal messen diese Anlagen die Rundheit der Wagenräder, andrerseits erfasst man damit einseitige Beladung der Wagen oder es werden Lastverschiebungen angezeigt.
Unrunde Räder sind nicht nur „Schienenmörder“, sondern sie belasten Achslager und Achsen enorm stark. Dies kann zu gefährlichen Lagerdefekten oder gar zu Rad- und Achsbrüchen führen. Hinzu kommt der vergrösserte Lärmpegel.
Auch die einseitige Beladung von Wagen oder Ladeverschiebungen belasten Fahrzeuge und Fahrwerk zusätzlich.
Weiter werden mit diesen Anlagen auch „unechte Ladeverschiebungen“ entdeckt. Diese ergeben sich durch gebrochene Tragfedern oder anderer Teile an Drehge-stellen und Achslagern. Auch hier ist ein grosses Entgleisungsrisiko vorhanden.
Seit Ende 2008 wird mit Hilfe der RLC auch die erlaubten Gesamtgewichte und Achslas-ten der Züge kontrolliert.

Die Profil- und Antennenortung

Die zur Zeit im Einsatz stehenden Anlagen zeigen Verletzungen des Lichtraumprofils an. Bei den Lastwagen auf der „Rollenden Landstrasse“ können so Lichtbogen über die Antennen zwischen Fahrdraht und Lastwagen verhindert werden.
Die Abtastung des Profils erfolgt heute mit Hilfe von Laserscannern. Dabei wird ein Profil des ganzen Zuges erstellt. Zudem wird von den Fahrzeugen des Zuges eine 2D- und 3D-Darstellung erstellt.
Bei einer Profilverletzung ist auf dem Bildschirm im Interventionszentrum ein digitales Bild des betreffenden Fahrzeugs abrufbar.
Darauf kann der Mitarbeiter unter Anderem ersehen, welches Fahrzeug eine Profilverletzung verursacht, wie stark das Profil verletzt wird und wodurch möglicherweise die Verletzung verursacht wird.

Themenbild Profilverletzung:
Lage und Art der Profilverletzung (oben), Stärke der Profilverletzung (Schnitt links),
Angabe des verursachenden Fahrzeugs (unten),
Zur Zeit sind zwei solcher Anlagen zur Kontrolle der Güterzüge am Lötschberg in Betrieb. Diese führen momentan zum Stopp von bis zu 20 Zügen monatlich.

Brand- und Chemie-Ortung BCO

Lecks an Tank-Fahrzeugen sind äusserst gefährlich. Austretende Chemikalien können ein hohes Gefahrenpotential entwickeln, weil beim Austritt des Gefahrengutes explosive oder ätzende Gase entstehen. Oder sie können die Umwelt verschmutzen.
Die Erfassung dieser Gase am Gleis stellt höchste Anforderungen an die Messanlagen.
In der normalen Gleisumgebung verflüchtigen sich solche Gase sehr schnell, umgekehrt können aus der Umwelt stammende verfälschende Aspekte bei Messgeräten Fehlalarme auslösen.
Aus diesem Grunde ist es sinnvoll, die BCO-Messstellen in längeren Tunnels zu instal-lieren. Dies gewährleistet einen langsameren Luftaustausch.
Die Anlagen messen die Sichttrübung und typische Brandgase, sowie ausgewählte exp-losive und/oder toxische Gase.
Die Brand- und Explosivgase werden inzwischen zuverlässig detektiert. Bereits ein Tau-sendstel der zulässigen Arbeitskonzentration wird erfasst.
Die zuverlässige Detektion der toxischen Gase Chlor und Ammoniak in kleinsten Kon-zentrationen erfordert weitere Grundlagenarbeit.
Die erste Messanlage wurde in der Mitte des Simplontunnels installiert.

Themenbild Messanlage im SimplontunnelBild: Fotodienst SBB

So schützt die Brand- und Chemie-Ortungsanlage im Simplontunnel den Lötschberg-Basistunnel vor Zügen mit Gefahrengut-Austritt und Bränden.
Inzwischen prüfen weitere Anlagen sämtliche Zufahrten des Hauenstein-Basistunnels.

Weitere Bereiche sind in Vorbereitung

Zur Zeit werden weitere Kontroll-Bereiche in Testanlagen geprüft oder sind bereit für die Integration in das Interventionszentrum Erstfeld.

Naturgefahren-Alarmsystem NGA

Mit Hilfe von Funksensoren an Reissleinen oder Tragseilen und Abspannungen von Steinschlagnetzen werden Naturereignisse erfasst. Dazu gehören Steinschlag, Felsstürze, Hangrutsche, Murgänge sowie Lawinen und Schneerutsche.
Zur Zeit läuft die Integration der Alarmsysteme für Naturgefahren (NGA) in das Netzwerk der ZKE mit Meldung an das Interventionszentrum Erstfeld.

Optisches Pantographen-Monitoring OPM, Anhub-Messanlage AH

Immer wieder verursachen falsch eingestellte oder defekte Pantographen Fahrleitungs-störungen. Auf stark befahrenen Strecken führt dies sehr oft zu unerwünschten Verspätungsketten oder sogar zu Zugsausfällen.
Mit der OPM-Versuchsanlage wird seit November 2010 bei Tössmühle, zwischen Kemptthal und Winterthur, die Breite und Tiefe von Ausbrüchen an Schleifstücken und deren Verschleiss gemessen.
Weiter werden mit der Messung des (rechten) Winkels der Schleifstücke verbogene Pantographen entdeckt, bevor sie sich in der Fahrleitung verhaken und diese beschädigen.
Mit den Anhub-Messanlagen AH wird der Anhub des Fahrdrahtes durch den Pan-tographen gemessen und mit typengleichen Fahrzeugen verglichen. So wird der Anpress-druck der Pantographen ermittelt.
Durch eine Meldung des auffälligen Triebfahrzeugs an den Unterhaltsdienst der Lokomotiven, kann die Anzahl der Fahrleitungsstörungen durch falsch eingestellten Anpressdruck bei den Pantographen reduziert werden.

Die Überwachung des Netzwerkes

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Alle Daten dieser Messeinrichtungen laufen über das Daten-Netzwerk der SBB.
In der Überwachungszentrale von SBB-Infrastruktur im Kompetenzzentrum in Luzern werden die Daten der Zugkontroll-Messanlagen mit weiteren SBB-internen Betriebs-Daten (Umsysteme) zusammengeführt und anschliessend dem Interventionszentrum Erstfeld zur Verfügung gestellt.
Selbstverständlich benötigt ein solches Daten-Netzwerk eine ständige Überwachung.
Betrieb und Unterhalt der Messanlagen und des Netzwerkes geschieht ebenfalls durch das Kompetenzzentrum in Luzern.

Ziele für die Zukunft

Erstes Ziel ist der Ausbau und die Vervollständigung des eigenen Netzes an Messanlagen.
Als eines der wichtigsten Fernziele sieht der Leiter der Zugkontrolleinrichtungen ZKE bei den SBB, Urs Nietlisbach, den Datenaustausch mit grenznahen ausländischen Messanlagen.
Dies würde eine Ausreihung betroffener Züge oder Fahrzeuge bereits in den Grenzbahnhöfen ermöglichen.
Dort stünde für die Behandlung genügend Platz und Zeit für die entsprechenden Rangier- und Ausstellarbeiten zur Verfügung. Auch könnten dort die benötigte Infrastruktur (Krane) für Ab- und Umlade zentral stationiert werden.
Das Ergebnis wäre eine Verhinderung von Störungen, welche mit Zügen aus dem Aus-land „importiert“ werden.

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Bis 2016 sollen auf dem Schweizer Schienennetz 200 Messanlagen im Einsatz sein und damit eine flächendeckende Kontrolle der Züge gewährleisten.