Steuerungs-, Leit- und Informationssysteme für den ÖPNV - VAB Berlin

Erschienen in V+T Verkehr und Technik, Ausgabe Februar 2010
Steuerungs-, Leit- und Informationssysteme
für den ÖPNV
Von Dr.-Ing. Wilfried Naumann,
Geschäftsführer der Verkehrsautomatisierung Berlin GmbH
Als engagierter IT-Dienstleister für den öffentlichen Personenverkehr ist es für die VER-
KEHRSAUTOMATISIERUNG BERLIN GMBH eine Selbstverständlichkeit, die IT-Trans zu
nutzen, um neue und innovative Produkte am Beispiel realisierter Anwendungsfälle zu demonstrieren.
Dazu zählen
• Betriebshofmanagementsysteme mit neuartigen Funkortungssystemen (VABdepot)
• itcs - Lösungen für Busse und Bahnen mit Smartphone oder Fahrscheindrucker als
Bordgeräte sowie VoIP-Spracharbeitsplätze in der Leitstelle (VABnet) und
• Infrastrukturdatenmanagementsysteme mit Anlagen- und Dokumentenmanager zum
wirtschaftlichen Management von Gleisinfrastruktur (VABtrack).
Betriebshofmanagementsysteme für Busse und Bahnen haben wegen ihrer Schnittstellen
einen zentralen Platz in den komplexen DV-Systemen der Verkehrsunternehmen eingenommen.
Ausgehend vom Fahrplan ermitteln sie für jeden Verkehrstag den konkreten Fahrzeugbedarf
und verknüpfen anforderungsgerecht Fahrzeuge und Umläufe. Dabei werden
vielfältige Restriktionen berücksichtigt und notwendige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten
eingeplant. Jedem einfahrenden Fahrzeug kann sofort ein Stellplatz zugewiesen werden.
Die Überwachung der planmäßigen Ausfahrten trägt zur Erhöhung der Verkehrsqualität bei.
Auf Störungen und Unregelmäßigkeiten kann zeitnah und wirksam reagiert werden.
Dies erfordert eine automatische Ortung und Visualisierung der Fahrzeuge auf dem Gelände
des Betriebshofs. Im Gegensatz zur Ortung auf der Strecke können globale satellitengestützte
Navigationsverfahren und digitale Karten nicht verwendet werden. Vielmehr werden Ortungsverfahren
benötigt, die sowohl im Indoor- als auch im Outdoorbereich schnell und präzise
Informationen bereitstellen, welches Fahrzeug gerade welchen Bereich, welche Spur
oder welchen Stellplatz befährt oder verlässt. Die Visualisierung der Fahrzeugstandorte erfolgt
in übersichtlichen Strukturbildern, welche den Disponenten jederzeit einen Überblick
über die momentane Hofbelegung vermitteln.
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Bild 1 Visualisierung Fahrzeugstandorte
Betriebshof Gerwigstraße, Verkehrsbe-
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Bisher wurden für die Fahrzeugortung auf Betriebshöfen meist sogenannte RFID – Systeme
(Radio Frequency Identification) verwendet. Diese bestehen aus Transpondern, Readern
und einem IT- System. Die Reader erzeugen ein elektromagnetisches Feld (2,4 GHz), welches
die mobilen Transponder anregt, ein „eingebranntes“ Festdatentelegramm über eine
Entfernung von mehreren Metern zu senden. Die Reader übertragen das empfangene Festdatentelegramm
(Code) ergänzt durch einen Zeitstempel über WLAN oder Ethernet zum IT-
System, wo es logisch ausgewertet wird.
Strukturelle Nachteile dieser Ortungssysteme sind ihre Anfälligkeit gegenüber Messfehlern,
die nur punktförmige Erfassung von Fahrzeugstandorten und der hohe Investitions- und Installationsaufwand.
Auf der Suche nach Ortungsverfahren, die weitgehend kabellos einsetzbar sind und eine
permanente Flächenortung ermöglichen, konnte ein neuartiges Funkortungssystem evaluiert
und für Betriebshofmanagementsysteme nutzbar gemacht werden. Hierbei werden in den
Fahrzeugen aktive Tags montiert, die mit stationären Sensoren im Frequenzband 2,4 GHz
kommunizieren und anhand von Signallaufzeiten Abstände mit einer Genauigkeit von 0,5m
ermitteln. Je nach Anzahl und Positionierung der Sensoren lässt sich damit eine spur- und
stellplatzgenaue Ortung, eine bereichsgenaue Ortung oder das Erkennen einer Annäherung
aus Entfernungen von bis zu 300m realisieren. Bei den Sensoren handelt es sich um ein
selbstorganisierendes Funknetzwerk, welches nur an wenigen Stellen Gateways zum Anschluss
an das betriebliche Ethernet benötigt. Damit steht eine äußerst wirtschaftliche und
flexible Lösung zur Verfügung, die für den Einsatz bei Bussen und Bahnen geeignet ist.
Auf dem ViP-Betriebshof Wetzlarer Straße in Potsdam wurde dieses System erstmals für die
Busortung eingesetzt. 33 Sensoren orten die 55 Busse in 10 Bereichen, steuern die Schranken
im Einfahrtbereich und liefern die notwendigen Prozessdaten an das Betriebshofmanagement.
Bild 2 Funksensor (Anker) Bild 3 Tag für den Fahrzeugeinbau
Carport Verkehrsbetrieb Potsdam GmbH (ViP)
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Das gleiche Ortungssystem wurde kürzlich in den Betriebshöfen Eigerplatz und Freiburgstraße
der Städtischen Verkehrsbetriebe Bern (Bernmobil) installiert. Hier kommen ca. 130
Sensoren zum Einsatz. 170 Busse wurden mit Tags ausgerüstet.
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Bild 4 Betriebshof Eigerplatz, Bernmobil
Im November 2009 wurde ein neues Betriebshofmanagementsystem für Bus und Straßenbahn
auf den Betriebshöfen Burgau und Clara-Zetkin-Straße der Jenaer Nahverkehrsgesellschaft
mbH (JeNah) mit einem ähnlichen Ortungssystem in Betrieb genommen. Hier erzeugen
die Tags Ortungsimpulse im Ultrawideband (UWB). Die Sensoren ermitteln den Standort
aus Laufzeitdifferenz- und Winkelmessungen.
Bild 5 Betriebshof Burgau, JeNah
Mit der Integration der neuartigen Funkortung haben die Betriebshofmanagementsysteme
der Verkehrsautomatisierung Berlin GmbH einen entscheidenden Innovationsschub erhalten,
der zu mehr Wirtschaftlichkeit, verbesserter Qualität und höherer Zuverlässigkeit im ÖPNV
führt.
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Seit zwei Jahren überwachen die Satellitengestützten Leit- und Informationssysteme
VABnet die Qualität und Pünktlichkeit im öffentlichen Personenverkehr. Anfangs gelegentlich
belächelt erwiesen sich die Smartphones der Busfahrer und Triebfahrzeugführer als wirtschaftliche
und leistungsfähige Alternative zu herkömmlichen Bordrechnern. Immer mehr
Busunternehmen und Privatbahnen setzen auf diese innovative Lösung.
Der Lösungsweg verwendet weitestgehend vorhandene öffentlich nutzbare Infrastrukturen
und vermeidet so Investitionen in Systeme, die es bereits gibt und deren Ressourcen lange
noch nicht ausgeschöpft sind. Dazu zählen:
Global Positioning System (GPS)
Mobile Datenkommunikation im GSM-Netz (GPRS/UMTS)
Internet und Breitbandkommunikation (DSL)
Die aufwändige Systemplattform in Form leistungsfähiger Server zur Datenerfassung, Datenverarbeitung
und Archivierung wird bei einem Serverprovider gehostet und kann von
mehreren Kunden gemeinsam genutzt werden. Die Leitstellen in den Verkehrsunternehmen
sind Clients eines räumlich weit verteilten Systems und werden als ein Java-Programm zur
Verfügung gestellt, welches auf jedem Windows-PC mit Internetanschluss (DSL) einfach zu
realisieren ist. Damit entsteht erstmals eine Flexibilität, die von den Kunden in besonderem
Maße geschätzt wird. Leitstellen zur Bedienung und zum Monitoring können sogar auf Laptops
mit UMTS-Verbindung installiert und betrieben werden.
Bild 6 Systemaufbau VABnet
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Nicht mehr die Fahrzeuge sondern die Fahrer werden mit entsprechendem Equipment ausgerüstet.
Zum Einsatz kommen handelsübliche Smartphones, wie sie von den marktführenden
GSM-Providern subventioniert angeboten werden. Bewährt haben sich Windows mobile
Geräte von htc. Neben den niedrigen Anschaffungskosten besticht diese Lösung durch den
genehmigungsfreien Betrieb an Bord der Fahrzeuge. Dies macht VABnet insbesondere für
Bahnanwendungen interessant, wo keine Rücksicht auf Traktion, Bauform und sonstige Ausrüstung
mit weiteren Bordsystemen genommen werden muss.
Bild 7 und 8 Smartphone mit VABnet-Anwendung bei der WestfalenBahn (FLIRT-Triebzug)
Inzwischen werden 75 Diesel- und Elektrotriebzüge der WestfalenBahn (WFB), der Prignitzer
Eisenbahngesellschaft (PEG) und der Ostdeutschen Eisenbahngesellschaft (ODEG) sowie
ca. 300 Busse in Brandenburg und in Hessen mit Smartphones überwacht. Ihre GPS-
Empfänger orten den aktuellen Standort der Fahrzeuge. Daten werden geschwindigkeitsabhängig
in Intervallen von 15s bis 2min über GPRS an den Zentralserver übertragen. Der
Touchscreen dient gleichermaßen der Bedienung und der Anzeige. Zwischen Fahrer und
Disponenten können Textmeldungen ausgetauscht werden. Neuerdings stehen für die Leitstellenarbeitsplätze
integrierte VoIP-Lösungen bereit, die in unterschiedlichen Ausbaustufen
Sprachkommunikation direkt aus der itcs-Bedienoberfläche ermöglichen.
Im Zentralserver werden die erfassten Ist-Daten der Fahrten den aus der Fahrplanübernahme
resultierenden Soll-Daten gegenüber gestellt. So entstehen für jede Planfahrt an jeder
Haltestelle Pünktlichkeitsdaten, die ein Maß für die Qualität der erbrachten Verkehrsleistung
darstellen. Über die VDV-Schnittstellen 453 und 454 werden aus diesen Daten Online-
Fahrplanauskunftsysteme und dynamische Fahrgastinformationsanzeiger versorgt. Automatisierte
Berichtserstellung sowie tabellarische und kartografische Visualisierung sind weitere
typische Leitstellenfunktionen von VABnet.
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Bild 9 Dynamische Fahrgastinformation, Bahnhofsvorplatz Perleberg, Prignitz
Für die ODEG wurde VABnet kürzlich um drei Teilnetze – Lausitz, Berlin-Brandenburg und
Süd-Mecklenburg – erweitert. Komfortable Filterfunktionen und die Mandantenfähigkeit von
VABnet sorgen dafür, dass örtliche Leitstellen mit differenzierten Sichten und Zugriffsmöglichkeiten
entstehen konnten.
Bild 10 Visualisierung von Busfahrten, Verkehrsverbund Lahn-Dill
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Mit VABnet steht eine ausgereifte und vielfach erprobte komplexe Systemlösung zur Verfügung,
die den Anwendern wegen des weitgehenden Verzichts auf Investitionen, wegen überschaubarer
Kosten und wegen der kurzen Realisierungszeit entscheidende Vorteile im Wettbewerb
verschafft. Die Fahrgäste profitieren von der stabilen Betriebsführung, der guten
Fahrgastinformation und der optionalen Anschlusssicherung z.B. zu Linien des regionalen
Busverkehrs.
Mit dem neu entwickelten Infrastrukturdatenmanagementsystem TuneQ aus der
VABtrack-Produktfamilie erhält der Anwender Zugriff auf Infrastrukturdaten seines Unternehmens.
Im Anlagenmanager kann sukzessive der gesamte Anlagenbestand eingepflegt
werden. TuneQ konzentriert sich dabei vorerst auf das TOP-Level Leit- und Sicherungstechnik
des VDV-Datenmodells, die Integration weiterer Infrastrukturobjekte ist jedoch vorgesehen.
Der Anlagenmanager ist die Kernkomponente des Systems. Hier werden alle abzubildenden
Infrastrukturobjekte (Anlagen, Steuerungen, Schaltschränke, Elektronikkarten etc. und ihre
Eigenschaften wie Ort, Tag der Inbetriebnahme, technische Daten, Informationen zu Reparaturen
und Wartungen etc.) vom Beginn der Planung bis zur Abschreibung des Objektes verfolgt.
Die Auswertbarkeit der Historie von Anlagen und Anlagenteile ist eine besonders wichtige
Funktion des Systems.
Bei der Entwicklung wurde von Anfang an großer Wert auf eine Kompatibilität zur Standardschnittstelle
Infrastrukturdaten-Management (IDM) des VDV gelegt. Damit können beim Kauf
neuer Anlagen Herstellerdaten importiert werden. Bei Hanning & Kahl wird dazu im Herstellungsprozess
selbst TuneQ einsetzt. So beginnt die Erfassung der Daten bereits beim Produktionsprozess.
Ein wichtiger Bestandteil des Anlagenmanagements ist das Dokumentenmanagementsystem
DMS. Es ermöglicht die zentrale Ablage und Verwaltung aller Dokumente zu den Infrastrukturobjekten.
Damit können sowohl Dokumente zu bestimmten Anlagen, wie z.B. Prüfprotokolle
als auch Dokumente für einen bestimmten Anlagentyp, wie die Dokumentation einer
Baugruppe zentral verwaltet werden.
Eine Schnittstelle zum Fahrwegdiagnosesystem FADIS ermöglicht neben einem effektiven
Störungsmanagement auch die Erfassung von Diagnosedaten von Anlagen. Durch statistische
Auswertungen von Störungen und Tausch von Baugruppen können unter anderem
Rückschlüsse auf die erforderliche Ersatzteilbevorratung gezogen werden.
Eine Verknüpfung der in TuneQ gepflegten Infrastrastrukturdaten zu externen Systemen,
z.B. zu GIS-Systemen, ist vorgesehen. So kann eine Verknüpfung von Anlagenbestandteilen
zu weiteren Infrastrukturkomponenten, wie z.B. Kabeltrassen, hergestellt werden.
Erstanwender von TuneQ sind die Dresdner Verkehrsbetriebe (DVB).
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Bild 11 TuneQ-Anlagenmanager
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