Zur Sinnhaftigkeit und Korrektheit heutiger technischer und betrieblicher Regelungen im Eisenbahnbereich gibt es häufig keine wissenschaftlichen Untersuchungen. So sind keine Belege bekannt, die die Notwendigkeit des Stellens von Zügen, die durch Heißläufer- und Festbremsortungsanlagen (HOA) detektiert wurden, mit Hilfe von Sicherungstechnik am Hauptsignal stützen würden. Ebenfalls liegen keine quantitativen Belege für den derzeit vorgeschriebenen Abstand zwischen zwei HOA von maximal 70 km bei einer Streckenhöchstgeschwindigkeit bis 200 km/h und bei über 200 km/h von maximal 35 km vor. Gleiches gilt für die derzeit vorgeschriebenen Ersatzmaßnahmen, die beim Ausfall einer oder mehrerer HOA zu ergreifen sind. Die Notwendigkeit der sicherheitlichen Befassung mit HOA resultiert aus den möglichen Folgen der Schäden an Festen Bremsen und Radsatzlagern, welche von HOA detektiert werden und die mit hohen Temperaturen und der Zerstörung von Bauteilen mit spurführender Funktion einhergehen. Hieraus können Brände und Entgleisungen folgen. Aufgrund der genannten Gefährdungen und dem einhergehenden Verstoß gegen [EBO 2012] ist eine sicherheitliche Befassung mit der Thematik sinnvoll. Wird am Radsatzlager a) eine Temperatur ≥ 100 K über der Außentemperatur bzw. b) ≥ 65 K zwischen beiden Radsatzlagern einer Achse oder c) ≥ 400 oC am Radreifen gemessen, wird beim zuständigen Fahrdienstleiter a) ein Heißalarm b) ein Alarm „Differenz Heiß“ bzw. c) ein Alarm „Feste Bremse Heiß“ ausgelöst. Da in diesen Alarmen das Wort „heiß“ enthalten ist, werden diese nachfolgend vereinfachend als „heiße Alarme“ und die zugehörige Achse als Heißläufer bzw. Heißläuferachse bezeichnet. Züge, die einen heißen Alarm auslösen, müssen in der Regel am Hauptsignal gestellt werden, welches sich je nach Geschwindigkeit des Zuges in einer Entfernung von ca. 4 km, ca. 8 km oder ca. 12 km nach der HOA befinden muss. Sind derart viele Stellsignale in der genannten dichten Folge nicht vorhanden, muss die hierfür erforderliche Sicherungstechnik gebaut und nachfolgend instand gehalten werden. Dies gilt auch dann, wenn die diesbezüglich zu errichtenden Hauptsignale weder für die Zugreihenfolge- noch für die Zugfolgeregelung benötigt werden. Daher wurde untersucht, ob eine Stellung HOA-detektierter Züge ohne die Mitwirkung der Sicherungstechnik, aber dennoch mit gleicher Sicherheit erfolgen kann. Hierzu sind für die Abläufe des Stellens von HOA-detektierten Zügen einschließlich des Aussetzens des betroffenen Fahrzeugs nach den heutigen anerkannten Regeln der Technik vier Ereignisketten quantifiziert worden. Es wurden die Ereignisse der Ereignisketten identifiziert, quantifiziert und die Gesamtversagenswahrscheinlichkeit der Ereignisketten berechnet. Es handelt sich hierbei um zwei Ereignisketten einerseits für PZB-überwachte Züge auf Strecken mit ETCS bzw. in Ballungsräumen sowie andererseits auf sonstigen Strecken. Zwei weitere Ereignisketten umfassen LZB-geführte Züge nach den heutigen anerkannten Regeln der Technik für dieselbe Streckenaufteilung. Diese Streckenaufteilung wurde erforderlich, da in [LAS 2001] für das System Global System for Mobile Communications - Rail unterschiedliche Verfügbarkeiten vorgesehen sind. Anschließend konnten neue Abläufe ohne die Mitwirkung der Sicherungstechnik analysiert werden. Es wurden zwei Ereignisketten für die genannte Streckenaufteilung untersucht, bei denen die Stellung am Stellsignal durch das Stellen an der HOA-Hektometer-Halt-Tafel substituiert wurde. Bei HOA-Hektometer-Halt-Tafeln (3H-Tafel) handelt es sich um gewöhnliche Hektometertafeln, denen in der HOA-Alarmmeldung und dem darin genannten Stellort die Funktion eines Stellortes zugewiesen wird. Es konnte jedoch keine gleiche Sicherheit erreicht werden im Vergleich zu den Ereignisketten nach den heutigen anerkannten Regeln der Technik. Zum Sicherstellen der gleichen Sicherheit mussten weitere Maßnahmen ergriffen werden. Hierzu wurde zusätzlich eine direkte technische Übertragung der HOA-Alarmmeldung zum Triebfahrzeugführer vorgesehen, ohne Umweg über den Fahrdienstleiter. Der Triebfahrzeugführer und der Fahrdienstleiter können danach die unabhängig voneinander erhaltene HOA-Alarmmeldung abgleichen und ggf. korrigieren. Diese beiden Ereignisketten erreichen für die genannte Streckenaufteilung nach den Ergebnissen dieser Arbeit die gleiche Sicherheit wie die Ereignisketten nach den heutigen anerkannten Regeln der Technik. Allerdings liegt der Wert der diesbezüglichen Gesamtversagenswahrscheinlichkeit für sonstige Strecken mit 1,43*10-2 nur geringfügig unter denen der heutigen Ereignisketten mit 1,52*10−2. Daher sollte vor einer Implementierung des Systemdesigns auf sonstigen Strecken geprüft werden, ob der Nachweis gleicher Sicherheit auch mit den dann vorliegenden aktuellen Daten und Erkenntnissen weiterhin erfüllt ist. Durch die nun mögliche Nutzung von 3H-Tafeln zur Stellung HOA-detektierter Züge sind für das Stellen keine sicherungstechnischen Anlagen mehr erforderlich. Dies hat zur Folge, dass auf die heute hierfür notwendige Errichtung sicherungstechnischer Anlagen verzichtet werden kann, wenn nicht ausreichend Stellsignale, einschließlich der erforderlichen Vorsignale, an der Strecke vorhanden sind. Auch können für den Planer von HOA deutliche Erleichterungen realisiert werden, da nun eine Vielzahl weiterer Stellorte zur Verfügung steht. Weiterhin konnte untersucht werden, in welchem Abstand HOA an der Strecke zu errichten sind. Grundlage hierfür war die Abschätzung, in welchem Abstand im Jahr 1983 im Netz der Deutschen Bundesbahn Heißläufer durch einen Zugbeobachter detektiert wurden. Als Bezugsjahr wurde das Jahr 1983 gewählt, da erst zu diesem Zeitpunkt technisch zufriedenstellende HOA die Aufgaben der entfallenen Personale an den Strecken und in Bahnhöfen übernehmen und somit HOA in nennenswertem Umfang zur Überwachung des Bahnbetriebes genutzt werden konnten. Hierzu erfolgte eine umfassende Literaturrecherche. Nachfolgende Ergebnisse für den Abstand von HOA gelten nur für Strecken bis zu einer Höchstgeschwindigkeit von 200 km/h, da es im Jahr 1983 keinen planmäßigen Zugverkehr mit höheren Geschwindigkeiten gab. Darauf aufbauende Berechnungen ergaben, dass ein durch Rotglut erkennbarer Lager-Heißläufer einseitig nach ca. 8 km gemäß dem realistischen Ansatz, d. h. von regelkonform arbeitenden Betriebsbeamten ausgehend, und einseitig nach ca. 25 km nach dem pessimistischen Ansatz, d. h. von weniger pflichtbewusst arbeitenden Betriebsbeamten ausgehend, von diesen detektiert wurde. Da HOA einen Heißläufer bereits bei geringeren Temperaturen detektieren können als Menschen, ist es möglich, HOA in größeren Abständen zu errichten, als dies hinsichtlich der Detektion durch Betriebsbeamte erfolgte. Nach den Ergebnissen dieser Arbeit ergibt sich ein erforderlicher Abstand zwischen zwei HOA im Bereich von maximal 43 bis 59 km. Angestrebt werden sollte ein Abstand von 50 km. Die diesbezüglichen Vorgaben in [RIL 859], die einen Abstand von bis zu 70 km zulassen, wären nach den Ergebnissen dieser Arbeit dementsprechend zu reduzieren. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern somit die ideale Konstellation, die Sicherheit aufgrund der Reduktion der HOA-Abstände zu erhöhen und gleichzeitig Kosten durch die nicht mehr erforderliche Nachrüstung von Sicherungstechnik zum Stellen von HOA-detektierten Zügen zu senken. Nicht bestätigt werden kann mit den Ergebnissen dieser Arbeit die Sinnhaftigkeit der derzeit vorgesehenen Ersatzmaßnahmen beim Ausfall von HOA. Ersatzmaßnahmen auf Strecken mit einer Höchstgeschwindigkeit bis 200 km/h sind sofort zu veranlassen. Derzeit zulässige Zeiträume ohne Ersatzmaßnahmen von bis zu 72 Stunden bei Ausfall einer HOA bzw. von bis zu 4 h bei Ausfall zweier benachbarter HOA können nicht begründet werden. Soll als Ersatzmaßnahme die Zugbeobachtung vorgesehen werden, muss diese nach den Ergebnissen dieser Arbeit im Wechsel einseitig im Abstand von ca. 8 km erfolgen. Der derzeit zulässige Abstand von 40 km ist danach ebenfalls nicht begründbar. Da die notwendige Folge von Zugbeobachtern von ca. 8 km beim HOA-Ausfall nur schwer realisierbar sein dürfte, sollte in nachfolgenden wissenschaftlichen Arbeiten ein neues Systemdesign erarbeitet werden, das Ausfälle von HOA z.B. durch Redundanzen und Ausfalloffenbarungen einzelner Bauteile mit hinreichender Wahrscheinlichkeit nicht auftreten lässt. Zukünftige interdisziplinäre Untersuchungen könnten ungeklärte, sicherheitlich bedeutsame Fragen beantworten. Beispielsweise ist bisher nicht abschließend geklärt, bis zu welcher Geschwindigkeit ein Mensch durch die Zugbeobachtung Heißläufer wahrnehmen kann und in welchem Abstand zur Gleismitte sich der Zugbeobachter befinden sollte. Da das Sehvermögen von einer Vielzahl von medizinischen und wahrnehmungspsychologischen Faktoren abhängt, wäre eine Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern beider Fachgebiete zielführend. Gleiches gilt für die Ausgestaltung der arbeitsmedizinischen Untersuchung, der sich die Triebfahrzeugführer zu unterziehen haben. Zu klären ist, inwieweit und in welchem Umfang dabei geprüft wird, ob der einzelne Triebfahrzeugführer im Bereich der Hände ein ausreichendes Temperaturempfinden hat, um ein HOA-detektiertes Bauteil zu erkennen. In [RIL 107] sind keine Hinweise enthalten, dass für Triebfahrzeugführer eine solche Untersuchung überhaupt vorgesehen ist. Diese Arbeit geht davon aus, dass die Gesamtversagenswahrscheinlichkeiten der Ereignisketten nach den heutigen anerkannten Regeln der Technik akzeptiert sind. Weitere wissenschaftliche Forschungen könnten zeigen, wie die Gesamtversagenswahrscheinlichkeit abgesenkt werden kann. Potenziale wären denkbar bezüglich der Erhöhung der Verfügbarkeit von HOA und der MAS 90 und in der Ausstattung des Triebfahrzeugführers mit geeigneten Messinstrumenten zur Temperaturmessung an HOA-detektierten Bauteilen. Zum grundsätzlichen prozessualen Umgang mit Heißläufern stellt sich die Frage, ob deren Detektion langfristig die Aufgabe des Eisenbahninfrastrukturunternehmens bleiben sollte. Heißläufer resultieren aus Instandhaltungsmängeln an Eisenbahnfahrzeugen. Der sichere Betrieb von Fahrzeugen und darin eingeschlossen die Vermeidung bzw. rechtzeitige Erkennung von Heißläufern vor dem Eintritt einer Gefahr ist dieser Logik folgend Aufgabe der Eisenbahnverkehrsunternehmen. Ein interoperabler Ansatz, der sämtliche Eisenbahnfahrzeuge einschließt, könnte erarbeitet werden und prozessuale und technische Vorgaben umfassen. Eine Detektion von Heißläufern durch technische Einrichtungen am Fahrzeug hätte den Vorteil, dass die diesbezügliche Überwachung linienförmig und somit kontinuierlich erfolgen könnte. Infrastrukturseitig ist dies nach dem heutigen Stand der Technik nur punktförmig möglich. Welcher Sicherheitsgewinn sich durch eine linienförmige, fahrzeugseitige Heißläuferüberwachung realisieren lässt und ob die Kosten wirtschaftlich vertretbar sind, könnte ebenfalls in nachfolgenden wissenschaftlichen Arbeiten geklärt werden.

Ziel dieser Arbeit ist eine möglichst umfassende Aufbereitung der aktuellen Situation für die Zwecke der Lehre an der Professur für Verkehrssicherungstechnik der Technischen Universität Dresden. Die Studienarbeit stellt dazu eine Momentaufnahme der Situation zur Einbindung von Bahnübergängen auf ETCS-Strecken dar. Ausgehend von den Festlegungen der System Requirements Specification für ERTMS/ETCS werden nationale Lösungen zuerst dar- und anschließend gegenübergestellt. Des Weiteren wird eine Umsetzung auf drei Laboranlagen des Integrierten Eisenbahnlabors der Technischen Universität Dresden nach technischen, didaktischen und praktischen Aspekten geprüft. Abschliessend wird ein Planungsbeispiel für ETCS L1 LS und ETCS L2 im Bereich der DB AG erarbeitet. / The intention of this paper is a most comprehensive preparation of the current status for the purposes of the teaching at the Chair of Railway Signalling Transport Safety Technology of the Technical University of Dresden. This student research project shows the current situation concerning the embedding of Level Crossings on railway lines equipped with ETCS. Based on the description of the regulations of the System Requirements Specification of ERTMS/ETCS national solutions are first presented and then set in contrast to each other. Furthermore an implementation on three potentially suitable laboratory assets of the Integrated Railway Laboratory of Technical University of Dresden considering technical, didactical and practical aspects is investigated. At last the planning of an example of a Level Crossing once in combination with ETCS L1 LS and once in combination with ETCS L2 is developed.