Die Einführung von ETCS als einheitliches, europäisches Zugsicherungssystem soll die Wettbewerbsfähigkeit der Eisenbahn gegenüber den anderen Verkehrsträgern sichern. Bei der Einführung, Migration genannt, darf der laufende Betrieb nicht unterbrochen werden. Zusätzlich ergibt sich eine Vielzahl von Randbedingungen, die die Migration zu einer komplexen Planungsaufgabe machen.
Basis für die Methodik ist die Erstellung eines Prozessmodells der Migration. Der gesamte Migrationsprozess wird formalisiert und dadurch mit mathematischen Optimierungsmethoden behandelbar. Für die Modellierung des Migrationsprozesses werden Anforderungen abgeleitet. Durch die Gegenüberstellung von Funktionen und Komponenten kann das Vorgehen bis herunter auf die technische Ebene dargestellt werden. Außerdem werden das zu migrierende Netzwerk und seine Elemente mit Hilfe der System Modeling Language (SysML) als formaler Beschreibungssprache abgebildet. Damit liegt für die folgende Optimierung ein ganzheitliches und durchgängiges Modell vor.
Ausgehend von der vorgestellten Modellbildung wird nach einem geeigneten Optimierungsansatz gesucht. Aus der formalen Systembeschreibung und Generierung von Migrationsstrategien wird es so möglich, eine optimale Umsetzung der ETCS-Migration zu ermitteln. Dabei wird die Netzwerkökonomik als Ausgangspunkt gewählt und anhand des modellierten Schienenverkehrsnetzes der Umfang der Optimierung ermittelt. Weiterführend wird die sich ergebende Komplexität behandelt und eine gültige Migrationsstrategie erstellt. Zunächst wird dazu die Optimierung der Reihenfolge von Migrationsaktivitäten für eine Maximierung des Nutzens durchgeführt. Die Migrationspfade und –ziele werden unter dem Gesichtspunkt eines optimierten Kosten-Nutzen-Verhältnisses untersucht.
Der erarbeitete Ansatz wird anhand eines Fallbeispiels validiert. Der Optimierungsansatz liefert damit einen Beitrag um die neue Eisenbahnsicherungstechnik ETCS erfolgreich national und europaweit einzuführen.The introduction of ETCS as a unified European train control system shall ensure the competitiveness of the rail towards other transport modes. During the introduction, i.e. the migration, the railway has to stay operational. Additionally, there are many constraints. Thus, the planning of the migration becomes a complex task. This thesis introduces a method for planning and optimisation, based on formal methods to handle these challenges.
The base of this method is the creation of a process model of the migration. The whole migration process is formalised. Hence, it can be handled with mathematical optimisation methods. For the modelling of the migration process, requirements are derived from the parties taking part in the migration. By comparing function and technical solutions, the strategies can be broken down to the technical level. Furthermore, the rail network to be migrated and its elements are described with the System Modelling Language (SysML) as a formal language.
Starting with the presented model, a fitting approach for the optimisation is created. From the formal system description and the generation of migration strategies, the optimised implementation of the ETCS migration can be derived. As the starting point for the optimisation network economics are chosen. Based on the model of the railway network, the complexity of the optimisation is computed. The occurring complexity is handled and a valid migration strategy can be developed. As the first step, the order of the migration activities is optimised in a way that it maximises the use of the railway network. Considering the technical level, costs can be minimised, keeping the maximised use in mind.
The developed approach is validated with a case study. The practical use and the quality of the results can be shown on a realistic scenario. The optimisation approach contributes to the successful introduction of ETCS on a national and European level
