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Signalisierung in Lichtgeschwindigkeit

Unsere neue IoT basierte Steuerungslösung ist der Schlüssel zu schnellen und flexiblen Upgrades in der Signalisierung.

Eisenbahnsignalisierung ist zum Schwerpunkt der Modernisierungsbestrebungen geworden, da Infrastrukturbetreiber versuchen, die Widerstandsfähigkeit ihrer Netze zu erhöhen. Zentralisierung ist dabei ein zentraler Trend: Alle großen europäischen Bahnnetze haben ehrgeizige Pläne, die Steuerung auf eine Handvoll digitaler Stellwerke zu konzentrieren - die neuen elektronischen „Gehirne“ der Eisenbahn.

Neue Bedürfnisse in der Signalisierung

Zentralisierung birgt eine Reihe technischer Herausforderungen. Eine davon ist das Verwalten von Feldelementen wie Weichen und Signale. Neue Anlagen müssen installiert und gesteuert werden, dafür sind kostengünstige und standardisierte Schnittstellen erforderlich.
Infrastrukturmanager brauchen auch Möglichkeiten, um neue Stellwerke mit vorhandenen Signalisierungsanlagen zu verknüpfen. Das ist wichtig, da ein großes nationales Netzwerk bis zu 70.000 Weichen und mehr als doppelt so viele Signale haben kann. Diese können über Jahrzehnte hinweg nützliche Dienste leisten. 
Gleichzeitig wächst die Anforderung, die Abhängigkeit von Kupferkabeln zu verringern. Die Kupferpreise stiegen 2020 stark an und Analysten erwarten weitere Steigerungen im Jahr 2021. Kupferkabel erhöhen nicht nur die Kosten für neue Signale, sondern setzen die Betreiber auch dem Risiko eines Metalldiebstahls aus. Es werden Lösungen benötigt, die stattdessen Glasfaserkabel mit hoher Kapazität verwenden.

Wir präsentieren: Thales Distributed Control Architecture (DCA)

Thales Distributed Control Architecture (DCA) bietet Eisenbahninfrastrukturbetreibern eine kostengünstige, flexible und standardisierte Möglichkeit für Stellwerke sicherheitskritische Feldelemente, wie Weichen und Signale, zu steuern und zu überwachen - unabhängig davon, wie weit diese Stellwerke von den Außenelementen entfernt sind.

Wie funktioniert das?

Einfach ausgedrückt fungiert DCA als Brücke zwischen der digitalen Welt (dem Stellwerk) und der analogen Welt (Weichen und Signale).
Die DCA Feldelementansteuerung empfängt digitale Befehle vom Stellwerk, die typischerweise über ein Glasfaserkabel geliefert werden. Wenn ein Befehl empfangen wird, aktiviert der DCA Controller die Stromversorgung, um eine bestimmte Aufgabe auszuführen - beispielsweise um eine Reihe von Weichen umzustellen oder einen grünen Signalaspekt anzuzeigen. Es gibt keine beweglichen Teile innerhalb der Steuerung: Der Strom wird eher über Halbleiterrelais als über elektromechanische Relais zu den Weichen und Signalen geleitet.
Der DCA Controller ermöglicht nicht nur die Steuerung von Feldelementen durch Stellwerke, sondern überwacht auch den Status jedes Feldelements in Echtzeit und meldet dies dem Stellwerk - beispielsweise, in welche Richtung eine Weiche gestellt ist oder welcher Signalaspekt angezeigt wird.
DCA ist ein SIL4 System und baut auf dem Thales TransVital™ System für sicherheitskritische Applikationen auf. Wie alle Thales Lösungen ist auch DCA “Cybersecured by Design”. Das bedeutet, dass die Verteidigung gegen Cyberangriffe bereits von Grund auf in die Lösung integriert ist.

Von Kupfer zu Faser 

Eisenbahnen bewegen sich in Richtung einer verteilten Ansteuerung der Feldelemente. In einem verteilten Modell sind Feldelementansteuerungen eher in Schränken in unmittelbarer Nähe der von ihnen gesteuerten Weichen und Signale untergebracht, anstatt in Stellwerksgebäuden oder technischen Räumen. Daten vom Stellwerk zum DCA Controller können über dedizierte Glasfaserverbindungen oder öffentliche Netzwerke übertragen werden. Es gibt keine Entfernungsbeschränkung, wenn dedizierte Glasfaser- oder öffentliche Netzwerke verwendet werden. Einer der Vorteile der verteilten Ansteuerung besteht darin, dass der Bedarf an Kupferstromkabeln massiv reduziert wird. Ein weiterer Grund ist das einfachere Erweitern und Anpassen von Spurlayouts.
Eine alternative Methode besteht darin, Elementansteuerungen innerhalb des Stellwerks selbst zu zentralisieren. Dies ist der traditionelle Ansatz. Das führt zwar zu viel längeren Stromkabelverläufen, hat jedoch den Vorteil, dass die Elementansteuerungen zentralisiert werden, was die Wartung vereinfachen kann. Da die meisten Infrastrukturbetreiber jedoch versuchen, die Anzahl der Stellwerke zu verringern, wird dieser Ansatz immer weniger angewendet. 
Eine Hybridansatz ist auch mit einer Mischung aus verteilten und zentralisierten Steuereinheiten möglich. Das Schöne an der Thales DCA Lösung ist, dass sie jede vom Infrastrukturmanager gewählte Konfiguration zulässt – Steuereinheiten können im Feld oder auch im Stellwerk untergebracht werden.

Belastbarkeit leicht gemacht
Thales DCA unterstützt Infrastrukturmanager, die vollständig redundante Systeme benötigen. Ein einzelnes Feldelement - z. B. eine Reihe von Weichen - kann an ein DCA Controller Paar angeschlossen werden, um das Ausfallrisiko zu verringern.

IoT im Feld
Das DCA System generiert Diagnose- und Wartungsbenachrichtigungen. Diese Funktion ist für Infrastrukturbetreiber von zunehmendem Interesse, insbesondere wenn Daten aus dem Feld in Verbindung mit Tools für die vorausschauende Wartung verwendet werden. Daten von Weichen sind besonders wertvoll, da durch deren Analyse frühzeitig Anzeichen von Problemen erkannt werden können, sodass Anlagen repariert werden können, bevor sie ausfallen.

Nahtloses Software Management
Alle modernen Eisenbahnausrüstungen erfordern von Zeit zu Zeit Software Upgrades. Dieser Bedarf tritt normalerweise auf, bei Änderungen in der Topologie, Strecken Rekonstruktionen oder wenn Patches und neue Softwarefunktionen verfügbar sind. Dank unserer Remote-Upgrade-Funktion können Sie DCA Software einfach von einem zentralen Knoten aus aktualisieren und patchen - ohne vor Ort arbeiten zu müssen. Dies reduziert Bereitstellungsvorlaufzeiten, ermöglicht es Ihnen, genau zu steuern, welche Software Sie ausführen und beseitigt die Notwendigkeit, MitarbeiterInnen in eine gefährliche streckenseitige Umgebung zu schicken.

Schnittstellenstandardisierung 

Infrastrukturbetreiber benötigen die Freiheit, Produkte verschiedener Anbieter zu kombinieren. Sie müssen auch zuversichtlich sein, dass Lösungen Plug-and-Play-fähig sind. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, entspricht Thales DCA den EULYNX Grundsätzen zur Standardisierung von Signalisierungsschnittstellen. DCA unterstützt Schnittstellen für Stellwerke, Weichen, Signale, Diagnose und Wartung.

Die Zukunft: kabellose Signalisierung?

Die DCA Lösung von Thales unterstreicht, wie die digitale Technologie dazu beiträgt, die Transformation der Eisenbahnen zu beschleunigen. Doch das ist nicht das Ende der Geschichte. In Zukunft könnten Mobilfunktechnologien wie 5G verwendet werden, um Stellwerke mit DCA Controllern zu verbinden – für eine noch höhere Flexibilität und fehlende Notwendigkeit für Glasfaser-Steuerungskabeln. Unsere standardisierten Schnittstellen sind dafür ausgelegt, den Übergang von kabelgebunden zu kabellos so einfach wie möglich gestalten.