Eisenbahn

Die Eisenbahn ist ein schienengebundenes Verkehrsmittel für den Personenverkehr und zum Transport von Gütern.

Der ICE3, ein Hochgeschwindigkeitszug der Deutschen Bahn

Die Eisenbahn entstand zu Anfang des 19. Jahrhunderts aus der Verknüpfung des bereits jahrhundertealten Rad-Schiene-Systems mit maschinellen Antrieben. Das Gewicht der Maschinenantriebe und die Anforderungen an einen glatten Fahrweg führten zunächst zu eisenbeschlagenen Bohlenspurwegen, später zum Einsatz von auf Steinblöcken montierten Schienen aus Eisen, die später aus Gründen der Spurstabilität auf quergelegten Schwellen aus Holz montiert wurden. Daraus leitet sich auch der Name „eiserne Bahn“ ab. Heutige Fahrzeuge der Eisenbahnen fahren mit zumeist stählernen Rädern auf stählernen Schienen und werden dabei durch das spezielle Profil der Räder sowie Spurkränze in der Spur gehalten.

Erste Eisenbahnfahrzeuge in Bergwerken wurden durch Seilwinden bewegt, was auch heute noch als Standseilbahn oder Kabelstraßenbahn vorkommt. Für die heutige Fortbewegung über weite Strecken werden maschinelle Antriebe in den Transportfahrzeugen selbst (Triebwagen) oder spezielle Zugfahrzeuge (Lokomotiven) verwendet. Als Weiterentwicklung der Eisenbahn können spurgeführte Einschienenbahnen wie z. B. die Magnetschwebebahn betrachtet werden.

Straßenbahnen, Stadtbahnen, U-Bahnen, Hochbahnen und schienengebundene Bergbahnen (siehe auch Bahn) sind technisch gesehen Eisenbahnen, werden aber je nach Land teilweise mit abweichenden Bau- und Betriebsvorschriften gegenüber den eigentlichen Eisenbahnen behandelt.

Der allgemeinere Begriff Bahn bezeichnet also zunächst den Fahrweg (oder die Linie), auf dem (auf der) sich ein Objekt bewegt (erhalten ist diese Bedeutungsfacette noch in den Begriffen „Fahrbahn“, „Autobahn“, „Flugbahn“ oder „Start- und Landebahn“); Der Begriff Eisenbahn ist somit die Präzisierung einer besonderen Art von Fahrweg. Erst davon abgeleitet wird das Wort „Eisenbahn“ für das ganze Verkehrsmittel (Fahrweg und Fahrzeuge) benutzt (pars pro toto), was wiederum oft verkürzt wird auf Bahn. Die Deutsche Bahn AG benennt auch Zuggattungen so, beispielsweise mit „Regionalbahn“.

Auch in anderen Sprachen bezeichnet das Grundwort ursprünglich den Fahrweg und jetzt das ganze Verkehrsmittel: franz. chemin de fer, ndl. spoorweg, span. ferrocarril, russ. schelesnaja doroga („eiserner Weg“), engl. railway („Schienenweg“), ung. vasút („Eisenweg“), ital. ferrovia („Eisenweg“), schwed. Järnväg („Eisenweg“), türk. demiryolu („Eisenweg“).

Inhaltsverzeichnis

Geschichte und Bedeutung

Hauptartikel: Geschichte der Eisenbahn
Stephensons „The Rocket“ 1829

Spurrillen, um Fuhrwerke auf Straßen zu führen, gab es seit vorgeschichtlicher Zeit. Die Entwicklung, die zur Eisenbahn führte, spielte sich jedoch nicht auf den öffentlichen Straßen, sondern im Bergbau ab, wo es spätestens seit 1530 auf hölzernen Gleisen fahrende Hunte oder Loren gab. Im englischen Bergbau entwickelte sich bis zum Ende des 18. Jahrhunderts das System aus spurkranzgeführten Rädern auf (zunächst noch eisernen) Schienen.

Der Beginn der Geschichte der Eisenbahn im heutigen Sinne ist das Jahr 1804, als Richard Trevithick die erste Dampflokomotive in Betrieb nahm. Allerdings lief seine Maschine noch auf Rädern ohne Spurkränze. Die Spurführung wurde, wie bei den damaligen Wagonway-Konstruktionen üblich, durch Flanken an der Innenseite der Schienen gewährleistet. Das geometrische Prinzip des Wagonway wurde in jüngerer Vergangenheit wieder aufgegriffen und zum Spurbus weiterentwickelt, allerdings befinden sich die Flanken von Spurbusgleisen an den Außenseiten der Schienen. Die erste öffentliche Eisenbahn war die 1825 eröffnete Stockton and Darlington Railway in England, die neben Gütern zum ersten Mal auch Personen beförderte. Diese funktionierte bereits nach dem Prinzip der heutigen spurkranzgeführten Eisenbahn und setzte den Standard für die als Normalspur bezeichnete Spurweite von 1435 mm.

Die Eisenbahn entwickelte sich im 19. Jahrhundert binnen weniger Jahrzehnte zu einem vernetzten Verkehrsmittel, das die Reisezeiten in Europa und Nordamerika drastisch verkürzte. Sie wirkte dabei als Katalysator der industriellen Revolution, da sie einerseits die infrastrukturellen Voraussetzungen für die Entwicklung der Schwerindustrie schuf und andererseits selbst eine gewaltige Nachfrage nach Eisen, Stahl und Maschinen erzeugte. Der moderne Brücken- und Tunnelbau entstand, um Bahnstrecken zu realisieren. Die moderne Aktiengesellschaft ist eine Reaktion auf den Kapitalbedarf der Eisenbahnprojekte, die kein privater Investor mehr allein finanzieren konnte.

Militärische Nutzung: deutscher Truppentransport 1914

In den Kriegen des 19. Jahrhunderts zeigte sich die strategisch überragende Bedeutung eines gut ausgebauten Schienenverkehrssystems. Insbesondere der Deutsch-Französische Krieg gilt als Beispiel für die kriegsentscheidenden Vorteile eisenbahngestützter Truppenmobilisierung und -Versorgung. Aus diesem Grund nahmen sich die Regierungen der europäischen Staaten aufmerksam und schnell der Förderung und Regelung des jeweiligen nationalen Eisenbahnwesens an. Ihren Höhepunkt erreichte die militärische Bedeutung der Eisenbahn im Ersten Weltkrieg.

Zwischen den Weltkriegen begann die massenhafte Verbreitung des Kraftfahrzeugs als Verkehrsmittel, die in den folgenden Jahrzehnten überall in der westlichen Welt die Stilllegung großer Teile des Eisenbahnnetzes zur Folge hatte. Die Verkehrsleistung der Bahnen wuchs zwar weiter, aber nicht in so starkem Maße wie die des motorisierten Individualverkehrs. Im Güterverkehr hat die Bahn in Nordamerika eine sehr starke Stellung behalten. In Europa und vor allem in Japan konnte sich die Eisenbahn im Personenverkehr behaupten, unter anderem durch den Ausbau des Hochgeschwindigkeitsverkehrs.

Nach den Länderdatenangaben der CIA[1] haben die Eisenbahnstrecken weltweit einen Gesamtumfang von 1,37 Millionen Kilometern. Nordamerika (275.000 km), die EU-Mitgliedstaaten (236.000 km), Russland (87.000 km), China (über 75.000 km) und Indien (über 63.000 km) zusammen stellen dabei mehr als die Hälfte dieser Streckennetze. Auf den anderen Kontinenten der Erde haben die Staaten Australien (mit 38.550 km), Argentinien (mit 32.000 km), Südafrika (mit 21.000 km) und Mexiko (mit rund 18.000 km) die umfangreichsten Netze. In der Rangfolge der Staaten mit den umfangreichsten Eisenbahnnetzen steht Deutschland laut CIA-Angaben mit knapp 42.000 km an sechster Stelle hinter Kanada.

Fahrzeuge

Schienenfahrzeuge der Eisenbahn werden als Züge geführt, die aus einem oder mehreren hintereinander gekuppelten Eisenbahnwagen bestehen (den Ausdruck „Waggon“ gibt es in der Bahnfachsprache und der Eisenbahnersprache nicht). Ein solcher Zug wird meistens von einer oder von mehreren Lokomotiven gezogen oder geschoben. Ein Triebzug hat eine eigene Antriebsanlage, die sich entweder im Kopf- und/oder Endwagen (Triebkopf) befindet oder über die Wagen verteilt ist (Triebwagenzug).

Lokomotiven, Triebköpfe und Triebwagen fasst man unter dem Begriff Triebfahrzeug zusammen. Entsprechend spricht man bei der Bahn von Triebfahrzeugführer − der Begriff „Lokführer“ ist umgangssprachlich − für den Mitarbeiter, der das Fahrzeug führt. Im Fachjargon gebraucht man auch den Oberbegriff rollendes Material oder Rollmaterial für alle Fahrzeuge der Eisenbahn.

Der Antrieb erfolgte in den Anfangszeiten der Eisenbahn durch Zugtiere (Pferdebahn), später mit Dampfmaschinenantrieb, ab 1879 mit Elektroantrieb (erfunden von Werner von Siemens), ab 1900 auch mit Otto- bzw. Dieselmotor-Antrieben und in moderner Zeit auch mit Turbinen. Die Motoren- und Maschinenantriebe drehen meist die Räder, die auf den Schienen abrollen und dadurch das Fahrzeug bewegen. Mitunter kommen dazu auch Hilfsmittel, z. B. Zahnstangen zwischen den Schienen Zahnradbahn, Reibradantriebe (Fell-Lokomotive), zum Einsatz. Experimentell wurden auch Propeller- und Strahlantriebe erprobt, die sich jedoch nicht bewährt haben. Die früher üblichen ortsfesten Seilwinden, um Züge auf Steilstreckenabschnitten zu befördern, sind durch die Entwicklung des Lokomotivantriebs mittlerweile unnötig geworden.

Auf Hauptstrecken und in dichtbesiedelten Gebieten wird der Elektroantrieb bevorzugt, ansonsten Dieselantriebe. Ausnahme ist Nordamerika, wo es fast keine elektrifizierten Fernstrecken mehr gibt.

Bahnanlage

Bahnanlage (in Bremen)
„Railroad“ in Montana, Vereinigte Staaten

Als Bahnanlage bezeichnet man die Eisenbahninfrastruktur. Sie umfasst das Schienennetz, Gebäude und weitere technische Anlagen, wie z. B. Signale, die zum Betrieb einer Eisenbahn nötig sind.

Gleis und Unterbau

Beim herkömmlichen Gleis werden die Schienen in kurzen Abständen auf quer liegenden Schwellen befestigt. Die Befestigung erfolgt mit verschiedenen Systemen, z. B. Nägel oder Klemmen (das sogenannte Kleineisen). Die Befestigung stellt die Spurweite sicher und verhindert ein Wandern der Schiene in Längsrichtung. Die Schwellen bestehen aus imprägniertem Holz oder in neuerer Bauweise aus Spannbeton. In geringerem Umfang werden Schwellen aus Stahl verwendet.

Der Gleisrost aus Schwellen und Schienen wird in einem Gleisbett (meist aus Schotter) gelagert, das die statischen und dynamischen Kräfte aufnimmt und in den Unterbau weiterleitet. Der Oberbau besteht aus dem Gleis und seiner Bettung. Ein moderner Oberbau (z. B. auf der Hochgeschwindigkeitsstrecke von Frankfurt am Main nach Köln) hat ein Gleisbett aus Beton, auf dem die Schienen mit Dämpfungselementen montiert sind. Diese Feste Fahrbahn genannte Bauweise erlaubt sehr hohe Geschwindigkeiten bei größerer Laufruhe.

Eisenbahnstrecken erlauben keine große Steigung und erfordern große Kurvenradien. Dafür ist besonders im Gebirge ein aufwändiger Unterbau mit Kunstbauten nötig. Viele Gebirgsstrecken sind aufgrund von aufwändigen Brücken und Tunnels bekannt. Beispiele sind die Semmeringbahn in Österreich oder die Albulabahn sowie die Berninabahn in der Schweiz.

Wichtige Eisenbahnstrecken (Hauptbahnen) und solche mit einer großen Verkehrsdichte werden meistens zweigleisig gebaut. Auf mehrgleisigen Strecken können Eisenbahnzüge unterwegs kreuzen und mit Einschränkungen überholen, was auf eingleisigen Strecken nur in Bahnhöfen möglich ist.

Elektrifizierung

Hauptartikel: Bahnstrom

Elektrische Triebfahrzeuge benötigen eine Fahrstromversorgung. Der Strom wird meistens über eine Oberleitung über dem Gleis zugeführt, seltener − hauptsächlich bei U-Bahnen − über eine Stromschiene seitlich neben dem Gleis oder zwischen den Schienen. Zum System der Stromversorgung gehören auch die Unterwerke, über die der Strom eingespeist wird. Einige Bahngesellschaften betrieben/betreiben auch eigene Kraftwerke und Übertragungsleitungen für Bahnstrom.

Bahnhöfe

Bahnhöfe sind Bahnanlagen mit mindestens einer Weiche, wo Züge beginnen, enden, ausweichen oder wenden dürfen.“ (Rechtliche Definition in Deutschland gemäß § 4, Abs. 2 Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung)

Es gibt eine Vielzahl von Bahnhofsarten. Hinsichtlich der Bauweise unterscheidet man Kopfbahnhöfe, wo Strecken enden, von Durchgangsbahnhöfen, die von Strecken durchlaufen werden, und andere. Hinsichtlich der Funktion gibt es Personenbahnhöfe, die dem Ein-, Aus- und Umsteigen von Fahrgästen dienen, Güterbahnhöfe, wo Güter ein-, aus- und umgeladen werden, Rangier- oder Verschiebebahnhöfe, wo Züge zerlegt und neu zusammengestellt werden, aber auch Betriebsbahnhöfe, die dem Abstellen und der Wartung von Schienenfahrzeugen dienen.

Umgangssprachlich wird als „Bahnhof“ meist ein Empfangsgebäude bezeichnet, das dem Personenverkehr dient, auch, wenn die dazugehörigen Gleisanlagen fachsprachlich kein Bahnhof, sondern zum Beispiel ein Abzweig oder ein Haltepunkt der freien Strecke sind.

Bahnbetrieb

Eisenbahnen sind häufig im Eigentum eines Staates oder werden von ihm betrieben (Staatsbahnen), sie können aber auch in Privateigentum sein (Privatbahnen). Diese Begriffe beziehen sich nur auf die Eigentumsverhältnisse, nicht auf die öffentliche oder nicht-öffentliche Nutzung. Eisenbahnen, gleichgültig ob Staats- oder Privatbahnen, werden in der überwiegenden Mehrheit als öffentliche Verkehrsmittel betrieben und können von jedem gegen Entgelt genutzt werden.

Bahngesellschaft

Für den Bahnbetrieb, das heißt, die sichere und pünktliche Durchführung von Zugfahrten, sind die Eisenbahngesellschaften zuständig. Traditionell wurden die Züge oftmals von derselben Gesellschaft wie die Infrastruktur betrieben. Seit dem Ende des 20. Jahrhunderts ist in der Europäischen Union eine organisatorische Trennung von Infrastruktur und Verkehr für einen diskriminierungsfreien Netzzugang zu gewährleisten.

Sicherheit

Unglücksstelle in Eschede
Eisenbahnen sind spurgeführt und können Hindernissen nicht beliebig ausweichen, allerdings auf festgelegten Fahrwegen auch sicher und exakt geführt sowie abschnittsweise geortet werden

Die Technik des Schienenverkehrs hat viele Vorteile, birgt aber auch Gefahren. Eisenbahnzüge haben wegen der großen bewegten Massen und der geringen Reibung einen langen Bremsweg. Wegen der Spurführung ist es unmöglich, die Fahrtrichtung aus Schienenfahrzeugen heraus unmittelbar zu beeinflussen und zu lenken. Neben frontalen und seitlichen Kollisionen (in der Fachsprache Gegenfahrt bzw. Folgefahrt und Flankenfahrt) führen auch Entgleisungen zu Schäden. Aber auch andere in der Öffentlichkeit weniger bekannte, selten auftretende Mechanismen wie das Kippen bei starken Seitenwinden können schwere Unfälle verursachen und werden in den entsprechenden Vorschriften berücksichtigt.

Dass die Eisenbahn dennoch als sicherer Verkehrsträger gilt und es nur selten zu Katastrophen im Schienenverkehr kommt, ist verschiedenen technischen und betrieblichen Maßnahmen sowie strenger Kontrolle durch die zuständigen Behörden zu verdanken. Ähnlich wie im Luftverkehr, wird im Eisenbahnverkehr nur eine sehr geringe Häufigkeit gefährlicher Ereignisse akzeptiert, weshalb hohe Anforderungen an die Sicherheitsintegrität der eingesetzten Technik gestellt werden.

Triebfahrzeuge und Bahnanlagen haben Sicherheitseinrichtungen, die einen möglichst gefahrenfreien Betrieb gewährleisten sollen. Dazu gehören Eisenbahnsignale, Stellwerke und Zugsicherungssysteme, auf den Fahrzeugen die Bremsen und Sicherheitsfahrschaltungen. Die Sicherungssysteme werden sehr auf Basis bewährter Technologien gestaltet, aber auch (insbesondere nach Erkenntnissen zu Fehlern und Unfallursachen) weiterentwickelt.

Stellwerke stellen durch mechanische, elektrische und elektronische Mittel sicher, dass Weichen, Signale und andere technische Einrichtungen stets nur so gestellt werden, dass sich Züge nicht gegenseitig oder durch zu hohe Geschwindigkeiten selbst gefährden können oder gefährdet werden in dem sich unter ihnen Weichen oder andere Einrichtungen verstellen. Durch die Eigenschaften der Schienen bzw. der Spurführung können Zugfahrten abschnittsweise geortet und für die Stellwerke relevante Belegungen von Gleisen erkannt werden.

Bahnübergänge, an denen Straßen und Wege die Eisenbahn in einer Ebene kreuzen, werden durch Schranken, Lichtzeichen, Schilder oder andere Einrichtungen gesichert. Technisch gesicherte Bahnübergänge sind meist ebenfalls in die Stellwerkstechnik eingebunden. Insbesondere von Bahnübergängen als Kontaktpunkt mit anderen Verkehrssystemen geht aber eine Unsicherheit aus, weshalb Bahnübergänge stückweise beseitigt und nur noch in Ausnahmefällen bei Neubaustrecken genehmigt werden. Die an Bahnübergängen in den Eisenbahnverkehr eingetragenen Risiken sind nicht unerheblich. Andererseits beschränken Bahnübergänge auch die Verfügbarkeit und Notfallversorgungsgüte durch Rettungsdienste im Straßenverkehr.

Nachdem man sich vom Fahren auf Sicht in den Anfangsjahren der Bahnen als allgemein angewandtes Verkehrsprinzip verabschiedet hatte, wurde eine Strecke in Abschnitte unterteilt, die Streckenblöcke. Durch einen Streckenblock wird sichergestellt, dass sich in einem Abschnitt nur ein Zug befindet und Züge im festen Raumabstand fahren. Schon früh wurde begonnen, Sicherheitsverantwortung vom Menschen auf die Technik zu übertragen. So wurde die Belegung eines Streckenblocks anfangs völlig manuell durch Bahnbedienstete aufgelöst, wenn diese erkannt haben, dass ein Zug den Blockabschnitt geräumt hat. Nach Unfällen wurde schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts technisch sichergestellt, dass den Bediensteten auch tatsächlich ein Zug (zumindest ein Teil davon) passiert hat. Durch zukünftige Sicherungssysteme wird erhofft, dass Eisenbahnen im relativen Bremswegabstand fahren können und somit die Kapazität und Energieeffizienz von Eisenbahnstrecken ohne Sicherheitseinbußen gegenüber der festen Einteilung in Streckenblöcke erhöht werden kann. Eisenbahnen insbesondere in Nordamerika werden auch im Zeitabstand gefahren. Besonders formalisierte und abgesicherte Kommunikationsprotokolle zwischen den an der Strecke und auf den Fahrzeugen beteiligten Mitarbeitern sowie eine exakte Buchführung tragen zur Sicherheit bei; so ist der Modus, wie einem Fahrzeug die Weiterfahrt bei einem gestörten Signal erteilt werden kann, präzise festgelegt, und potenziell gefährliche Bedienhandlungen im Stellwerk müssen schriftlich dokumentiert werden. Sicherheit wird aber zunehmend nur auf Rückfallebenen durch menschliche Organisation und Handlungen gewährleistet. Besonders viel Sicherheitsverantwortung tragen Menschen selbst noch bei Betriebsverfahren wie dem Zugleitbetrieb auf Nebenstrecken.

Auf Hochgeschwindigkeitsstrecken bzw. für Züge mit Regelgeschwindigkeiten von über 160 km/h wurde in Deutschland die Linienzugbeeinflussung eingeführt. Hierbei wird dem Triebfahrzeugführer per Führerstandssignalisierung angezeigt, wie weit er noch mit welcher Geschwindigkeit fahren darf. Die Signale an der Strecke werden dunkel geschaltet, wenn sie der Führerstandsignalisierung widersprechen. Die Sicherungstechnik des Zuges berechnet aus dem Abstand die mögliche augenblickliche Geschwindigkeit und überwacht das korrekte Bremsen des Zuges. Mit ETCS, ERTMS und GSM-R sollen in den nächsten Jahrzehnten europaweite Standards zur Zugsicherung, -lenkung und Kommunikation eingeführt werden.

Einen wesentlichen Beitrag zur Sicherheit liefert eine exakte Gleislage und deren regelmäßige Kontrolle. Da sich die Gleislage in Folge des Verkehrs und witterungsbedingt ändert, wird in festen Zeitabständen die Gleisgeometrie vermessen und, wenn erforderlich, korrigiert. Zur Vermessung werden spezielle Gleismessfahrzeuge eingesetzt.

Das Eisenbahn-Bundesamt ist in Deutschland, das Bundesamt für Verkehr ist in der Schweiz und das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie ist in Österreich die für Sicherheit im Eisenbahnverkehr zuständige Behörde. Sie lassen sowohl die eingesetzte Infrastruktur- und Sicherheitstechnik als auch die Fahrzeuge zu und begutachten normgerechte und nachgewiesen sichere Gestaltung der Anlagen und Technologien. Auf europäischer Ebene befasst sich die Europäische Eisenbahnagentur in Valenciennes mit Sicherheit und erstellt teils Vorgaben für die nationalen Behörden und ist bestrebt, die Sicherungssysteme in Europa zu vereinheitlichen. Für die Sicherheit gegen gewollte Gefährdungen sind Bahnpolizeien zuständig. Diese sind die Bundespolizeien in Deutschland und in Österreich sowie die Bahnpolizei der SBB in der Schweiz. Unterstützt werden diese meist durch Sicherheitsfirmen der Bahngesellschaften.

Fahrplan

Das wichtigste Werkzeug im Bahnbetrieb ist der Bildfahrplan. Er wird so gestaltet, dass ein optimaler Betrieb möglich ist. Bei der Planung müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden: Kreuzungsmöglichkeiten in Bahnhöfen und auf der Strecke, die mögliche Höchstgeschwindigkeit des Zuges, Mindestabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zügen (gegeben durch den Abstand der Blocksignale auf der Strecke) und Anschlüsse zu anderen Zügen sowie weitere Abhängigkeiten (Zuggewicht, Zugkraft, Neigungen, Krümmungen, Bremsvermögen usw.). Wesentlich für einen wirtschaftlichen Betrieb sind auch der optimale Einsatz von Fahrzeugen und Personal: Sie können gleichzeitig nur an einem Ort sein, sollen aber nicht unnötig herumstehen. Ein guter Fahrplan enthält genügend, aber nicht zu viele Reserven, damit kleine Verspätungen nicht auf andere Züge übertragen werden.

Fahrgäste schätzen den Taktfahrplan, weil er mit seinem regelmäßigen Aufbau leicht zu merken ist. Für den Planer liegen die Vorteile im durchgängigen, symmetrischen System. Taktfahrpläne werden als Netzplan konstruiert.

Im Fahrplan werden Züge in verschiedene Zuggattungen eingeteilt, beispielsweise InterCity für Züge im Fernverkehr oder S-Bahn im städtischen Nahverkehr. Im internen Fahrplan für das Betriebspersonal sind auch Güterzüge und Leerfahrten enthalten.

Auf den Triebfahrzeugen stehen dem Lokomotivführer der Buchfahrplan in gedruckter Heftausgabe und als EBuLa in elektronischer Form bei regulären Zügen zur Verfügung. Bei Sonderzügen bzw. Entlastungszügen erfolgt ein gesondert erstellter Fahrplan, die Fahrplananordnung (Fplo), welche dem Lokführer z.  B. als Faxausdruck übermittelt wird.

Eisenbahnbetriebssimulation

Fahrpläne und Bahninfrastruktur werden mit Simulationsverfahren überprüft, mit denen Eisenbahn- und Nahverkehrsnetze in EDV-Programmen mit allen Strecken-, Signal- und Betriebsmerkmalen mit realitätsnahen Betriebsabläufen einschließlich der zugehörigen unterschiedlichen Störeinflüsse nachgebildet werden. Sie sind damit besonders geeignet, um die Leistungsfähigkeit dieser Netze unter Betriebsbedingungen zu überprüfen.

Simulationsverfahren zählen zu den vier netzbezogenen Verfahrensgruppen, mit denen konkrete Netze und ihre Fahrpläne entwickelt oder überprüft werden (auch als mikroskopische Verfahren bezeichnet). Weitere Verfahren: statistisch/deterministische Methode zur Bewertung von Ist-Zuständen, konstruktive Methode vorwiegend zur Entwicklung von Fahrplänen und die analytische Methode für grundlegende Untersuchungen auf wahrscheinlichkeitstheoretischer Grundlage[2]

Die Simulationsverfahren für Eisenbahn- und Nahverkehrsnetze zeichnen sich dadurch aus, dass die Zugfahrten über signaltechnisch gesicherte Gleisanlagen in Berechnungsläufen direkt nachgebildet werden. Die Methode baut auf einem konfliktfreien Fahrplan auf, der vorab meist mit der konstruktiven Methode entwickelt wurde. Der tatsächliche Betriebsablauf wird zunächst im Grundbetrieb und in weiteren Schritten realitätsbezogen simuliert, indem verspätete Zugfahrten in einer Vielzahl von Berechnungsläufen (meist mehrere Hundert) nachgebildet und beurteilt werden.

Weitere Einflüsse ergeben sich aus dem möglichen Ausfall von Infrastruktur (Notfallzustände) und Ausfall von Fahrzeugkomponenten, aus Haltezeitverlängerungen, beispielsweise auch bei Großveranstaltungen, aus zeitlich beschränkten Geschwindigkeitsbegrenzungen auf Streckenabschnitten und aus dem Einflussfaktor „Mensch“ bei der Bedienung und Handhabung der Infrastruktur[3]. Für diese Modellierungen werden zwei unterschiedliche Methoden eingesetzt:

  • Die synchrone Simulation lässt alle Fahrten im Untersuchungsraum gleichzeitig ablaufen. Die weitere Entwicklung des Betriebsgeschehens wird in Zeitschritten weiterverfolgt. Dabei sind Dispositionsentscheidungen zur Sicherung des Betriebes erforderlich, z.B. Haltezeitverlängerung, Nutzung/Nichtnutzung von Bedarfshalten, Änderungen von Zielgleisen in Bahnhöfen oder Verlagerung auf andere Streckenabschnitte. Hierbei sind „Deadlocks“ zu vermeiden, also Betriebszustände, bei denen kein weiterer Betrieb möglich ist und im Extremfall zwei Züge gegenüberstehen[3]</ref>,
  • Die asynchrone Simulation lässt die Fahrten entsprechend ihrer Rangfolge (z. B. beginnend mit ICE) ablaufen, bei gleichrangigen entsprechend der zeitlichen Reihenfolge. Die Disposition ist vorausschauend erforderlich und erfolgt rangabhängig, meist auf Grundlage eines Fahrplans, der mit der analytischen Methode entwickelt wurde. Die zeitversetzte Betrachtung mit der asynchronen Simulation bildet das Betriebsgeschehen abstrakter ab.

Im Ergebnis der Simulationsläufe werden Aussagen erzielt über:

  • Stabilität und Qualität eines Fahrplans, worüber auch die Anzahl und die Einwirkungen aus Dispositionsentscheidungen Aufschluss geben,
  • Verspätungen an bestimmten Betriebspunkten und deren Gründe (Ur- und Einbruchverspätungen) sowie deren Auswirkungen durch Verspätungsübertragungen (Folge- und Zusatzverspätungen),
  • Behinderungen aus der Infrastruktur, die sich in Verspätungen auswirken und damit auf unzureichend ausgestattete Abschnitte sowie auf Engpässe hinweisen, wozu ebenfalls die Anzahl und die Einwirkungen aus Dispositionsentscheidungen Aufschluss geben - im Einzelnen anhand der Protokolle aus den Berechnungsläufen[4],
  • Anschlussstabilität aus der Beurteilung von konkreten Einzelverbindungen. Beispielsweise können einzelne, stark besetzte Zubringerzüge beurteilt werden, so dass die Methode konkretere Ergebnisse liefert als nur Durchschnittswerte im betrachteten Streckennetz wie bei anderen Verfahren[5].
  • Umlaufsicherung,
  • Vergleich und Bewertung unterschiedlicher Infrastruktur- und/oder Fahrplanvarianten[6].

Die Berechnungsergebnisse werden anhand von Qualitäts- und Leistungskennwerten zusammengefasst und in Streckenkarten bildhaft dargestellt, beispielsweise durch maßstäbliche und farbige Balken. Zur Kennzeichnung von Verspätungen haben sich Verspätungsdauerlinien bewährt, mit denen die Verspätungszeit in Minutenintervallen mit dem zugehörigen prozentualen Aufkommen veranschaulicht wird. Auch diese Qualität lässt sich in Netzkarten durch farblich unterschiedene Streckenabschnitte veranschaulichen, die als „Gütekarte der Pünktlichkeit“ ähnlich wie Gewässergütekarten einen klaren Überblick ermöglichen[3].

Zur Methodendurchführung benötigt die Simulationsmethode einen hohen Detaillierungsgrad bei der Infrastruktur und eingehende Informationen zum Betriebsprogramm. Dies führt sowohl bei der Datenaufbereitung und der Übertragung in das Modell zu entsprechendem Zeitbedarf als auch bei der Auswertung und Bewertung der ermittelten Daten[7].

Betrieb und Automatisierung

Stelltafel eines Stellwerkes

Das Einstellen des Fahrweges wurde in der Geschichte der Eisenbahn immer weiter zentralisiert und automatisiert. Stellwerke übernahmen die Bedienung der Weichen und Signale vor Ort. Mit dem Einsatz der Betriebsleittechnik können auch die Stellwerke ganzer Regionen fernbedient werden. Eine automatische Zuglenkung stellt Fahrstraßen anhand von elektronisch gespeicherten Fahrplandaten ein.

Probleme

Platzverbrauch und Landschaftszerschneidung

Durch die hohe Querschnittskapazität von Eisenbahnstrecken (eine viergleisige Strecke kann weit über 50.000 Fahrgäste pro Stunde und Richtung befördern) und dadurch, dass die Fahrzeugbewegungen zentral gesteuert werden, ist der Flächenverbrauch von Bahnbauwerken erheblich geringer als der von Straßen. Strecken mit mehr als vier Gleisen oder großflächige Kreuzungsbauwerke sind deutlich seltener als vielspurige Straßen, Autobahnkreuze und Anschlussstellen. Zudem sind Eisenbahnstrecken im Vergleich zu Fernstraßen relativ schmal.

Daneben ist die Zerschneidung der Landschaft ein Problem. Eisenbahnstrecken, besonders Neubaustrecken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr, greifen stärker in die Landschaft ein als Autobahnen, da mehr Talbrücken und tiefere Einschnitte gebraucht werden und mehr Tunnelausbruch untergebracht werden muss. Jede elektrifizierte Bahnstrecke verlangt außerdem den Neubau umfangreicher Trassen für Bahnstromleitungen.

Lärm

Ein großes Problem ist Schienenverkehrslärm. Geschichtlich bedingt liegen viele Bahnstrecken und -knoten in Siedlungsgebieten. Die Schallemission vorbeifahrender Züge, insbesondere derer von nachts verkehrenden Güterzügen, kann eine große Belastung für viele Anwohner sein. Bisher wird Lärmschutz vor allem durch den Bau von Lärmschutzwänden betrieben. Diese zerschneiden allerdings die Landschaft. Daher soll zukünftig verstärkt auf eine Minderung der Schallemissionen gesetzt werden, unter anderem durch den Einsatz von K-Sohlen an Güterwagen.[8] Das „Nationale Verkehrslärmschutzpaket II“ [1] formuliert zum ersten Mal quantitative Lärmminderungsziele für Straßen, Schienen sowie die Binnenwasserstraßen und den Flugverkehr.[9]

Rechtliches

Deutschland

Eine Begriffsbestimmung für Eisenbahnen findet sich in § 2 des Allgemeinen Eisenbahngesetz (AEG) vom 27. Dezember 1993:

„(1) Eisenbahnen sind öffentliche Einrichtungen oder privatrechtlich organisierte Unternehmen, die Eisenbahnverkehrsleistungen erbringen oder eine Eisenbahninfrastruktur betreiben.
(2) Eisenbahnverkehrsleistungen sind die Beförderung von Personen oder Gütern auf einer Eisenbahninfrastruktur. Eisenbahnverkehrsunternehmen müssen in der Lage sein, die Zugförderung sicherzustellen. …
(3) Die Eisenbahninfrastruktur umfasst die Betriebsanlagen der Eisenbahnen einschließlich der Bahnstromfernleitungen.
(3a) Betreiber der Schienenwege ist jedes Eisenbahninfrastrukturunternehmen, das den Betrieb, den Bau und die Unterhaltung der Schienenwege der Eisenbahn zum Gegenstand hat, mit Ausnahme der Schienenwege in Serviceeinrichtungen.“

Keine Eisenbahnen im Sinne dieses Gesetzes sind dabei „andere Schienenbahnen wie Magnetschwebebahnen, Straßenbahnen und die nach ihrer Bau- oder Betriebsweise ähnlichen Bahnen, Bergbahnen und sonstige Bahnen besonderer Bauart“ (§ 1 Abs. 2 S. 2 AEG).

Für den Betrieb regelspuriger öffentlicher Eisenbahnen wurde gemäß § 26 Abs. 1 AEG die Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO) erlassen. Schmalspurbahnen unterliegen der Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung für Schmalspurbahnen (ESBO). Darüber hinaus haben die Bundesländer für nichtöffentliche Eisenbahnen Verordnungen über den Bau und Betrieb von Anschlussbahnen (BOA bzw. EBOA) erlassen. Eine Vereinheitlichung von EBO/ESBO und BOA/EBOA wird angestrebt. Dabei gibt es das Problem der Bund-Länder-Zuständigkeiten.

Bei Eisenbahnen des Bundes sowie bei nichtbundeseigenen Eisenbahnen mit Sitz im Ausland übt das Eisenbahn-Bundesamt (EBA) die Aufsicht aus. Für die nichtbundeseigenen Eisenbahnen mit Sitz in Deutschland sind die Länder zuständig; die meisten von ihnen haben die Eisenbahnaufsicht jedoch dem EBA übertragen.

Weitere Eisenbahngesetze:

Die berühmt gewordene Definition des Reichsgerichts aus dem Jahre 1879 für die Eisenbahn lautete noch: Ein Unternehmen, gerichtet auf wiederholte Fortbewegung von Personen oder Sachen über nicht ganz unbedeutende Strecken auf metallener Grundlage, welche durch ihre Konsistenz, Konstruktion und Glätte dem Transport großer Gewichtsmassen bzw. die Erzielung einer verhältnismäßig bedeutenden Schnelligkeit der Transportbewegung zu ermöglichen bestimmt ist, und durch diese Eigenart in Verbindung mit den außerdem zur Erzeugung der Transportbewegung benutzten Naturkräften (wie Dampf, Elektrizität, tierischer, menschlicher Muskeltätigkeit, bei geneigter Ebene der Bahn auch schon der eigenen Schwere, der Transportgefäße und deren Ladung usw.) bei dem Betriebe des Unternehmens auf derselben eine verhältnismäßig gewaltige (je nach dem Umständen nur in bezweckter Weise nützliche, oder auch Menschenleben vernichtende und die menschliche Gesundheit verletzende) Wirkung zu erzeugen fähig ist.[10] und wird heute als herausragendes Beispiel des Kanzleistils gewertet.

Schweiz

Das schweizerische Eisenbahngesetz [2] definiert:

„Eisenbahnunternehmen im Sinne dieses Gesetzes sind Unternehmen, die die Eisenbahninfrastruktur bauen und betreiben oder den Eisenbahnverkehr durchführen, die nach ihrer Zweckbestimmung von allen zur Beförderung von Personen und Gütern benützt werden können und deren Fahrzeuge spurgeführt sind.“ (Art. 1, Ziff. II)

Dem Eisenbahngesetz unterstehen in der Schweiz auch Zahnradbahnen und Straßenbahnen, während die Standseilbahnen seit 2006 dem Seilbahngesetz [3] unterstehen.

Österreich

In Österreich bestimmt das Eisenbahngesetz:

„Eisenbahnen im Sinne dieses Bundesgesetzes sind:

  1. Öffentliche Eisenbahnen, und zwar:
    1. Hauptbahnen;
    2. Nebenbahnen:
    3. Straßenbahnen;
  2. Nicht-öffentliche Eisenbahnen, und zwar:
    1. Anschlussbahnen;
    2. Materialbahnen.“ (§1)

„Ein Eisenbahnverkehrsunternehmen ist ein Eisenbahnunternehmen, das Eisenbahnverkehrsleistungen auf der Schieneninfrastruktur von Hauptbahnen oder vernetzten Nebenbahnen erbringt sowie die Traktion sicherstellt, wobei dies auch solche einschließt, die nur die Traktionsleistung erbringen, und dem eine Verkehrsgenehmigung, eine Verkehrskonzession oder eine einer Verkehrsgenehmigung gemäß § 41 gleichzuhaltende Genehmigung oder Bewilligung erteilt wurde.“ (§1b)

Literatur

  • Franz Czygan (Hrsg.): Die Eisenbahn in Wort und Bild. Grundzüge des praktischen Eisenbahnwesens nach neuestem Stand der eisenbahntechnischen Wissenschaft in leicht faßlicher Darstellung. (2 Bände). H. Killinger, Nordhausen a. H. 1928. [11]
  • Der Eisenbahningenieur. EI. Internationale Fachzeitschrift für Schienenverkehr & Technik. Eurailpress, DVV Media Group, Hamburg, ZDB-ID 240444-8.
  • Joachim Fiedler: Bahnwesen. Planung, Bau und Betrieb von Eisenbahnen, S-, U-, Stadt- und Straßenbahnen. 5., neu bearbeitete und erweiterte Auflage. Werner, Neuwied 2005, ISBN 3-8041-1612-4. (Umfassendes Übersichtswerk, entstanden in enger Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Wirtschaft).
  • Frank Grube (Hrsg.), Gerhard Richter (Hrsg.): Das große Buch der Eisenbahn. Hoffmann und Campe Verlag, Hamburg 1979, ISBN 3-455-08865-1. (Behandelt das globale Eisenbahnwesen; im Anhang eine Tabelle über die Eisenbahnen der Welt, Typenbezeichnungen von Lokomotiven, eine Übersicht der wichtigsten Eisenbahnmuseen weltweit, ein Glossar, eine Autorenübersicht, ein Personenregister, ein Register zu Eisenbahngesellschaften, -linien und -strecken, eine Aufstellung von Lokomotiv- und Zugnamen und Baureihen und -klassen sowie Bild-, Quellen- und Übersetzungsnachweise).
  • Hans-Ludwig Leers: Die Entwicklung des Verkehrs im industriellen Ballungsraum der Städte und Gemeinden des Wuppertals im 19. und frühen 20. Jahrhundert. Ein Beitrag zur Verkehrsgeschichte des Wuppertals. Schriftenreihe Studien zur Geschichtsforschung der Neuzeit, Band 47. Kovač, Hamburg 2006, ISBN 978-3-8300-2609-9. (Zugleich: phil. Dissertation, Universität Wuppertal, Wuppertal 2005).
  • Dietmar Lübke (Koordination): Handbuch Das System Bahn. DVV Media Group GmbH | Eurailpress, Hamburg 2008, ISBN 978-3-7771-0374-7. – (Inhaltsverzeichnis online (PDF)).
  • Alois von Lützenau: Erklärung des mit Allerhöchter Entschließung von 30. Jänner 1847 genehmigten österreichischen Eisenbahn-Polizeigesetzes unter Anführung der darauf Bezug habenden einschlägigen anderweitigen Gesetze. Braumüller und Seidel, Wien 1848. (Online bei ALO).
  • Wolfgang Schivelbusch: Geschichte der Eisenbahnreise. Zur Industrialisierung von Raum und Zeit im 19. Jahrhundert. 4. Auflage (1. Auflage: 1977). Fischer-Taschenbücher, Band 14828. S. Fischer, Frankfurt am Main 2007, ISBN 3-596-14828-6.
  • Viktor Freiherr von Röll (Hrsg.): Enzyklopädie des Eisenbahnwesens, 2. Aufl. 1912–1923, Neusatz und Faksimile auf DVD-ROM, Directmedia Publishing, Berlin 2007, ISBN 978-3-89853-091-0.

Einzelnachweise

  1. Datenangaben der CIA
  2. Dietmar Lübke (Koordination): Handbuch Das System BahnKap. 8.1 Leistungsfähigkeitsuntersuchungen und Simulationen. DVV Media Group GmbH | Eurailpress, Hamburg 2008, ISBN 978-3-7771-0374-7
  3. a b c Alfons Radtke: EDV-Verfahren zur Modellierung des Eisenbahnbetriebs. Wissenschaftliche Arbeiten des Instituts für Verkehrswesen, Eisenbahnbau und –betrieb Universität Hannover, Band 64. Eurailpress Tetzlaff-Hestra, Hamburg 2006, ISBN 3-7771-0351-9. (Zugleich: Habilitationsschrift, Universität Hannover, Hannover 2005).
  4. Thomas Böhm, Benedikt Scheier: Railonomics – für eine bedarfsgerechte Infrastruktur, Softwaregestützte Integration von Betriebssimulation und Wirtschaftlichkeitsanalyse. In: Der Eisenbahningenieur, Heft Januar 2010, S. 32–36.
  5. Marc-André Klemenz, Thomas Siefer: Anschluss verpasst? Das war einmal! – Entwicklung eines Verfahrens zur optimierten fahrgastabhängigen Anschlussplanung. In: Der Eisenbahningenieur, Heft Januar 2010, S. 37–45.
  6. Werner Weigand: Untersuchung von Netzknoten – Basis für Ausbauplanungen. In: Der Eisenbahningenieur, Heft Juni 2010, S. 354–358.
  7. Wolfgang Fengler, Jochen Böttcher: Eisenbahnknoten strukturiert analysieren ETR Eisenbahntechnische Rundschau, September 2007, S. 526 – 532
  8. BMVBS - Pilot- und Innovationsprogramm „Leiser Güterverkehr“, abgerufen am 6. Juli 2011.
  9. http://www.bmvbs.de/Verkehr-,1405.1093595/Tiefensee-Menschen-vom-Verkehr.htm Zitat: "Für den besonders wichtigen Lärmschutz im Schienenbereich werden erste Erfahrungen mit völlig neuen, innovativen Lärmschutzmaßnahmen gesammelt. Sie vermeiden Schienenlärm bereits dicht am Gleis. Tiefensee: "Wir betreten hier Neuland. Vor allem für die Kommunen ist die Aussicht auf einen wirksamen Lärmschutz verlockend, weil er deutlich weniger als die traditionellen Lärmschutzwände in das Ortsbild eingreift. 100 Millionen Euro stehen hierfür aus Konjunkturpaketmitteln des Bundes zur Verfügung und mehr als 40 Lärmschutz-Pilotprojekte werden in Kürze starten. Wir streben zudem die Einführung eines lärmabhängigen Trassenpreissystems für Güterzüge bis 2013 an. Wir werden diejenigen belohnen, die mit leiser Technik auf der Schiene unterwegs sind. Wer veraltete, quietschende Loks und Waggons einsetzt, wird stärker zur Kasse gebeten. Wir werden damit einen dauerhaften Anreiz für mehr Lärmschutz auf der Schiene schaffen." "
  10. Definition von "Eisenbahn" des deutschen Reichsgerichts vom 17. März 1879, im Link allerdings mit der falschen Jahreszahl 1880. Fundstelle: RGZ 1, 247, 252. Zur Geschichte des Urteils http://dvaulont.de/2011/06/16/die-juristen-und-ihre-definitionen-die-eisenbahn/
  11. Permalink Deutsche Nationalbibliothek.

Siehe auch

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Weblinks

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  • Eisenbahn- — Eisenbahn …   Deutsch Wörterbuch

  • Eisenbahn — Eisenbahn, im weiteren Sinne jeder Schienenweg, nach dem üblichen Sprachgebrauch jedoch ohne weiteren Zusatz nur die für regelmäßige Beförderung großer Transportmengen mit Maschinenkraft eingerichtete Spurbahn, während »Pferdebahnen«… …   Lexikon der gesamten Technik

  • Eisenbahn — (fr. Chemin de fer, engl. Railroad, Railway), ist eine Kunststraße, auf der sich die Räder der Fuhrwerke auf glatten, eisernen Schienen bewegen, wodurch die Reibung auf ein Geringstes zurückgeführt u. es möglich wird, Lasten mit viel geringerer… …   Pierer's Universal-Lexikon

  • Eisenbahn — (railway, railroad; chemin de fer, voie ferrée; ferrovia, strada ferrata). Inhalt: Einleitung. Begriffserläuterung auf geschichtlicher Grundlage. – A. Einteilung der E. – B. Bedeutung der E. für den Verkehr; Verminderung der Reisezeit;… …   Enzyklopädie des Eisenbahnwesens

  • Eisenbahn — (engl. Railway, Railroad, franz. Chemin de fer), im weitesten Sinne jede Spurbahn mit eisernen Schienensträngen, auf denen in besonders dafür eingerichteten Fahrzeugen Personen und Güter etc. durch menschliche oder tierische Kraft, Dampf,… …   Meyers Großes Konversations-Lexikon

  • Eisenbahn — is a microbrewery located in Blumenau, Santa Catarina, Brazil. It produces beer and draft beer following the Reinheitsgebot, with a quite variety of flavours and fermentations. The name (which means railroad, in German) is an analogy to an old… …   Wikipedia

  • Eisenbahn — II. Bertriebs und Verkehrsergebnisse der Eisenbahnen von Deutschland, Österreich Ungaren, Frankreich, England, der Schweiz und den Vereinigten Staaten von Nordamerika. III. Länge, Anlagekosten und finanzielle Ergebnisse der Preussisch Hessischen… …   Meyers Großes Konversations-Lexikon

  • Eisenbahn — Eisenbahn, s. Eisenbahnen …   Kleines Konversations-Lexikon

  • Eisenbahn — Eisenbahn. Die Erfahrung, daß ein Fuhrwerk mit verhältnißmäßig weniger Kraftaufwand fortbewegt werde, wenn die Räder weniger Reibung finden, veranlaßte schon die Alten, besonders die Römer, auf einzelnen starkgebrauchten Straßen Steingeleise… …   Herders Conversations-Lexikon

  • Eisenbahn — Sf std. (18. Jh.) Hybridbildung. Ursprünglich für die eisernen Schienen der Förderbahnen im Bergbau. Bei Einführung der Dampfzüge wird das Verkehrsmittel nach seinen eisernen Schienen benannt. Später gekürzt zu Bahn.    Ebenso nfrz. chemin de fer …   Etymologisches Wörterbuch der deutschen sprache

  • Eisenbahn — [Network (Rating 5600 9600)] Auch: • Bahn Bsp.: • Wo ist der Bahnhof? …   Deutsch Wörterbuch

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