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Smarte Sicherungslogik für das Stellwerk der nächsten Generation

Düpmeier, Frederik (2022):
Smarte Sicherungslogik für das Stellwerk der nächsten Generation. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität Darmstadt,
DOI: 10.26083/tuprints-00022088,
[Ph.D. Thesis]

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Item Type: Ph.D. Thesis
Status: Publisher's Version
Title: Smarte Sicherungslogik für das Stellwerk der nächsten Generation
Language: German
Abstract:

Kapazitätssteigerungen, eine höhere Pünktlichkeit und eine Steigerung der Rollout-Geschwindigkeit von innovativen Technologien im Bereich der Leit- und Sicherungstechnik gehören zu den zentralen Herausforderungen, vor denen die Eisenbahn als Kernbaustein einer nachhaltigen Mobilität steht. Hierzu wird medial und auch in der Fachwelt der Einführung des Europäischen Zugbeeinflussungssystems ETCS eine wichtige Rolle zugesprochen. Erste Praxiserfahrungen zeigen jedoch, dass die isolierte Einführung von ETCS zur Erzielung der gewünschten positiven Effekte auf den Eisenbahnbetrieb nicht ausreichend ist. Stattdessen muss die Leit- und Sicherungstechnik im Systemverbund weiterentwickelt werden. Neben beispielsweise einer hinreichend genauen Ortung und einer leistungsfähigen Kommunikationstechnologie ist auch eine optimierte Sicherungslogik im Stellwerk, die optimal auf die Anforderung der zukünftigen Systemlandschaft abgestimmt ist, von zentraler Bedeutung. Die Sicherungslogik ist dabei für die sichere und effiziente Zuweisung von Infrastrukturressourcen an Zugfahrten verantwortlich und überwacht sicherheitskritische Zustandsänderungen auf Seiten der Eisenbahninfrastruktur.

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde ein Ansatz für eine solche „smarte“ Sicherungslogik unter der Bezeichnung „smartLogic“ von Grund auf (Grüne Wiese) systematisch entwickelt. Die smartLogic basiert dabei auf einem generischen und topologieunabhängigen Ansatz, der es unter anderem ermöglicht, Gleise in beliebiger Ausdehnung zu belegen und freizugeben, zusätzliche Sicherheitsanforderungen zur Laufzeit der Sicherungslogik in die Logik zu integrieren und auf Basis der zur Verfügung stehenden Informationen über die aktuelle Betriebssituation risikobasiert über die Zulassung von Zugfahrten zu entscheiden. Parallel zur Arbeit ist eine pretotypische Software-Implementierung der smartLogic im Eisenbahnbetriebsfeld Darmstadt entstanden. Erste Kapazitätsuntersuchungen unter deren Nutzung zeigen, dass signifikante Zeiteinsparungen durch die smartLogic erzielbar sind, die zu einer deutlichen Erhöhung der Kapazität oder der Pünktlichkeit, insbesondere in Knotenbereichen, beitragen können.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Capacity increases, improved punctuality and a faster rollout of innovative technologies in the field of railway control, command and signalling (CCS) are among the main objectives to improve the competitiveness of the railway system as a sustainable mode of transportation. The European Train Control System (ETCS) is arguably the best known innovative technology in the field of CCS. However, early practical experience has demonstrated that an isolated rollout of ETCS within an environment of traditional CCS technologies is not sufficient to achieve the above-mentioned objectives. Instead, the CCS technology must be improved holistically, as an interdependent and interrelated system. In addition to for instance a precise localisation technology and a performant communication technology, an optimized safety logic as the core of the interlocking system is necessary that would be able to interact with the neighbouring systems in an optimal way. The safety logic is responsible for the safe assignment of infrastructure resources to train movements and supervises status changes of infrastructure components.

The main contribution of this doctoral dissertation is a systematic greenfield development of a new “smart” safety logic under the label “smartLogic”. The smartLogic is based on a generic and topology-independent approach. Among other features, it enables the assignment and release of arbitrarily long track sections to trains, the dynamic integration of additional safety requirements into the safety logic during its runtime, and making risk-based decisions based on all available information about the current operating situation. Accompanying the dissertation, a software pretotype was implemented in the Railway Operations Centre Darmstadt (EBD). Initial assessments with the smartLogic pretotype show significant time savings, which can contribute to significant capacity increases and improved punctuality, especially in nodes.

English
Place of Publication: Darmstadt
Collation: xii, 481 Seiten
Uncontrolled Keywords: Eisenbahnsicherungswesen, Signaltechnik, Leit- und Sicherungstechnik, Stellwerk, digitales Stellwerk, ETCS, Sicherungslogik, Stellwerkslogik, Digitalisierung, smartLogic
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institutes of Transportation > Institute for Railroad Systems and Technology
Date Deposited: 06 Sep 2022 12:08
Last Modified: 07 Sep 2022 06:01
DOI: 10.26083/tuprints-00022088
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-220880
Referees: Oetting, Prof. Dr. Andreas ; Pachl, Prof. Dr. Jörn
Date of oral examination: 7 July 2022
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/22088
PPN: 498942805
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