ETCS-Streckenausrüstung

Hinweise zur Ausrüstung von Zusi-Strecken mit ETCS.

Deutsches ETCS

Die Ausrüstungsstrategie von DB Netz sieht vor, Level 1 ausschließlich in der Betriebsart LS zu installieren. Diese Betriebsart wird von Zusi derzeit noch nicht unterstützt. Level 1 in Betriebsart FS bekommt man in Deutschland ausschließlich in dem Sonderfall zu sehen, dass auf einer Level-2-Strecke ein Nothalt in einem Funkloch durchgeführt werden soll. Euroloops und Radio Infill werden in Deutschland nicht verwendet. Level 2 kommt sowohl mit als auch ohne Signale zum Einsatz. Es ist auf den Level-2-Strecken keine Level-1-Rückfallebene installiert. Projektierung der Weichenausdehnung (offizieller Oberbegriff: "Fahren nach fahrdynamischen Restriktionen mit Dunkelschaltung", in Zusi: Ereignis ETCS-Geschwindigkeit) ist im deutschen ETCS der Normalfall. Es gibt jedoch auch Signale, die nicht dunkelgeschaltet werden dürfen (Signale mit Formsignal Zs 3 und Grenzsignale für Levelwechsel). Bahnhofsgleise sind als sogenannte Trusted Areas ausgerüstet, so dass ein beginnender Zug in der Regel sofort nach dem Start eine Fahrerlaubnis in Betriebsart FS bekommt. Dies entspricht in Zusi einer Aufgleisung mit aktivem Level 2 FS.

Ausrüstung von L2oS-Bahnhöfen

Auf L2oS-Strecken sind die Ne 14 gewöhnlich so ausgestattet, dass an Ausfahr- und Blocksignalen das Ersatzsignal gezogen werden kann, und an Einfahrsignalen das Vorsichtssignal. Die Bahnhöfe sind in der Regel vollständig mit Rangierstraßen ausgestattet.

Ausrüstung für Level 1 LS

Da Zusi diese Betriebsart noch nicht unterstützt, ist noch keine Aussage möglich, wie die Umsetzung im Simulator aussehen würde. Bei Level 1 LS spiegelt die Balisenausrüstung die PZB-Streckenausrüstung: Am Standort eines Vorsignals oder Hauptsignals (bzw. physisch meist 3 m davor) befindet sich eine Transparentdatenbalise, die dem Fahrzeug die Signalstellung übermittelt. 250 m vor dem Hauptsignal liegt eine Aufwertebalise, mit der eine zwischenzeitlich erfolgte Änderung des Signalbegriffs dem Fahrzeug mitgeteilt werden kann. In Bahnsteigbereichen finden sich oft regelrechte "Balisenteppiche". Die meisten dieser Datenpunkte sind Aufstartbalisen zur Aufnahme beginnender Züge ins L1 LS und Verhinderung der Anfahrt gegen Halt.

Levelwechsel

Die angegebenen Entfernungen sind Sollwerte aus den Richtlinien des deutschen Vorbilds. Die tatsächliche Situation auf Vorbildstrecken kann davon abweichen (im Grunde bräuchte man für wirklich vorbildgerechten Nachbau der ETCS-Ausrüstung einer Strecke ein Führerstandsvideo mit Blick auf das ETCS-Display).

Von NTC nach Level 1

Hinweis: Die für Deutschland benötigte Betriebsart Level 1 LS steht derzeit in Zusi noch nicht zur Verfügung.

• Kein Ankündigungsereignis notwendig
• Quittierungsereignis ca. 350 m vor dem Levelwechsel
• Wirksamkeitsereignis ca. 50 m hinter dem Grenzsignal (?)

Hinweis: In älteren deutschen Publikationen war dieser Levelwechsel als sofort wirksam beschrieben worden. Dies dürfte allenfalls auf Prototyp-Strecken so installiert worden sein. Obiger Ablauf ist hingegen ab 9.6.2019 für die deutschen Level-1-LS-Strecken verbindlich.

Von NTC nach Level 2

• Ankündigungsereignis ca. 900 m vor dem Levelwechsel
• Quittierungsereignis ca. 450 m vor dem Levelwechsel
• Wirksamkeitsereignis ca. 50 m hinter dem Grenzsignal

Von Level 2 nach NTC

• Ankündigungsereignis ca. 2000 m bis 1000 m vor dem Levelwechsel
• Quittierungsereignis ca. 1200 m vor dem Levelwechsel
• Wirksamkeitsereignis ca. 230 m vor dem Grenzsignal oder 300 m vor dem Grenzvorsignal

Von Level 2 nach Level 0

• Ankündigungsereignis ca. 2000 m bis 1000 m vor dem Levelwechsel
• Quittierungsereignis ca. 1200 m vor dem Levelwechsel
• Wirksamkeitsereignis ca. 230 m vor dem Grenzsignal

Von Level 0 nach Level 1

Hinweis: Die für Deutschland benötigte Betriebsart Level 1 LS steht derzeit in Zusi noch nicht zur Verfügung.

• Ankündigungsereignis ca. 350 m vor dem Levelwechsel
• Kein Quittierungsereignis notwendig
• Wirksamkeitsereignis ca. 50 m hinter dem Grenzsignal (?)

Hinweis: In älteren deutschen Publikationen war dieser Levelwechsel als sofort und ohne Ankündigung wirksam beschrieben worden. Dies dürfte allenfalls auf Prototyp-Strecken so installiert worden sein. Obiger Ablauf ist hingegen ab 9.6.2019 für die deutschen Level-1-LS-Strecken verbindlich.

Von Level 0 nach Level 2

• Ankündigungsereignis ca. 900 m vor dem Levelwechsel
• Kein Quittierungsereignis notwendig
• Wirksamkeitsereignis ca. 50 m hinter dem Grenzsignal (?)

Von Level 2 nach Level 1

Hinweis: Die für Deutschland benötigte Betriebsart Level 1 LS steht derzeit in Zusi noch nicht zur Verfügung.

• Ankündigungsereignis ca. 1200 m vor dem Levelwechsel
• Kein Quittierungsereignis notwendig
• Wirksamkeitsereignis ca. 100 m hinter dem Grenzsignal oder 300 m vor dem Grenzvorsignal

Von Level 1 nach Level 2

• Ankündigungsereignis ca. 900 m vor dem Levelwechsel
• Kein Quittierungsereignis notwendig
• Wirksamkeitsereignis ca. 50 m hinter dem Grenzsignal

Von Level 1 nach NTC

Hinweis: Die für Deutschland benötigte Betriebsart Level 1 LS steht derzeit in Zusi noch nicht zur Verfügung.

• Kein Ankündigungsereignis notwendig
• Quittierungsereignis ca. 330 m vor dem Grenzsignal
• Levelwechsel ist nach Quittierung sofort wirksam (kein Wirksamkeitsereignis notwendig?)

Nicht vorgesehene Levelwechsel

Levelwechsel von Level 1 nach Level 0 oder von Level 0 nach Level NTC scheinen nach deutschem Regelwerk nicht vorgesehen zu sein.

Zufahrtsicherungssignale

Das Zufahrtsicherungssignal hat die Aufgabe, eine Einfahrt von nicht in die ETCS-Führung aufgenommenen Fahrzeugen in eine L2oS-Strecke zu verhindern. Dazu verfügt es über einen in Richtung der L2oS-Strecke ständig wirksamen 2000-Hz-Magneten und wird von der ETCS-Zentrale dunkelgeschaltet, sobald sich ein in die ETCS-Führung aufgenommener Zug dem Zufahrtsicherungssignal nähert. Auf das Zufahrtsicherungssignal folgen noch zwei zusätzliche Zufahrtsicherungsmagnete (um den Fall abzufangen, dass z.B. am Zufahrtsicherungssignal auf Ersatzsignal mit gedrückter Befehlstaste vorbeigefahren wurde). Dabei handelt es sich um einzeln verlegte ständig wirksame 2000-Hz-Magnete. Der erste soll sich frühestens 100 m nach dem Zufahrtsicherungssignal befinden, der zweite 400 m nach dem ersten Magneten. Der frühestmögliche Standort des ersten Magneten ist allerdings an der Stelle, an der der Fahrweg eindeutig in die L2oS-Strecke führt (Ausführungsbeispiel: Auf der VDE 8.1 von Erfurt nach Eischleben liegen diese Magnete etwa in km 189,75 und 189,35).

Die Anforderung, dass ein Zufahrtsicherungssignal erst dunkelgeschaltet werden soll, sobald sicher feststeht dass der Zug korrekt in die Level-2-Führung aufgenommen wurde, lässt sich in Zusi durch ein passend platziertes Ereignis "Vorher keine Fahrstraße" simulieren (jedoch nicht an Bahnsteigen - es muss sichergestellt sein, dass der Zug das Ereignis fahrend erreichen kann). Das Ereignis bietet die Möglichkeit, eine zusätzliche Verzögerungszeit mitzugeben. Etwa 8 bis 16 Sekunden sind hierbei realistisch und simulieren die Laufzeit der notwendigen Nachrichten zwischen Fahrzeug und ETCS-Zentrale.

Maßnahmen zur Optimierung der ETCS-Vorschau

Die ETCS-Vorschaudarstellung im Display stellt teilweise spezielle Anforderungen an die Gestaltung der Signalmatrizen und Streckenelemente in Zusi:

• Zugdeckungssignale in Kennlichtstellung müssen zwingend vMax -2 anstatt vMax -1 in der Matrix signalisieren, da ansonsten vMax_Zug in der ETCS-Vorschau erscheint (Die Konfiguration mit -1 war ohnehin noch nie Doku-konform, führt allerdings auf Nicht-ETCS-Strecken soweit bekannt nicht zu Fehlern).
• Das Ereignis Weichenbereichs-Ende darf sich nicht in einem Streckenelement mit Geschwindigkeit -1 befinden, da ansonsten vMax_Zug in der ETCS-Vorschau erscheint.

Befehlswesen

Ab Zusi 3.3 besteht die Möglichkeit, Befehle zur Vorbeifahrt an Signalen wahlweise mit oder ohne Entbindung vom Fahren auf Sicht zu konfigurieren. Da die Bedingung für die Entbindung in der realen Welt an die Frage geknüpft ist, ob das Freisein des Gleises vom Fdl festgestellt werden konnte, bietet es sich an, die Signale mal so und mal so zu konfigurieren. Die Variante mit Entbindung sollte allerdings nur auf L2oS-Strecken verwendet werden, da es nicht sachgerecht wäre einen signalgeführten Zug vom Fahren auf Sicht zu entbinden, und Zusi nicht unterscheidet ob ein Zug signalgeführt oder ETCS-geführt fährt.

Ereignis-Setzung auf Level-2-Strecken

Hauptsignale und Blockkennzeichen

Signale mit Ne 14 sollen mit dem Ereignis "ETCS-Stopmarker" versehen werden, damit ein SR-Zug am Ne 14 in jedem Fall eine Zwangsbremsung erhält. Theoretisch wäre auch der Einbau des Stopmarker-Ereignisses in die Signalmatrix möglich, allerdings müssten dann alle genutzten Zeilen und Spalten plus alle Ersatzsignalbegriffe mit dem Ereignis versehen werden, was nicht datensparsam wäre. Wenn es sich um ein Zwischen- oder Ausfahrsignal handelt, dann sollte am Signal auch ein Ereignis "ETCS-Funkaufbau" mit etwa 30 Sekunden Funkaufbau-Zeit platziert werden. Dieser Funkaufbau dient der Vorbereitung eines ggfs. erforderlichen späten Einstiegs.

Blockkennzeichen sind mit nur einer Festdatenbalise ausgestattet und bekommen kein Stopmarker-Ereignis und kein Funkaufbau-Ereignis.

Aufwertung der Betriebsart

Die meisten Einzelbalisen im Gleis dienen dem Vorbild als Ortungsbalisen zur Korrektur der Wegmessung des Fahrzeugs. Von diesen haben die "Ersten und Zweiten Ortungs-Datenpunkte vor Signalen" (ca. 300 m und 50 m vor dem nächsten Signal) für Zusi eine gewisse praktische Relevanz. An diesen Balisen sollten die Streckenelemente passend geteilt werden und ein Ereignis "ETCS-Ortungsbalise" verlegt werden, damit Züge in Betriebsart SR in eine sicherungstechnisch höherwertige Betriebsart (OS oder FS) aufgewertet werden. Das Vorhandensein der oben angesprochenen Einzelbalisen etwa 300 m und 50 m vor dem Signal kann hier als Indiz dienen. Wie viele Ortungsbalisen-Ereignisse man außerhalb von Bahnhofsgleisen in der Strecke hinterlegt, ist ein wenig Abwägungssache. Einerseits sollen langsame Spezialmanöver wie Befehlsfahrten nicht zu lange dauern, andererseits sollen sie auch nicht nach wenigen Metern wieder vorbei sein. In Gleisen, auf denen planmäßig Züge beginnen, sollte man mit Ortungsbalisen-Ereignissen hingegen nicht geizen, da ansonsten Situationen entstehen können, die im Hobby-Simulator nur schwer betriebsdienstlich korrekt abbildbar sind (wenn nämlich ein Zug in Betriebsart SR eigentlich einen Befehl zur Vorbeifahrt am Ne 14 benötigen würde, den einem der Hobby-Simulator allerdings nicht geben kann).

Ein- und Ausstiege

Einstiege und Ausstiege können sowohl eindeutig als auch fahrwegabhängig bedingt aufgebaut werden. Im eindeutigen Fall werden die drei Ereignisse Ankündigung/Quittierung/Levelwechsel genau dort eingebaut wo sie wirken sollen, und ihr Parameter "Abstand vor Hsig" wird leer gelassen. Bei bedingten Ein- oder Ausstiegen werden die Ereignisse an einer Stelle platziert, an der der Fahrweg eindeutig ist, und ihre Wirkung wird mit dem Parameter "Abstand vor Hsig" vor das nächste Hauptsignal verschoben.

Regulärer Einstieg

Als "regulärer Einstieg" wird in Deutschland ein Einstieg bezeichnet, bei dem man ein eindeutiges Grenzsignal benennen kann, an dem der Levelwechsel stattfindet. Außerdem ist eine ausreichend bemessene Anrückstrecke für den Funkaufbau vorhanden. Der Funkaufbau-Datenpunkt liegt gewöhnlich im zweiten Balisen-Pärchen, das in der Anrückstrecke überfahren wird. An dieser Stelle wird in Zusi ein Ereignis "ETCS-Funkaufbau" platziert, dessen Aufbauzeit-Parameter man mit einem Wert zwischen 20 und 30 Sekunden belegt. Bei beengten Verhältnissen (wenn die Anrückstrecke in Zusi aufgrund von Streckenmodulgrenzen sehr kurz ist) sind hilfsweise auch Funkaufbauzeiten bis hinunter zu 0 Sekunden möglich. Die Funkaufbauzeit muss verstrichen sein, bevor der schnellste anzunehmende Zug weitere ETCS-Ereignisse erreicht.

Später Einstieg

Als "später Einstieg" wird in Deutschland ein Einstieg bezeichnet, bei dem man nicht sicher vorhersagen kann, welches Signal das Einstiegs-Grenzsignal sein wird, weil der Funkaufbau erst an einem vorhergehenden Hauptsignal eingeleitet wird. Da ein Levelwechsel erst nach Abschluss des Funkaufbaus möglich ist, kann es von der Geschwindigkeit des Zuges abhängen, ob der Einstieg dann am nächsten oder erst am übernächsten Hauptsignal vollzogen wird. Ob ein Signal überhaupt als Grenzsignal eines späten Einstiegs fungieren kann, hängt beim Vorbild von umfangreichen planerischen Randbedingungen ab. In erster Näherung lässt sich sagen: Bei Ausfahr- und Zwischensignalen ist er meist zulässig, bei Einfahrsignalen häufig nicht.

Um einen späten Einstieg in Zusi zu simulieren, werden Funkaufbau-Ereignisse an Ausfahr- und Zwischensignalen sowie Ankündigungs/Quittierungs/Levelwechsel-Ereignisse an den Hauptsignalen benötigt, an denen ein später Einstieg als möglich erachtet wird.

Harter Ausstieg

Harte Ausstiege werden ohne Vorankündigung sofort am Standort des kommandierenden Balisenpärchens wirksam. Aus Sicht der Zusi-Hobby-Version sind sie eher als Gimmicks zu sehen, weil sie in der Regel nicht zum Tragen kommen sollten: Sie werden beim Vorbild eingesetzt in aus dem Level-2-Bereich herausführenden Fahrwegen, die entweder nicht per Zugfahrstraße erreichbar sind (Rangierbereiche, Anschlußstellen), oder nur durch Wendemanöver im Bereich eines regulären Einstiegs irrtümlich Level-2-geführt befahren werden können ("Abbruch-Datenpunkt für Rückrichtung"). In der Zusi-Umsetzung besteht ein harter Ausstieg aus einem ungesteuerten Balisenpärchen, an dem ein sofort wirksames "ETCS-Level wirksam" mit Parameter "PZB/LZB" liegt. Weitere Ankündigungs- oder Quittierungs-Ereignisse sind nicht vorhanden.

Begrenzung des Buchfahrplans auf die SR-Geschwindigkeit

Auf deutschen L2oS-Strecken erscheint in der Geschwindigkeitsspalte des Buchfahrplans nur die in Betriebsart SR erlaubte Höchstgeschwindigkeit (in der Regel 40 km/h). Dies ist umsetzbar, indem in den Streckenelementen die niedrige SR-Geschwindigkeit als Streckenhöchstgeschwindigkeit hinterlegt wird, und das höhere Geschwindigkeitsprofil für Betriebsart FS mittels Ereignissen "vmax anzeigegeführte Züge" konfiguriert wird.

Da ein Höchstgeschwindigkeits-Eintrag im Streckenelement schon am Anfang des Elements wirkt, und das Ereignis hingegen am Ende eines Streckenelements wirkt, muss das Ereignis jeweils ein Streckenelement bevor es wirksam werden soll platziert werden. Bei Geschwindigkeitserhöhungen ist zusätzlich zu beachten, dass diese standardmäßig bereits bei Überfahrt der Zugspitze wirksam werden. Wenn die alte Geschwindigkeit noch für die Dauer der Zuglänge beibehalten werden soll, dann muss die alte Geschwindigkeit per Ereignis ein Streckenelement vor dem geschwindigkeitserhöhenden Ereignis wiederholt werden.

Bei Fahrstraßenanfängen (Aufgleispunkte und Hauptsignale) sollte das Ereignis "vmax anzeigegeführte Züge" im nächsten Streckenelement hinter dem Aufgleispunkt bzw. Hauptsignal liegen. Damit ist sichergestellt, dass ein Zug auch mit Aufgleisgeschwindigkeit aufgegleist werden kann, ohne nach Fahrtbeginn erstmal wegen Überschreitung der Buchfahrplangeschwindigkeit zwangsgebremst zu werden.

Balisenverlegung

Balisen werden als Landschaftselemente in die Strecke eingebracht. Der Import erfolgt mit "Objekte entlang Gleis importieren" mit gesetzten Häkchen "Neigung an Gleis anpassen" und "Drehung an Überhöhungswinkel des Gleises anpassen". Im Ordner Signals\Deutschland\Balise stehen diverse Arten von Balisen zur Befestigung an Schienen, auf Schwellen oder auf festen Fahrbahnen zur Verfügung. Die Höhenlage der Balisen auf BSS 85 zur Montage auf fester Fahrbahn ist optimiert auf die Porr-Fahrbahn. Bei der derzeitigen Ausführung der Bögl-Fahrbahn in Zusi schaut die Balise dann kaum aus der Gleistragplatte hervor. Es wird empfohlen, die Höhenlage so zu belassen, da es nicht ausgeschlossen ist dass künftig die Bögl-Fahrbahnen auf eine zur Porr-Fahrbahn vergleichbare Geometrie umgerüstet werden. Nach der Umrüstung würde die Balise dann ohne Neuverlegung in korrekter Höhe sitzen.

Der Abstand zwischen den Balisen eines Pärchens ist von der zulässigen Höchstgeschwindigkeit abhängig, sollte aber wenn möglich durch Zählung der Schwellen beim Vorbild abgeguckt werden. Ansonsten gilt folgende Grobabschätzung: Bis 180 km/h 4 Schwellen, bis 300 km/h 5 Schwellen.

RBC-Einstellungen

Wenn innerhalb eines Streckenmoduls eine Level-2-Strecke liegt, dann müssen in den Streckeneigenschaften die Zuständigkeitsbereiche der ETCS-Zentralen, ihre Kontaktdaten, und ihr länderspezifisches Verhalten hinterlegt werden. Eine Zentrale darf mehrfach in der Liste auftauchen, wenn kein rein kreisförmiger Zuständigkeitsbereich gewollt ist. Obwohl durchaus auch eine faule-Leute-Lösung möglich ist (Zuständigkeitsbereich ausgehend vom Punkt 0/0 des Streckenmoduls mit einem dem Boundingradius des Moduls entsprechenden Senderadius), liegt es nahe, die Zuständigkeitsbereiche ausgehend von den an der realen Strecke stehenden GSM-R-Basisstationen aufzuziehen. Deren Standorte lassen sich z.B. mit einer Overpass-Abfrage aus OpenStreetMap ermitteln. Vorteil davon: Falls Zusi in der Zukunft eine Umsetzung des Verfahrens "Durchfahren gestörter Funkbereiche" bekommen sollte, sind die Funkzellen entlang der Strecke bereits definiert.

Einige Fahrzeuggeräte fragen beim Startlauf in Level 2 nur eine siebenstellige RBC-Nummer ab, während andere Geräte eine Kombination aus RBC-Land und RBC-ID abfragen. Beide Varianten der Angabe müssen in der RBC-Liste im 3D-Editor vermerkt werden. Aus der Landes-Kennung und der ID eines RBC lässt sich die siebenstellige Nummer berechnen als RBC-Nummer = (16384 * RBC-Land) + RBC-ID.

Beispiel für die ETCS-Zentrale Erfurt Knoten: RBC-Land = 78, RBC-ID = 9002 -> RBC-Nummer 1286954

Optionen für das RBC-Verhalten

Option	Einstellwert
TAF am FS-Übergang	0: Keine Track-Ahead-Free-Abfrage vor dem Wechsel von Betriebsart SR nach FS (Option für Deutschland) 1: Track-Ahead-Free-Abfrage vor dem Wechsel von Betriebsart SR nach FS (Option für Österreich)
OS am FS-Übergang	0: Wechsel von Betriebsart SR direkt nach FS (Option für Österreich) 1: Wechsel von Betriebsart SR über OS nach FS (Option für Deutschland)
SR nach Transition am Ersatzsignal	0: Eine Ersatzmaßnahme am Einstiegs-Grenzsignal (z.B. Zs 1 / Zs 7) führt in die Betriebsarten FS bzw. OS (Option für deutsche Baseline-3-Strecke) 1: Eine Ersatzmaßnahme am Einstiegs-Grenzsignal führt immer in die Betriebsart SR (Option für deutsche Baseline-2-Strecke)

Fahrstraßentypen

Das ETCS in Zusi nutzt die bisherigen Fahrstraßentypen "Zugfahrt" und "Anzeige" mit:

• Zugfahrstraßen für Bereiche "Level 2 mit Signalen" und Ganzblöcke in Bereichen "Level 2 ohne Signale".
• Anzeigegeführte Fahrstraßen für Teilblöcke in Bereichen "Level 2 ohne Signale" und für Ganzblöcke bei "Fahren nach fahrdynamischen Restriktionen mit Dunkelschaltung" in Bereichen "Level 2 mit Signalen"

Doppelausrüstung einer Strecke mit LZB und ETCS ist somit grundsätzlich ohne weitere Änderungen der Fahrstraßen möglich. Problematisch könnten Fälle sein, in denen an Fahrwegverzweigungen die Ausrüstung mit LZB und ETCS nicht deckungsgleich ist, oder wenn in einem LZB-Ganzblockbereich "Fahren nach fahrdynamischen Restriktionen mit Dunkelschaltung" unter ETCS durchgeführt werden soll. Da es derzeit noch keine realen Strecken in Deutschland mit Doppelausrüstung gibt, ist noch unklar ob dies ein wirkliches Problem darstellt.

Österreichisches ETCS

Levelwechsel NTC -> Level 2: Anders als in Deutschland wird in Österreich der Level 2 nach der Quittungsanforderung sofort ohne Karenzweg wirksam.

Was in Zusi noch nicht geht

Siehe Grenzen des ETCS in Zusi