Fachgebiet Bahnsysteme und Bahntechnik der Technischen Universität Darmstadt Im Fachgebiet Bahnsysteme und Bahntechnik werden Methoden und Algorithmen für Planung, Entwurf, Bau und Betrieb im Schienenverkehr in Forschung, Lehre und Praxis behandelt. Das Fachgebiet befasst sich insbesondere mit Innovationen zur Attraktivitäts- und Effizienzsteigerung des Systems Bahn in Planung und Disposition. Vorstellung des Fachgebiets Die Geschichte des Fachgebiets Bahnsysteme und Bahntechnik reicht bis in die Anfänge der Technischen Universität Darmstadt zurück. Dort bildete bereits im 19. Jahrhundert das Fach Eisenbahnbau eines der Hauptfächer der Fakultätsprüfung für die Ingenieurbaukunst. Seit 2008 wird das Fachgebiet durch eine Stiftungsprofessur der Deutschen Bahn finanziert. Seither führt Univ.-Prof. Dr.-Ing. Andreas Oetting die Geschicke des Fachgebiets. Fokus von Forschung und Entwicklung am Fachgebiet sind die Planung und Durchführung des Eisenbahnbetriebs sowie ihre Abhängigkeiten von Kunden und Technik. In dem gemeinsam mit DB Training, Learning & Consulting und dem AKA Bahn e.v. betriebenen Eisenbahnbetriebsfeld Darmstadt (EBD) werden u.a. neue Betriebsverfahren erprobt sowie Fragestellungen zur Schnittstelle Fahrdienstleiter Elektronisches Stellwerk untersucht. Darüber hinaus werden Werkzeuge und Methoden der Disposition weiterentwickelt. In der Lehre wird das EBD zur Veranschaulichung von Betriebsvorgängen im fachlichen Grundstudium sowie für Lehrveranstaltungen im Bereich Eisenbahnsicherungstechnik genutzt. Bild 2: Übersicht der Lehre am Fachgebiet Bahnsysteme und Bahntechnik (Foto: eigene Darstellung). 24
Forschungsprofil Die Forschungsschwerpunkte des Fachgebiets Bahnsysteme und Bahntechnik sind Eisenbahnbetriebswissenschaft (EBW) Leit- und Sicherungstechnik (LST) und Verkehrsnachfragemodellierung (NFM). Eisenbahnbetriebswissenschaft Bild 1: Energiesparsame Fahrweise (Foto: eigene Darstellung). In der EBW wird der Bahnbetrieb mittels mathematischer Modelle abgebildet. Durch diese Modelle lassen sich Optimierungsprobleme im Bahnbetrieb untersuchen und lösen. Insbesondere ist dabei die Bestimmung der Angebotsqualität (Fahrzeiten, Warteizeiten) im komplexen System Bahn sowie die Leistungsfähigkeit und die Robustheit des Systems gegenüber externen Einflüssen von Relevanz. Durch analytische oder simulative Verfahren lässt sich beispielsweise überprüfen, wo und wie sich Verspätungen im Netz fortpflanzen oder wo planmäßige Wartezeiten entstehen. Daraus lässt sich wiederum ableiten, ob in der Infrastruktur kapazitive Engpässe vorhanden sind. Eine weitere aktuelle Forschungsfrage ist die Energieeffizienz im Bahnbetrieb. Zurzeit wird im Fachgebiet intensiv geforscht, wie die Energieeffizienz durch zum Beispiel betriebliche Maßnahmen oder durch den Einsatz von innovativen Technologien gesteigert werden kann. Ein Beispiel dafür ist die Zusammenarbeit mit der S-Bahn München. 25
Leit- und Sicherungstechnik Die Leit- und Sicherungstechnik befindet sich derzeit im technologischen Wandel, da das Nutzungsende vieler Stellwerke erreicht wurde und die Migrationsprozesse zum europäisch einheitlichen Zugsicherungssystem ETCS anstehen. Um den Herausforderungen aus diesem komplexen Bereich des Systems Bahn zu begegnen, müssen die Schnittstellen zu Elektrotechnik, Informatik, Maschinenbau und den Humanwissenschaften bei der Erarbeitung von Lösungen berücksichtigt werden. Am Fachgebiet Bahnsysteme und Bahntechnik werden Lösungen für betriebliche und prozessuale Innovationen entwickelt. Verkehrsnachfragemodellierung Bild 3: Übersicht Studiengang Traffic and Transport (Foto: http://www.msctt.tu-darmstadt.de/ media/traffic_and_transport/bilder/bild MScTT_Website_131002.jpg). 26 Projektvorstellung: Energiesparsame Fahrweise bei S-Bahn Eine energiesparsame Fahrweise rückt bei der Betrachtung von Kostensenkungs- und Einsparpotentialen sowie bei der Erreichung von definierten Umweltzielen zunehmend in den Fokus. Wichtig für die energiesparsame Fahrweise sind die Berechnung und die verständliche Anzeige auf dem Triebfahrzeug für den Triebfahrzeugführer (Tf). Das Ziel des Projekts ist die Erarbeitung eines Konzepts, das das Thema Energiesparen methodisch abdeckt und konkrete Vorschläge, die abhängig von den Rahmenbedingungen der S-Bahn München sind, anbietet. Bei der Entwicklung des Konzepts werden Tf und ihre Bedürfnisse als Nutzer eines zukünftig prototypisch umgesetzten Systems berücksichtigt. Dies wird zum Beispiel durch Mitfahrten und Befragungen erreicht. Zudem sind Workshops zum Thema Energieeffizienz mit den Tf geplant. Im Projekt werden Außenäste von zwei Linien der S-Bahn München mikroskopisch in einem Tool simuliert, um die verschiedenen Fahrweisen zu entwickeln. Durch den Einsatz von Algorithmen kann die optimale Fahrweise zwischen zwei Haltestellen ausgewählt werden. Welche Informationen die Tf bekommen, um diese Fahrweise umsetzten zu können, ist ebenfalls Untersuchungsgegenstand des Projekts und wird zusammen mit den Tf entwickelt. Die Verkehrsnachfragemodellierung untersucht und bewertet das Verkehrsverhalten von Personen und Güterverkehrskunden. Das Fachgebiet Bahnsysteme und Bahntechnik forscht an einer logistikabhängigen Modellierung der Verkehrsmittelwahl im Güterverkehr mit ihren Nahtstellen zu Produktion und Logistik unter Beachtung der dortigen Anforderungen an den Verkehr. Die Unternehmen sind für eine erfolgreiche Entwicklung von Produktion und Wertschöpfung auf eine Angebotsqualität angewiesen, die eine zuverlässige Produktionsversorgung ermöglicht. Für die Verkehrsmittelwahlmodelle soll eine Bewertung der verkehrsmittelunabhängigen Angebotsqualität unter Einbezug des Einflusses der Zuverlässigkeit quantifiziert werden. Als Basis wird eine prozessabhängige Typisierung von Transporten verwendet, um in deren Abhängigkeit bspw. Zuverlässigkeit monetär zu bewerten. Lehre am Fachgebiet Bahnsysteme und Bahntechnik Im Grundlagenbereich wird mit den Bachelorvorlesungen Verkehr 1 und 2 eine große Bandbreite der Themen aus dem Gesamtsystem Bahn abgedeckt (Bild 2). Weitere Vertiefungen sind im Masterbereich angesiedelt. Dort wird über die Grundlagen hinaus die Trassierung von Bahnstrecken, der Entwurf von Weichenvorfeldern, die Eisenbahnbetriebswissenschaft und die Leit- und Sicherungstechnik forschungsorientiert vermittelt. Besonders wird auf eigene Lernerfahrung der Studierenden wertgelegt. So finden die Vorlesungen Eisenbahnbetriebswissenschaften und Eisenbahnsicherungswesen unter anderem im EBD statt. Dort können
Ausbildung und Karriere Bild 4: Stellwerke des EBD (Foto: http://www.eisenbahnbetriebsfeld.de/). erlernte Fähigkeiten und vermitteltes Wissen unmittelbar praktisch an originalgetreuen Stellwerken angewandt werden. Außerdem stehen bahnspezifische Software-programme zur Verfügung. Dabei dient unter anderem das EBD als Simulationsgegenstand. Zu den Vorlesungen werden regelmäßig Referenten aus der Praxis eingeladen, die den Studierenden einen unmittelbaren Einblick in das Geschehen und Alltagsgeschäft bieten. Dadurch wird die Schnittstelle des Fachgebietes mit der Deutschen Bahn auch für die Studierenden sichtbar und mit den Referenten vor Ort können erste Kontakte geknüpft oder Praktikumsanfragen gestellt werden. Studienprofil (Studiengänge) Das Fachgebiet Bahnsysteme und Bahntechnik ist am Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften der TU Darmstadt angesiedelt. Der Master-Studiengang Verkehrswesen (Traffic and Transport) gewährleistet eine fachübergreifende Qualifikation im Bereich Verkehr. Ein Hauptmerkmal des Studienganges ist sein interdisziplinärer Charakter, das heißt das Erbringen von Studien- und Prüfungsleistungen in verschiedenen Fachdisziplinen ist integraler und obligatorischer Bestandteil des Studiengangs und gewährleistet somit eine fachübergreifende Qualifikation im Bereich Verkehr. Der Master-Studiengang soll eine fachübergreifende Qualifikation im Bereich Verkehr gewährleisten und so zu gezielter Tätigkeit in Industrie, Verwaltung, Forschungseinrichtungen, Consulting-, Verkehrs-, Transport- oder Logistikunternehmen befähigen. Der Studiengang richtet sich an Bewerber, die bereits einen Bachelor oder einen international vergleichbaren Abschluss in einem der Studiengänge Wirtschaftswissenschaften, Bauingenieurwesen, Maschinenbau oder in einem vergleichbaren Studiengang erreicht haben und ihr Wissen vertiefen und spezialisieren möchten. Daten & Fakten (Studierendenanzahl, Praktikum, Studienarbeiten) Die Grundlagenvorlesung Verkehr 1, welche für jede/n Studierende/n verpflichtend ist, hören etwa 350 Studierende, während die Vertiefervorlesung im Bachelor Verkehr 2 etwa 150 Studierende anzieht. Die Vertiefervorlesungen im Master besitzen dann noch etwa eine Gruppengröße von 25 bis 40 Studierenden. Während des Semesters müssen die Studierenden mehrere Hausübungen selbständig erarbeiten was, zur Festigung des Vorlesungsstoffes dient. Eisenbahnbetriebsfeld Darmstadt Das EBD ist eine Simulationsanlage, die auf einer umgerechneten Streckenlänge von 90 km die Komplexität des Eisenbahnwesens erlebbar macht. Dies wird durch die drei Partner AKA Bahn, DB Training 27
und die TU Darmstadt ermöglicht. Es wird auf die Modellbahntechnik des Maßstabes 1 : 87 gesetzt. Durch zahllose hauseigene Anpassungen der Technik kann ein komplett realistischer Zugbetrieb simuliert werden. Dafür stehen verschiedenste Stellwerke aller Zeitepochen im vollen Funktionsumfang zur Verfügung. Die TU Darmstadt benutzt die Anlange, um den Studierenden Leit- und Sicherungstechnik nahe zu bringen. Durch die DB Training werden unter anderem zukünftige Fahrdienstleiter ausgebildet. Besonders für Disponenten können individuelle Störungen in einen Fahrplan implementiert werden, so dass diese ihre Fähigkeiten beim Abarbeiten einer Störungssituation weiter verbessern können. Bei all diesen Seminaren stehen die Techniker des Vereins AKA Bahn und Mitarbeiter der TU Darmstadt hilfestellend zur Seite. Außerdem steht die Tür weiteren Personengruppen offen, die einen Einblick in das System Eisenbahn gewinnen möchten. Eisenbahntechnisches Kolloquium Das Eisenbahntechnische Kolloquium (ETK) wird jährlich im Frühsommer vom Fachgebiet Bahnsysteme und Bahntechnik im Christoph-Lichtenberg- Haus in Darmstadt veranstaltet. Kennzeichnend für diese eintägige Vortragsveranstaltung ist eine Mischung anschaulicher Vorträge aus Forschung und Praxis zu einem aktuellen Thema mit intensiven fachlichen Diskussionen. Dieses Jahr findet das ETK am Donnerstag, den 16. Juni 2016 mit dem Titel Wettbewerbsfähig in die Zukunft attraktiv, automatisiert und agil statt. 28