Perspektiven des schnellen Eisenbahnverkehrs in Deutschland. Dr.-Ing. Michael Meyer zu Hörste DLR, Institut für Verkehrssystemtechnik, Braunschweig

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1 Perspektiven des schnellen Eisenbahnverkehrs in Deutschland Dr.-Ing. Michael Meyer zu Hörste DLR, Institut für Verkehrssystemtechnik, Braunschweig

2 Struktur Ein paar Worte zum DLR Die Fragestellung Was muss am Fahrzeug getan werden? Was muss die Infrastruktur leisten? Was muss die Leit- und Sicherungstechnik berücksichtigen? Was nun?

3 Ein paar Worte zum DLR

4 Das DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Forschungseinrichtung Raumfahrt-Agentur Projektträger

5 Standorte und Personal Circa Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter arbeiten in 33 Instituten und Einrichtungen in 16 Standorten. Büros in Brüssel, Paris, Tokio und Washington. Stade Hamburg Bremen Trauen Berlin Braunschweig Göttingen Jülich Köln Bonn Neustrelitz Lampoldshausen Stuttgart Augsburg Oberpfaffenhofen Weilheim

6 Institut für Verkehrssystemtechnik Sitz: Seit: 2001 Leitung: Mitarbeiter: Braunschweig, Berlin Prof. Dr.-Ing. Karsten Lemmer Momentan rund 135 Mitarbeiter aus verschiedenen wissenschaftl. Bereichen Forschungsgebiete: Automotive Verkehrsmanagement Bahnsysteme ÖPNV Aufgabenspektrum: Grundlagenforschung Erstellen von Konzepten und Strategien Prototypische Entwicklungen Qualität: zertifiziert nach DIN EN ISO 9001 und VDA 6.2 sowie RailSiTe gemäß ISO 17025

7 Abteilung Bahnsysteme Forschung für die BAHN DER ZUKUNFT Ziel: Sicherstellung ihrer Wettbewerbsfähigkeit Nachhaltige Lösung aktuell anstehender Fragestellungen mit Fokus auf Leit- und Sicherungstechnik sowie bahnbetrieblichen Aspekten Basis: aktuelle technologische Trends wissenschaftliche Methoden interdisziplinäres Vorgehen bahnbetriebliches Grundverständnis Life Cycle Management Test und Validierung Rail Human Factors Innovative Bahntechnologie Effizienter Bahnbetrieb

8 Bahnsysteme Großanlagen RailDriVE RailSiTe Referenz strecke RailSET

9 Die Fragestellung

10 > Lecture > Author Document > Date Source:

11 Eisenbahnforschung im DLR

12 Eisenbahnforschung im DLR

13 Was muss am Fahrzeug getan werden?

14 Schneller Fernverkehr

15 Schneller Fernverkehr

16 Schneller Regionalverkehr: NGT Link

17 Schneller Regionalverkehr: NGT Link

18 Schneller Güterverkehr: NGT Cargo

19 Next Generation Train Innovatives Triebwagenzugkonzept Antrieb radnahe Motoren elektrisch/drahtlos Hilfsmotor für Überführungsfahrten Endwagen Wagenkasten Verschiedene Spantbauweisen mit Sandwich-Ausfachungen 2x Ein- und Ausstiege Türen Fahrgastflussanalyse 8x Wagenübergänge neuartiges Konzept zur Verringerung der Wagenübergangslänge trennbare, autonom fahrbare Einheiten Tunneleintritt-Nase Aerodynamische Seitenwindstabilität optisch gekuppelt m 20 m 202 m Maschinen- und Gepäckbereich 8x diese Wagen werden im Halbzug als 8 Mittelwagen eingesetzt Fahrwerke Bremsen Innenausstattung Betriebskonzept Einzelrad-Doppellaufwerke Einzelrad-Einzellaufwerke mechatronische Räder rekuperativ aerodynamisch Reibung FKV mit Naturfasern LFI-Verfahren mit PUR Akustik und Klimatisierung dynamisches Flügeln Fahrerassistenz

20 Was muss die Infrastruktur leisten?

21 Netz in Europa

22 Verkehrsmodell für Europa Netzmodell

23 Was muss die Leit- und Sicherungstechnik berücksichtigen?

24 DLR.de Chart 24 > Intelligent Railway Traffic Management > Michael Meyer zu Hörste > Evolution des Eisenbahnverkehrs-Managements Globale Anforderungen: Eine Abbildung der Betriebssituation in Echtzeit Flexible Reaktion auf Änderungen: Dispositive Eingriffe in Zeiten und Routen Assistenz für Bediener: Training und Ausbildung sowohl mittels historischer Daten als auch mit on-line Assistenz Sicherstellung der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Mobilität Robuste und resiliente Reaktion auf Störungen Nutzung verschiedenster Datenquellen, mit unterschiedlichen Qualitäten (sicher/nicht-sicher, statistisch/deterministisch, etc.) und deren Auswertung für Vorhersage und Optimierung State of the art, teilweise neue Ansätze, neue Ansätze

25 DLR.de Chart 25 > Intelligent Railway Traffic Management > Michael Meyer zu Hörste > Globale Vision

26 DLR.de Chart 26 > Intelligent Railway Traffic Management > Michael Meyer zu Hörste > Central Element: Functionality Self adapting, self learning, etc. Design reliable, robust and resilient timetables Solve re-planning and rescheduling problems to improve the flexibility or the schedule adherence of the rail system Improve the accuracy and the quality of the information Defining and using a common data model and data platform Integration of security concerns: Cyber Security, Physical Security, Figure: DLR, Photo: Wikipedia

27 DLR.de Chart 27 > Intelligent Railway Traffic Management > Michael Meyer zu Hörste > Central Element: Operator Interface (Human-Machine-Interaction) Network configuration (Deployment of centralized traffic control and new signaling systems, layout modifications,...) ; Allocation of resources (Infrastructure capacity, rolling stock and crew) ; Tasks scheduling (for passenger and freight services or maintenance works). Training and Education with collected data Assistance to solve standard and rare situations These problems spread over all levels of decisionmaking such as: Strategic Level Tactical Level Operational Level Figure: DLR, Photos: DLR

28 DLR.de Chart 28 > Intelligent Railway Traffic Management > Michael Meyer zu Hörste > Process to be controlled: Train Command, Control and Signaling Optimize traffic flows React to ad-hoc demands Serve secondary areas Optimize train routes with respect to: Capacity Demand Noise and Emission Energy-Efficiency. Energy Efficiency Management A lot of demonstrators that promise gains between 3% and 25%. Which solutions? A key evolution with standardized interfaces Are energy-efficient train runs as well noise efficient? Railway line clearance, level crossing clearance Photos: Wikipedia, DLR

29 DLR.de Chart 29 > Intelligent Railway Traffic Management > Michael Meyer zu Hörste > Humans to be supported: Assistance for Operators as Scheduler, Signaler, Driver, etc. Give Information to drive trains optimally to Punctuality, Dynamic Schedule Synchronization, Energy-Efficiency, Noise, etc. Ergonomics and related topics acceptability of automatic systems by dispatchers and drivers (for example accept that in case of big perturbation, an automate can find the solution and the trains can be driven automatically) Education and Training issues Support with off-line training by storage of standard and exceptional situations Support with on-line assistance Photos: DLR

30 DLR.de Chart 30 > Intelligent Railway Traffic Management > Michael Meyer zu Hörste > The user side: Customer Interface Traveller Functionality: One major point for user acceptance is the right level of information. The users expect the right information, at the right moment and in the right level of detail We can produce the 1 million miles rail traveler on a smart-phone to support the traveler with more than lifetime experience. What we need is data, or better: information The internet knows everything. Why don t we use that to support our customers? Technologies are there. They just need to be applied Dynamic schedule synchronization Photos: DLR; Wikipedia

31 DLR.de Chart 32 > Intelligent Railway Traffic Management > Michael Meyer zu Hörste > The user side: Customer Interface Freight Customer/Logistics Not only logistics full supply chain must be supported Reliable status information and arrival prediction Permanent real-time supervision of state (clima, chock, etc.) e.g. by web-interface will become a requirement in the near future Tracking Systems for Freight using GNSS How to capitalize the results of on-going projects on the subject? Development of reconfigurable receivers with the ad-hoc industry in order to permit various performance versus railway requirements (controlcommand or just tracking) Photos: Wikipedia, DLR

32 DLR.de Chart 33 > Intelligent Railway Traffic Management > Michael Meyer zu Hörste > The internal side: Maintenance- Management Integrated Diagnosis & Maintenance Systems, predictive and opportunistic maintenance policies Improved data exchange: Operation => Train runs Speeds Weight Length Planning for repair <= Maintenance Location of repair On-board and on-track monitoring Prediction of failures Maintenance scheduling Innovative maintenance policies Photos: Wikipedia, DLR

33 DLR.de Chart 34 > Intelligent Railway Traffic Management > Michael Meyer zu Hörste > The internal side: Power-Management Manage the use of energy (consumption side) Optimize energy consumption by train runs Single train Line Network Reduce peaks (sink and source!) Manage the input of energy (provision side) Reduce peaks Managing generative braking Photos: Wikipedia

34 DLR.de Folie 35 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Was nun? (Fazit und Ausblick)

35 DLR.de Chart 36 > Intelligent Railway Traffic Management > Michael Meyer zu Hörste > Verifikation und Validation vom Systemen Validation von Komponenten und Systemen Technische Konformität und Interoperabilität z. B. Konformitätsnachweis nach Subset-026,-076, Betriebliche Eignung und Interoperabilität nach bahnspezifischen Anforderungen V Signalaufwertung Forschungsthemen 40 km/h Neue Konzepte und Architekturen für LST Balise Balise S Usability und Ergonomie der Human-Maschine- Schnittelle Signalsichtweite 400 m Test Methoden und Automatisierung Migrationsstrategien

36 DLR.de Folie 37 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum

37 DLR.de Folie 38 > Vortrag > Autor Dokumentname > Datum Perspektiven des schnellen Eisenbahnverkehrs in Deutschland Dr.-Ing. Michael Meyer zu Hörste DLR, Institut für Verkehrssystemtechnik, Braunschweig