Deutsche Bahn

Mehr Leistung und Qualität aufs Gleis

Die DB will mithilfe digitaler Technologien die Kapazität des Schienennetzes erhöhen und so Tausende zusätzliche Züge am Tag ermöglichen.

Basis für das Zukunftsprogramm "Digitale Schiene Deutschland" sind das Zugleitsystem ETCS und digitale Stellwerke. Diese digitalen Technologien sind ausgereift und eröffnen völlig neue Möglichkeiten. Auf dem Symposium Wettbewerb und Regulierung in Berlin am 25. Januar 2018 sagte DB-Infrastrukturvorstand Ronald Pofalla bei der Vorstellung des Programms: „Wir werden einen noch nie dagewesenen Entwicklungsschub verwirklichen: mehr Züge, zudem pünktlicher und noch umweltfreundlicher. Das ist ein zentraler Baustein, um das verkehrspolitische Ziel ‚mehr Verkehr auf die Schiene zu holen‘ umzusetzen.“ 

Bildergalerie Digitale Schiene Deutschland

Rund 250 Experten aus der europäischen Verkehrsbranche, aus Politik und Verbänden diskutierten das Vorhaben. Kern des Programms sind der Ausbau der neuen funkgesteuerten Signaltechnik ETCS (European Train Control System) und die Einführung digitaler Stellwerke. Ronald Pofalla: „Zunächst sind für den Ausbau von ETCS und digitaler Stellwerke große Anstrengungen der öffentlichen Hand, der Bahnen und der Industrie erforderlich. Das wird aber sehr gut angelegtes Geld sein, denn alle profitieren: Der enorme Innovationsschub nutzt den Kunden aller Eisenbahnen in Deutschland, dem Wirtschaftsstandort Deutschland und auch dem Klima. Ein leistungsfähigerer Bahnsektor bedeutet weniger Verkehr auf der Straße, weniger Staus, weniger Feinstaub und einen deutlich verringerten CO2-Ausstoß.“ Nach ersten Planungen könnten rund 80 Prozent des deutschen Schienennetzes bis 2030 digital (ohne Signale) betrieben werden.

Fünf Fragen und Antworten zum Programm "Digitale Schiene Deutschland":

Digitale Technologien eröffnen grundlegend neue Chancen, um den Bahnbetrieb mit all seinen einzigartigen Qualitäten -  viele Menschen und Güter gleichzeitig bewegen zu können, hohe Kapazitäten abzufahren, klimafreundlich und energieeffizient zu sein, bei geringem Flächenverbrauch ausgereifte Elektromobilität zu bieten - in die Zukunft zu überführen. Ohne zusätzlich Strecken zu bauen, wollen wir bis zu 20 Prozent mehr Kapazität im bestehenden Netz schaffen. Das sind Tausende Züge pro Tag mehr – bei höherer Pünktlichkeit und besserer Qualität.

Digitale Technologien eröffnen bereits attraktive Dimensionen in vielen Bereichen der Wirtschaft und der Dienstleistungen. Jetzt ist der Zeitpunkt, diese Potenziale systematisch auch bei der Digitalisierung der Schieneninfrastruktur zu nutzen.

Digitale Stellwerke und die ETCS-Technologie sind die Grundlage für einen deutlich effizienteren Bahnbetrieb sowie ein Plus an Qualität, Verlässlichkeit und Pünktlichkeit. Verspätungsminuten, die aus der heutigen Leit- und Sicherungstechnik herrühren, werden reduziert. Ältere Stellwerke, die zunehmend störanfällig und in unzähligen Bauarten über die Republik verteilt sind, werden durch innovative Technik ersetzt.

Das spart Kosten in Millionenhöhe und reduziert die Aufwendungen für Betrieb und Instandhaltung. 

  • Kunden aller Eisenbahnunternehmen im Personen- und Güterverkehr profitieren vom erheblich besseren Angebot – Pünktlichkeit, Takt, Komfort.
  • Das Klima profitiert, weil insgesamt mehr Verkehr statt auf der Straße auf der Schiene rollen kann; die Schiene wird erheblich aufnahmefähiger.
  • Wirtschaft, Politik und Verbände profitieren von geringeren Kosten und wachsenden Einnahmen. Das ermöglicht mehr Aufträge und wirtschaftliche Spielräume im öffentlich finanzierten Nahverkehr und unzähligen weiteren Branchen.
  • Die im Wirtschaftssektor aktiven Unternehmen schaffen neue attraktive Jobs.
  • Die Verkehrsbranche profitiert von der Chance, Spitzentechnologie zu entwickeln und international anzuwenden. Die Exportfähigkeit der deutschen Bahnindustrie wird gestärkt
  • Die Eisenbahn in Europa wird gestärkt durch mehr Interoperabilität –Züge müssen nicht mehr an Grenzen halten. Reise- und Transportzeiten verkürzen sich.
  • Der Ausbau der Infrastruktur schafft ein einzigartiges Breitbandnetz in Deutschland. Leistungsfähigkeit und Nutzen dieses Netzes gehen weit über den Bahnbetrieb hinaus.

ETCS steht für „European Train Control System“ (Europäisches System für Zugsteuerung und Zugsicherung). Die wichtigste Aufgabe von ETCS ist – wie aller vorherigen Systeme auch – dafür zu sorgen, dass sich in einem definierten Gleisabschnitt immer nur ein Zug befindet und ein nachfolgender Zug stets rechtzeitig abgebremst werden kann. Dazu übermittelt die ETCS-Streckenzentrale Streckendaten, die zulässige Höchstgeschwindigkeit sowie den nächsten Punkt, an dem das Fahrzeug wieder stehen muss. In den Zügen vergleicht der Bordcomputer die gefahrene Geschwindigkeit mit der von Balisen übermittelten zulässigen Höchstgeschwindigkeit und Zielentfernung und bremst den Zug bei einer Geschwindigkeitsüberschreitung automatisch ab. Die Balisen dienen dabei der Informationsübertragung von der Strecke auf das Fahrzeug.

 Im ETCS Level 2 sorgt zusätzlich eine kontinuierliche Funkverbindung für lückenlosen Abgleich der Rechner im Zug und an der Infrastruktur. Der Lokführer erhält alle notwendigen Informationen über ein Display.

ETCS Level 2

Das Digitale Stellwerk (Dstw) steht für die neueste Generation von Stellwerken und ist technologisch Nachfolger des Elektronischen Stellwerkes (Estw). Beide unterscheiden sich vor allem in der Bedienung von Weichen, Signalen und Fahrstraßen. Bei beiden Stellwerkstypen prüfen und verarbeiten redundante Rechnersysteme die Stellbefehle der Fahrdienstleiter. Die Befehle der Rechner eines Estw werden in konventioneller elektrischer Schalttechnik durch Kabelbündel an Weichen, Signale und Bahnübergänge übermittelt.

Ein Dstw übermittelt dagegen die Stellbefehle digital an Weichen und Signale. Der Vorteil ist eine deutlich höhere Stellentfernung durch die Verbindung per Datenleitung. Beim Dstw entfällt daher die bisher individuelle Verbindung vom Stellwerk zu jedem einzelnen Stellelement – Weichen, Signale, Gleiskontakte, Bahnübergänge.

Das ermöglicht die Standardisierung von Komponenten, eine einfachere Instandhaltung, stabilere Datenleitungen und größere Bedienbereiche.

Fiber Optic Sensing

Seit 2014 testet die DB ein faseroptisches Sensorsystem, mit dessen Hilfe Tiere im Gleis, Hangrutsch oder Kabeldiebstahl schneller entdeckt werden. Glasfaserkabel liegen aktuell entlang von 50 Prozent aller Bahnstrecken und werden schon heute für eine schnelle Übertragung von Daten sowie zur Übermittlung von Signalen und Meldungen der Leit- und Sicherungstechnik genutzt. Doch die High-Tech-Leitungen können noch mehr:  

Das faseroptische Sensorsystem funktioniert wie ein Radar: ausgesandte Lichtimpulse werden durch äußere Einwirkungen unterschiedlich stark reflektiert. Art und Intensität der Reflexion lassen sich registrieren und auswerten. An drei Standorten laufen Tests: In Berlin wird auf einer 13 Kilometer langen S-Bahnstrecke die Ortung von Kabeldiebstählen weiterentwickelt. Entlang der rechten Rheinstrecke stehen Hangrutsch, Steinschlag und Flachstellen an Rädern von Güterzügen im Vordergrund. Auf der Schnellfahrstrecke Halle/Leipzig-Erfurt wird die Zuglaufverfolgung (laufende Übermittlung der exakten Position der Züge) und Überwachung von Gleisbett und Gleisen getestet.


Weichen-EKG zur Ferndiagnose 

Um die Verfügbarkeit von Weichen zu optimieren, setzt die DB ein digitales Ferndiagnosesystem ein, mit dem potenzielle Störungen vor Eintritt erkannt werden können. Dabei melden Sensoren, wenn beim Stellen der Weiche etwas nicht stimmt. Sichtbar wird dies am Stromverbrauch. Sieht die Verlaufskurve anders aus als die Norm, können Instandhalter am Bildschirm ihrer mobilen und stationären Endgeräte eine Abweichung früh erkennen und bereits vor dem Auftreten einer Störung die Instandhaltung einleiten. Antriebsbedingte Störungen an Weichen sollen damit um bis zu 50 Prozent reduziert werden.

Bis 2020 werden 30.000 Weichen mit einer Weichenantriebsdiagnose ausgestattet und an DIANA angeschlossen. Bis Ende 2017 wurden bereits rund 15.700 Weichen mit den Stellkraftdiagnosesystemen ausgerüstet. Die vorausschauende Instandhaltung über die Diagnoseplattform DIANA wird sukzessive auf weitere Bauteile ausgeweitet.


Gesundheitscheck am Gleis: Wayside Monitoring

Mit Wayside Monitoring lassen sich Schienenfahrzeuge im laufenden Betrieb – also quasi im Vorbeifahren – auf Herz und Nieren überprüfen. Dafür werden zum Beispiel mit Mikrofonen am Gleis Geräusche vorbeifahrender Züge aufgenommen und mit einem vorher aufgezeichneten "akustischen Fingerabdruck" verglichen. Weicht das Ergebnis vom Normalwert ab, wird die Bahn in der Wartung aktiv. Und das, lange bevor an Zug oder Schiene überhaupt ein Schaden entsteht. Der Vorteil: weniger Verspätungen für die Reisenden und eine optimierte vorausschauende Instandhaltung. 

Ein videobasiertes System zur Online-Befundung von Wagen wurde bereits erprobt. 2018 testet die DB ein laserbasiertes Messsysem zur Vermessung von Radsätzen im laufenden Betrieb.