Systemarchitektur und Busstruktur
Der Triebzug besteht aus zwei weitgehend symmetrischen Traktionseinheiten. Jede Einheit umfasst vier Wagen mit einem durchgängigen Fahrzeugbus (MVB – Multifunction Vehicle Bus). Die beiden Einheiten sind über den Zugbus (WTB – Wire Train Bus) miteinander verbunden.
Die Kommunikation erfolgt hierarchisch:
- MVB → Datenaustausch innerhalb einer Traktionseinheit
- WTB → Datenaustausch zwischen Traktionseinheiten
- WTB bei Doppeltraktion → triebzugübergreifende Kommunikation
Alle elektronischen Subsysteme sind an den MVB angebunden, darunter ASG, BSG und EVB. Digitale und analoge Prozesssignale werden über dezentrale Ein- und Ausgabebaugruppen integriert. Hier kommen insbesondere SIBAS-KLIP-Stationen (SKS) sowie MVB-Compact I/O-Module zum Einsatz.
Dezentrale I/O-Systeme
SIBAS-KLIP-Stationen (SKS)
Modular aufgebaute, dezentrale I/O-Stationen mit variabler Kanalanzahl. Sie binden umfangreiche Fahrzeugfunktionen an die Leittechnik an, u. a.:
- Brandmeldeanlage
- Leitungsschutz- und Motorschutzschalter
- Innenbeleuchtung
- WC-Systeme
- Drehgestellüberwachung
- Transformatorölfluss
- Bordnetz-Batteriespannung
- Sicherheitsschleifen
- Haupt-, Trenn- und Koppelschütze
MVB-Compact I/O
Kompakte, fest konfigurierte I/O-Module zur Erfassung spezifischer Signale, insbesondere im Führerraum von Tastern, Schaltern und Leuchtmelder.
Compact PT100-Module dienen speziell zur Temperaturwerterfassung und Weitergabe an die Leittechnik.
Diagnosesystem
Die Diagnosearchitektur basiert auf den Rechnern der Leitebene, vernetzt über MVB und WTB. Sie gliedert sich in:
- Subsystemdiagnose (Eigendiagnose der einzelnen Systeme)
- Übergeordnete Diagnose
Bestandteile der übergeordneten Diagnose sind das ZSG, die MTDs und das Zub-Display.
Funktionsprinzip
Die übergeordnete Diagnose:
- verarbeitet Ereignisse aus Subsystemen
- korreliert Einzelmeldungen
- fasst Mehrfachfehler zu Funktionsstörungen zusammen
- stellt betriebsrelevante Hinweise inkl. Abhilfemaßnahmen bereit
Störungsmeldungen bleiben nur aktiv, solange die zugrunde liegende Funktionsstörung besteht.
Zentrale Steuergeräte (ZSG)
Jeder Triebzug besitzt aus Redundanzgründen zwei ZSG pro Endwagen.
- Master-ZSG
- aktive Fahrzeugsteuerung
- verarbeitet Befehle und Meldungen
- kommuniziert mit Subsystemen und WTB
- Slave-ZSG
- vollständige Spiegelung aller Informationen
- übernimmt im Fehlerfall sofort die Master-Funktion
Das Master-ZSG im besetzten Führerraum agiert zusätzlich als Zugmaster-ZSG und übernimmt die Gesamtzugsteuerung.
Zugtaufe
Beim Verlegen des Richtungsschalters von „0“ auf „V“ oder „R“ wird die Zugtaufe ausgelöst.
Sie besteht aus:
- TCN-Taufe → Vergabe eindeutiger TCN-Adressen und Topologieverteilung
- UIC-Taufe → Anpassung des WTB an steuerungsspezifische Anforderungen
Das Gateway übernimmt die Kopplung zwischen WTB und MVB.
Bei einem eingeleiteten Führerraumwechsel bleiben die Systeme aktiv, die Freigaben - wie die Türfreigabe - bleiben erhalten. Lediglich das Fahren und Bremsen sind gesperrt.
Sicherheitsschleifen
Die Sicherheitsschleifen arbeiten unabhängig von der Leittechnik und gewährleisten eine hardwarebasierte Rückfallebene.
Not-Aus-Schleife
Überwacht zugweit:
- Not-Aus-Schalter
- Automatische Stromabnehmersenkung
- Schlüsselschalter „Erden“
Unterbrechung →
- Öffnung aller Hauptschalter
- Senkung aller Stromabnehmer
Die Schnellbremsschleife (SBS) stellt eine sicherheitsrelevante, hardwarebasierte Überwachungskette dar, die unabhängig von der übergeordneten Leittechnik wirkt. Wird die Schleife unterbrochen, entlüften in den Endwagen die Magnetventile „Schnellbremsung“ die Hauptluftleitung, wodurch unmittelbar eine Zwangsbremsung eingeleitet wird. Der Status der SBS wird über Statusschütze erfasst und an die Steuerung rückgemeldet. Direkt in die Schnellbremsschleife greifen unter anderem die Zugbeeinflussungssysteme, die FDÜS, das Führerbremsventil in Stellung „SB“, der Schlagschalter „Notbremse“ sowie – im Falle einer aktiven Notsteuerung – auch die Sifa ein. Die Architektur ist dabei so ausgelegt, dass bereits die Unterbrechung eines einzelnen sicherheitsrelevanten Elements zur sofortigen Bremsauslösung führt.
Die Fahrgastnotbremsschleife (FNS) ist als Reihenschaltung aller Notbremszugkästen ausgeführt und ermöglicht eine zugweite Überwachung der Fahrgastnotbremsen. Wird ein Notbremsgriff betätigt, unterbricht dies die FNS. Die Bremssteuergeräte der Endwagen detektieren diesen Zustand, woraufhin die Bremssteuerung des führenden Endwagens eine Zwangsbetriebsbremsung einleitet. Parallel erfolgt eine umfassende Signalisierung: Das MFD zeigt die betätigte Notbremse an, eine Sprachausgabe mit dem Hinweis „Notbremse“ wird aktiviert und im betroffenen Triebzug klingeln für 90 Sekunden sämtliche festen Sprechstellen. Zusätzlich wird im Display der Handapparate die betroffene Wagennummer angezeigt. Der HL-Druck wird dabei durch das BSG-M auf 3,5 bar abgesenkt. Die FNS ist auch in der Betriebsart „Führerraumwechsel“ aktiv.
Die Federspeicherbremse- und Drehgestellüberwachungsschleife (FDÜS) übernimmt während der Fahrt die Überwachung des gelösten Zustands der Federspeicherbremsen und fungiert gleichzeitig als hardwarebasierte Rückfallebene zur Drehgestellüberwachung des ZSG. Wird bei einer Geschwindigkeit von mehr als 10 km/h eine Federspeicherbremse angelegt, unterbricht dies die FDÜS. In der Folge meldet das ZSG den Zustand an das zugehörige Master-BSG, welches eine Zwangsbetriebsbremsung einleitet. Zusätzlich wird die Schnellbremsschleife unterbrochen, wodurch eine weitere Zwangsbremsung ausgelöst wird. Parallel dazu generiert das MTD eine Diagnosemeldung. Die FDÜS wirkt somit redundant zur softwarebasierten Überwachung und erhöht die funktionale Sicherheit signifikant.
Die Brandmeldeschleife (BMS) ist als reine Meldeleitung ausgeführt und dient der zugweiten Alarmierung bei Brandereignissen. Eine Unterbrechung der Schleife führt unmittelbar zu einer akustischen Signalisierung über Summer sowie zur Sprachausgabe „Brandalarm“. Die Brandmeldeanlage greift über das Relais „BMA SA Wagen“ (Sammelalarm Wagen) direkt in die BMS ein. Die BMS selbst löst keine automatischen fahrdynamischen Eingriffe aus, stellt jedoch eine unmittelbare und eindeutig erkennbare Alarmierung des Personals sicher.
Die Brandmeldeanlage (BMA) überwacht sämtliche sicherheitsrelevanten Räume und technischen Bereiche des Triebzugs auf Rauch- und Brandentwicklung. Zum Einsatz kommen konventionelle Rauchmelder, Ansaugrauchmelder für die Fahrgasträume sowie Linientemperaturmelder für Unterflur- und Containerbereiche. Insgesamt sind pro Triebzug etwa 40 Rauchmelder verbaut. Die Ansaugrauchmelder entnehmen beidseitig in Höhe der Gepäckablagen kontinuierlich Raumluft aus dem Fahrgastraum und analysieren diese auf Rauchpartikel. Dadurch kann eine Brand- oder Rauchdetektion in großen Räumen in weniger als einer Minute erfolgen.
Für besonders kritische technische Bereiche wie EVB, Traktionsstromrichter, Bordnetz- und Batteriecontainer kommen Linientemperaturmelder zum Einsatz. Diese bestehen aus isolierten, verdrillten Stahldrähten, deren Isolation bei Erreichen einer definierten Temperatur schmilzt. Durch den entstehenden Kurzschluss fällt das zugehörige Schütz ab und der übergeordnete Leitungsschutzschalter löst aus. Die Kombination dieser Kriterien wird von der Fahrzeugsteuerung eindeutig als Brandalarm interpretiert. Ergänzend ist im Galley-Bereich eine Brandlöschanlage integriert.
Antriebssteuergeräte (ASG)
Integriert in Traktionscontainern von Stromrichter- und Endwagen.
Kernfunktionen
- Umsetzung von ZSG- und BSG-Befehlen
- Steuerung von Traktion und dynamischer Bremse
- Gleit- und Schleuderschutz
- Lüftermanagement
- Versorgung der EVB
- Zustandsüberwachung von Motoren und Stromrichtern
- Übermittlung von Kenngrößen an Diagnoseebene
Stromabnehmer- und Hauptschaltersteuerung
Das Zugmaster-ZSG:
- wählt den Vorzugsstromabnehmer (stromsystemabhängig)
- überwacht Einschaltbedingungen der Hauptschalter
Notsteuerung
Die Notsteuerung stellt bei Brand oder schwerer Störung einen eingeschränkten Fahrbetrieb sicher – auch bei Doppeltraktion.
Merkmale:
- unabhängig vom WTB
- 9 drahtgebundene Zugsteuerleitungen
- lokale, autarke ZSG-Auswertung
- 100 % Traktionsanforderung möglich
- automatische Aktivierung von Not- und Hauptbeleuchtung
- Trennung der Hochspannungsanlagen zwischen Traktionseinheiten
Damit bildet die Notsteuerung eine Rückfallebene für das sichere Erreichen einer geeigneten Stelle.