Die Zukunft der Signaltechnik Ist die Automatisierung ein Muss? DB Netz AG, Dr. Michael Leining

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1 Die Zukunft der Signaltechnik Ist die Automatisierung ein Muss? DB Netz AG, Dr. Michael Leining

2 Das System Bahn steht unter zunehmendem Wettbewerbsdruck, insbesondere gegenüber der Straße SGV SPNV SPFV Modal Split (2015) 1 17,2%, -0,5%-Punkte in letzten 5 Jahren 8,0%, seit 5 Jahren stagnierend Herausforderungen im intermodalen Wettbewerb Platooning, autonomes Fahren Lang-LKW (Gigaliner) Abnehmende Losgrößen, e-commerce Autonomes Fahren Alternative grüne Antriebe Fernbus Sharing Economy (z.b. blablacar) Preistransparenz durch Digitalisierung 1 Vorläufige Werte, Stand April 2016; Quelle: GES 1 2

3 Bestandssysteme Signal-, Telekommunikation und Elektrotechnik (STE) Zielzustand Leit- und Sicherungstechnik Gefahrenmelde- und Meldeanlagen Diagnose Rolle Fahrdienstleiter/in Instandhalter/in Anzeige Zentralebene Security & Safety Übertragungsprotokoll Übertragung Feldelement 3

4 Bestandssysteme Signal-, Telekommunikation und Elektrotechnik (STE) Zielzustand Leit- und Sicherungstechnik Gefahrenmelde- und Meldeanlagen Diagnose Rolle Fahrdienstleiter/in Instandhalter/in Anzeige Individuell skalierbar Integration aller relevanten Anwendungen Einheitliche Projektierung Standardisierung der Schnittstellen Einheitliche, herstellerunabhängige Benutzeroberfläche und -führung DiB Zentralebene Ca. 200 Technikstandorte Standardisierte Schnittstellen Zentral administriert Offenes System Standardisierte Schnittstelle Einheitliches Protokoll OPC UA Eigene Auswertelogik Zentrale Anwendung Diagnose Apps Security & Safety BSI-konforme Verschlüsselung (Sicherheitsgesetz) KISA / IT Security Übertragungsprotokoll 1 Netz als Übertragungsplattform Industriestandard Übertragung Reduktion der Kabelarten von 231 auf km LWL Kabel, vollständige Streckenabdeckung Integrierte Kommunikation Infrastruktur (IKI) Feldelement Internet of Things Intelligente Feldelemente Kommunikation des Zustandes 4

5 Bestandssysteme Signal-, Telekommunikation und Elektrotechnik (STE) Status quo Leit- und Sicherungstechnik Gefahrenmelde- und Meldeanlagen Diagnose Rolle Anzeige Arbeitsplätze Herstellerspezifisch 10 verschiedene Bediensysteme Unflexible und teure Anzeigen Fahrdienstleiter/in Orts- und technikgebunden Proprietäre Einzelsysteme Instandhalter/in Fü ST E MAS 90 Orts- und technikgebunden Präventive Instandhaltung nicht möglich Bis zu 9 Jahre Ausbildungsdauer Jeder Hersteller hat sein eigenes Equipment/ Anzeigesystem Herstell er A Herstell er B Zentralebene Stellwerke Ca Stück 97 Bauformen Bis zu 100 Jahre alte Technik > 45 Jahre durchschnittliches Alter Verschiedene Softwareversionen in Verwendung Nur dezentrale Updates möglich Hochgradig abgängige Technik FüSTE MAS 90 Herstellerspezifische Einzellösungen Roadmaster Proprietäre Systeme Keine zentrale Verwaltung Diverse andere Security & Safety Safety Ausschließlich proprietäre Protokolle Security Security Gateways Dezentrale Betriebsführung Geschlossene Netze Keine Übertragungsprotokoll Über 200 verschiedene Übertragungsarten Proprietäre Einzellösungen ISDN X.25 Stromschnittstelle (4 Draht) Diverse Andere Ca. 100 verschiedene Übertragungsarten Proprietäre Einzellösungen Selbstgeschriebene Protokolle X.25 65x ISDN >7.000 Anschlüsse SDH IKI 1x Übertragung Feldelement Ca km Anbindungskabel Sternverkabelt Exklusivnetz LST Feldelemente nicht diagnosefähig Gleisfreimelder Bahnübergang (ca , techn. gesichert) Weiche (ca ) Bedienung Stellwerk Signal (ca ) Gleisfreimelde r (ca ) Signal Weiche Ca km Kupferkabel Ca km Glasfaserkabel Mehrere hunderttausend km Kupferkabel (in Bahnhöfen) Kabelstrukturen und -arten Unverbundene Einzelnetze Sicherheitsrelevant Nicht-Sicherheitsrelevant (ca ) (ca ) Gleisfeldbeleuchtung Heißläuferortungsanlage Windmeldeanlage Notbeleuchtung Bahnübergang Aufzug Über 230 verschiedene Kabelarten Kupfer- und LWL-Netze Diagnose Berlin + IKI DUSS GSM-R ca. 15 weitere Bei Altanlagen ist keine Diagnose vorhanden Nicht standardisiert Keine zentrale Verwaltung 5

6 Bestandssysteme Signal-, Telekommunikation und Elektrotechnik (STE) Zielzustand Leit- und Sicherungstechnik Gefahrenmelde- und Meldeanlagen Diagnose Rolle Fahrdienstleiter/in Instandhalter/in Anzeige Zentralebene Security & Safety Übertragungsprotokoll Übertragung Feldelement 6

7 Mit dem Programm NeuPro (DSTW) plant die DB Netz AG die Einführung neuer IP-basierter Stellwerke ab 2020 Netzbezirk in heterogener Bestandstechnik beispielhaft mit 3 Stellwerken Typ: Drucktasten- Bedienung (Baujahr: 1976) Typ: Rechner- Bedienung (Baujahr: 1993) Typ: Mechanische Hebel (Baujahr: 1936) Technikhebel NeuPro Standardisierte, offene Schnittstellen Trennung von Energie und Daten (Limitierung der Stellentfernung entfällt) Einheitlicher, flexibler Bedienplatz, Standard- Hardware Herstellerunabhängige Planung (PT 1) Zentraler Technikstandort Diagnosefähigkeit Netzbezirk mit digitaler LST Einheitliche(s) Bedienplätze Weichenantriebe Signalsystem BÜ-Technik Keine Limitierung in der Stellentfernung 7

8 In der Digitalisierung der Stellwerke liegt ein signifikantes Kostenpotenzial Kostentreiber Situation heute Morgen Potenziale durch Digitale LST Technikvielfalt Anzahl Standorte 50% aller Netzbezirke mit >5 STW-Techniken Über Einheitliche Technik je Netzbezirk Deutlich reduziert auf Geringere Anzahl Stellwerkspersonale zukünftig erforderlich Kosten Rollout hohe Kosten für Vollerneuerung ESTW deutliche Reduzierung der Rolloutkosten durch Wettbewerb Vereinfachte, daher günstigere Instandhaltung (IH) Qualifizierung IH und Betrieb: 5 Jahre zusätzlich zur Ausbildung Durch einheitliche Technik: 2 Jahre zusätzlich zur Ausbildung Geringerer Invest je Stelleneinheit 8

9 ETCS ist das von der EU vorgeschriebene primäre System für interoperable Zugbeeinflussung in Europa Status Projekte mit ETCS-Ausrüstung Ausrüstungsverpflichtung Deutschlands ggü. EU bis 2030: km 1. Schritt: Fokus auf Grenzübergänge zu den Nachbarstaaten bis Schritt: Durchgängige Verbindung über alle TEN-Kernnetz-Korridore bis 2030 Aktueller Stand Rollout Über laufende und in Planung befindliche Projekte werden in den kommenden Jahren ca km mit ETCS ausgerüstet Davon entlang des Korridor A ca km bis 2022 (Finanzierung geklärt) 9

10 Was kommt nach NeuPro und ETCS? Automatisierung? 10

11 Welcher Automatisierungsgrad bringt den höchsten Nutzen? Stufen der Automatisierung im schienengebundenen Verkehr GoA1 GoA2 (STO Semi-Automated Train Operation) GoA3 (DTO Driverless Train Operation) GoA4 (UTO Unattended Train Operation Nicht automatisiertes Fahren Halbautomatisches fahren Fahrerloser Verkehr Vollautomatisiertes Fahren Der Zug wird manuell gefahren. Mindestens Abfahrt und Halt werden durch einen Lokführer durchgeführt. Automatisches Abfahren der Geschwindigkeitskurven möglich (vgl. AFB bei LZB und ETCS) Der Zug fährt automatisch, nur Abfahrtsauftrag erfolgt durch Lokführer. Der Lokführer ist immer noch im Führerstand, um die freie Wegstrecke und das Schließen der Türen zu überwachen Ein Zugbegleiter ist anwesend, der das Schließen der Türen überwacht, in Notfällen eingreifen kann und den Zug führen könnte Der Zug fährt gänzlich unbegleitet, alle Funktionen sind automatisiert. Das Kontrollsystem übernimmt alle Fahrt- und Überwachungsfunktionen 11

12 ATO bietet vor allem Vorteile in puncto Kapazität und Flexibilität, weniger in Hinblick auf Wirtschaftlichkeit Vorteile von ATO Signifikante Kapazitätssteigerung Reaktion auf Kapazitätsengpässe Betriebliche Flexibilität Pünktlichkeit Erhöhte Sicherheit Energieeinsparung Wirtschaftlicher Nutzen Der wirtschaftliche Nutzen im Zusammenhang mit automatisiertem Fahren ist im Schienenverkehr wesentlich geringer als im Straßenverkehr. Hohe Investitionen in Infrastruktur und Fahrzeuge sind abhängig vom angestrebten Automatisierungsgrad notwendig. Die Personalkosten gegenüber der Beförderungsleistung sind im Verhältnis verschwindend gering: Personenzug: 1 Fahrer für Fahrgäste Güterzug: 1 Fahrer für Tonnen Güter Bus: 1 Fahrer für 75 Fahrgäste PKW: 1 Fahrer für i. d. R. 4 Fahrgäste LKW: 1 Fahrer für 25 Tonnen Güter Quelle: zukunft-mobilitaet.net 12

13 Nur durch eine technische Revolution kann der Nutzen Aufwände in voll-automatisches Fahren kompensieren Mehr Technik und mehr Investitionen Kapazität und Qualität 13

14 NeuPro/ETCS/ATO kann einen wichtigen Lösungsbeitrag zur Sicherstellung der zukünftigen Wettbewerbsfähigkeit des System Bahn leisten aber nicht um jeden Preis! NeuPro (Digitale Stellwerke) Herausforderungen für Wettbewerbsfähigkeit European Train Control System (ETCS) Wettbewerbsfähige Kosten Qualität Automatisierter Bahnbetrieb (ATO) Sicherheit Demographiefestigkeit 14

15 Denken wir radikal genug? Sind wir schnell genug? (Joseph Schumpeter Foto: Harvard University) Wirtschaft als gnadenloser Kampf zwischen innovativen Unternehmern und den Langweilern ohne Ideen, die vom Neuen zerquetscht werden. Josef Schumpeter, 1928), Dr. 15Michael Leining SRSS Zukunft der Signaltechnik- DB Netz AG 15 15