ICE 1 - die Leittechnik

Die Leittechnik im ICE 1

Der LWL-Zugbus ist teilredundant ausgeführt und besitzt eine automatische Ersatzschaltung im Fehlerfall. Die im Triebkopf befindlichen Geräte sowie die Übertragungsstrecke sind doppelt ausgeführt. Die Geräte im Mittelwagen dagegen nur einfach, was allerdings im Ausfall den Zuglauf betrieblich nicht beeinträchtigen würde.

Das Prinzip beruht darauf, dass das System im Falle eines Ausfalls des führenden Triebkopfes für den intakten Triebkopf eine Art Steuerwagenfunktion übernehmen kann.
Integriert in die Leittechnik arbeiten die für den ICE entwickelten Diagnosesysteme DAVID und ZEUS. Die Steuerung des ICE werden von den Elektroniksystemen der Zugsteuergeräte ZSG (vollredundant), der Antriebssteuergeräte ASG, der automatischen Fahr- und Bremssteuerung AFB und der zentralen Bremssteuerung HSM übernommen. Die Technik des Zugsteuergeräts ZSG basiert auf dem bewährten AEG-GEATRAC-System.

Das ZSG hat folgende Aufgaben:

• Daten von Steuerung und Diagnose für die Geräte der Leittechnik aufzubereiten
• Überprüfung der „logischen Zulässigkeiten“ wie die Verriegelungen, die Fahr-Brems-Logik und die Unplausibilitäten
• Eigendiagnose, wobei die Fehler im eigenen System, bei den peripheren Anwendungen oder in den Schnittstellen aufzudecken sind. Daten werden auch an andere angeschlossene Geräte übermittelt, um Ersatzschaltungen ggf. aktivieren zu können

Die Zugsteuerung besteht aus zwei Zugsteuergeräten mit Mikroprozessorentechnik, den ZSG 1und ZSG 2. Das im führenden Triebkopf aktive Gerät koordiniert den gesamten Datenverkehr innerhalb des Zuges, prüft die eingehenden Informationen und leitet sie nach einer Auswertung an die Empfänger weiter. Mit dem Soll-Ist-Vergleich ist somit jederzeit ein Gesamtbild über den Zustand des Zuges möglich.

Ferner werden auch alle Schaltfunktionen im Führerraum vom ZSG koordiniert. Befehle zum nicht führenden Triebkopf werden dagegen über den LWL zum anderen ZSG-Gerät geschickt. Befehle vom Fahrschalter an das Antriebssteuergerät werden durch das ZSG auf ihre Zulässigkeit geprüft und erst nach vorliegen aller Freigabebedingungen über den LWL weitergeleitet. Im Gegenzug werden die Zugkraft-Istwerte zurückgemeldet und dem Lokführer angezeigt. Rechts im Bild zu sehen der Geräteschrank mit ZSG- und LWL-Rechner im Triebkopf, hier bei einem 402. 

Antriebssteuerung
Die Triebköpfe 401 001/501 bis 401 020/520 wurden mit Thyristor-Technik ausgerüstet, die Triebköpfe 401 051/551 bis 401 090/590 besitzen Traktionsumrichter mit der leistungsfähigeren GTO-Technik. Im Triebkopf sind den beiden Leistungskreisen (2 x 4QS) zwei identische Antriebssteuergeräte ASG 1 und ASG 2 zugeordnet. Die Steuerung erfolgt durch das Siemens-System SIBAS 16, welches die von der ZSG kommenden Signale für die Steuerung sowie die die vorgegebenen Zug- und Bremskraftwerke für die Fahrmotoren übernimmt. Diese Signale werden im ASG verarbeitet und weiter in Form von Schaltsignalen an den Traktionsstromrichter weitergeleitet.

Automatische Fahr- und Bremssteuerung
Die AFB hat die Aufgabe, die Geschwindigkeitsvorgaben sowohl des Lokführers als auch von der LZB elektrisch und pneumatisch für den ganzen Zug zu regeln und zu überwachen. Die Regelung ermöglicht ein komfortables Fahren mit ruckfreiem Anfahren und Einpendeln in die vorgewählte Geschwindigkeit. Auch die Bremsvorgänge sind weggeregelt. Dank der LZB wird ein weitgehend automatischer Zugbetrieb für Fahr- und Bremsvorgänge möglich.
Die Überwachung erfolgt kontinuierlich und selbsttätig. Das Überfahren einer vorgewählten Sollgeschwindigkeit sowie das Nichteinhalten der Bremswege bei Vollbremsung werden verhindert. Ferner umfasst es die Abweichungen der Gebersignale und die Funktion der automatischen Prüfprogramme.

Lichtwellenleiter
Für die Datenübertragung innerhalb des Triebzuges werden Lichtwellenleiter eingesetzt. Sie bestehen aus zwei Lichtwellenleiterstrecken LWL 1 (Befehlsübermittlung zwischen den Triebköpfen) und LWL 2 (Verbindung zwischen den Datenstationen der Mittelwagen). Jede Strecke besteht aus zwei Glasfaserkabeln (Sende- und Empfangsleitung) mit 3,2 mm Durchmesser. Die Verbindung der LWL zwischen den Mittelwagen wird mittels der Mittelpufferkupplung mit Linsen-Koppelelementen hergestellt. Links im Bild sind beide Lichtwellenleiter mit Linsen an einer Mittelpufferkupplung eines Mittelwagens zu sehen. 

Im führenden Triebkopf befindet sich der Master, der für die Koordination des Datenverkehrs zuständig ist und die Daten an alle LWL-Datenstationen weiterleitet. Er hat einen Mikroprozessor und steht im engen Kontakt zum ZSG. Alle Daten aus den Fahrzeugen werden im ZSG ausgewertet.

Zu diesen Daten gehören:

• Befehle
• Soll- und Istwerte
• die beeinträchtigenden Störungen der Fahrzeuge
• die von ZEUS ermittelten und aufbereiteten Diagnosedaten
• die Lautsprecherdurchsagen
• Fernsprechverbindungen in den Mittelwagen
• Informationen für die Displays in den Einstiegsbereichen

Wird einmal die Verbindung des LWL unterbrochen, so sind die beiden Triebköpfe über sogenannte Datenkoppler mit der jeweils nächsten Datenstation in den Mittelwagen verbunden.

ZEUS (Zentrales Überwachungs- und Steuerungs-Gerät)
In jedem Mittelwagen gibt es ein ZEUS, welches alle Subsysteme entsprechend den empfangenen Anweisungen steuert und überwacht. ZEUS ist an die LWL-Stationen angeschlossen. Über ein Display ist es für den Zugbegleiter oder Wagentechniker möglich, Informationen abzurufen oder Fehler einzugeben. ZEUS sendet diese Daten an den Führenden Triebkopf, wo sie im DAVID-Rechner abgespeichert werden (siehe Bild links, zu sehen hier David 2 im Geräteschrank im Triebkopf).