Automatisiertes Fahren:
Was können wir bei der
Vollbahn von CBTC lernen?
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Dezember 2018Seite 2 MO MM
Inhaltsverzeichnis
• Einführung
• CBTC Architektur und Funktionen
• Vergleich CBTC – ETCS
• Automatisiertes Fahren im Nahverkehr
• Übertragung der Erfahrungen
• Zusammenfassung
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Einführung I
DB Cargo plant ab 2018 die Erprobung
von Güterzug-Autopiloten auf der Betuweroute
Hamburgs S-Bahn bald autonom unterwegs
SNCF Französische Bahn entwickelt autonome Züge
Thameslink, die ersten mit ATO über ETCS
Rio Tinto setzt zum Eisenerztransport in
Australien auf fahrerlose Güterzüge
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Einführung II
Automatisiertes Fahren
• Stand der Technik im U-Bahn Betrieb
• Keine oder nur reduzierte Bedienhandlungen durch
Fahrzeugführer
• Streckeneinrichtung und Fahrzeug zusammen sichern
und optimieren die Fahrten
• Zentrale Betriebsführung
• Permanente Kommunikation zwischen Strecke und
Fahrzeug
Autonomes Fahren
• Fahrzeug fährt selbstständig unterstützt mit Sensoren
• Erkennung von Streckensignalen, Hindernissen und
Vermeidung von Kollisionen
• Studien: DB Cargo Demo, Straßenbahn Potsdam
• Australien Rio Tinto, fahrerlose Güterzüge
CBTC (Communication Based Train Control)
ƒ Definition gemäß IEEE 1474.1
ƒ Kontinuierliche, bi-direktionale Daten-Kommunikation
zwischen Fahrzeug und Strecke
ƒ Zugpositionsbestimmung unabhängig von physikalischen
Gleisfreimeldungen
ƒ Sichere Fahrzeug- und Streckengeräte zur Ausführungen
der Funktionen
ƒ Moving Block Technologie mit hoher Zugfolge möglich
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Einführung III
Warum automatisieren?
⋅ Steigerung der Strecken- und Transportkapazität durch Verringerung der Zugfolgeabstände
⋅ Verbesserung der Fahrplanstabilität und Pünktlichkeit
⋅ Energieeinsparung durch optimierte Fahrweise
⋅ Verringerung von mechanischer Beanspruchung und Verschleiß beim Antriebs- und Bremssystem
mit geringeren Wartungskosten
⋅ Lärmminderung, speziell im Frachtverkehr, durch ein sanftes und gleichmäßiges Fahren mit
weniger Bremsvorgängen
⋅ Erhöhung des Fahrgastkomforts durch ein sanftes und gleichmäßiges Fahren und gleichbleibende
Fahrqualität
⋅ Erhöhung der Flexibilität für einen bedarfsorientierten Zugverkehr (speziell im fahrerlosen Betrieb)
⋅ Verbesserung der Betriebskosten durch Effektivitätssteigerung des Personals
⋅ Effektiverer Einsatz vom rollenden Material
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Einführung II
Automatisierungsgrade nach IEC 62267 (Grade of Automation)
Halbautomatischer Zugbetrieb mit Fahrer bei der die Fahrt
vom Start bis Stopp vollautomatisch durchgeführt wird,
jedoch der Fahrer den Start auslöst.
Stufe 2 (GoA2)
Fahrerloser Zugbetrieb, es gibt nur noch einen Zugbegleiter.
Dieser ist für die Türsteuerung zuständig und kann über ein
Notfall-Bedienfeld den Zug bewegen.
Stufe 3 (GoA3)
Manuelle Fahrt mit Zugbeeinflussung, wobei der Fahrer die
Fahrt regelt, und zuständig für Start, Stopp, Türsteuerungen
ist. Der Zugbetrieb ist nicht automatisiert.
Stufe 1 (GoA1)
Stufe 0 (GoA0)
Vollautomatischer fahrerloser Zugbetrieb bei der sich kein
Personal im Zug befindet und alle Operationen automatisiert
sind. Die Leitstelle kann in den Zugbetrieb eingreifen.
Stufe 4 (GoA4)
Herkömmlicher Fahrt auf Sicht (on-sight train operation)
Z.B.: München, Wien, Budapest,
China, New York
Z.B.: London Docklands LRT
Z.B.: Nahverkehr Frankfurt,
Suttgart, Hannover oder ETCS
L1 u. L2
Z.B.: Nürnberg, Paris, Budapest,
Barcelona, Istanbul, Singapore,
Hong Kong
Z.B.: Straßenbahnbetrieb nach
BOStrab
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CBTC Architektur
CBTC Betriebsleittechnik (ATS)
Daten-
Kommunikationssystem
CBTC
Fahrzeuggerät
(ATP/ATO)
Stellwerk
Physiklische
Schnittstelle zur
Zugsteuerung
CBTC Streckengerät
(ATP)
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CBTC im Mischbetrieb
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Automatisiertes Fahren
Teilautomatischer Betrieb
Geschwindigkeitsüberwachung
Abstandshaltung
Zwangsbremsen-Behandlung
Überwachung der Fahrtrichtung und Rückwärtsrollen
Halteposition-Überwachung
Türenfreigabe
Langsamfahrstellen-Behandlung
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Automatisiertes Fahren
Vollautomatischer Betrieb
Vollautomatisches Auf- und Abrüsten der Züge entsprechend dem Fahrplan
Beginn und Beendigung des fahrerlosen Betriebs im Depot oder auf Abstellgleisen der
Hauptstrecke
Flexibler Fahrplanwechsel je nach Transportbedarf
Sichere Fahrtaufnahmebedingungen und kontinuierliche Überwachung des Zugzustands
Situationsgerechte automatische Systemreaktion bei Störungen
Einsetzen zusätzlicher Züge je nach Transportbedarf
Unterstützungsfunktionen für Notfallsituationen (z. B. dezentraler eingeschränkter Betrieb,
bedingter Halt, Evakuierung durch die vordere Tür)
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Comparison CBTC versus ETCSVergleich
CBTC versus ETCS Level 2
CBTC ETCS Level 2
Architektur
Strecken- und Fahrzeuggeräte, funkbasierte
Datenübertragung, Betriebsleittechnik, diverse
Redundanzen, z.B. Fahrzeug Head-Tail
Strecken- und Fahrzeuggeräte, funkbasierte
Datenübertragung
Radio-Übertragung WLAN im Bereich IEEE 802.11 (2.4, 5.8 or 5.9 GHz);LTE (Standard in China für neue U-Bahn-Systeme)
Standard GSM-R, ab 2016 GSM-R Baseline 1: Packet
Data (GPRS); andere Systeme möglich, z.B. TETRA
Automatisierungsgra
d
Hoch: halb-automatischer Betrieb (GoA2 mit ATO)
bis zu fahrerlosem Betrieb (GoA4)
Manueller Betrieb (GoA1), halb-automatischer Betrieb
GoA2; ATO (GoA2-GoA4 in der Standardisierung)
Zugvollständigkeit Sichere Fahrzeugfunktion mit der Zugsteuerungzusammen Gleisfreimeldung (Achszähler, Gleiskreise)
Zugposition Zugbasiert, unabhängig von Gleisfreimeldung Gleiskreis basiert plus auf dem Zug kalkuliert
Leistungsfähigkeit 30 und mehr Züge die Stunde durch Moving-BlockBetrieb
Limitiert durch Blockteilung und GSM-R
(bis zu 22 – 24 Züge)
Betrieb mit
Plattformtüren Integriert mit hoher Haltepunktgenauigkeit
Ist im ETCS nicht enthalten; zusätzliches System oder
Verfahren notwendig
Interoperability Nur Kundenspezifisch vorhanden, zur Zeit nur in NewYork und Paris
Zugsicherung interoperable, ATO (GoA2-GoA4 in der
Standardisierung)
Betriebsleittechnik
Erweiterte Funktionen integriert in der CBTC
Architektur mit automatischer Zugregelung und
automatischem Linienbetrieb
Nicht im ETCS Standards; kundenspezifische Lösungen
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Automatisiertes Fahren im Nahverkehr
Streckenausrüstung
Eurobalise/Achszähler/Weichen/(Signale) CBTC Streckengerät
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Automatisiertes Fahren im Nahverkehr
Fahrzeugausrüstung
Balisenantenne
Radar Wegimpulsgeber (WIG)
Zugfunkmodul
Fahrzeuggerät (OBCU)
Bedien- und Anzeigegerät (HMI)
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Dezember 2018Seite 14 MO MM
Automatisiertes Fahren im Nahverkehr
Bahnsteigsicherung Beispiel Paris
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Dezember 2018Seite 15 MO MM
Automatisiertes Fahren im Nahverkehr
Bahnsteigsicherung Beispiel Nürnberg
Kamera-Überwachung Plattform und GleiseRadar-System für Bahngleise und
Tunneleingang
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Dezember 2018Seite 16 MO MM
Automatisiertes Fahren im Nahverkehr
Zusätzliche Funktionen für fahrerlosen Betrieb
Türüberwachung Notrufsystem
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Dezember 2018Seite 17 MO MM
Automatisiertes Fahren im Nahverkehr
Zusätzliche Funktionen für fahrerlosen Betrieb
HinderniserkennungEntgleisungsdetektor
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Dezember 2018Seite 18 MO MM
Automatisiertes fahren im Nahverkehr
ATO Wiederverwendung
ATO
Nahverkehr
Fahrer-
assistenz
-system
Thameslink
Projekt
Autonom
fahrende
Straßenbahn
ATO over
ETCS
Interoperable
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Dezember 2018Seite 19 MO MM
Automatisiertes fahren im Nahverkehr
Vorteile ATO Betrieb
ATO reduziert den Zugabstand durch
• Eliminieren von Fahrstil-Schwankungen
• Präziseres Fahren
• Fahren näher an der sicheren Bremskurve
ATO bremst präziser
• Passend für Rollstuhlrampen und Bahnsteigtüren
• Automatische Türöffnung
• Verkürzung der Haltezeiten
ATO erhöh
