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Digitales Stellwerk

Stellwerk auf Basis eines Computernetzwerks

Unterschiede zu herkömmlichen ESTWBearbeiten

Digitale Stellwerke sind die Weiterentwicklung elektronischer Stellwerke. Sie unterscheiden sich u. a. dadurch, dass die zentrale Rechnereinheit des Stellwerks nicht mehr physisch bei der Bahn vor Ort steht, sondern in beliebiger Entfernung zur Außenanlage errichtet werden kann.[2] Jede Stelleinheit ist über ein IP-Netzwerk mit einem Gleisfeldkonzentrator (GFK) verbunden und kann von diesem auch mit Strom versorgt werden. Digitale Stellwerke ermöglichen Kosteneinsparungen, indem eine Vielzahl an Signalkabeln eingespart und der Stellbereich vergrößert werden kann.[1][3] Zudem kann die Stellwerks-Hardware gemeinsam von mehreren Bahnen genutzt werden.[2]

DSTW-EntwicklungsschritteBearbeiten

DB Netz plant die Realisierung der DSTW/Neupro-Architektur in den drei Stufen: Referenzimplementierung, Vorserienprojekte und Serie.[4] Nach der Integration des Projektes NeuPro der DB Netz AG in das 2014 gemeinsam mit anderen Infrastrukturbetreibern gegründete Projekt Eulynx wird die Entwicklung auf europäischer Ebene abgestimmt.[1]

Zunächst wurde die DSTW-Systemarchitektur mit IP-Kommunikation bis zur Stelleinheit ab 2009 mit den Stellwerken vom Typ EBI Lock 950 des Herstellers Bombardier Transportation erprobt.[5]

Später wurden die einzelnen Schnittstellen der DSTW/Neupro-Architektur jeweils anhand einzelner Referenzimplementierungen in herkömmlichen elektronischen Stellwerken erprobt. Im Bahnhof Annaberg-Buchholz Süd erfolgte bereits ab 2014 ein Probebetrieb mit Signalen. Ab November 2017 wurden auch Weichen und Achszähler mit einbezogen.[6]

Im Dezember 2015 erfolgte die Inbetriebnahme der ersten NeuPro-Schnittstelle Interlocking-System „SCI-ILS“ zwischen dem ESTW Kreiensen des Herstellers Bombardier Transportation und dem Nachbar-ESTW Naensen des Herstellers Siemens[7].

Nach der Abnahme durch das deutsche Eisenbahn-Bundesamt ging das Stellwerk Annaberg-Buchholz Süd am 19. Januar 2018 regulär in Betrieb.[8] Im Zuge dieser zweiten Projektphase wurden die standardisierten Schnittstellen für Lichtsignale (SCI-LS), Achszähler (SCI-TDS) und Weichen (SCI-P) einbezogen.

Im Rahmen von Vorserienprojekten realisiert DB Netz digitale Stellwerke, in denen alle erforderlichen DSTW/Neupro-Schnittstellen gemeinsam zum Einsatz kommen. Damit wurde die Produktzulassung verschiedener Hersteller erreicht und die Planungsgrundlagen für die anschließende Phase des Serienrollouts geschaffen.

Die Umsetzung der Vorserienprojekte wurde im November 2015 beschlossen.[9]

In Deutschland wird eine flächenhafte Einführung digitaler Stellwerke in Verbindung mit dem European Train Control System (ETCS) erwogen. Die Deutsche Bahn erwartet im Rahmen des inzwischen als „Digitale Schiene Deutschland“ bezeichneten Programms eine Kapazitätssteigerung um bis zu 20 Prozent (Stand: Januar 2018).[10] Die Umstellung soll dabei in ganzen Netzbezirken erfolgen.

 
2018 wurde Zugverkehr auf der Gornergratbahn „über die Cloud“ geregelt.

Im September 2018 betrieb Siemens bei den Appenzeller Bahnen laut eigenen Angaben weltweit erstmals ein „Stellwerk in der Cloud“.[11] Der Neubauabschnitt der Durchmesserlinie wurde vor der regulären Eröffnung genutzt, um ein digitales Stellwerk vom rund 60 Kilometer entfernten Siemens-Standort Wallisellen bei Zürich aus versuchsweise über ein öffentliches Datennetz zu betreiben. Die zentrale Rechnereinheit des Stellwerks stand in einem gesicherten Technikraum des Herstellers.[2][12] Die Datenverbindung war an beiden Enden mit redundanten Verschlüsselungsgeräten gesichert.[11] Anfangs Oktober 2018 wurden die für die Erprobung notwendigen Anpassungen wieder zurückgebaut.[2] Bereits seit 2017 setzt die Gornergratbahn (GGB) das Leitsystem Iltis Netz im Rahmen eines Pilotprojekts auf „Cloud“-Basis ein. Dabei befindet sich die den Stellwerken übergeordnete Leittechnik nicht bei der GGB in Zermatt, sondern bei Siemens in Wallisellen.[13] Siemens plant, den Bahnen die komplette Stellwerkstechnik als Full-Service-Paket anzubieten.[11]

Entwicklung in DeutschlandBearbeiten

Referenzimplementierungen einzelner DSTW-SchnittstellenBearbeiten

Bei den Referenzimplementierungen in konventionellen elektronischen Stellwerken wurde auf eine gleichmäßige Beteiligung der Hersteller geachtet. Dabei wurde für die Lastenhefte der jeweiligen Schnittstellen der Prozess gemäß der Verwaltungsvorschrift Neue Typzulassung von Signal-, Telekommunikations- und Elektrotechnischen Anlagen[14] des EBA durchlaufen, womit sich diese Schnittstellen in Folgeprojekten mit geringem Zulassungsaufwand nutzen lassen. Ein freigegebenes Lastenheft als Grundlage für weitere Entwicklungen sollte Ende 2017 zur Verfügung stehen. Durch standardisierte Schnittstellen, reduzierten Verkabelungsaufwand und intelligente Zustandsüberwachung sollen höhere Leistungsfähigkeit, höhere Verfügbarkeit und mehr Wirtschaftlichkeit erreicht werden.[15]

 
Signalschaltkasten im Bahnhof Annaberg-Buchholz Süd

Die Referenzimplementierungen sind:

  • SCI-RBC (Standard Communication Interface Radio Block Centre): Schnittstelle zur ETCS-Streckenzentrale
    • Leipzig-Neuwiederitzsch (Realisiert 10/2015)
  • SCI-ILS (Standard Communication Interface Interlocking System): Schnittstelle zum Nachbarstellwerk
    • Kreiensen/Naensen (Realisiert 12/2015)
  • SCI-LX (Standard Communication Interface Level Crossing): Schnittstelle für Bahnübergänge
    • Friedrichshafen (Realisiert 12/2016)
    • Lindaunis (Geplant bis 12/2018)
  • SCI-CC (Standard Communication Interface Command & Control): Schnittstelle zum Bedienplatz
    • Göttingen (Geplant bis 12/2018)
  • SCI-IO (Standard Communication Interface Input/Output): Schnittstelle für universelle digital Ein- und Ausgabesignale
    • DSTW-Vorserienstellwerk Harz-Weser (Geplant bis 12/2018)
  • SCI-LS (Standard Communication Interface Light Signal): Schnittstelle zu Lichtsignalen
  • SCI-TDS (Standard Communication Interface Train Detection System): Schnittstelle zur Gleisfreimeldeeinrichtung
    • Annaberg-Buchholz Süd (Realisiert 1/2018)
  • SCI-P (Standard Communication Interface Point): Schnittstelle zur Steuerbaugruppe für Weichenantriebe
    • Annaberg-Buchholz Süd (Realisiert 1/2018)

Vorserienprojekte mit vollständiger DSTW-ArchitekturBearbeiten

Die fünf DSTW-Vorserienprojekte von DB Netz sind:[16]

Die Bauarbeiten begannen im Juni 2019.[21] Die Inbetriebnahme ist für 2021 vorgesehen.[22]
Das DSTW Warnemünde sollte als zweites (Vorserien-)DSTW in Deutschland im September 2019 in Betrieb gehen.[25][26] Der Zuschlag erfolgt im Juni 2017 an Scheidt&Bachmann und Siemens. Im Juli 2018 wurde aus Termingründen entschieden, eine reine Siemens-Lösung umzusetzen. Die Arbeiten für erste Baustufe wurden im Oktober 2018 begonnen.[9] Die Inbetriebnahme erfolgte letztlich am 30. Oktober 2019.[27] Zunächst wird der Streckenabschnitt zwischen Rostock-Bramow und Warnemünde Werft gesteuert, im Mai 2020 soll die zweite Inbetriebnahmestufe (mit dem Personenbahnhof Warnemünde) in Betrieb genommen werden.[9] Im Mai 2020 soll der umgebaute Personenbahnhof Warnemünde in das Stellwerk integriert werden.[28] Das Stellwerk umfasst 90 Stelleinheiten.[9]

DSTW-Serien-RolloutBearbeiten

  Teile dieses Abschnitts scheinen seit Mai 2019 nicht mehr aktuell zu sein.
Bitte hilf mit, die fehlenden Informationen zu recherchieren und einzufügen.

Der Serienlieferung bei der Deutschen Bahn sollte im Jahr 2020 mit dem Baubeginn in den folgenden Netzbezirken beginnen:

  • Saarbrücken
  • Minden
  • Rostock
  • Neustadt (Holstein)

Im Endzustand soll der Zugverkehr in Deutschland, der 2019 von rund 2600 Stellwerken diverser Bauarten gesteuert wurde, von 280 digitalen Stellwerken gesteuert werden.[27]

Entwicklung in der SchweizBearbeiten

In der Schweiz analysiert man nach der vollständigen ETCS-Einführung im Netz die praktischen Auswirkungen. Dabei gibt es das Gebiet der Entwicklung technischer Leistungsfähigkeit wie Zugfolgezeiten und Verkehrslenkung sowie des ökonomischen Wettlaufs mit den Kosten des Straßenverkehrs. Für beide Bereiche hat man erkannt, dass man sie durch Verwendung von Ideen und Vorgehensmodellen der Organisation EULYNX sowie daraus hervorgegangener Prototypen eines Digitalen Stellwerkes gemeinsame Lösungen finden kann. Das Gesamtprojekt der schweizerischen Schieneninfrastrukturbetreiber läuft unter der Bezeichnung Smartrail 4.0.

Im technischen Bereich hat man festgestellt, dass die Leistungsfähigkeit hochoptimierter, optisch signalisierter Bahnstrecken nicht durch normale Kopplungen von Stellwerk und ETCS-Streckenzentrale (RBC) erreicht werden können. Bei näherer Untersuchung fand man auch die grundlegenden Ursachen.[31] Zur Abhilfe hat man ein integriertes "ETCS-Stellwerk" projektiert, welches die Stellwerksfunktion (ESTW) mit der ETCS-Streckenzentrale kombiniert.[32] Durch diese Integration gelingt es, die sicherheitsrelevanten Funktionen beider Elemente zu vereinigen und durch eine neue "geometrische" Logik des Stellwerkes auf generischem Weg die Lage und Anzahl der Fahrstraßen zu optimieren und die Bereitstellung zu beschleunigen. Übergeordnet greift man den Begriff des Traffic Management Systems (TMS) neu auf, in dem man das Wissen der ETCS-Stellwerke um den laufenden Zugbetrieb nutzen und daraus bei Abweichungen von Fahrplänen dynamisch neue Fahrpläne generieren will. Die standardisierten Führerstandanzeigen von ETCS Level 2 dienen dabei gleichzeitig als Anzeigegerät für Informationen zum automatisierten Bahnbetrieb (ATO) an den Triebfahrzeugführer.

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. a b c Hans Leister: DB Netz und Deutsche Bundesregierung planen Sprung in die Zukunft: ETCS und digitale Technologie für Stellwerke. (PDF; 1,0 MB) In: Eisenbahn-Revue International 8–9/2017. Abgerufen am 2. November 2017.
  2. a b c d Weltweit erstes Stellwerk «in the Cloud». Medienmitteilung von Siemens Schweiz vom 4. September 2018 (PDF; 22 KB)
  3. Michael Leining: Die Zukunft der Signaltechnik: Ist die Automatisierung ein Muss? (PDF; 3,4 MB) DB Netz AG, 17. April 2017, abgerufen am 6. Dezember 2018.
  4. Andreas Freese, Olaf Matthäi: Aktuelle Trends von IT/TK und LST in Eisenbahnprojekten. (PDF) Digitale LST, NeuPro, KISA, bbIP. DB Engineering & Consulting, 16. Januar 2017, archiviert vom Original am 10. März 2018; abgerufen am 11. März 2019.
  5. Markus Burhkard: Migration des ESTW B950 - Release 2.0 in Mannheim-Rheinau. (HTTP) In: Signal + Draht. Eurailpress, September 2009, abgerufen am 26. Juli 2019.
  6. Ländliche Räume als Ideenschmieden. In: DB Welt. Nr. 10, Oktober 2017, S. 4 f.
  7. Deutsche Bahn AG: Digitale LST - Rolloutstrategie. (HTTP) Deutsche Bahn AG, abgerufen am 29. Juli 2019.
  8. Bahn nimmt erstes digitales Stellwerk Europas in Betrieb. In: tag24.de. 8. März 2018, abgerufen am 9. März 2018.
  9. a b c d Frank Haberlandt, Olaf Körner, Ingo Buhlke, Frank von Oppenkowski: Erste Einblicke in das Bauprojekt DSTW Warnemünde. In: Der Eisenbahningenieur. Band 70, Nr. 11, November 2019, ISSN 0013-2810, S. 20–23.
  10. „Digitale Schiene Deutschland“ bringt mehr Leistung und Qualität auf die Gleise. In: deutschebahn.com. Deutsche Bahn, 25. Januar 2018, abgerufen am 26. Januar 2018.
  11. a b c Mathias Rellstab: Erstes „Stellwerk in der Cloud“. In: Schweizer Eisenbahn-Revue. Nr. 10/2018. Minirex, ISSN 1022-7113, S. 540.
  12. Appenzeller Bahnen: Datenwolke steuert Stellwerk. In: Regionaljournal Ostschweiz von Radio SRF 1 vom 12. September 2018 (schweizerdeutsch).
  13. Mathias Rellstab: Gornergratbahn lagert Leittechnik-Infrastruktur an Siemens aus. In: Schweizer Eisenbahn-Revue. Nr. 3/2017, S. 138.
  14. EBA - VV NTZ. Abgerufen am 15. Februar 2019.
  15. Dirk Kolling: Signaltechnik im Wandel der Zeit. In: Privatbahnen. Band 11, Nr. 3, März 2017, ISSN 1865-0163, S. 40–43.
  16. Leistungs- und Finanzierungsvereinbarung: Infrastrukturzustands- und -entwicklungsbericht 2015. (PDF; 10,2 MB) Kapitel 2.1.6 „Mittelfristige Ausrichtung der Investitionsstrategie“ Abschnitt „Mittelfristige Entwicklung der Anlagenstruktur“ „Signalanlagen“. Deutsche Bahn AG, S. 61, abgerufen am 2. November 2017.
  17. https://www.siemens.com/press/pool/de/events/2014/infrastructure-cities/2014-09-innotrans/trackguard-sinet-annaberg-buchholz-de.pdf
  18. https://ausschreibungen-deutschland.de/378144_Vorserienprojekt_Digitales_Stellwerk_VSP_DSTW_Harz-Weser-Netz_BA_Braunschweig_Sued_2017_Hannover
  19. https://ausschreibungen-deutschland.de/377771_Vorserienprojekt_Digitales_Stellwerk_VSP_DSTW_Harz-Weser-Netz_BA_Braunschweig_Sued_2017_Hannover
  20. https://ausschreibungen-deutschland.de/380110_Vorserienprojekt_Digitales_Stellwerk_VSP_DSTW_Mertingen-Meitingen_Betriebsfertige_Errichtung_2017_Muenchen
  21. Bahn baut erstes digitales Stellwerk auf Hauptverkehrsstrecke. In: heise.de. 8. Juni 2019, abgerufen am 9. Juni 2019.
  22. Bayern bekommt erstes Digitales Stellwerk auf einer Hauptstrecke in Deutschland. In: deutschebahn.com. Deutsche Bahn, 10. Juni 2019, abgerufen am 10. Juni 2019.
  23. https://ausschreibungen-deutschland.de/380109_Vorserienprojekt_Digitales_Stellwerk_VSP_DSTW_Warnemuende_Betriebsfertige_Errichtung_des_2017_Schwerin
  24. https://ausschreibungen-deutschland.de/380108_Vorserienprojekt_Digitales_Stellwerk_VSP_DSTW_Warnemuende_Betriebsfertige_Errichtung_des_2017_Schwerin
  25. Bahn will zweites digitales Stellwerk in Betrieb nehmen. In: freiepresse.de. 23. März 2018, abgerufen am 27. März 2018.
  26. Bahn beginnt Umbauprojekt Bahnhof Warnemünde. In: welt.de. 17. Oktober 2018, abgerufen am 19. Oktober 2018.
  27. a b DB setzt Digitalisierungsoffensive fort: Künftig steuern 280 digitale Stellwerke Zugverkehr in Deutschland. In: deutschebahn.com. Deutsche Bahn, 30. Oktober 2019, abgerufen am 30. Oktober 2019.
  28. Vorreiter Warnemünde: Vorbereitungen für das bundesweit zweite Digitale Stellwerk laufen auf Hochtouren. In: DB Welt. Nr. 2, Juli 2019, S. 27.
  29. https://ausschreibungen-deutschland.de/380105_Vorserienprojekt_Digitales_Stellwerk_VSP_DSTW_Koblenz-Trier_Betriebsfertige_Errichtung_des_2017_Frankfurt_am_Main
  30. https://ausschreibungen-deutschland.de/380111_Vorserienprojekt_Digitales_Stellwerk_VSP_DSTW_Koblenz-Trier_Betriebsfertige_Errichtung_des_2017_Frankfurt_am_Main
  31. Martin Messerli: «SmartRail 4.0» auf dem Weg. (PDF; 3,2 MB) smartrail 4.0; SBB AG Infrastruktur, Juni 2018, S. 27, abgerufen am 9. Dezember 2018.
  32. Steffen Schmidt; David Grabowski: Das „ETCS-Stellwerk“. (PDF; 8,6 MB) In: Signal & Draht. 6. November 2018, abgerufen am 8. Dezember 2018.