Signal- und Betriebssysteme der Washingtoner Metro

Das Signal- und Betriebssystem der Washington Metro besteht aus einem weitverzweigten System von Zugsteuerungen, Stationskennzeichnungen, Zugsignalen, Beschilderungen und Zuglängenberechnung. Die Washington Metro wurde mit fortschrittlichen Funktionen wie der automatischen Zugsteuerung (ATC), dem automatischen Türöffner, der Streckenpostensignalisierung zur Geschwindigkeitsüberwachung und weiteren Automatisierungssystemen ausgestattet, die sie zu einem der wenigen Schnellbahnsysteme in den Vereinigten Staaten mit solchen Merkmalen machen.

Die Metro wurde für den Einsatz eines automatischen Zugsteuerungssystems (ATC) konzipiert, das aus drei Teilsystemen besteht. Das automatische Zugschutzsystem (ATP) schützt Züge, indem es sie trennt, um Kollisionen zu vermeiden. Die automatische Zugüberwachung (ATS) leitet die Züge und trägt zur Einhaltung des Fahrplans bei. ^{[ 1 ]} Diese beiden Teilsysteme liefern gemeinsam die Signale für das Führerstandssignal und ein drittes Teilsystem, den automatischen Zugbetrieb (ATO), der die Züge direkt steuern kann. ^{[ 2 ]} Aufgrund einer Zugkollision im Jahr 2009 , die mutmaßlich durch eine Fehlfunktion des ATC verursacht wurde (später stellte sich jedoch heraus, dass die Ursache nicht im ATC lag), setzte die Metro das ATO-System nach dem Unfall erst wieder ein, als es im September 2014 im Rahmen eines Testprogramms vorübergehend auf der Red Line wieder eingeführt wurde. Die dauerhafte Wiedereinführung auf der Red Line erfolgte 2024 und auf allen anderen Linien 2025. ^{[ 3 ]}

Das automatische Zugbeeinflussungssystem (ATP) nutzt eine codierte Gleisstromkreistechnologie, die ursprünglich von der Firma General Railway Signal aus Rochester, New York, beim Bau der Strecke in den 1970er Jahren geliefert wurde. Es handelt sich um ein lebenswichtiges System , das dem Zug kontinuierlich Informationen über die maximal zulässige Geschwindigkeit auf den Gleisen liefert. Die Geschwindigkeitsbefehle gewährleisten, dass Züge einen sicheren Bremsweg zu Hindernissen einhalten und die zulässige Höchstgeschwindigkeit auf keinem Streckenabschnitt überschreiten. Das System stoppt Züge vor dem übrigen Zugverkehr und vor den Haltesignalen an Stellwerken . Das Führerstandssignalsystem nutzt die Gleisstromkreise , um die Gleisbelegung zu erkennen und den entsprechenden Geschwindigkeitscode zu senden. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Obwohl das ATP-System ausfallsicher konzipiert wurde , neigt die zugrunde liegende Gleisstromkreissteuerung zu parasitären Schwingungen , die dazu führen können, dass das System die Anwesenheit eines Zuges zeitweise nicht erkennt. ^{[ 1 ]} Dies führte 2009 zu dem Zusammenstoß, nach dem die Metro alle Züge manuell steuerte. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

Das Teilsystem zur automatischen Zugüberwachung (ATC) sorgt für die Einhaltung der Zugfolgezeiten und die ordnungsgemäße Einbindung von Zügen an Weichen durch Beschleunigen oder Abbremsen. ^{[ 1 ]} Das System arbeitet mit einer Reihe von Gleisbalisen , die als Informationsbaken fungieren und beim Überfahren der Gleise einen Geschwindigkeitscode an den Zug senden. Die Entwickler haben die Funktion als nicht sicherheitskritisch konzipiert, weshalb das System nicht ausfallsicher ist. ^{[ 2 ]} Das ATC-System kann die vom Führerstandsignalsystem vorgegebene Höchstgeschwindigkeit zu keinem Zeitpunkt außer Kraft setzen.

Der automatische Zugbetrieb (ATS) steuert die Züge so, dass sie zwischen den Stationen mit der von den automatischen Zugbeeinflussungs- und -überwachungssystemen vorgegebenen Geschwindigkeit fahren. Alle U-Bahn-Züge werden von Zugführern besetzt, die die Türen bedienen, Stationsansagen machen und den Zug überwachen. Der Zugführer kann außerdem zwischen Automatik- und manuellem Betrieb wählen. Vom 17. November 1995 bis zum 6. Januar 1996 verpflichtete die U-Bahn-Leitung ihre Mitarbeiter, stets im Automatikmodus zu fahren. Während des Schneesturms von 1996 kam es jedoch am 6. Januar zu einer Kollision, da das ATS-System während des Schneesturms keine korrekten Anweisungen vom Streckenkommunikationssystem empfing und automatisch die Höchstgeschwindigkeit aktivierte. ^{[ 2 ]} Diese Geschwindigkeit wäre bei trockenem Wetter sicher gewesen, doch aufgrund von Eis oder Schnee benötigten die Züge einen längeren Bremsweg, der vom ATC-System nicht vorgesehen war.

Der Betrieb der ATO auf der Red Line wurde am 15. Dezember 2024 wieder aufgenommen. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} Auf der Green und Yellow Line wurde der Betrieb am 23. Mai 2025 wieder aufgenommen, ^{[ 8 ] [ 9 ]} und auf der Blue, Orange und Silver Line am 15. Juni 2025. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Die Fahrzeuge der Baureihe 7000 sind mit einem automatischen Ansagesystem ausgestattet .

Gleise ohne Fahrgastaufkommen (Abstellgleise, Auslaufgleise, Rangiergleise) sind nicht mit einer automatischen Zugsteuerung (ATC) ausgestattet. Grüne Schilder mit der Aufschrift „START ATC“ und „END ATC“ markieren den Beginn bzw. das Ende des ATC-Bereichs.

Das System verfügt über elf mit Buchstaben bezeichnete „Routen“ – Gleisabschnitte, die von einem oder mehreren Diensten genutzt werden: ^{[ 12 ] [ 13 ]}

• Route A: Metro Center nach Shady Grove (Rot)
• Linie B: Metro Center nach Glenmont (Rot)
• Route C: Metro Center nach Huntington über den Arlington-Friedhof (Orange, Blau, Gelb und Silber)
• Linie D: Metro Center nach New Carrollton (Orange, Blau und Silber)
• Route E: Gallery Place nach Greenbelt (Gelb und Grün)
• F-Route: Gallery Place bis Branch Avenue (Gelb und Grün)
• Linie G: D&G Junction (östlich von Stadium-Armory ) nach Downtown Largo (Blau und Silber)
• J-Linie: C&J Junction (südlich der King Street–Old Town ) nach Franconia–Springfield (Blau) ^{[ a ]}
• K-Route: C&K Junction (südlich von Rosslyn ) nach Vienna (Orange und Silber)
• Linie L: F&L Junction (südlich des L'Enfant Plaza) nach C&L Junction (nördlich des Pentagon ) über die Fenwick Bridge (Gelb)
• Route N: K&N Junction (östlich von West Falls Church ) nach Ashburn (Silver)

Innerhalb dieser Strecken ist jede Station durch ein Buchstaben-Zahlen-System gekennzeichnet, das sich aus dem Streckenbuchstaben und der Stationsnummer in aufsteigender Reihenfolge vom geografischen Mittelpunkt des Systems zusammensetzt. Beispielsweise ist auf der Strecke A das Metro Center die Station A01, Farragut North die Station A02, Dupont Circle die Station A03 usw. Metro Center, Gallery Place , L'Enfant Plaza und Fort Totten haben für jede Ebene separate Nummern. ^{[ 14 ]} Für potenzielle Ersatzstationen an den Standorten Potomac Yard (C11) und Wolf Trap (N05) sowie für eine gestrichene Station an der Telegraph Road (J01) wurden Lücken in der Nummerierung gelassen . ^{[ 12 ] [ 14 ]} Die Ersatzstation an der NoMa–Gallaudet University hatte keine geplante Lücke und erhielt die Nummer B35. ^{[ 14 ]}

Feste Signale befinden sich nur an Stellwerken und bestehen aus drei Lampen: zwei roten und einer mit Mondphasenanzeige. Sie zeigen ein rot-rotes Signal für „Halt“, ein weißes Mondphasensignal für „Weiterfahrt“ und ein blinkendes Mondphasensignal für „Weiterfahrt auf abzweigender Strecke“ (nur an neueren Stellwerken; ältere Stellwerke werden mit Signalen dieser Anzeige nachgerüstet). Die Gleise sind in Blockabschnitte unterteilt, die jeweils nur von einem Zug befahren werden dürfen. Diese Methode zum Schutz vor Kollisionen wird von den meisten Eisenbahnsystemen weltweit angewendet. Allerdings gibt es in der Regel keine festen Signale zum Schutz der Blockabschnitte (Signale befinden sich meist nur am Streckenanfang und -ende sowie kurz vor Weichen). Virtuelle Signalzustände werden über ein Führerstandssignalsystem an den Zug übermittelt und dem Lokführer im Führerstand angezeigt. Sie werden außerdem an das automatische Zugbeeinflussungssystem (ATC) weitergeleitet. Die Einfahrt in einen belegten Blockabschnitt wird durch ein automatisches Zugbeeinflussungssystem (ATP) verhindert, das sowohl den manuellen als auch den ATC-Betrieb überwacht und den Zug rechtzeitig vor dem Erreichen eines belegten Blockabschnitts stoppt.

An Weichen, die in Richtung entgegengesetzter Fahrtrichtung zu Ausweichgleisen führen , befindet sich ein „P-Signal“. Dieses einzelne Mondsignal zeigt den Buchstaben „P“ an und ist am Eingang einiger, aber nicht aller Ausweichgleise sowie anderer ausgewählter Stellwerke der Hauptstrecke entgegen der normalen Fahrtrichtung zu finden. Unterhalb des P-Signals, am selben Mast, befindet sich ein Stanzkasten, mit dem der Lokführer die Weiche manuell in die Ausweichrichtung (gegenläufig) stellen kann, sobald das P-Signal leuchtet. Das P-Signal leuchtet nur, wenn ein Zug den zweigleisigen Gleiskreis vor dem P-Signal belegt und alle möglichen Zufahrtswege zum Stellwerk frei sind.

Das von WMATA verwendete Signalsystem ist eine Variante eines Signalsystems, das erstmals bei der Eröffnung der PATCO Speedline im Jahr 1969 eingeführt wurde. Ein identisches System wurde von der Baltimore Metro SubwayLink von ihrer Eröffnung im Jahr 1983 bis zur Umstellung dieses Systems auf CBTC -kompatible Signale verwendet .

Es gibt zwei Gleisschilder: Das „S“-Schild befindet sich an den Gleisen mit Fahrgastbetrieb und signalisiert dem Lokführer, dass sich ein Bahnhof in der Nähe befindet. Es ist maximal 365,75 m (1200 Fuß) vor dem Bahnsteig angebracht. Das „TB“-Schild zeigt dem Lokführer an, dass ein achtteiliger Zug (der längste im System eingesetzte Zug) die Wendeschleife passiert hat, sobald die Zugfront bündig mit dem Schild abschließt, und dass der Zug auf dem gegenüberliegenden Gleis in die Richtung zurückfahren kann, aus der er gekommen ist.

Bei ihrer Eröffnung verkehrte die Metro mit einer Mischung aus vier- und sechsteiligen Zügen. Seit Mitte der 2000er-Jahre werden jedoch keine vierteiligen Züge mehr eingesetzt (mit Ausnahme des Geldzugs ). Es verkehren stets sechs- und achtteilige Züge. 2008 begann die Metro mit der Planung, ausreichend viele Wagen der neuen Baureihe 7000 zu beschaffen , um ausschließlich achtteilige Züge betreiben zu können. ^{[ 15 ]} Die Metro testete achtteilige Züge auch auf der Gelben und Blauen Linie, um den Fahrplan während der Amtseinführung von Barack Obama im Jahr 2009 auszuweiten . ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Anfang 2010 war klar, dass WMATA nicht genügend Waggons für ausschließlich achtteilige Züge beschaffen konnte ^{[ 18 ]} , und im Dezember 2010 verschob WMATA die Pläne auf unbestimmte Zeit. ^{[ 19 ]}

Im Jahr 2021 verkehrten während der Hauptverkehrszeit auf der Red Line 51 % der Züge mit acht Wagen, auf der Orange Line 40 % und auf der Green Line 50 %. Auf der Blue und Yellow Line kamen hingegen nur Züge mit sechs Wagen zum Einsatz, sodass insgesamt 43 von 129 Zügen in voller Länge fuhren, was einem Anteil von 33 % entspricht. ^{[ 20 ]}

Im Jahr 2024 fuhren 40 % aller U-Bahn-Züge mit 8 Wagen. ^{[ 21 ]}