Kuppelbarkeit von Nahverkehrstriebwagen und -zügen

In diesem Projekt wurde die Kuppelbarkeit von Nahverkehrstriebzügen hinsichtlich technischer und betrieblicher Aspekte untersucht. Die technischen Aspekte wurden anhand einer durchgeführten Recherche zu den bundesweit betriebenen Triebzügen betrachtet. Dabei wurden die verbauten Kupplungen, die betreffende Standards und wissenschaftliche Arbeiten analysiert. Es existiert nur eine geringe Anzahl an Literatur, die sich mit dieser Thematik auseinandersetzt, daher wurden ergänzende Interviews mit Expertinnen und Experten durchgeführt und die Diversitäten herausgearbeitet. Es zeigte sich, dass der aktuelle Fahrzeugbestand hinsichtlich der verbauten Kupplungen sehr inhomogen ist. Zwar besitzt ein Großteil der Fahrzeuge die Scharfenbergkupplung (SchaKu) Typ 10 zur mechanischen und pneumatischen Kupplung, aber die E-Kupplungen und die Leittechnik sind durch die fehlende Normung deutlich verschieden aufgebaut, sodass die Fahrzeuge baureihenübergreifend i. d. R. nicht kuppelbar sind. Hierzu wurden auch Detailanalysen von ausgewählten Stromlaufplänen durchgeführt. Die technischen Gründe für die Diversitäten können im Spannungsfeld von Wirtschaftlichkeit, Technik und Administration verortet werden. Wirtschaftliche Aspekte betreffen eine kostspielige Herstellung einer (herstellerübergreifenden) universellen Kuppelbarkeit, technische Aspekte die fehlende Normung der Schnittstelle sowie administrative Aspekte die derzeitige Fahrzeugbeschaffungspraxis. Ferner wurde analysiert, welche Fahrzeuge des heutigen Bestands miteinander in welchem Grade kuppelbar sind. Es zeigte sich, dass nur ein Bruchteil der Fahrzeuge betrieblich kuppelbar ist, zumeist innerhalb einer Baureihe eines EVU. Die Mehrzahl der Fahrzeuge ist mechanisch und pneumatisch kuppelbar, was zumindest im Abschleppfall hilfreich ist. Auch wurde betrachtet, welche Fahrzeuge hinsichtlich gegebener Infrastruktur miteinander sinnvoll betrieblich kuppelbar wären. Aufbauend auf der Analyse der Defizite wurden aktuelle Fahrzeugausschreibungen recherchiert und analysiert. Es zeigte sich, dass je nach Ausschreibung nur sehr wenige Mindestanforderungen an die Fahrzeuge gestellt werden, die Freiraum bei der Ausgestaltung lassen. Hinzu kommt, dass es bundesweit kein einheitliches Lastenheft für die Fahrzeuggestaltung gibt. Es gibt lediglich Empfehlungen ohne bindenden Charakter. Abschließend wurde eine Handlungsempfehlung erarbeitet, um die herausgestellten Defizite beseitigen zu können. Die Handlungsempfehlung umfasst die Beseitigung administrativer sowie technischer Hemmnisse und schließt mit einer allgemeinen Empfehlung. Die Beseitigung administrativer Hemmnisse umfasst u. a. die mangelnde Einheitlichkeit bei der Fahrzeugbeschaffung, die standardisiert erfolgen sollte. Zudem könnten Fahrzeuge losübergreifend beschafft werden, um einen kuppelbaren Fahrzeugpool zu bilden. Die Beseitigung technischer Hemmnisse umfasst u. a. die Erarbeitung eines Standards für die E-Kupplung und der zu übertragenden Funktionen. Die meisten Funktionen könnten über ausreichend sichere digitale Bussysteme zusammengefasst werden. Komfortfunktionen wie das FIS sollten lokal auf dem Fahrzeug ausgeführt werden und direkt mit der Zentrale kommunizieren. So ließe sich die Zahl der Kupplungskontakte reduzieren. Die Datenprotokolle sollten standardisiert werden, damit eine einheitliche Übertragung gewährleistet werden kann. Hierzu könnten Gateways die Schnittstelle zur Fahrzeugleittechnik bilden, um die Informationen zu übersetzen. Grundsätzlich sollte diese Thematik in Nachfolgeprojekten weiterverfolgt werden. Für die Bewertung der betrieblichen Auswirkungen, Potenziale und zu überwindenden Hürden einer MKB wurden bahnbetriebliche Analysen auf Basis von fahrdynamischen Simulationen durchgeführt und durch die Anwendung von Fahrplankonstruktionsansätzen sowie durch die Anwendung der Analytik zur Ermittlung der Kapazitätsauswirkungen unterfüttert. Durch die Identifizierung eines geeigneten Untersuchungsgebiets sowie betrieblicher Anwendungsbeispiele konnten Auswirkungen primär auf die generelle Machbarkeit innerhalb des geplanten Deutschlandtaktes 2030 identifiziert werden. Zur Bemessung der Auswirkungen wurden betriebliche Parameter z. B. in Form von Trassenauswirkungen und -verfügbarkeiten, Gleisbelegungen, theoretischen Leistungsfähigkeiten und zugehörigen Restleistungsfähigkeiten sowie des Fahrzeugbedarfs durch Umlaufverknüpfungen herangezogen. Identifizierte betriebliche Nutzenaspekte bei Einführung einer MKB sind die Erhöhung der Zahl von Direktverbindungen aufgrund der Durchbindung einzelner Linien. Durch die MKB entsteht eine Erhöhung der Fahrgastkapazitäten, da mehrere Zugteile im Verbund verkehren und die zugehörigen Umstiege für die Reisenden entfallen. Ein großer betrieblicher Nutzen der MKB ist der Aspekt, dass unterschiedliche Fahrzeuge einander ersetzen können. In den Szenarien wurde das Augenmerk auf die Einsparung von möglichen Fahrplantrassen durch das Bündeln von Linien gelegt. Durch die untersuchte Fahrtenbündelung anstelle von zwei separaten SPNV-Zugfolgen unmittelbar hintereinander konnte eine Trasseneinsparung von einer Trasse pro Stunde und Richtung erreicht werden. Bei der Bewertung des Fahrzeugbedarfs konnte durch eine exemplarische Berechnung der Reservefahrzeuge gezeigt werden, dass Einsparungen erreicht werden können, wenn die Fahrzeuge nicht nur linienscharf vorgehalten, sondern universell in größeren Teilnetzbereichen eingesetzt werden können. Je nach Größe des Teilnetzes liegt die Einsparung zwischen einem und 4,8 Prozent. Die größte identifizierte betriebliche Herausforderung stellt die Kuppelzeit innerhalb der Bahnhöfe und die damit verbundene Gleisbelegungszeit dar. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein Kupplungsvorgang an einem Bahnsteig des durchgehenden Hauptgleises durchgeführt werden muss. Die verlängerte Haltezeit hat eine unmittelbare negative Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit der anknüpfenden Strecke. Daher sind zusätzliche Bahnsteige oder Nebengleise für den Kupplungsvorgang vorzusehen, um eine Möglichkeit der Umfahrung und Überholung der Züge zu gewährleisten. Durch die verlängerte Haltezeit durch den Kupplungsvorgang ist daher zu überprüfen, ob insbesondere im Deutschlandtakt 2030 noch Fahrzeitreserven zwischen zwei Halten eingeplant werden können, um diese verlängerte Reisezeit auszugleichen

Betriebliche Differentialanalyse für den automatisierten Regionalbahnbetrieb

Im Forschungsprojekt ARTE erarbeitet das Konsortium unter anderem das Zielbild und eine zugehörige Differentialanalyse für einen automatisierten Regionalbahnbetrieb in Niedersachsen. Ziel ist es, einen Betrieb, unbegleitet für Bereitstellungs- und Rangierfahrten, als auch mit einem Zugbegleiter für den Fahrgastbetrieb zu erproben und Erkenntnisse für einen späteren Regelbetrieb zu gewinnen

Künstliche Intelligenz für die Bahn: Potenziale und Herausforderungen für die Anwendung

Methoden der künstlichen Intelligenz bieten großes Potenzial, aber auch viele Herausforderungen. Nachfolgend wird eine Analyse der aktuellen Situation vorgenommen

FASaN - Fahrerassistenzsysteme adaptive Nachhaltigkeit im Bahnbetrieb

Die Verbesserung und Vernetzung von Fahrerassistenzsystemen hat das Potential, den Bahnverkehr auch langfristig attraktiv und umwelteffizient zu gestalten. Neben der Optimierung einer einzelnen Zugfahrt können zukünftig auch betriebliche Randbedingungen wie Interaktionen mit anderen Zügen, Verspätungen, Vermeidung von Lastspitzen oder hohes Fahrgastaufkommen stärker berücksichtigt werden

Artificial intelligence for railroads: Potential and challenges for application

It is clear that AI methods have a great deal to contribute to the solution of relevant problems. Realistic expectation management for AI solutions is important for a productive compromise between the extreme “AI can solve everything” and “AI is unusable” positions. AI tools should therefore not be considered in isolation, but approached as an effective tool that can harmonize with other methodologies. This secures a connection to established procedures and enhances acceptance by stakeholders. It is also clear that there is a need of guidelines and procedures for approving AI algorithms, especially in safety-critical applications. Since the capabilities and reliability of AI methods will continue to grow in the future, it is important to start preparing for their use by initiating suitable approval procedures

Erweiterung von Fahrerassistenzsystemen im Bahnbereich durch die Verbesserung der Datengrundlage (FAS-D)

Das vorliegende Dokument soll als Vorstudie die Machbarkeit einer Erweiterung von FAS hin zu einer Vernetzung der Systeme auf Basis einer verbesserten Datengrundlage aufzeigen. Hierfür wird zunächst die Funktionsweise bestehender Systeme analysiert, der benötigte Da-teninput zusammengefasst und mit dem Fachwissen von Entwicklern und Anwendern abge-glichen. Dabei sollen sowohl die Vorteile der bekannten Systeme berücksichtigt als auch Ver-besserungen identifiziert werden. Für die Verbesserung der Funktionsweise bestehender Sys-teme sowie eine Erweiterung auf vFAS ist es notwendig, die vorliegende Datengrundlage zu überprüfen und zu erweitern

Teleoperierte Triebfahrzeugführung als Rückfallebene der Hochautomation / Teleoperation as a fallback solution for highly automated rail traffic

Der Eisenbahnbetrieb der Zukunft soll hochautomatisiert und digital sein, darin herrscht unter Betreibern und Fachleuten weitestgehend Einigkeit. Was diese Begrifflichkeiten in der Praxis tatsächlich implizieren, muss je nach Anwendungsfalls systematisch betrachtet werden. Am Beispiel einer Zugfahrt in einem Szenario ohne Lokomotivführer im Führerstand (Grade of Automation (GoA) 3–4 [1]) lassen sich eine Vielzahl an Fragestellungen identifizieren, die zu berücksichtigen sind, bevor diese Vorstellung im Regelbetrieb auch in nicht geschlossenen Bahnsystemen Realität werden kann. Im Folgenden werden relevante Handlungsfelder für Forschung und Praxis dargestellt. Operators and experts in the rail domain agree that the railway operations of the future should be highly automated and digitalised. What these terms actually imply in practice must be systematically considered depending on the application. Without doubt, a large number of issues need to be considered before this idea can become reality in regular operations in non-closed railway systems. Using the example of a train journey in a scenario without a train driver in the driver’s cab (Grade of Automation (GoA) 3–4 ), a closer analysis has identified the key factors which have to be regarded. Based on this analysis, relevant fields of action for research and practice have been identified and presented in this article

Automatisiertes Fahren in Niedersachsen / Automated driving in Lower Saxony - ARTE

In der Geschichte der Eisenbahn steht ein neues Zeitalter bevor, das dem Sektor viele Vorteile bringt: Die Automatisierung des Schienenverkehrs. Alstom bringt dieses Ziel nun gemeinsam mit den wissenschaftlichen Partnern Technische Universität Berlin (TU Berlin) und dem Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) ein Stück näher. Mit dem Vorhaben Automatisiert fahrende Regionalzüge in Niedersachsen kurz ARTE, beginnt in Niedersachsen ein Forschungsvorhaben, das das automatisierte Fahren auf Basis von optischer Signal- und Hinderniserkennung in den Fokus stellt. Damit verbundene Ziele, wie die drastische Reduzierung der Emissionen des Verkehrssektors oder die Steigerung der Effizienz und Zuverlässigkeit werden greifbar