Für den grenzüberschreitenden Einsatz in Deutschland, den Niederlanden und Belgien ist das Fahrzeug mit mehreren Automatic Train Protection (ATP)-Systemen ausgestattet. Führendes System ist das ETCS-Fahrzeuggerät, das den Betrieb in den Leveln 0, 1 und 2 unterstützt und auch die transitions zwischen ETCS-Leveln sowie zwischen ETCS und nationalen Systemen steuert.
Für den Betrieb unter nationalen Sicherungssystemen sind folgende National Train Control (NTC)-Funktionen integriert:
- ETCS Level NTC „PZB/LZB“ für den signal- und liniengeführten Betrieb in Deutschland
- ETCS Level NTC „TBL1+“ inklusive MEMOR- und TBL1+ NG-Funktionalität für Belgien
- ETCS Level NTC „ATB-EG VV“ für die Niederlande
Das übergeordnete Zugbeeinflussungssystem ist das ETCS-Fahrzeuggerät (EVC). Es ist im Technikraum des Endwagens installiert und fungiert als zentrales Steuer- und Managementsystem aller angebundenen Zugbeeinflussungssysteme. Im Rahmen balisengesteuerter Levelwechsel übernimmt das EVC die kontrollierte Aktivierung sowie Passivierung der jeweiligen nationalen Systeme und gewährleistet damit einen nahtlosen, sicheren Systemübergang zwischen ETCS-Leveln und NTC-Betriebsarten.
Die Zugbeeinflussungssysteme sind ausschließlich in den Endwagen integriert und modular im Technikraum angeordnet. Die Systemarchitektur umfasst das ETCS-Fahrzeuggerät (EVC) als führende Einheit, das Kommunikationsbasissystem mit Diagnoserechner (KBS + DCC) zur Datenverarbeitung und -überwachung sowie mehrere nationale Train-Control-Komponenten (NTC). Dazu zählen ein LZB 80E-Kombigerät für Linienzugbeeinflussung (LZB) und Punktförmige Zugbeeinflussung (PZB), ein ATB EG VV Fahrzeuggerät für den niederländischen Betrieb sowie ein TBL1+ Fahrzeuggerät für das belgische Netz.
Die ETCS-Fahrzeuggeräte sind mit der Euroloop-Funktionalität ausgerüstet. Dadurch wird auf ETCS-Level-1-Strecken im Bereich vor Hauptsignalen eine kontinuierliche Datenübertragung zwischen Strecke und Fahrzeug ermöglicht. Im Gegensatz zur rein punktförmigen Informationsübertragung über Eurobalisen erlaubt Euroloop eine fortlaufende Aktualisierung der Movement Authority (MA) während der Annäherung an ein Signal. Eine Aufwertung der Fahrterlaubnis kann somit ohne erneutes Überfahren einer Balise direkt an das ETCS-Fahrzeuggerät übertragen werden. Das EVC verarbeitet diese aktualisierten Streckendaten in Echtzeit und berechnet daraus dynamisch ein angepasstes Geschwindigkeitsprofil. Dadurch werden unnötige Brems- und Beschleunigungsvorgänge vermieden und die Betriebsführung optimiert. Die Euroloop-Funktionalität ist vollständig in den ETCS-Balisen-Empfangskanal integriert. Separate Verarbeitungseinheiten sind nicht erforderlich, wodurch die Systemarchitektur schlank bleibt und die funktionale Sicherheit gemäß ETCS-Systemanforderungen gewährleistet wird.
Die Schnittstelle zum Triebfahrzeugführer bilden zwei redundante Modulare Führerraum Displays (MFD). Das eingesetzte ETCS-Fahrzeuggerät entspricht der Bauform Trainguard 200 von Siemens Mobility.
ATP-Aufbau
Die Systemarchitektur eines Endwagens besteht aus dem ETCS-Fahrzeuggerät als Master-System und den angebundenen nationalen Zugbeeinflussungssystemen (NTC).
Innerhalb des Fahrzeugs ist das ATP-System über einen eigenständigen, von der Fahrzeugsteuerung entkoppelten ATP-MVB organisiert. Die Anbindung an den Fahrzeug-MVB erfolgt über zwei redundante ATP-Gateways (MVB-MVB-Kopplung). Dadurch verbleiben interne ATP-Kommunikationsdaten im separaten Bussegment, während Diagnose-, Schnellbrems- und AFB-Informationen strukturiert an die Fahrzeugsteuerung übergeben werden. Ein zusätzlicher Datenaustausch erfolgt über Profibus-Schnittstellen.
Bei Stromsystemwechseln außerhalb des deutschen 15-kV-Systems überwacht die Fahrzeugsteuerung die eingegebenen Bremsreihenwerte (BrH). Erfolgt vor dem Länderwechsel keine erforderliche Reduzierung auf Bremsstellung „R“, wird automatisch eine Vollbremsung eingeleitet und eine entsprechende Störmeldung ausgegeben.
Odometrie
Die Odometrie dient der hochverfügbaren Ermittlung von Geschwindigkeit, Wegstrecke, Position und Signalqualität. Sie wird sowohl vom ETCS-Fahrzeuggerät als auch von den NTC-Systemen genutzt.
Zum Odometriesystem gehören:
- zwei Radarsensoren
- zwei Wegimpulsgeber
- eine ETCS-Balise
- ein GPS-System (für ETCS-Funktionen)
Radar
Zwei Mikrowellen-Doppler-Radare sind hinter Drehgestell 1 bzw. vor Drehgestell 2 montiert und baulich vom Traktionsstromrichter getrennt. Sie liefern Geschwindigkeits- und Wegsignale an ETCS sowie an PZB/LZB. Das hintere Radar versorgt zusätzlich das LZB-System.
Die Sensoren arbeiten nach dem Doppler-Prinzip: Ein schräg zur Fahrbahn abgestrahltes Mikrowellenbündel wird von der Gleisstruktur reflektiert. Aus der Frequenzverschiebung des rückgestreuten Signals wird proportional zur Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Boden die Geschwindigkeit berechnet.
Balisen, Empfangs- und Sendeeinrichtungen
Die ATB-Antennen befinden sich vor Drehgestell 1, die MEMOR-Bürste mittig vor Radsatz 1. Der PZB-Fahrzeugmagnet ist rechts zwischen Radsatz 1 und 2 positioniert. Für LZB stehen je zwei Sende- und Empfangsantennen zur Verfügung, paarweise hinter Drehgestell 1 und vor Drehgestell 2 angeordnet. Die ETCS-Balise befindet sich etwa in Fahrzeugmitte in Nähe des vorderen Radars. Wird das ETCS-Fahrzeuggerät über den Störschalter deaktiviert, wird auch die Balisen-Stromversorgung abgeschaltet. GSM-R- und GPS-Antennen sind auf dem Fahrzeugdach installiert.
ETCS-Balisen
Jeder Endwagen verfügt über eine unterflur angeordnete ETCS-Balise. Die Datenübertragung erfolgt induktiv über ein standardisiertes Protokoll. Die Eurobalise arbeitet mit einer Energieübertragungsfrequenz von 27 MHz und einer Datenfrequenz von 4,234 MHz. Eine sichere Datenübertragung ist bis zu 500 km/h sichergestellt. Die Euroloop-Funktion ist vollständig in den ETCS-Balisen-Empfangskanal integriert.
LZB-Antennen
Das LZB-System nutzt je eine Sende- und Empfangsantenne hinter Drehgestell 1 sowie vor Drehgestell 2. Die PZB verwendet einen Fahrzeugmagneten, der im ersten Drehgestell rechts zwischen den Radsätzen angeordnet ist und die Gleismagnete detektiert.
Wegimpulsgeber
Wegimpulsgeber sind an Radsatz 1 rechts und Radsatz 2 links angeordnet. Sie versorgen das ETCS-Fahrzeuggerät, den CMD sowie das PZB/LZB-System mit präzisen Weg- und Drehzahlinformationen.
GPS-Antenne
GPS-Empfänger, teilweise als Kombiantennen ausgeführt, dienen der automatischen Zeitsynchronisation im EVC und in der Juridical Recording Unit sowie der positionsbezogenen Überwachung der Bremshundertstel.
Fahrdatenaufzeichnung (ODRS)
Die Fahrdatenaufzeichnung erfolgt über das ODRS-System, bestehend aus Juridical Recording Unit (JRU) und Data Recorder Unit (DRU). Sämtliche fahrrelevanten Ereignisse werden manipulationssicher gespeichert.
Schnellbremseingriffe der Zugbeeinflussungssysteme
ETCS-, LZB- und TBL1+-Fahrzeuggeräte greifen jeweils redundant in die Schnellbremsanforderungsketten ein. Die Eingriffe wirken auf zwei Schnellbrems-Eingriffsschütze und können die Schnellbremsschleife öffnen. In der Folge wird das Schnellbremsventil versorgt und die Hauptluftleitung entlüftet. Die Zustände der Eingriffe werden durch das ATP-Gateway erfasst und über den ATP-MVB an die Fahrzeugsteuerung übertragen. Eine Überbrückung einzelner Eingriffe ist über definierte Störschalter möglich. Die Schnellbremsanforderung des ATP-Systems wird ausschließlich durch das EVC generiert.
Cold Movement Detector (CMD)
Der CMD ist in der Baugruppe ODO-CMD im ATP-Schrank integriert. Über eine batteriegestützte, autarke Stromversorgung bleibt das System auch bei ausgeschaltetem Fahrzeug aktiv. Mittels Wegimpulsgeber erkennt der CMD, ob sich der Triebzug nach dem Abrüsten bewegt hat. Das System unterscheidet zwischen unveränderter und veränderter Position. Bei bekannter Position kann das ETCS-Fahrzeuggerät schneller eine Verbindung zur ETCS-Zentrale aufbauen und den Betriebszustand effizient initialisieren.