Projekte

Automatisiertes Bahnfahren auf Nebenstrecken im ländlichen Raum

Viele attraktive Landschaften, wie das Wiesenttal in Oberfranken im Umfeld der fränkischen Schweiz, stehen vor der Herausforderung von einerseits schwindenden Bevölkerungsanteilen und anderseits dem überbordenden Individualverkehr des Berufsverkehrs sowie Wochenendtourismus. Wir möchten zeigen, wie man den ländlichen Raum durch die digitalisierte Mobilität mit einem nachhaltigeren und ökologischeren Betrieb von Bahnfahrzeugen attraktiver und lebenswerter macht. Hierbei sehen wir den Schienenverkehr im Verbund mit weiteren neuartigen Mobilitätsangeboten als sinnvolle Alternative zum motorisierten Individualverkehr. Zu diesem Zweck soll auch die Fahrplantaktung wesentlich verkürzt und bedarfsgerecht gestaltet werden. Die Digitalisierung bietet hier bisher ungenutztes Potential.

Um dieses Ziel zu erreichen, haben wir das Innovationsvorhaben „Bahnautonom Bayern 2029“ ins Leben gerufen, um das zukünftige technische, wirtschaftliche und angebotsmäßige Potenzial des digitalisierten und hochautomatisierten Fahrens im Bahnbetrieb aufzuzeigen. Der neue Ansatz ist, nicht die Strecke und das Stellwerk zu automatisieren, sondern das Fahrzeug. Mit der autonomen Steuerung und Objekterkennung auf dem Triebfahrzeug, wird ein kostengünstiger Betrieb auf Nebenbahnstrecken zum Vorteil von Betreibern, Fahrgästen sowie der öffentlichen Hand ermöglicht. Das geplante, durch Personal begleitete und autonom fahrende Demonstrator-Schienenfahrzeug soll bei Bahnreisenden das notwendige Vertrauen in den digital gesteuerten und autonom fahrenden Schienenverkehr aufbauen. So können die Weichen zu einem deutlich attraktiveren, umwelt- und ressourcenschonenden Schienenpersonennahverkehr (SPNV) im ländlichen Raum gestellt werden.

Für das Projekt konnten über den CNA Bahncluster Bayern in Nürnberg als einer von soweit neun Projektpartnern das Regensburger Eisenbahn-Verkehrsunternehmen Agilis gewonnen werden. Die für unser „bahnautonom“ Projekt vorgesehene Nebenstrecke Forchheim – Ebermannstadt wird von Agilis im Auftrag vom Freistaat Bayern betrieben und eignet sich sehr gut für den vorgesehenen Versuchsbetrieb.

Agilis stellte auch den Kontakt her zum Verein „ILE Fränkische Schweiz AKTIV“, einer Allianz von 12 Gemeinden aus dem Wiesenthal, welche das Vorhaben begeistert unterstützt. Darüber hinaus ist die aktive und engagierte Museumsbahn Dampfbahn Fränkische Schweiz E.V., welche die denkmalgeschützte Strecke Ebermannstadt – Behringersmühle betreibt, dabei. Auf diesem Streckenabschnitt können erste autonome Versuchsfahrten stattfinden.

Das Vorhaben nennt sich „BahnAutonom Bayern 2029“, das sich zum Ziel setzt, noch vor Ende dieses Jahrzehnts einen regulären und autonom fahrenden Betrieb mit einer Taktverdichtung auf der Wiesenttal-Strecke aufzubauen. In Folge könnte bis 2035, zum 200-jährigen Bestehen der Eisenbahn in Bayern, weitere regionale Nebenstrecken vollautonom betrieben werden und so den ländlichen Raum und dessen Attraktivität weiter stärken.

Projektinitiatoren

Andreas Vogler, Inhaber des gleichnamigen Münchner Architekturbüros auf die Frage, warum dieses Projekt benötigt wird: „Die Zeit ist reif. Viele technischen Komponenten sind ausgereift, viele Kompetenzen sind im „Bahnland Bayern“ und im näheren Umfeld vorhanden. Die etwas zögerliche Haltung in der Industrie soll überwunden werden, da gerade die Nebenbahnen den größten Nutzen einer Vollautomatisierung versprechen. Wir verstehen das Projekt als Kristallisationspunkt auf der Plattform des CNA, um den Kristall der digitalisierten Nebenbahnen in Bayern wachsen und leuchten zu lassen.“

Das Andreas Vogler Studio in München mit seinen Architekten und Designern mit langjähriger Erfahrung bei Innovationsprojekten in den Bereichen Architektur, Medizinrobotik, Luft- und Raumfahrt sowie Schienenfahrzeuge, initiiert Projekte, um Innovationshindernisse in der Industrie und Politik zu überwinden. Dies geschieht mit einem praktischen, agilen Projektansatz, um mit neuartigen Lösungen zu überzeugen.

Beim Projekt „Bahnautonom Bayern 2029“ verfolgt AVS in langjähriger Zusammenarbeit mit dem Industrie Designer und Bahnexperten Robert Künzler von a|p|t design München einen pragmatischen transdisziplinären Lösungsansatz. Mit einer praktischen Kombination bestehender Technologien und noch zu entwickelnden Lösungen im Bereich der künstlichen Intelligenz sollen zur sicheren Steuerung von Bahnfahrzeugen diese Innovationen vorangetrieben werden.

Projektlaufzeit:

Projekbeteiligte:

Das Institut für Fahrzeugtechnik der Technischen Hochschule Nürnberg mit dem Labor für Mobile Robotik arbeitet unter anderem an der Automatisierung von Schienenfahrzeugen. Die Forschungsgruppe Automotive Software Systems Engineering befasst sich mit Softwareentwicklung für sichere und zuverlässige autonome Fahrzeugsysteme.

Die IoW ist eine Ausgründung des DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt), ist spezialisiert auf innovative und dabei besonders kostengünstige Sicherungstechnologie und realisiert Teile der Machbarkeitsstudie.

Das Regensburger Eisenbahnverkehrsunternehmen Agilis betreibt zehn Prozent des bayerischen Schienenpersonennahverkehrs und stellt das zu automatisierende Schienenfahrzeug zur Verfügung.

Stadler Signalling AG, Wallisellen, CH. Kompetenzzentrum für Signaltechnik zur Entwicklung von Signalling-Lösungen in den Bereichen automatisiertes Fahren (ATO), Zugsicherung (ETCS) und fahrerlosen Metrozügen (CBTC).

Der CNA, Innovationsnetzwerk für Verkehr und Logistik, Clusterplattform Bahntechnik Bayern, fungiert als Projektunterstützung und Kommunikationsplattform.

„Gleisgebundener Verkehr ist für autonomes Fahren äußerst prädestiniert. Wir wollen mit unserer Förderung einen Beitrag leisten, dass die Schiene und der ländliche Raum von diesem Potenzial maßgeblich partizipiert und Bayern hierbei eine Pionierrolle einnimmt“, betont Bayerns Verkehrsministerin Kerstin Schreyer.

Der Fränkische Schweiz Aktiv e.V. ist ein Zusammenschluss von 12 Allianzgemeinden, die sich für eine Integrierte Ländliche Entwicklung der Region einsetzen um die Heimat zugestalten, ihre Attraktivität steigern und sie gemeinsam in die Zukunft führen.

Die Museumsbahn Dampfbahn Fränkische Schweiz e.V. betreibt seit 1980 die historische und heute denkmalgeschützte Strecke Ebermannstadt – Behringersmühle. In ihrem Museum befinden sich verschiedene historische Dampf- und Dieselloks.

Die Stiftung Innovation und Zukunft fördert Gesellschaft, Wissenschaft und Forschung zum Wohl der Menschen und ihrer Umwelt. Nachhaltigkeit ist die zentrale Voraussetzung für eine lebenswerte Zukunft auf unserem Planeten. Technische und gesellschaftliche Innovationen sollen entstehen aus der Stärkung wirtschaftlichen Denkens in Verbindung mit ökologischem Verantwortungsbewusstsein.

2020 – heute

Zielsetzung: Erarbeitung von Lösungen zur Vermeidung von Obsoleszenz für zukünftige Bahnsystem
(strategisches Obsoleszenzmanagement)

Strategische Maßnahmen im Life Cycle Management zur Minimierung von Obsoleszenzthemen

Leitfaden zum Download

Stratecic Life Cycle Management Measures for Minimising Obsolescence

Download guide

Der aktuelle Leitfaden des Arbeitskreises wurde bisher auf verschiedenen Veranstaltungen des CNA / Cluster Bahntechnik sowie auf der Innotrans in Berlin von 20. – 23. September 2016 am Gemeinschaftsstand des Cluster Bahntechnik präsentiert.

Projektlaufzeit:

Projekbeteiligte:

quattron management consulting gmbh
ANNAX Anzeigesysteme GmbH
AEbt Angewandte Eisenbahntechnik GmbH
DB AG
MEN Mikro Elektronik GmbH
Siemens AG
VAG Nürnberg
u.a.

2015 – 2019

„Schritte zum generischen IT Security Architekturmodell“ erleichtern die praktische Analyse von Schienenfahrzeugen –Whitepaper der Arbeitsgruppe IT-Sicherheit in der Bahntechnik

Download Whitepaper: „generisches IT Security Architekturmodell von Schienenfahrzeugen“

Die Arbeitsgruppe verfasste einen Bericht zum Whitepaper. Dieser wurde in der Eisenbahntechnischen Rundschau | Ausgabe 10/21 veröffentlicht (zum Bericht-Download).

Im Rahmen des CNA / Cluster Bahntechnik hat sich 2019 ein Arbeitskreis IT-Sicherheit in der Bahntechnik gebildet. Aufgabenstellung der Arbeitsgruppe ist die systematische Gefährdungsanalyse des Systems Bahnfahrzeug, ausgehend von einem generischen Architekturmodell. Die Mitglieder setzen sich aus Vertretern von Industrie, Betreibern, Zulassungsbehörden, Gutachtern und der Wissenschaft zusammen.

In der Gruppe wurde unter Einbeziehung von Normen, Empfehlungen und Best-Practices eine generische Security Architektur für Schienenfahrzeuge erarbeitet und im Whitepaper zusammengefasst.

Konkret werden die Schritte eines Arbeitsablaufdiagramms zur Festlegung der Zonen und Zonenübergänge sowie zur Beurteilung des Risikos aus der DIN EN 62443-3-2 auf einen typischen Triebzug anwendet.

Als Ergebnis entstand eine Tabelle mit der Zuordnung der typischen Funktionen des Triebfahrzeuges auf Funktionsgruppen und Zonen unter Berücksichtigung der Zonenübergänge (Conduits). Diese Tabelle ist als Handreichung für die praktische Analyse von Schienenfahrzeugen gedacht.

Um deren Anwendung zu erleichtern wird im Bericht die Herleitung der Tabelle beginnend mit der gesetzlichen und normativen Einbettung über das Vorgehen bei der Ermittlung der Zonen und Zonenübergänge im Detail dargestellt.

Bei der Erarbeitung der genannten Tabelle wurde deutlich, dass eines der größten Risiken für eine Gefährdung der IT-Sicherheit in den Wartungszugängen liegt. Hier bietet sich eine Vertiefung im Rahmen einer weiterführenden Untersuchung an – speziell im Hinblick auf eine Standardisierung. In diesem Bereich wird in einer Kleingruppe weitergearbeitet.

Die Mitglieder der Arbeitskreis-Kleingruppe sind:

• Friedrich Feistle (ANNAX/Wabtec, Koordinator)
• Jürgen Sept (Siemens Mobility GmbH)
• Martin Kursawe (DB Systemtechnik GmbH)
• Dr. Daniel Lüdicke (DLR)
• Paolo Fanuli (Selectron/Knorr-Bremse)

Der Arbeitskreis ist aus dem Steuerungskreis „Zugsteuerung und -sicherung“ des CNA / Cluster Bahntechnik heraus enstanden. Dort wurde die Notwendigkeit erkannt, einheitliche Definitionen und Industriestandards für die immer weiter an Bedeutung gewinnende Thematik IT-Sicherheit zu definieren. In einem technischen Ansatz sollen ausgehend von der Architektur Use Cases und deren technische Implikationen diskutiert werden.

Der Arbeitskreis findet unter der Leitung von Dr. Michael Leining, NEXTRAIL, und Prof. Dr.-Ing. Stefan Katzenbeisser, INCYDE, statt.

Projektlaufzeit:

2019 – heute

Umweltfreundliche Rangierlokomotiven werden seit 2015 an den DB Regio-Standorten Nürnberg und Würzburg insgesamt acht Jahre auf Ihre Praxistauglichkeit gestestet. Der Einsatz von fünf Rangierlokomotiven der Baureihe H3 mit Hybridtechnologie erfolgt in der durch den Freistaat Bayern geförderten Modellregion Franken für innovatove Antriebstechnologie.

Die dreiachsige H3-Hybridlokomotive verbraucht im Vergleich zu herkömmlichen Rangierloks 50 Prozent weniger Kraftstoff. Mit der neuen Technologie wird der Schadstoffausstoß um 70 Prozent gesenkt. Weiterhin verfügen die 350 kW Dieselgeneratoren über Partikelfilter und erfüllen somit die Abgasnorm Stufe IIIB. 80 Prozent ihrer Einsatzzeit durchläuft die Hybridlok im Batteriebetrieb. Damit ist emissionsfreier Schienenverkehr im lokalen Bereich wie zum Beispiel in Innenstadtbereichen möglich. Die Lok erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von rund 100 Stundenkilometern.

Ziel des Projektes ist es, die technische und wirtschaftliche Serienreife einer Hybrid-Rangierlokomotive im täglichen Einsatz nachzuweisen. Getestet werden sollen unter anderem die Betriebstauglichkeit der Hybridtechnologie sowie die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs, der Schadstoffemissionen und des Instandhaltungsaufwands.

Projektlaufzeit:

Partner:

2009 – 2015

Deutsche Bahn AG
Alstom Deutschland AG
Freistaat Bayern
DAL Deutsche Anlagen-Leasing GmbH & Co. KG