Linienzugbeeinflussung (LZB), nebo též Linienförmige Zugbeeinflussung, je liniové vlakové zabezpečovací zařízení vyvinuté v Německu pro vysokorychlostní tratě. Toto zařízení má dvě základní funkce:
Přenos souhlasu k jízdě a údajů pro řízení vlaku na stanoviště strojvedoucího Sledování parametrů jízdy vlaku, zejména maximální rychlosti a brzdné křivky, a v případě překročení rychlosti zavedení rychločinného brzdění.
Přenášená data je v principu možné využít i k automatickému řízení vlaku. Tento systém je kromě Německa využíván i v Rakousku a ve Španělsku a taktéž u některých rychlodrážních sítí v jiných zemích.
Důvody vzniku
Původní německý bodový vlakový zabezpečovač Indusi (a odvozené typy) je konstruován pro zábrzdnou vzdálenost 1000 m. Tento parametr omezuje maximální rychlost vlaků na 160 km/h. Pro vyšší rychlosti by při stávajícím způsobu návěstění a přenosu návěstí vyvstaly především dva problémy:
Požadavek na větší zábrzdnou vzdálenost (roste s druhou mocninou rychlosti) by musel být řešen úpravami návěstní soustavy – např. návěstěním dvou a více volných oddílů nebo prodloužením délky oddílů – a vyřešením funkce bodového vlakového zabezpečovače v těchto případech Viditelnost návěstidel – zvláště při špatných rozhledových poměrech a při snížené viditelnosti by čas, ve kterém strojvedoucí vidí návěst na návěstidle byl nebezpečně krátký
Proto nakonec došlo k rozhodnutí vyvinout pro rychlosti nad 160 km/h zcela nový typ vlakového zabezpečovacího zařízení liniového typu – LZB.
Základní funkce LZB
U LZB přejímá dozor nad jízdou vlaku traťové ústředí (centrální počítač). Traťové ústředí je s vozidlovou částí v trvalém kontaktu prostřednictvím páru vodičů položeného v koleji. Vozidlo hlásí ústředí svoji polohu a rychlost a ústředí zasílá vozidlu data pro jeho jízdu.
LZB předává strojvedoucímu následující informace: Maximální dovolená rychlost (okamžitá) Cílová rychlost (nejbližší změna maximální dovolené rychlosti) Vzdálenost cíle (okamžitá vzdálenost místa změny maximální dovolené rychlosti)
Hodnota maximální dovolené rychlosti se průběžně mění při přiblížení cíle podle brzdící křivky odvozené z parametrů vlaku, až dosáhne v místě cíle cílové rychlosti. Návěsti "stůj" odpovídá cílová rychlost 0 km/h. Pokud je vzdálenost cíle větší, než 13.000 m, zobrazuje se jako cílová rychlost aktuální maximální dovolená rychlost. Teprve při přiblížení na menší vzdálenost se zobrazí nová cílová rychlost a začne odečítání vzdálenosti do cíle.
Prostor pro nasazení LZB
LZB bylo původně vyvinuto pro vysokorychlostní dopravu. Přináší však některé další výhody, které jej předurčují k nasazení i v dalších oblastech. Je to především: možnost uplatnění poměrně krátkých traťových oddílů možnost přizpůsobení výpočtu brzdící křivky libovolným vozidlům a sklonu trati
Obě tyto přednosti vedou ke zvýšení kapacity tratí, což vede k využití LZB i na tratích s hustou osobní dopravou (S-Bahn).
Vývoj LZB náhled|Vodiče LZB na pevné jízdní dráze náhled|Modulární displej strojvedoucího (MFA) v ICE 2 v režimu LZB. Skutečná, maximální i cílová rychlost je 250 km/h, vzdálenost cíle 9800 m. náhled|LZB na stanovišti ř. 103)
Počátky vývoje liniové zabezpečovací zařízení sahají do 60. let 20. století. S požadavkem zvýšení maximální rychlosti vlaků osobní dopravy na 200 km/h se poprvé objevil problém, že obvyklá vzdálenost mezi předvěstí a hlavním návěstidlem (zábrzdná vzdálenost) 1000 m neumožní, s ohledem na tehdejší úroveň brzd, bezpečné zastavení vlaku z rychlosti vyšší, než 140 km/h. Při středním zpomalení 0,7 m/s² vyžadovala rychlost 200 km/h zábrzdnou vzdálenost 2500 m.
Tehdejší Deutsche Bundesbahn stály před volbou, zda rozšířit počet návěstí na návěstidlech tak, aby pokrývaly více oddílů, anebo tuto informaci přenést na vozidlo a souhrnně ji zobrazit strojvedoucímu.Carl Lüddecke: Die Linienzugbeeinflussung für Schnellfahrten der Deutschen Bundesbahn. In: Signal + Draht. 57, Nr. 2, 1965, S. 17–29. Dráhy se po vyzkoušení první variantyKarl-Heinz Suwe: „Führerraumsignalisierung mit der LZB“. In: Eisenbahntechnische Rundschau. 38. 1989, Heft 7/8, S. 445–451 z několika důvodů rozhodly pro druhou variantu:
Systém LZB tvoří nadstavbu dosud používaného systému návěstění. Na stávajícím systému není třeba nic měnit, není třeba přeškolovat personál, který se nezúčastní jízd vysokou rychlostí. Strojvedoucí nemusí sledovat návěsti pevných návěstidel. Tím se vylučují chyby způsobené přehlédnutím nebo chybným výkladem návěsti, které mohou nastat zvláště za snížené viditelnosti S ohledem na informaci o volnosti vlakové cesty na několikanásobně delší vzdálenost ve srovnání s dosavadním systémem může strojvedoucí volit plynulejší a energeticky úspornější způsob jízdy. Při změně návěsti (například z důvodu náhlého ohrožení) reaguje systém bezprostředně. LZB a dosavadní zabezpečovač Indusi, PZB se vzájemně neovlivňují, což umožňuje smíšený provoz vlaků s různými způsoby zabezpečení. Při poruše LZB může vlak pokračovat v jízdě s dosavadním způsobem zabezpečení (maximální rychlost nejvýše 160 km/h) LZB umožňuje jemnější odstupňování rychlostních omezení – po 10 km/h. Stávající systém v 60. letech znal pouze návěsti 40 km/h, 60 km/h a volno. LZB umožňuje zkrátit traťové oddíly na minimum, takže vlaky mohou jezdit v odstupech odpovídajících jejich zábrzdné vzdálenosti při dané rychlosti, což zvyšuje propustnost tratí.. Informace LZB je možno využít i pro automatické vedení vlaku.
Zařízení ve své prvotní formě, vyvinuté ve spolupráci DB a firmy Siemens, poskytovalo údaje pět kilometrů dopředu. Poprvé bylo v provozu použito v roce 1965 na trati Mnichov – Augsburg. Při příležitosti mezinárodní dopravní výstavy zde denně jezdily vlaky špičkovou rychlostí 200 km/h.Walter Schmitz: Linienzugbeeinflussung (LZB). In: Signal + Draht. 61, Nr. 2, 1969, S. 17–23. Toto zařízení pracovalo na elektronické bázi, teprve počátkem 70. let byla traťová část převedena na počítačový systém.
Nové zařízení LZB 100, které bylo zkoušeno od října 1975, bylo v prosinci 1978 schváleno pro sériovou výrobuOhne Autor: Die weiteren Pläne der Neuen Bahn. In: Bahn-Special, Die Neue Bahn. Nr. 1, 1991, Gera-Nova-Verlag, München, S. 78 f.. Koncem března 1982 schválila "Komise pro vývoj" tehdejších DB pořízení osmi prototypových vozidlových částí LZB 80Meldung LZB-Fahrzeuggerät 80 genehmigt. In: Signal + Draht. 74, Nr. 9, Jahr, , S. 190. Až do 80. let zobrazovalo LZB pouze stávající infrastrukturu (nepřenosná návěstidla). Stávající infrastruktura zůstala zachována, což umožňovalo současný provoz vlaků s i bez vybavení LZB.
V letech 1987 – 1991 bylo na nově budovaných vysokorychlostních tratích Hannover – Würzburg a Mannheim – Stuttgart poprvé použito odlišné uspořádání traťových oddílů. Nepřenosná návěstidla zde kryla pouze místa s kolejovým rozvětvením – nádraží a výhybny, zatímco na širé trati nebyla nainstalována. Mezi těmito místy (Ganzblock, česky mezistaniční oddíl) je trať rozdělena na oddíly (Teilblock) o délce cca 2.500 m bez použití nepřenosných návěstidel. Pokud vlak v režimu LZB vjíždí do mezistaničního oddílu, který ještě není uvolněn, je příslušné nepřenosné návěstidlo zhaslé. Bodové zabezpečovací zařízení (Indusi) je v signalizuje Stůj, avšak vlak v režimu LZB tuto návěst ignoruje.Horst Walther, Karl Lennartz: Einsatz von elektronischen Stellwerken auf Neubaustrecken. In: Eisenbahntechnische Rundschau. 36, Nr. 4, 1987, S. 219–222
Poprvé byl tento způsob řízení dopravy zaveden v květnu 1988 na nově otevřené trati Fulda – Würzburg. V následujících letech byly tratě vybavené starším systémem LZB 100, který ještě nepoužíval výpočetní techniku, rekonstruovány na počítači řízený systém LZB 80
Všechny další nově postavené trati v Německu byly vybaveny návěstidly a traťovou částí vlakového zabezpečovače uvedeným způsobem. K dalším možným krokům – úplné odstranění nepřenosných návěstidel a řízení jízdy vlaků s pohyblivými oddíly dosud nedošlo.
V 70. letech byla zobrazovaná délka trati (elektronický rozhled) 5 km. Stavba prvních vysokorychlostních tratí s maximální rychlostí 280 km/h a spády až 12,5 ‰ si vyžádala další vývoj zařízení, který vyústil do typu "LZB 80" se zobrazovaným úsekem až 10 km dlouhým. V současné době se používá typická délka zobrazovaného úseku pro rychlost 200 km/h 7 km, pro 230 – 280 km/h 10 km a pro 300 km/h 13 km.
Se změnou jízdního řádu 23. května 1993 byla v Rakousku poprvé zavedena u EC vlaků rychlost 200 km/h, a to na 25 km dlouhém úseku Západní dráhy (Westbahn) mezi Lincem a Welsem. Tento úsek byl také vybaven LZB.Meldung Tempo 200 bald auch in Österreich. In: Eisenbahntechnische Rundschau. 42, Nr. 5, 1993, S. 276
Úvahy o rádiovém přenosu návěstí vlakového zabezpečovače
Od konce 70. let byla v rámci projektu ministerstva pro výzkum a technologie (Bundesministerium für Forschung und Technologie) zkoumána možnost přenosu informací LZB rádiovou cestou (mj. i v pásmu 40 GHz). Výsledkem bádání bylo zjištění, že v tehdejší době by bylo převedení na tento systém nehospodárné. Kromě toho zde byla potíž s určováním polohy vlaku – prověřovaly se možnosti měření času letu radiového signálu, satelitní navigace nebo datové body v kolejích. Počátkem 90. let následovala dvouletá studie podporovaná ministerstvem pro vývoj a berlínským senátem, která zvolila použití techniky mobilních telefonů (GSM) jako základ železničního systému bezdrátové komunikace.
Dnešní zavádění ETCS vede k dalšímu rozvoji použití bezdrátové komunikace v zabezpečovací technice. V úrovni 2 se přenášejí data pro jízdu podle elektronického rozhledu v železniční variantě GSM – GSM-R. Ke zjištění polohy jsou používány datové body – tzv. balízy.
Vývojové kroky LZB Následující tabulka přináší přehled nejdůležitějších kroků ve vývoji LZB:
Rok Popis Řízení / délka úseku 1963 Zkušební jízdy na trati Forchheim–Bamberg 1965 Předváděcí jízdy rychlostí 200 km/h na trati Mnichov – Aušpurk s lokomotivou ř. 103.0 1965–1974 Vývoj a prokazování bezpečnosti 1974–1976 Provozní zkoušky na trati Brémy–Hamburk 3 centrály / 90 km 1976 Výstavba trati Hamm–Gütersloh 1978–1980 Pilotní projekt rychlodráhy v Madridu (RENFE) 1 centrála / 28 km 1980–1985 Sériové nasazení u Německých spolkových drah 7 centrál / 309 km 1987 Zahájení provozu na nových vysokorychlostních tratích Fulda–Würzburg a Mannheim–Hockenheim 4 centrály / 125 km 1987 Rozhodnutí Rakouských spolkových drah o zavedení LZB 1988–1990 Další vybudované trati DB 2 centrály / 190 km 1991 Uvedení do provozu na nové trati Hannover–Fulda, v úseku Mannheim – Stuttgart a některých dalších tratích 10 centrál / 488 km 1992 Nová vysokorychlostní trať Madrid–Córdoba–Sevilla (RENFE) 8 centrál / 480 km 1992 První úsek Západní dráhy Vídeň–Salcburk (ÖBB) 1 centrála / 30 km 1995 Uvedení do provozu madridské rychlodrážní linky (Cercanias) C5 2 centrály / 45 km 1998 Uvedení do provozu na rekonstruovaných tratích Hannover–Wolfsburg–Berlin a Würzburg–Norimberk ve spojení s elektronickými stavědly 6 centrál 1999 Uvedení do provozu na trati Offenburg–Basel jako součást pilotního projektu CIR-ELKE – počítačem řízená železnice 4 centrály 2001 Uvedení do provozu v projektu CIR-ELKE – pilotní trať Achern 1 centrála 2002 Uvedení do provozu vysokorychlostní trati Köln–Rhein/Main 4 centrály 2003 Uvedení do provozu na rekonstruované trati Köln–Düren(–Aachen) 1 centrála / 40 km 2004 Uvedení do provozu na rekonstruované trati Hamburk–Berlín 5 centrál 2004 Uvedení do provozu S-Bahn Mnichov (CE2-Software a zkrácené oddíly) 1 centrála 2006 Uvedení do provozu na rekonstruované trati Berlín–Halle/Lipsko (CE2-Software, současně s ETCS 4 centrály 2006 Uvedení do provozu na vysokorychlostní trati Norimberk–Ingolstadt–Mnichov (CE2-Systemsoftware s rozšířením pro výhybky) 2 centrály
Závady Ačkoliv LZB patří k velmi bezpečným systémům, přesto došlo při jeho použití k několika nehodám nebo ohrožením bezpečnosti provozuEric Preuß: Eisenbahnunfälle bei der Deutschen Bahn. transpress Verlag, Stuttgart 2004, , S. 106–109: