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:

  • Automatische Steuerung von Bahnen
  • Automatisierung im Verschub

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.