Aktuell wird am Institut für Intermodale Transport- und Logistiksysteme (ITL) im Rahmen eines Promotionsprojekts intensiv an der Digitalisierung des Schienenverkehrs geforscht. Dieses Projekt ist am Institut für Verkehrssicherheit und Automatisierungstechnik (iVA) als Vorgängerinstitut des ITL auf der Grundlage von Projektarbeit für die Schweizerische Bundesbahnen AG (SBB) entstanden. Im Rahmen dieses Promotionsprojekts besteht weiterhin die Möglichkeit für studentische Arbeiten im Themengebiet digital4rail. Dazu werden die schienenverkehrstechnischen Hintergründe auf dieser Webseite digital4rail kurz erläutert.
Im Unterschied zum Straßenverkehr sind im Schienenverkehr sowohl die Fahrzeugräder als auch die Schienen als infrastrukturseitige Kontaktfläche aus Stahl. Dies ist im Vergleich zum Straßenverkehr mit einem etwa um den Faktor 8 geringeren Reibungskoeffizienten verbunden. In der Folge sind Bremswege im Schienenverkehr so lang, dass diese bereits bei Geschwindigkeiten um 60 km/h vom Zugpersonal nicht mehr vollständig einsehbar sein können.
Der Unterschied in den Bremswegen zwischen Straßen- und Schienenverkehr wird im folgenden Video der Österreichischen Bundesbahnen AG (ÖBB) anhand einer Vollbremsung bei 100 km/h demonstriert.
© Österreichische Bundesbahnen AG (ÖBB)
Da im Schienenverkehr aufgrund langer Bremswege ein ausreichendes Bremsen nach dem Erkennen eines Hindernisses nicht immer möglich ist, benötigt das Zugpersonal die Gewissheit, dass ein Gleis hinter einem grünen Signal frei von Hindernissen ist.
Dies wird erreicht, indem weite Teile des Gleisnetzes in sogenannte Blockabschnitte aufgeteilt sind. Dabei darf sich in jedem Blockabschnitt immer nur ein Zug gleichzeitig befinden. Zur Überwachung dieser Regel werden oft an den Blockabschnittsgrenzen ein- und ausfahrende Achsen gezählt. Alternativ wird eine Spannung an beide Schienen angelegt, sodass die Belegung eines Gleisabschnitts anhand eines Kurzschlusses über die Stahlräder und Stahlachsen der Schienenfahrzeuge detektiert werden kann.
Die dafür erforderlichen Freimeldeeinrichtungen – Achszähler und Gleisstromkreise – stellen seit vielen Jahrzehnten den Stand der Technik in Mitteleuropa dar. Allerdings sind diese Freimeldeeinrichtungen mit zwei erheblichen Nachteilen behaftet:
© Deutsche Bahn AG (DB)
Ein wesentliches Ziel bei der Digitalisierung des Schienenverkehrs besteht darin, Züge kontinuierlich, exakt und sicher zu lokalisieren. In der Folge könnten Züge in ihrem Bremsabstand hintereinanderfahren und traditionelle Blockabschnitte würden überflüssig werden. Dies würde nicht nur zur Einsparung erheblicher Kosten für die Technik im Gleisbett führen, sondern würde auch kürzere Zugfolgezeiten und somit eine Kapazitätssteigerung von bis zu 20 Prozent ermöglichen.
Eine große Herausforderung in diesem Kontext besteht darin, dass es bei Güterzügen heutzutage normalerweise nicht möglich ist, deren Vollständigkeit fahrzeugseitig zu überwachen. Dies liegt vor allem darin begründet, dass Güterzüge in Deutschland bis zu 740 Meter – in Ausnahmefällen bis zu 835 Meter – lang sein können und es meistens keine durchgehende Datenleitung gibt.
Diverse Aspekte des Schweizer Branchenprogramms smartrail 4.0 werden im folgenden Video präsentiert. Auch unser Institut hat im Auftrag der Schweizerische Bundesbahnen AG (SBB) einen Beitrag zu diesem Programm geleistet.
© Schweizerische Bundesbahnen AG (SBB)
Wer sich nun fragt, ob die erläuterte Technik wirklich benötigt wird, kann die Antwort im folgenden Video finden. Dort wird eine Betriebsvariante vorgestellt, bei der sowohl auf konventionelle als auch auf digitale Lösungen verzichtet wurde.
© Norddeutscher Rundfunk (NDR)
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