Technologien

Die Planung und Steuerung des Bahnverkehrs ist eine der wichtigsten Aufgaben im Eisenbahnbetrieb – das unterscheidet ihn vom Autoverkehr. Künstliche Intelligenz und trainierbare Algorithmen werden künftig in Echtzeit die Steuerung der Züge und die Netzkapazität optimieren. Die KI führt alle Daten zusammen, bewertet sie und setzt sie schließlich in optimierte Anweisungen für Züge und Gleissysteme um. Bei Störungen kann ein KI-basiertes System umgehend Handlungsempfehlungen erzeugen: Das spart wertvolle Zeit. Auf diese Weise lässt sich ungenutztes Potenzial des Gesamtnetzes voll ausschöpfen.

Die Einführung der Digitalen Leit- und Sicherungstechnik (DLST) ist in vielfacher Hinsicht ein großer Sprung in eine neue digitale Zukunft. Schritt für Schritt soll die DLST die teilweise über 100 Jahre alte Stellwerkstechnik ablösen. Diese wird netzweit durch das European Train Control System (ETCS) und die neuen Digitalen Stellwerke (DSTW) ersetzt, welche künftig mit einem einheitlichen integrierten Leit- und Bediensystem (iLBS) bedient werden. Die Einführung der DLST hat viele Vorteile für die Infrastruktur: Die Bedienung, die Instandhaltung und auch die Qualifizierung wird so verbessert und vereinfacht. Mit der neuen DLST schaffen wir auch die Plattform für weitere digitale Technologien, durch deren Zusammenspiel das digitale Bahnsystem sein volles Potenzial entfaltet. So kann z. B. in Verbindung mit einer gleisgenauen Echtzeitortung in deutlich kürzeren Abständen und trotzdem hochsicher gefahren werden.

Damit Züge in optimalem Abstand zueinander fahren können, müssen sie sich während der Fahrt kontinuierlich, sicher und hochpräzise orten. Technologien wie Satellitenortung, digitale Karte und Sensoren am Fahrzeug machen es möglich: Neben der Position stellen sie unter anderem Geschwindigkeit, Beschleunigung und Zugvollständigkeit fest und übermitteln die Daten an das Verkehrsmanagement. Die digitale Karte ist der zentrale Speicher für die Infrastrukturdaten und sozusagen der „digitale Zwilling“ der Schiene.

In Zukunft werden Züge ihr Umfeld selbst wahrnehmen und analysieren. Mit Sensoren wie Kamera, Lidar oder Radar können die Fahrzeuge Objekte und Hindernisse auf ihrer Strecke erkennen und klassifizieren. In Kombination mit der digitalen Karte wird eine landmarkenbasierte Lokalisierung realisiert – zum Beispiel über Gebäude im Gleisumfeld. Auch können Störungen erkannt und beurteilt werden, was die Reaktionszeit deutlich verkürzt.

Die Automatisierung von Fahrzeugsystemen wie z. B. Anfahren, Beschleunigen, Bremsen oder automatische Türsteuerung sind eine wichtige Voraussetzung für das automatisierte Fahren. Diese Systeme ermöglichten z.B. ein automatisches, hochpräzises Beschleunigen und Bremsen und garantieren so die exakte Einhaltung von Geschwindigkeitsvorgaben. Das schafft Kapazität, verringert den Energiebedarf sowie den Verschleiß.

Digitalisierung, Automatisierung und künstliche Intelligenz sind der Schlüssel für eine höhere Kapazität und eine optimale Auslastung des Schienennetzes. Je breiter neue digitale Technologien zum Einsatz kommen, umso komplexer und umfangreicher wird der Datenverkehr. Ein höherer Automatisierungsgrad geht einher mit neuen Anwendungsfällen und anspruchsvolleren Anforderungen an die Datenkommunikation. Das geht nicht ohne ein leistungsfähiges Mobilfunknetz. Deshalb entwickeln Bahnbetreiber und Telekommunikationshersteller gemeinsam das sogenannte Future Railway Mobile Communication System (FRMCS), das auf der 5G-Mobilfunktechnologie basiert.

Die Basis für die Zukunftsfähigkeit der neuen digitalen Technologien ist eine IT-sichere und skalierbare Infrastruktur zur Datenverarbeitung. Zusammen mit anderen Bahnen, IT-Herstellern und den Herstellern von Leit- und Sicherungstechnik erarbeiten wir das Konzept einer „Safe Computing Platform“ für den Bahnsektor. Um neueste Entwicklungen für die Bahn nutzbar zu machen, basiert die Plattform so weit wie möglich auf branchenübergreifender Standardsoftware.

Die Cloud-Technologie ist – ebenso wie 5G – eine Querschnittstechnologie. Sie stellt sicher, dass alle technologischen Innovationen in Echtzeit zusammenarbeiten. Diese cloudbasierte Datenverarbeitungsinfrastruktur sorgt dafür, dass zu jeder Zeit und von überall auf die sogenannte digitale Karte zugegriffen werden kann: Sie ist der zentrale Speicher für statische und dynamische Infrastrukturdaten.

Um sicheren Zugverkehr zu garantieren, müssen Züge aufgrund ihres langen Bremsweges einen Sicherheitsabstand zueinander einhalten. Dafür wird eine Strecke heute in ortsfeste, physikalische Blockabschnitte eingeteilt, welche für den nachfahrenden Zug gesperrt sind, solange der vorausfahrende Zug diese noch nicht verlassen hat. Mit dem Advanced Protection System erarbeitet die Digitale Schiene Deutschland gemeinsam mit europäischen Partnern daher eine zugzentrische Sicherungstechnik, die sich von der Sicherung des Zugverkehrs über Blöcke löst und eine neuartige Sicherungslogik einführt. Das führt zu mehr Kapazität, flexibleren Betriebsabläufen und vereinfachter Streckenausrüstung.