InterTest4Rail

Projekttitel: InterTest4Rail

Ideengeber*in:

Potenzielle Projektpartner*innen

• Ralph Müller, DB Netz
• Raik Hoffmann, Digitales Testfeld Bahn, DB Netz
• Susanne Hillmann, Deutsches Zentrum für Schienenverkehrsforschung
• Jan van der Heide, Pilz GmbH & Co. KG
• Jan Depke, Pintsch GmbH
• Prof. Dr. Andreas Polze, Hasso-Plattner-Institut
• Prof. Dr. Birgit Milius, TU Berlin

Abstract

Das Projekt untersucht, wie herstellerübergreifende Testverfahren und Testadapter für die digitale Leit- und Sicherungstechnik (LST) standardisiert werden können. Das Ziel ist, Inbetriebnahmeprozesse zu beschleunigen und damit den Markt für neue Marktteilnehmer zu öffnen. Damit wird der schnelle, europaweite Rollout digitaler LST ermöglicht, was eine Kernvoraussetzung für effizienten, klimaneutralen Fernverkehr per Bahn in Europa ist.

Innovationsgrad

Welche Situation liegt aktuell wie vor?

Projekte zur Streckenausrüstung mit Leit- und Sicherungstechnik werden derzeit als Ganzes an einzelne Hersteller vergeben. Diese führen Sicherheitsnachweise für ihre Installationen in ihren eigenen Laboren. Die Leit- und Sicherungstechnik umfasst die streckenseitige Bahnausrüstung wie Weichen, Achszähler und Signale, für die zusammen mit dem Stellwerk funktionale Sicherheit gewährleistet sein muss.

Um einen flächendeckenden Rollout digitaler LST umzusetzen, reicht die Kapazität der bisherigen Anbieter nicht aus. Durch die neue EULYNX-Standardisierung wird neuen Marktteilnehmern ermöglicht, einzelne Komponenten der Leit- und Sicherungstechnik zuzuliefern.

Dies macht eine herstellerübergreifende Systemintegration nötig. Dieser Prozess ist heute vollständig manuell, da es keine Standardschnittstellen zur Konfiguration und Überwachung der zu testenden Komponenten gibt, was die Voraussetzung für automatisierte Systemtests wäre. Die manuelle Durchführung der Systemtests erlaubt nicht die angestrebte flächendeckende Inbetriebnahme von moderner, leistungsfähiger LST-Infrastruktur.

Welche Bedarfe und Lösungen (aktueller Stand der Wissenschaft und Technik) liegen bei welchen Marktteilnehmern*innen vor?

Bisherige Zertifizierungsstellen führen im Auftrag der Hersteller Nachweise über die funktionale Sicherheit (Safety) von einzelnen Komponenten durch. Für eine (teil-) automatisierte Systemintegration fehlt diesen Zertifizierungsstellen bisher das Wissen über die hersteller-internen Systemschnittstellen.

Bisher lag die Verantwortung zur Nachweisführung über die Betriebssicherheit der Gesamtanlage gegenüber Prüfern des Eisenbahnbundesamts bei den Herstellern. Zukünftig ist durch die Einführung gemeinsam genutzter Infrastruktur (z.B. IP-Netze) der Betreiber in der Verantwortung, also beispielsweise die DB Netz. Auch hier gibt es keine Kenntnisse über die bisher hersteller-internen Systemschnittstellen, die eine Automatisierung der Prüfprozesse ermöglichen würden.

Weshalb sind diese vorhandenen Lösungen nicht hinreichend genug?

Die manuelle Durchführung der Systemtests ist zeitaufwändig, fehleranfällig und personalintensiv. Somit erlaubt das Verfahren nicht die angestrebte flächendeckende Inbetriebnahme der digitalen LST-Infrastruktur.

Was ist der Fortschritt Ihrer Idee gegenüber dem Stand von Wissenschaft und Technik?

Durch Forschungstätigkeiten am Hasso-Plattner-Institut konnten in Zusammenarbeit mit verschiedenen Herstellern erste Erkenntnisse über die Anforderungen an eine standardisierte Testschnittstelle gewonnen werden. Ziel dieses Projektes ist nun, eine prototypische Implementierung vorzunehmen und in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern zu validieren. In Ergänzung zu bisherigen Normungsaktivitäten in der Bahnindustrie (z.B. in europäischen Vorhaben wie Shift2Rail, Europe's Rail System Pillar) soll im Projekt eine praxistaugliche Lösung durch eine Referenzimplementierung "bottom-up" gefunden werden, was eine zeitnahe Anwendung ermöglicht.

Welche themenverwandten Standards, technische Regeln, Normenausschüsse, Gremien, Foren und Konsortien sind Ihnen bekannt bzw. existieren bereits?

• Die europäischen Infrastrukturbetreiber sind im "EULYNX"-Konsortium versammelt und definieren die Prozessdatenschnittstellen für Komponenten der LST.
• In den EU-finanzierten Projekten Shift2Rail und Europe's Rail sind sowohl Bahnen als auch Hersteller vertreten.
• Das Digitale Testfeld Bahn im Erzgebirge bietet eine herstelleroffene Plattform für die Erprobung nicht-zugelassener, prototypischer LST-Komponenten.
• Das Forschungsnetzwerk Eisenbahninformatik.de verbindet in der jährlichen Lehrveranstaltung "Digital Rail Summer School" die Domänen Bahnbetrieb, Informatik und Zulassungswesen und vernetzt die Studierenden mit Bahnbetreibern und Herstellern in praktischen Projekten.

Beschreibung der Vorarbeiten: Welche Vorarbeiten sind vor einer möglichen Standardisierung Ihrer Idee noch zu leisten und mit welchem zeitlichen Faktor rechnen Sie hierbei?

Bisher konnten erste Anforderungen an die Testschnittstellen gesammelt und mithilfe von Simulatoren validiert werden. Für die Ansteuerung tatsächlicher Komponenten müssen weitere Anforderungen einbezogen werden. Dies soll während der Projektlaufzeit geschehen, sodass am Ende eine Proof-of-Concept-Implementierung eines Testtreibers entsteht. Somit kann vorausslichtlich schon kurz nach Ende des Projektes eine Schnittstelle definiert werden, die sich für den Praxiseinsatz eignet und somit standardisierungswürdig ist.

Welchen Zusammenhang gibt es zwischen Ihrer Idee und dem von Ihnen ausgewählten DIN-Connect Themenschwerpunkt?

Die Bahn ist der Schlüssel für klimaneutralen Fernverkehr in Europa. Die Kapazität der Infrastruktur muss durch zusätzliche Strecken und moderne Leit- und Sicherungstechnik gesteigert werden, um sie für mehr Menschen attraktiv zu machen. Ein Schlüssel für die schnellere Fertigstellung dieser Infrastruktur sind automatisierte, herstellerübergreifende Testprozesse, wofür dieses Projekt einen wichtigen Beitrag leistet.

Nutzen und Ziele

Welches Ziel verfolgen Sie mit Ihrer Idee?

Durch die Idee soll der Test und die Inbetriebnahme moderner Bahninfrastruktur beschleunigt werden. Neue Hersteller können somit ihre Produkte in das Bahnsystem einbringen, womit die erforderliche Kapazität beim Ausbau der Schieneninfrastruktur geschaffen wird.

Welchen Nutzen generiert Ihre Innovation für welche Zielgruppen?

Infrastrukturbetreiber (z.B. DB Netz): Beschleunigung und Kostensenkung bei der Inbetriebnahme

Hersteller: Vereinfachter Markteintritt durch Bereitstellung von standardisierten Testprozessen und frühe Validierung.

Wer profitiert von Ihrer Idee und dem daraus entwickeltem Standard?

Bahn-Infrastrukturbetreiber, Hersteller von Komponenten der Leit- und Sicherungstechnik, Bahnreisende

Wie werden die Ergebnisse nach Projektabschluss verwertet?

Der im Projekt hergestellte Demonstrator zeigt die Anwendbarkeit der vorgeschlagenen Schnittstelle in der Praxis und kann somit als Grundlage für eine Standardisierung der Testschnittstelle dienen.

Skizzieren Sie bitte die europäische/internationale Bedeutung

Durch die europäische Vereinheitlichung der Anforderungen an Komponenten der digitalen Leit- und Sicherungstechnik im EULYNX-Konsortium sind die Projektergebnisse und Schnittstellendefinitionen direkt anwendbar in weiteren europäischen Ländern.

Skizzieren Sie bitte die Markt- und gesellschaftliche Relevanz

Sowohl für Betreiber, Hersteller als auch Bahnkunden ergibt sich eine hohe Relevanz des Projektes:

Aus Betreibersicht: Derzeit keine Standards, die Ausschreibungen zugrunde gelegt werden können, daher proprietäre Lösungen für Systemtests, die hohe Kosten bei der Inbetriebnahme und beim Betrieb verursachen. Wenige Anbieter am Markt.

Aus Herstellersicht: Investitionssicherheit unklar, hohes Markteintrittsrisiko für kleinere Anbieter

Aus Sicht der Bahnkunden: Kapazität und Zuverlässigkeit der Bahninfrastruktur steigt nicht schnell genug, Bedarf an klimagerechter Mobilität kann nicht gedeckt werden

Kompetenzen und Ressourcen

Mit den genannten Projektpartnern besteht eine mehrjährige persönliche Zusammenarbeit durch akademischen Austausch während der bisherigen Tätigkeit des Gründers als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Hasso-Plattner-Institut.

Die Projektpartner können sowohl technischen als auch akademischen Input liefern sowie Kenntnisse der betrieblichen und vergaberechtlichen Praxis beisteuern.

Sie sind somit Grundlage für die erfolgreiche Umsetzung des Projektes.

Standardisierungsscope/Anwendungsbereich

Der geplante Standard definiert Anforderungen an eine Schnittstelle für nachvollziehbare, reproduzierbare und automatisierte Tests von LST-Komponenten für die europäischen Bahnbetreiber.

Anforderungen an die Testschnittstelle:

• Reproduzierbare Konfiguration der Komponenten nach den Vorgaben von Betreibern und Herstellern
• Automatische Initialisierung/Rücksetzung zu Testbeginn
• Automatisiertes Auslösen von Eingaben an den Eingabe-Schnittstellen der Komponenten (z.B. simuliertes Auslösen von Achszählpunkten)
• Überwachung der Ausgabeschnittstellen (z.B. eingestellte Weichenlage)
• Aufzeichnung des internen Zustands der Komponente über EULYNX-Diagnoseschnittstelle
• Überwachung der standardisierten Prozessdatenschnittstelle (RaSTA/EULYNX)
• Formalisierte Definition von Testfällen, reproduzierbare Ausführung, nachweissichere Aufzeichnung und Auswertung der Testergebnisse