Optimierung der Migration von ETCS

Abstract

Die Einführung von ETCS als einheitliches, europäisches Zugsicherungssystem soll die Wettbewerbsfähigkeit der Eisenbahn gegenüber den anderen Verkehrsträgern sichern. Bei der Einführung, Migration genannt, darf der laufende Betrieb nicht unterbrochen werden. Zusätzlich ergibt sich eine Vielzahl von technischen, betrieblichen, wirtschaftlichen und politischen Randbedingungen, die die Migration zu einer komplexen Planungsaufgabe machen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein auf formalen Methoden basierender Planungs- und Optimierungsansatz vorgestellt, der dem gegebenen Problemumfang gerecht wird. Basis für die Methodik ist die Erstellung eines Prozessmodells der Migration. Der gesamte Migrationsprozess wird formalisiert und dadurch mit mathematischen Optimierungsmethoden behandelbar. Damit wird die Grundlage für eine transparente und damit bis ins Detail nachvollziehbare Entwicklung von Migrationsstrategien gelegt, wie sie für eine koordinierte und erfolgreiche Durchführung notwendig sind. Für die Modellierung des Migrationsprozesses werden ausgehend von den daran beteiligten Parteien Anforderungen abgeleitet. Durch die Gegenüberstellung von Funktionen und Komponenten kann das Vorgehen bis herunter auf die technische Ebene dargestellt werden. Außerdem werden das zu migrierende Netzwerk und seine Elemente mit Hilfe der System Modeling Language (SysML) als formaler Beschreibungssprache abgebildet. Damit liegt für die folgende Optimierung ein ganzheitliches und durchgängiges Modell vor. Durch die Vorgehensweise können Fehler in der Modellierung schnell aufgedeckt werden. Die Entscheidung für eine Strategie wird nachvollziehbar und reproduzierbar. In Anbetracht der Komplexität der Problemstellung ist dieser Punkt besonders hervorzuheben. Ausgehend von der vorgestellten Modellbildung wird nach einem geeigneten Optimierungsansatz gesucht. Aus der formalen Systembeschreibung und Generierung von Migrationsstrategien wird es so möglich, eine optimale Umsetzung der ETCS-Migration zu ermitteln. Es ist damit eine durchgängige Systematik und Nachvollziehbarkeit von der Aufnahme der Anforderungen an die Migration bei der Modellierung bis hin zur optimierten Strategie gegeben. Dabei wird die Netzwerkökonomik als Ausgangspunkt gewählt und anhand des modellierten Schienenverkehrsnetzes der Umfang der Optimierung ermittelt. Weiterführend wird die sich ergebende Komplexität behandelt und eine gültige Migrationsstrategie erstellt. Zunächst wird dazu die Optimierung der Reihenfolge von Migrationsaktivitäten für eine Maximierung des Nutzens durchgeführt. Eine Detaillierung bis hinunter auf Komponentenebene kann darauf aufbauend ermittelt werden. Die Migrationspfade und –ziele werden unter dem Gesichtspunkt eines optimierten Kosten-Nutzen-Verhältnisses untersucht. Externe Planungsvorgaben bspw. durch Politik oder Gesetzgebung werden anschließend anhand eines iterativen Prozesses integriert. Der erarbeitete Ansatz wird anhand eines Fallbeispiels validiert. Dabei kann die Praxistauglichkeit und die Qualität des Ergebnisses in einem realistischen Szenario nachgewiesen werden. Der Optimierungsansatz liefert damit einen Beitrag um die neue Eisenbahnsicherungstechnik ETCS erfolgreich national und europaweit einzuführen.