Moderne Stellwerke. Ein Beitrag zur Vortragsreihe Eisenbahn an der TU Braunschweig. Theo Lange Braunschweig,

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1 Moderne Stellwerke Ein Beitrag zur Vortragsreihe Eisenbahn an der TU Braunschweig Theo Lange Braunschweig,

2 Disclaimer Die hier präsentierten Inhalte geben ausschließlich die persönliche Sicht des Vortragenden wieder 2

3 Bombardier als Unternehmen Was verbindet Bombardier und Braunschweig? 3

4 Lokale Geschichte Ende der 1970er Jahre Gründung der IVV GmbH Gründer: Prof. Pierick von der TU BS Zweck: Vermarktung des von ihm konzipierten Stellwerkssystems MCDS Microcomputer-basiertes dezentrales Stellwerkssystem IVV wurde von ADtranz übernommen Neugründung als Tochter der Daimler-Benz AG aus der Ära von Edzard Reuter ( Welt-AG ) Bündelung von AEG Schienenfahrzeuge und ABB Verkehrssysteme Aus kartellrechtlichen Gründen musste Daimler-Benz ADtranz verkaufen ADtranz wurde 2001 von Bombardier Transportation übernommen 4

5 Globale Geschichte Bombardier wurde 1937 in Kanada gegründet von Joseph-Armand Bombardier Unternehmen zur Herstellung von Freizeitfahrzeugen, z.b. Schneemobile und Golfwagen Starkes Wachstum durch Zukauf und wirtschaftlichen Erfolg Bombardier heute Sitz Montreal/Kanada Zwei Sparten: Aerospace und Transportation Weltweit aktiv, mit ca Mitarbeitern, ca. 17 Mrd. $ Umsatz/Jahr Standort Braunschweig, mit ca. 120 Mitarbeitern, gehört zur Bombardier Transportation (Signal) Deutschland GmbH 5

6 Zum Thema Moderne Stellwerke? ESTW! 6

7 Begriffsbestimmung Was heißt eigentlich modern? 7

8 Zwei Definitionen Modern = dem Zeitgeschmack entsprechend Schlagworte im Internet multimedial in der Cloud bei Facebook Modern = Ergebnis einer evolutionären Entwicklung Kriterien Leistungsfähiger Schneller Sicherer 8

9 Stellwerke und der Zeitgeschmack (1) Stellwerke im Internet? Falsche Frage! Stellwerke mit Internet-Technologien? Ja! Bombardier verwendet (in Deutschland) Standard-Server für die Leit- und die Sicherungsebene Ausschließlich Ethernet als Kommunikationsmedium im Stellwerk Gängige Betriebssysteme (Unix/Linux, Windows) in der Leit- und der Sicherungsebene 9

10 SmartSockets LWL DSL LWL Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. Systemarchitektur des ESTW B950 Systemaufbau ESTW B950 R2 (Bauform EBI* Lock 950 R4) Unterzentrale (UZ) Betriebszentrale (BZ) Systeme des Steuerbezirks SZ-LAN der BZ SBS mit SmartSockets UZ-LAN (abgesetzt) SBS mit Grauer Kanal SG B950 (Security Gateway) KOMSERVER (Kommunikationsverwaltung) KOMSERVER (Kommunikationsverwaltung) SG B950 (Security Gateway) DOS B950 (Doku.- System) DIS B950 (Diagnose- System) BPS B950 (Fdl-AP) UZ-LAN (SBS-Protokoll) DOS B950 (Doku.- System) DIS B950 (Diagnose- System) ZN B950 + ZL B950 BPS B950 (Fdl-AP) ZLV-Bus Leitebene CS950_DB Sicherungsebene Stellebene SE-LAN / SE-WAN LAN: Lokales Netzwerk WAN: Weitbereichs-Netzwerk AO AOC C PO POC C IOC OOC IOC OOC IOC OOC 8 xoc IOC 6 SE-WAN Achszähler EBI Switch 700 Blockschnittstellen (Selbstblock Sb S59, Relaisblock Rb II 60,...) Bahnübergangssicherungsanlage (EBÜT 80, RBÜT,...) Schlüsselsperre AO AOC C PO POC C SO SOC C IOC OOC SO SOC OOC C PZB90, GÜ 2008, Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. *Trademark(s) of Bombardier Inc. or its subsidiaries. Dezentrale / zentrale Elementsteuerung Sicherer Rechner gemäß SIL 2/4 SIL 4 10

11 Systemarchitektur und Aufbaukonzept des ESTW B950 Kommunikationsbasierte Systemarchitektur Bedienung Stellwerkskern Leistungsfähigkeit bis zu Stelleinheiten Skalierbarkeit OC OC OC OC OC OC Ethernet OC OC OC Intelligente Stellteile - Objekt Controller (OC) OC OC OC Modularität OC Signal Weiche (EOW) Block, SSP Achszähler BÜ 11

12 Stellwerke und der Zeitgeschmack (2) Stellwerke und Multimedia? Nein für multimediale Darstellungen besteht kein Bedarf, und bei den hohen Sicherheitsanforderungen wäre Multimedia auch zu teuer Stellwerke in der Cloud? Dafür bestehen weder Absicht noch Veranlassung Technisch könnten die Rechner der Sicherungs- und der Leitebene in der Cloud angesiedelt werden aber dann wären sie nicht mehr im klassischen Sinne unter Kontrolle Stellwerke bei Facebook etc.? Nicht wirklich 12

13 Moderne Stellwerke als Ergebnis einer Evolution (1) Höhere Leistungsfähigkeit Der Stellbereich eines Stellwerks ist mit der Technologie gewachsen Am Anfang wenige Weichen und Signale (Stelleinheiten), die der Bediener noch weitgehend direkt sehen konnte > Mehrere Stellwerke pro Bahnhof Heute Stelleinheiten pro ESTW realisiert > Mehrere Bahnhöfe pro Stellwerk In gleichem Maß hat der Stellbereich pro Bediener zugenommen Am Anfang ein Bediener auf ca. 20 Stelleinheiten Heute zwei Bediener (plus Zuglenksystem) auf 500 Stelleinheiten und mehr 13

14 Beispiel: Struktur des ESTW Kreiensen UZ Elze ESTW-D Km 32,9 (nur Block) Banteln ESTW-D Km 39,0 Godenau ESTW-D Km 45,8 Alfeld ESTW-D Km 49,8 Freden ESTW-D Km 58,7 Kreiensen ESTW-Z Km 68,8 Einbeck-S. ESTW-D Km 76,8 Edesheim ESTW-D Km 85,0 (nur Block) - Eigene Stromversorgung für jede Betriebsstelle - Dadurch Verbindung zwischen den Betriebsstellen nur über Ethernet (LWL) Alt Fdl Banteln Fdl Alfeld Fdl Freden Fdl Kreiensen Fdl Einbeck-S. Neu Fdl Kreiensen Nord Fdl Kreiensen Süd 14

15 Moderne Stellwerke als Ergebnis einer Evolution (2) Höhere Geschwindigkeit Die Einstellung einer Fahrstraße innerhalb eines Stellwerks läuft gegenüber älteren Bauformen wesentlich schneller ab Start-Ziel-Bedienung hat das Bedienen von Einzelelementen abgelöst Durch die Vergrößerung der Stellbereiche wird die Einstellung von Fahrstraßenketten wesentlich beschleunigt Weniger technische Schnittstellen Viel weniger menschliche Kommunikation (Zugmeldeverfahren i.d.r. ohne menschliche Mitwirkung) Wermutstropfen : Die Geschwindigkeit der letzten Generation von Relaisstellwerken wird von ESTW (noch?) nicht erreicht 15

16 Moderne Stellwerke als Ergebnis einer Evolution (3) Höhere Sicherheit Eigentlich ein Widerspruch, denn auch mechanische Stellwerke und alle nachfolgenden Bauformen können sicher betrieben werden Die Bauformen unterscheiden sich nur dadurch, in welchem Ausmaß der Bediener zur Gewährleistung des Sicherheitsniveaus herangezogen wird Gegenüber den Relaisstellwerken der jüngsten Bauform ist ein Sicherheitsgewinn durch ESTW feststellbar, fällt aber nur noch sehr gering aus Wesentliche Verbesserung: FPÜ ( Fahrstraßenprüfung und -überwachung ), weil hiermit einige im Störungsfall erforderliche Hilfshandlungen des Bedieners besser strukturiert und formalisiert, und dadurch weniger fehleranfällig, werden 16

17 Ist nichts mehr wie früher? Modern = anders? 17

18 Stellwerkskonstanten Die teils über 100 Jahre alten Grundlagen der Eisenbahn- Sicherungstechnik gelten nach wie vor, Beispiele Unterscheidung von Zug- und Rangierfahrten Konzept der Fahrstraße ( gesicherter Fahrweg ) Bewegliche Elemente müssen für eine Fahrt verschlossen sein Bewegliche Elemente dürfen nur umgestellt werden, wenn sie frei von Fahrzeugen sind 18

19 Alles nur positiv? Modern = besser? 19

20 Kritikpunkte an modernen Stellwerken Geringe Lebensdauer Die verwendete IT-bezogene Hardware (Rechner, Bildschirme, Netzwerktechnik) veraltet in für die bahntechnischen Bedürfnisse viel zu kurzer Zeit Gewünscht bzw. verlangt sind mindestens je 30 Jahre für Lebensdauer, Lieferfähigkeit, Umbau- und Wartbarkeit Geboten werden von IT-Herstellern, je nach Komponente, Werte von 3-10 Jahren Möglicher Ausweg: Schnittstellenkompatibler Austausch alle Jahre, ohne Änderungen von z.b. Logik oder Projektierung Hohe Komplexität Bediener kennen manchmal gar nicht mehr alle Funktionen Hoher Automatisierungsgrad Bediener müssen im Regelfall so wenig selbst tun, dass sie im Störungsfall nicht schnell genug die nötigen Bedienungen ausführen können 20

21 Ein Blick in die Zukunft Was wird morgen modern sein? 21

22 Technische Möglichkeiten (1) Internet-Technologie wird beibehalten, aber Wechsel auf IPv6 Übergang zu KISA ( Kommunikationsinfrastruktur für sichere Anwendungen ) Bedienplätze werden höher integriert Stellwerk wird eine von mehreren Applikationen am Bedienplatz Daneben z.b. Dispositionssystem und Telefonanlage Standard-Bildschirmgröße (1280x1064) ändert sich Anzeigephilosophie ändert sich vielleicht 22

23 Technische Möglichkeiten (2) Stellbereiche werden größer Aus technischer Sicht kein Limit Begrenzung über Akzeptanzschwelle für Ausfallfolgen Bedienerführung wird verbessert (Vision!) Für die wichtigsten Störfälle macht das Stellwerkssystem Vorschläge bzgl. Anwendung der Ril 408, und der im Einzelfall erforderlichen Bedienhandlungen Das Stellwerk wird schneller Entweder kürzere Zykluszeiten, oder Verzicht auf zyklische Bearbeitung Erfordert ggf. ein komplexeres Sicherheitskonzept 23

24 Gesteigerte Anforderungen (1) Mehr Verkehr auf vorhandener Infrastruktur Blockverdichtung Klassisch: mehr Signale (teuer) Modern: Virtuelle Blockabschnitte (mittels ETCS) Energieoptimiertes Fahren Integrierte Lösungen kombinieren Disposition, Stellwerk und Fahrzeugsysteme Energieoptimierung vs. Vermeiden oder Aufholen von Verspätungen 24

25 Gesteigerte Anforderungen (2) Unterscheidung von Zugarten Güterzüge, insbesondere Gefahrguttransporte, vs. Reisezüge Unterschiedliche Bremseigenschaften bereits jetzt (mit LZB und ETCS) berücksichtigt Begegnungsverbote Außergewöhnliche Sendungen Dynamische Prioritätenregelungen 25

26 Zum Schluss? Haben Sie Fragen? 26