Steuerungs-, Leit- und Informationssysteme für den ÖPNV

Transkript

1 Steuerungs-, Leit- und Informationssysteme für den ÖPNV Von Dr.-Ing. Wilfried Naumann, Geschäftsführer der Als engagierter IT-Dienstleister für den öffentlichen Personenverkehr ist es für die VER- KEHRSAUTOMATISIERUNG BERLIN GMBH eine Selbstverständlichkeit, die IT-Trans zu nutzen, um neue und innovative Produkte am Beispiel realisierter Anwendungsfälle zu demonstrieren. Dazu zählen Betriebshofmanagementsysteme mit neuartigen Funkortungssystemen (VABdepot) itcs - Lösungen für Busse und Bahnen mit Smartphone oder Fahrscheindrucker als Bordgeräte sowie VoIP-Spracharbeitsplätze in der Leitstelle (VABnet) und Infrastrukturdatenmanagementsysteme mit Anlagen- und Dokumentenmanager zum wirtschaftlichen Management von Gleisinfrastruktur (VABtrack). Betriebshofmanagementsysteme für Busse und Bahnen haben wegen ihrer Schnittstellen einen zentralen Platz in den komplexen DV-Systemen der Verkehrsunternehmen eingenommen. Ausgehend vom Fahrplan ermitteln sie für jeden Verkehrstag den konkreten Fahrzeugbedarf und verknüpfen anforderungsgerecht Fahrzeuge und Umläufe. Dabei werden vielfältige Restriktionen berücksichtigt und notwendige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten eingeplant. Jedem einfahrenden Fahrzeug kann sofort ein Stellplatz zugewiesen werden. Die Überwachung der planmäßigen Ausfahrten trägt zur Erhöhung der Verkehrsqualität bei. Auf Störungen und Unregelmäßigkeiten kann zeitnah und wirksam reagiert werden. Dies erfordert eine automatische Ortung und Visualisierung der Fahrzeuge auf dem Gelände des Betriebshofs. Im Gegensatz zur Ortung auf der Strecke können globale satellitengestützte Navigationsverfahren und digitale Karten nicht verwendet werden. Vielmehr werden Ortungsverfahren benötigt, die sowohl im Indoor- als auch im Outdoorbereich schnell und präzise Informationen bereitstellen, welches Fahrzeug gerade welchen Bereich, welche Spur oder welchen Stellplatz befährt oder verlässt. Die Visualisierung der Fahrzeugstandorte erfolgt in übersichtlichen Strukturbildern, welche den Disponenten jederzeit einen Überblick über die momentane Hofbelegung vermitteln. Bild 1 Visualisierung Fahrzeugstandorte Betriebshof Gerwigstraße, Verkehrsbetriebe Karlsruhe GmbH (VBK)

2 Erschienen in V+T Verkehr und Technik, Ausgabe Februar 2010 Bisher wurden für die Fahrzeugortung auf Betriebshöfen meist sogenannte RFID Systeme (Radio Frequency Identification) verwendet. Diese bestehen aus Transpondern, Readern und einem IT- System. Die Reader erzeugen ein elektromagnetisches Feld (2,4 GHz), welches die mobilen Transponder anregt, ein eingebranntes Festdatentelegramm über eine Entfernung von mehreren Metern zu senden. Die Reader übertragen das empfangene Festdatentelegramm (Code) ergänzt durch einen Zeitstempel über WLAN oder Ethernet zum ITSystem, wo es logisch ausgewertet wird. Strukturelle Nachteile dieser Ortungssysteme sind ihre Anfälligkeit gegenüber Messfehlern, die nur punktförmige Erfassung von Fahrzeugstandorten und der hohe Investitions- und Installationsaufwand. Auf der Suche nach Ortungsverfahren, die weitgehend kabellos einsetzbar sind und eine permanente Flächenortung ermöglichen, konnte ein neuartiges Funkortungssystem evaluiert und für Betriebshofmanagementsysteme nutzbar gemacht werden. Hierbei werden in den Fahrzeugen aktive Tags montiert, die mit stationären Sensoren im Frequenzband 2,4 GHz kommunizieren und anhand von Signallaufzeiten Abstände mit einer Genauigkeit von 0,5m ermitteln. Je nach Anzahl und Positionierung der Sensoren lässt sich damit eine spur- und stellplatzgenaue Ortung, eine bereichsgenaue Ortung oder das Erkennen einer Annäherung aus Entfernungen von bis zu 300m realisieren. Bei den Sensoren handelt es sich um ein selbstorganisierendes Funknetzwerk, welches nur an wenigen Stellen Gateways zum Anschluss an das betriebliche Ethernet benötigt. Damit steht eine äußerst wirtschaftliche und flexible Lösung zur Verfügung, die für den Einsatz bei Bussen und Bahnen geeignet ist. Auf dem ViP-Betriebshof Wetzlarer Straße in Potsdam wurde dieses System erstmals für die Busortung eingesetzt. 33 Sensoren orten die 55 Busse in 10 Bereichen, steuern die Schranken im Einfahrtbereich und liefern die notwendigen Prozessdaten an das Betriebshofmanagement. Bild 2 Funksensor (Anker) Carport Verkehrsbetrieb Potsdam GmbH (ViP) Bild 3 Tag für den Fahrzeugeinbau Phone Fax

3 Das gleiche Ortungssystem wurde kürzlich in den Betriebshöfen Eigerplatz und Freiburgstraße der Städtischen Verkehrsbetriebe Bern (Bernmobil) installiert. Hier kommen ca. 130 Sensoren zum Einsatz. 170 Busse wurden mit Tags ausgerüstet. Bild 4 Betriebshof Eigerplatz, Bernmobil Im November 2009 wurde ein neues Betriebshofmanagementsystem für Bus und Straßenbahn auf den Betriebshöfen Burgau und Clara-Zetkin-Straße der Jenaer Nahverkehrsgesellschaft mbh (JeNah) mit einem ähnlichen Ortungssystem in Betrieb genommen. Hier erzeugen die Tags Ortungsimpulse im Ultrawideband (UWB). Die Sensoren ermitteln den Standort aus Laufzeitdifferenz- und Winkelmessungen. Bild 5 Betriebshof Burgau, JeNah Mit der Integration der neuartigen Funkortung haben die Betriebshofmanagementsysteme der einen entscheidenden Innovationsschub erhalten, der zu mehr Wirtschaftlichkeit, verbesserter Qualität und höherer Zuverlässigkeit im ÖPNV führt.

4 Seit zwei Jahren überwachen die Satellitengestützten Leit- und Informationssysteme VABnet die Qualität und Pünktlichkeit im öffentlichen Personenverkehr. Anfangs gelegentlich belächelt erwiesen sich die Smartphones der Busfahrer und Triebfahrzeugführer als wirtschaftliche und leistungsfähige Alternative zu herkömmlichen Bordrechnern. Immer mehr Busunternehmen und Privatbahnen setzen auf diese innovative Lösung. Der Lösungsweg verwendet weitestgehend vorhandene öffentlich nutzbare Infrastrukturen und vermeidet so Investitionen in Systeme, die es bereits gibt und deren Ressourcen lange noch nicht ausgeschöpft sind. Dazu zählen: Global Positioning System (GPS) Mobile Datenkommunikation im GSM-Netz (GPRS/UMTS) Internet und Breitbandkommunikation (DSL) Die aufwändige Systemplattform in Form leistungsfähiger Server zur Datenerfassung, Datenverarbeitung und Archivierung wird bei einem Serverprovider gehostet und kann von mehreren Kunden gemeinsam genutzt werden. Die Leitstellen in den Verkehrsunternehmen sind Clients eines räumlich weit verteilten Systems und werden als ein Java-Programm zur Verfügung gestellt, welches auf jedem Windows-PC mit Internetanschluss (DSL) einfach zu realisieren ist. Damit entsteht erstmals eine Flexibilität, die von den Kunden in besonderem Maße geschätzt wird. Leitstellen zur Bedienung und zum Monitoring können sogar auf Laptops mit UMTS-Verbindung installiert und betrieben werden. Bild 6 Systemaufbau VABnet

5 Nicht mehr die Fahrzeuge sondern die Fahrer werden mit entsprechendem Equipment ausgerüstet. Zum Einsatz kommen handelsübliche Smartphones, wie sie von den marktführenden GSM-Providern subventioniert angeboten werden. Bewährt haben sich Windows mobile Geräte von htc. Neben den niedrigen Anschaffungskosten besticht diese Lösung durch den genehmigungsfreien Betrieb an Bord der Fahrzeuge. Dies macht VABnet insbesondere für Bahnanwendungen interessant, wo keine Rücksicht auf Traktion, Bauform und sonstige Ausrüstung mit weiteren Bordsystemen genommen werden muss. Bild 7 und 8 Smartphone mit VABnet-Anwendung bei der WestfalenBahn (FLIRT-Triebzug) Inzwischen werden 75 Diesel- und Elektrotriebzüge der WestfalenBahn (WFB), der Prignitzer Eisenbahngesellschaft (PEG) und der Ostdeutschen Eisenbahngesellschaft (ODEG) sowie ca. 300 Busse in Brandenburg und in Hessen mit Smartphones überwacht. Ihre GPS- Empfänger orten den aktuellen Standort der Fahrzeuge. Daten werden geschwindigkeitsabhängig in Intervallen von 15s bis 2min über GPRS an den Zentralserver übertragen. Der Touchscreen dient gleichermaßen der Bedienung und der Anzeige. Zwischen Fahrer und Disponenten können Textmeldungen ausgetauscht werden. Neuerdings stehen für die Leitstellenarbeitsplätze integrierte VoIP-Lösungen bereit, die in unterschiedlichen Ausbaustufen Sprachkommunikation direkt aus der itcs-bedienoberfläche ermöglichen. Im Zentralserver werden die erfassten Ist-Daten der Fahrten den aus der Fahrplanübernahme resultierenden Soll-Daten gegenüber gestellt. So entstehen für jede Planfahrt an jeder Haltestelle Pünktlichkeitsdaten, die ein Maß für die Qualität der erbrachten Verkehrsleistung darstellen. Über die VDV-Schnittstellen 453 und 454 werden aus diesen Daten Online- Fahrplanauskunftsysteme und dynamische Fahrgastinformationsanzeiger versorgt. Automatisierte Berichtserstellung sowie tabellarische und kartografische Visualisierung sind weitere typische Leitstellenfunktionen von VABnet.

6 Bild 9 Dynamische Fahrgastinformation, Bahnhofsvorplatz Perleberg, Prignitz Für die ODEG wurde VABnet kürzlich um drei Teilnetze Lausitz, Berlin-Brandenburg und Süd-Mecklenburg erweitert. Komfortable Filterfunktionen und die Mandantenfähigkeit von VABnet sorgen dafür, dass örtliche Leitstellen mit differenzierten Sichten und Zugriffsmöglichkeiten entstehen konnten. Bild 10 Visualisierung von Busfahrten, Verkehrsverbund Lahn-Dill

7 Mit VABnet steht eine ausgereifte und vielfach erprobte komplexe Systemlösung zur Verfügung, die den Anwendern wegen des weitgehenden Verzichts auf Investitionen, wegen überschaubarer Kosten und wegen der kurzen Realisierungszeit entscheidende Vorteile im Wettbewerb verschafft. Die Fahrgäste profitieren von der stabilen Betriebsführung, der guten Fahrgastinformation und der optionalen Anschlusssicherung z.b. zu Linien des regionalen Busverkehrs. Mit dem neu entwickelten Infrastrukturdatenmanagementsystem TuneQ aus der VABtrack-Produktfamilie erhält der Anwender Zugriff auf Infrastrukturdaten seines Unternehmens. Im Anlagenmanager kann sukzessive der gesamte Anlagenbestand eingepflegt werden. TuneQ konzentriert sich dabei vorerst auf das TOP-Level Leit- und Sicherungstechnik des VDV-Datenmodells, die Integration weiterer Infrastrukturobjekte ist jedoch vorgesehen. Der Anlagenmanager ist die Kernkomponente des Systems. Hier werden alle abzubildenden Infrastrukturobjekte (Anlagen, Steuerungen, Schaltschränke, Elektronikkarten etc. und ihre Eigenschaften wie Ort, Tag der Inbetriebnahme, technische Daten, Informationen zu Reparaturen und Wartungen etc.) vom Beginn der Planung bis zur Abschreibung des Objektes verfolgt. Die Auswertbarkeit der Historie von Anlagen und Anlagenteile ist eine besonders wichtige Funktion des Systems. Bei der Entwicklung wurde von Anfang an großer Wert auf eine Kompatibilität zur Standardschnittstelle Infrastrukturdaten-Management (IDM) des VDV gelegt. Damit können beim Kauf neuer Anlagen Herstellerdaten importiert werden. Bei Hanning & Kahl wird dazu im Herstellungsprozess selbst TuneQ einsetzt. So beginnt die Erfassung der Daten bereits beim Produktionsprozess. Ein wichtiger Bestandteil des Anlagenmanagements ist das Dokumentenmanagementsystem DMS. Es ermöglicht die zentrale Ablage und Verwaltung aller Dokumente zu den Infrastrukturobjekten. Damit können sowohl Dokumente zu bestimmten Anlagen, wie z.b. Prüfprotokolle als auch Dokumente für einen bestimmten Anlagentyp, wie die Dokumentation einer Baugruppe zentral verwaltet werden. Eine Schnittstelle zum Fahrwegdiagnosesystem FADIS ermöglicht neben einem effektiven Störungsmanagement auch die Erfassung von Diagnosedaten von Anlagen. Durch statistische Auswertungen von Störungen und Tausch von Baugruppen können unter anderem Rückschlüsse auf die erforderliche Ersatzteilbevorratung gezogen werden. Eine Verknüpfung der in TuneQ gepflegten Infrastrastrukturdaten zu externen Systemen, z.b. zu GIS-Systemen, ist vorgesehen. So kann eine Verknüpfung von Anlagenbestandteilen zu weiteren Infrastrukturkomponenten, wie z.b. Kabeltrassen, hergestellt werden. Erstanwender von TuneQ sind die Dresdner Verkehrsbetriebe (DVB).

8 Bild 11 TuneQ-Anlagenmanager