Sichere Ortung von Schienenfahrzeugen auf Regionalstrecken

Kurzfassung

Die sicherheitsorientierte Betriebsführung von Eisenbahninfrastruktur ist ein prädestinierter Anwendungsfall für das zukünftige europäische Satellitennavigationssystem Galileo. Neben der Frage technischer Realisierbarkeit ist im Bahnsektor insbesondere auch die Migrierbarkeit neuer Technologien zu berücksichtigen. Ziel dieses Beitrags ist das Aufzeigen einer sicherheitsrelevanten Anwendung von Galileo im Schienenverkehr für einen Einsatz mit großem Migrationspotenzial. Es wird ein Ansatz vorgestellt, auf regionaler Schieneninfrastruktur mit schwachem bis mäßigem Verkehrsaufkommen die Ortung der Fahrzeuge von der Strecke auf das Fahrzeug zu verlagern und hierfür das Satellitennavigationssystem Galileo zu nutzen. Der Vorschlag basiert auf dem Ortungssystem POSITRON, das derzeit am Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung beim DLR mit unterschiedlicher Sensorkombination entwickelt und erprobt wird. Dieses Ortungssystem besteht aus einer Positionsbestimmung über GNSS, einem weiteren diversitären Sensor, einer digitalen Karte, einem Kommunikationsmedium und einer Einheit zur Auswertung der Daten. Es wird aufgezeigt, welche Vorteile eine Einführung einer fahrzeugseitigen Ortung auf Regionalstrecken gegenüber einer Einführung auf Hauptstrecken bietet. Einer der Vorteile dieses Ansatzes liegt in der Entschärfung des bahntypischen Migrationsproblems. Indem Insellösungen für kleine Regionalnetze ohne starke Bedeutung für die Transeuropäischen Netze ausgerüstet werden, entsteht eine Flotte von umgerüsteten Fahrzeugen, deren Verfügbarkeit bei einer Umstellung der Hauptstrecken zu einem diskriminierungsfreien Zugang beitragen kann. Das Ortungssystem kann in aufeinander aufbauenden Stufen Funktionen streckenseitiger Einrichtungen übernehmen. Die erste Stufe ist die Substitution streckenseitiger Einrichtungen zur Gleisfreimeldung. Im weiteren Schritt kommen Elemente zur Zugbeeinflussung hinzu. Die Zugbeeinflussung dient dazu, bei Missachtung von „halt“ gebietenden Signalbegriffen eine Zwangsbremsung herbei zu führen. Im dritten Schritt kann die streckenseitige Signalisierung ins Fahrzeug verlagert werden. Die mit der Erweiterung der Funktionen einhergehenden Randbedingungen (z. B. zuginterne Überwachung der Zugvollständigkeit) sowie Anforderungen an die Genauigkeit des Systems sind Schwerpunkte des Beitrags. Es wird dargelegt, wie die Anforderungen an die Genauigkeit des Ortungssystems zum einen abhängig von der verfügbaren Infrastruktur und zum anderen von der erforderlichen Kapazität der Strecke sind. So kann die Mindestzugfolgezeit durch einen geringeren Genauigkeitsgrad vergrößert werden. Die Anforderungen können also bei Anwendung eines Ortungssystems auf Strecken mit schwacher bis mäßiger Auslastung geringer sein, ohne hierdurch Einbußen in der Sicherheit zu riskieren. Ein weiterer Schwerpunkt des Beitrags ist eine Betrachtung der Anforderungen an die digitale Karte sowie das Aufzeigen von Unterschieden zwischen den Anforderungen an die digitale Karte bei Ortungssystemen für Hauptstrecken und für regionale Strecken. Anhand der digitalen Karte lässt sich sehr gut die Steigerung der Anforderungen in Abhängigkeit der Funktionen des Ortungssystems darstellen. Bei dem genannten Ortungssystem POSITRON ist die digitale Karte sowohl im Fahrzeug als auch in der Zentrale hinterlegt. Beide Karten müssen konsistent sein und dem tatsächlichen Streckenzustand entsprechen. Es gibt ein europaweit verabredetes langfristiges Vorgehen hin zu einer einheitlichen Sicherung des Zugverkehrs. Mit der Einführung dieses neuen Zugsicherungssystems ETCS (European Train Control System) soll die Ermittlung der Fahrzeugposition und die Kommunikation der Daten an die Zentrale auf langfristige Sicht von der Streckenseite auf die Fahrzeugseite verlagert werden. Im Ausblick wird die Anwendung im Kontext europäischer Entwicklungsbemühungen betrachtet. Prinzipiell kann das Ortungssystem POSITRON auf dieses Sicherungssystem überführt werden.