Signal+Draht-Kongress 2022

Der 22. Signal+Draht-Kongress fand dieses Jahr am 17.und 18. November als „Hybridveranstaltung“ statt und hatte den Themenschwerpunkt „Neues Zusammenspiel von Fahrzeug und Strecke“ im Fokus. Fachexperten von Behörden, Lieferfirmen, technischen Beratungsfirmen und aus Eisenbahnverkehrs- sowie Eisenbahninfrastrukturunternehmen teilten ihr Wissen in zahlreichen spannenden Vorträgen.

Einige Highlights werden wir im Nachfolgenden kurz vorstellen.

Pilot Digitaler Knoten Stuttgart
Die nachträgliche digitale Ausrüstung von bestehenden Fahrzeugen ist aufgrund der Inhomogenität in der Fahrzeugflotte herausfordernd. Die Ausgestaltung einer passgenauen generischen Lösung „out of the box“ ist nicht möglich. Eine Nachrüstung in bestehende Fahrzeuge ist in etwa doppelt so aufwändig als eine Ausrüstung ab Werk.

Viel Potential bzgl. Kapazitätssteigerung etwa steckt im Feintuning der Fahrzeugparameter.

Die Klimaziele in Europa erfordern umfassende Maßnahmen im Eisenbahnsektor. Es gilt Fahrgastzahlen zu verdoppeln, die Sicherheit zu steigern und zugleich den CO2-Ausstoß zu halbieren. Mit der alleinigen Bereitstellung von finanziellen Mittel sind diese Herausforderung nicht bewältigbar. Der notwendige Ausbau von Infrastruktur und Fahrzeugen würde eine sprungartige Steigerung der Produktionskapazitäten sowie der Anzahl an Fachkräften innerhalb der Lieferindustrie voraussetzen.

Beides ist nur bedingt in gefordertem Tempo erreichbar. Laut Vertreter der Lieferindustrie würden europaweit einheitliche Lösungen mit wenig Kundenspezifika sowie eine Beschränkung auf den minimal erforderlichen Ausrüstungsumfang, helfen. Die Koordination dazu erfordere jedenfalls eine zentrale Stelle.

Praxiserfahrungen mit ATO over ETCS bei der S-Bahn Hamburghen für ETCS sind gestellt
Auf der Hamburger S-Bahn gelang es innerhalb von nur 3 Jahren Projektlaufzeit in einem Pilotprojekt die Anwendbarkeit von ATO over ETCS (GoA2) in zwei Bahnhöfen zu zeigen. Es wurden zwei Anwendungsfälle realisiert: Erstens wurde eine hochautomatisierte Zugfahrt, bei der jedenfalls noch ein Triebfahrzeugführer in überwachender Rolle an Board ist, realisiert. Zweitens wurde an der Streckengrenze ein System zur vollautomatisierten Rangierfahrt (führerlos) geschaffen.

Signal+Draht Kongress 2022

Das Regionalbahnkonzept der ÖBB
Auch die berühmte „Last Mile“ darf bei der Ausrüstung der digitalen LST nicht ausgelassen werden. In Österreich sind das 38 Regionalbahnstrecken mir einer Streckenlänge von ca. 1.300 km sowie unzähligen Eisenbahnkreuzungen. Ziel des Vorhabens ist, im ersten Schritt einen Ausrüstungsstandard zur Ausrollung auf den Regionalbahnstrecken zu entwickeln.

Bei der Auswahl der passgenauen Technologie halfen „Technologiesteckbriefe“. Bewertet wurde anhand der Kriterien Reifegrad, Lebenszykluskosten, Konformität zu Vorgaben, Vereinbarkeit mit betr. Prozessen und Integrierbarkeit. Zusammenfassend bestehen die technischen Kernelemente des Ausrüstungsstandards aus ETCS L2 only inklusive Anwendung eines innovativen Verschub-Konzepts zur weiteren Reduzierung der Außenlichtsignalisierung. Der entwickelte Standard passt in die bestehende Rahmenstrategie der ÖBB und erfüllt die geforderte betriebliche und technische Passgenauigkeit.

Die Digitale Automatische Kupplung und ihre Wechselwirkungen mit der LST
Die Smart Mobility Strategie der EU sieht eine Steigerung des Schienengütertransportes um mind. 50% vor. Dazu ist eine enorme Effizienzsteigerung in diesem Sektor notwendig, die u.a. durch die Einführung einer einheitlichen Digitalen Automatischen Kupplung (DAK) erreicht werden soll. Dabei ist nicht nur die riesige Menge an umzurüstendem Rollmaterial (rd. 460.000 Wagons und 17.000 Loks) eine Herausforderung, sondern auch die dafür notwendige IT-Umgebung.

Mit einer digitalen Kupplung könnte nämlich alles mit allem interagieren und es gibt eine enorm hohe Zahl an IT-Migrationsmöglichkeiten. Die Software muss aber fertig sein, bevor mit der Migration der Hardware gestartet werden kann. Dazu hat sich das European DAC Delivery Program (EDDP) von Europe’s Rail eine DAC Migration Roadmap mit entsprechenden Vorbedingungen überlegt, die erfüllt sein müssen, bevor der Rollout gestartet wird. Dieser soll 2026 beginnen und über 6 Jahre laufen. Ein sehr ambitioniertes Ziel, aber der Co-Programm-Manager des EDDPs gab sich zuversichtlich, dass es mit entsprechender Anstrengung erreicht werden kann.

5G und FRMCS: Öffentliches vs. Privates Netz & Geschäftsmodelle und Umsetzungskonzepte in Österreich
Gleich zwei Präsentationen drehten sich um das zukunftsträchtige Thema 5G und FRMCS. Grundsätzlich ist der Ansatz, die Vorteile von 5G in den Bahnbereich hineinzutragen, während ein besonderer Fokus hierbei auf die hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit der Netze liegt.

Ein essenzielles Konzept, das hierfür zum Einsatz kommen soll, ist das sogenannte Network Slicing. Dadurch können Ressourcen für besondere/kritische Anwendungen exklusiv reserviert werden und die Koexistenz von Services unterschiedlicher Priorisierung rückwirkungsfrei parallel stattfinden. Durch die Möglichkeit flexibler Architekturen kann die jeweilige Lösung auch an die Spezifika der mit Mobilfunk versorgten Strecke angepasst werden – so kann schließlich eine Unterscheidung von Haupt-Trassen und Nebenstrecken erfolgen.

Eine Abstimmung aller relevanten Stakeholder – Bahnbetreiber, Mobilfunkbetreiber und Herstellern von Mobilfunk-HW – ist für die Ausnutzung der sich natürlich ergebenden Synergien unabdingbar. Bei der ÖBB laufen schon erste Trials und eine Nutzung im laufenden Betrieb ist ab 2030 vorgesehen.

Fazit der Vorträge beim Signal+Draht-Kongress 2022
Der ETCS-Roll Out in Europa schreitet voran. Erste große Herausforderungen in einzelnen Piloten sowie im Flächenrollout zeichnen sich ab. Zum Erreichen der gesetzten Ziele ist ein gewaltiger Kraftakt notwendig, welcher nur durch gute Zusammenarbeit aller beteiligten Parteien bewältigbar erscheint.

Die team ist bei allen zeitkritischen Projekten mit hohem Innovationsgehalt in diesem Themenbereich der ideale Partner. Als herstellerunabhängiges Beratungsunternehmen unterstützt die team ihre Kunden direkt an der Schnittstelle zu Anlagen- und Systemlieferanten. Die „richtige“ Lösung für den jeweiligen Anwendungsfall benötigt ein hohes Maß an Fachkompetenz und professioneller Methodik. teamExperten setzen dabei auf langjährige Erfahrungen aus verschiedensten kritischen Infrastrukturen.

Testfahrten am Bahnhof Stadlau

Im System „Eisenbahn“ herrschen geringe Reibwerte zwischen Rad und Schiene. Diese Eigenschaft hat folgenden Vorteil: Die Bahn bewegt sich sehr energieeffizient fort.

Bedingt durch den geringen Reibwert ist der Bremsweg wiederum länger als zum Beispiel bei einem herkömmlichen PKW. Damit das Schienennetz auch in Zukunft nachhaltig, performant und sicher bleibt, ist die präzise Kenntnis des Anhaltewegs notwendig. team unterstützte die ÖBB dabei, das Bremsmodell durch Testfahrten in der Praxis zu bestätigen.

Achtung, Testfahrt! Unser Beitrag für einen sicheren Bahnverkehr
Bei strahlendem Sonnenschein war es am 8. und 9. Mai so weit – gemeinsam mit der ÖBB-Infrastruktur AG führte team Testfahrten am Bahnhof Stadlau durch. Ziel war es, den genauen Anhalteweg aus geringen Geschwindigkeiten mit typischen Personen- und Güterzügen zu ermitteln. Die Kenntnis des Anhaltewegs ist für die Eisenbahn essenziell, um das System so zu gestalten, dass alle Sicherheitsaspekte eingehalten werden.

Zwar kann mit Simulationsmodellen der Anhalteweg näherungsweise berechnet werden. Für belastbare Ergebnisse ist es jedenfalls sinnvoll, die Simulationsergebnisse mit Ergebnissen aus der Praxis zu validieren.

Ein voller Erfolg: Testfahrten bestätigen erwartete Ergebnisse
Die Testfahrten zur Überprüfung des Anhaltewegs wurden jeweils mit Personen- und Güterzügen durchgeführt. Das sehr unterschiedliche Verhalten von Personen- und Güterzügen bestätigte sich, wie erwartet.

Die Testsequenzen konnten an den Testtagen effizient durchlaufen werden und die vorausberechneten Werte zeigten gute Übereinstimmung mit den beobachteten Werten der Testfahrten! Das Zusammenspiel mit den Kollegen der ÖBB aus der Fahrdienstleitung, Triebfahrzeugführer und Experten des Betriebs und Sicherungstechnik war hervorragend und unkompliziert. Damit waren die Testtage, nicht nur aufgrund des hervorragenden Wetters, sondern auch aufgrund der professionellen Unterstützung durch team, ein voller Erfolg.

Die Aufgabe von team bestand in einer vollumfänglichen Betreuung der Testfahrten. Diese reichte von der intensiven Vorbereitung (inkl. Konzeptionierung eines geeigneten Messverfahrens) über die Abwicklung der Testfahrten bis hin zur umfänglichen Dokumentation und Auswertung der Testergebnisse.

Signal+Draht-Kongress 2020

Der Signal+Draht-Kongress feierte dieses Jahr sein 20-jähriges Jubiläum. Der zweitägige virtuelle Kongress wurde vom 12. – 13. November 2020 abgehalten und behandelte den Themenschwerpunkt „Digitalisierung der LST“.

Erhöhung Anteil der Eisenbahn am Modalsplit
Die Verlagerung der Mobilität auf das umweltfreundliche Verkehrsmittel Eisenbahn ist eine wesentliche Maßnahme zum Erreichen der ambitionierten Klimaziele. Um den Anteil der Eisenbahn am Modalsplit zu erhöhen, müssen zum einen die Wettbewerbsfähigkeit der Eisenbahn als Transportmittel gesteigert, zum anderen höhere Zugkapazitäten unter Einhaltung höchster Sicherheitsstandards geschaffen werden.
ETCS soll für diese Vorhaben als Grundlage dienen. Deshalb arbeiten Politik, Infrastrukturbetreiber und Industrie mit Nachdruck an der Vorbereitung des Flächenrollouts.

Weichen für ETCS sind gestellt
Die Eisenbahninfrastrukturunternehmen (EIU) in Europa sind sich in einem gemeinsamen ETCS-Zielbild einig – mit ETCS sollen die Weichen für einen führerlosen Betrieb (ATO) gestellt werden! Eines steht dabei fest – die Eisenbahninfrastrukturunternehmen haben sich in den ETCS Rolloutplänen ambitionierte Termine gesetzt.

Die innovative Technik kann dieses ambitionierte Zeitmanagement auf zwei Arten unterstützen:
Einerseits ermöglicht sie, dem hohen, kurzweiligen Bedarf an Personal entgegenzuwirken, indem Prozesse automatisiert ablaufen können.
Zum anderen interagiert ETCS stark mit Planungs- und Durchführungsprozessen, die für das Zugfahren erforderlich sind. Bei der Digitalisierung dieser Prozesse können ETCS kompatible Schnittstellen realisiert werden, um damit den Integrationsaufwand von ETCS zu senken. Langfristig wird dadurch ein wesentlicher Beitrag für die Effizienzsteigerung der Eisenbahn geleistet.

Digitale LST – ein Ansatz für Nebenbahnen
Die infrastrukturseitige ETCS-Ausrüstung ist kostenintensiv. Diese Tatsache haben die Experten des Kompetenzzentrums Bahnsicherungstechnik (CERSS) erkannt und einen ressourceneffizienten Ansatz für eine digitale LST auf Nebenbahnen entwickelt. Kern dieses Ansatzes ist es, sicherungstechnische Funktionen, inklusive der Zugintegritätsprüfung auf das Fahrzeug, auszulagern. Eine teure, streckenseitige Stellwerkstechnik wird damit überflüssig, denn die streckenseitigen Weichenmodule stehen mit den Fahrzeugen über Funk in Verbindung. So erfolgt die Meldung der Weichenlagen an die Fahrzeuge.
Die Zugortung wiederum erfolgt GPS-basiert. Zusätzlich am Zug angebrachte Sensoren erhöhen dabei die Ortungsgenauigkeit. Technologiebedingt geht mit GPS eine gewisse Ortungsungenauigkeit in Tunnelbereichen einher. Diesen Aspekt versucht man durch den Verweis auf die niedrigeren Anforderungen im Bereich der Nebenbahnen zu entkräftigen. Die Kompatibilität der neuartigen LST zu ETCS ist damit gegeben und hat großes Potential. Derzeit befindet sich dieses Konzept jedoch noch in der „Proof of Concept“ Phase.

Digitale LST als „Enabler“ für eine wettbewerbsfähige Eisenbahn
Der diesjährige Signal+Draht-Kongress hat gezeigt, dass die Politik in Zukunft stark auf das Transportmittel Eisenbahn setzt. In den europäischen Ländern wird die Weiterentwicklung der Eisenbahn gefördert. Nur durch effiziente Maßnahmen ist es möglich, den Wettbewerbsvorteil der Eisenbahn im Vergleich zu anderen Verkehrsträgern auszubauen.
Eine europaweit interoperable LST ermöglicht dabei den Übergang von einer Mehrfachausrüstung hin zu einer Einfachausrüstung der Fahrzeuge. Zusätzlich wird eine Basis für den automatisierten Betrieb geschaffen, um in Zukunft kostensparender und effizienter zu sein.

team ist bei allen zeitkritischen Projekten mit hohem Innovationsgehalt in diesem Themenbereich der ideale Partner- durch umfassendes Fachwissen in der LST und einem hohen Maß an Professionalität im Prozess- und Projektmanagement.

Automatisierung im Bahnverkehr

Automatisierung, Digitalisierung, Industrie 4.0 – es handelt sich hier um gängige Schlagworte für innovative Ansätze und die Modernisierung gegenwärtiger Technologien. In den Medien werden diese Bereiche meist im Umfeld der Industrie beleuchtet.

Beispielhaft für solche Industrieanlagen steht der Bahnverkehr. Knapp 5.000 km umfasst das österreichische Schienennetz! Umso mehr scheint es an der Zeit, sich mit dem Thema „Automatisierung“ in diesem Kontext näher zu beschäftigen. Soviel vorweg: Die Potenziale der Automatisierung im Bahnverkehr sind enorm – vom verbesserten und nachfragegerechten Fahrplanangebot, über die Attraktivitätssteigerung im Transportwesen Bahn, Energieeinsparungen, bis hin zur Reduktion weiterer Ressourcen. Zur näheren Betrachtung werden in diesem Blog zwei mögliche Anwendungsgebiete näher erforscht:

Ein Mix aus Alt und Neu: der aktuelle Bestand an Infrastrukturanlagen
Die Bahn ist seit mehr als einem Jahrhundert ein etablierter Verkehrsträger. Im Bestand der Infrastrukturanlagen ist ein bunter Mix aus Alt- und Neusystemen zu finden, bahntypisch mit einer sehr hohen Lebenszyklusdauer. Als Voraussetzung zur Automatisierung eines Prozesses ist es notwendig, dass alle Regelgrößen zuverlässig digital verfügbar und steuerbar sind.
Das birgt jedoch auch Herausforderungen: Die Weichenlagen und Signalzustände eines traditionsreichen, 100-jährigen Stellwerks lassen sich nicht ohne Weiteres digital erfassen bzw. steuern. Länderspezifische Vorgaben und Regelwerke sind ebenso verpflichtend einzuhalten.

Automatische Steuerung von Bahnen
Vielversprechende Pilotprojekte für den Nahverkehr und U-Bahnbetrieb haben bereits gezeigt, wie die automatische Steuerung – also der fahrerlose Betrieb – umgesetzt werden kann. Als Beispiele dienen die U-Bahnen in Nürnberg und Lille sowie die Hochbahn in Dortmund.
Infrastrukturanlagen im Fernverkehr zeichnen sich durch fünf wesentliche Merkmale aus: 1. kein abgegrenzter Fahrbereich, 2. ein großes Streckennetz, 3. mehrere Infrastrukturbetreiber, 4. mehrere Eisenbahnverkehrsunternehmen (EVU) sowie ein großer Fuhrpark unterschiedlicher Fahrzeugtypen u.a. Das Gesamtsystem wiederum besteht aus den beiden Komponenten Fahrzeug und Infrastruktur (Eisenbahnstrecke). Diese Beschaffenheit macht die Automatisierung im Fernverkehr jedoch zu einem herausfordernden Unterfangen.

Von der Zugsicherung zur Zugautomatisierung
Für die Sicherheit einer Zugfahrt ist weiterhin das bestehende Zugsicherungssystem verantwortlich. Bei der Infrastruktur wiederum wird zwischen der Zugsicherung und der Zugautomatisierung unterschieden. Wesentlich ist, dass auf Grundlage des Zugsicherungssystems ein System zur Automatisierung von Zugfahrten aufgesetzt wird.
Auf EU-Ebene werden dazu im Programm „Shift2Rail“ die Optimierungspotentiale aus den Technologiefeldern Automatisierung, Digitalisierung und „Künstliche Intelligenz“ für den Transportträger Bahn untersucht. Daraus wurde die Notwendigkeit zur Standardisierung abgeleitet und mit der Arbeitsgruppe „ATO over ETCS“ (Automatic Train Control over European Train Control System) eine entsprechende Maßnahme eingeleitet. Ziel war es, die Anforderungen an ein europäisch einheitliches System zu spezifizieren. Diese Spezifikation zu „ATO over ETCS“ befindet sich derzeit noch in Ausarbeitung.

Automatisierung im Verschub
Zur Automatisierung von Vorgängen im Verschub wurden bereits erste Forschungsprojekte im Flachrangieren (ohne Abrollberg) umgesetzt. Mittels 1. hochpräziser GPS-unterstützter Lokalisierung von Verschublok und Waggon sowie 2. der Verwendung einer Schnappkupplung zur Kopplung von Waggon und Lok, erforschte das BMWi-Förderprojekt „Galileo Online: GO!“ ein Konzept für den automatisierten Verschub. Die im Rahmen dieses Projekts entwickelte, zuverlässige und hochpräzise Positionsbestimmung ermöglicht eine permanente Zugvollständigkeitsprüfung – bei Wagenverlust erfolgt eine sofortige Sperre des betroffenen Streckenabschnitts.

Fazit
Zusammenfassend lässt sich festhalten: Die Automatisierung im Bahnverkehr wird in Zukunft erforderlich, um im Vergleich zu anderen Verkehrsträgern wettbewerbsfähig zu bleiben. Zur automatischen Steuerung der Bahn im Fernverkehr bildet ein europäisches, einheitliches Zugsystem die Grundlage. Die Einführung von ETCS auf dem Streckennetz in Österreich ist damit eine solide Vorbereitung hin zur automatischen Steuerung von Zügen in Österreich. team unterstützt ihre Kunden auf diesem hochspannenden Weg.