Entwicklung eines Betriebsverfahrens für die Neue Sekundärbahn

Autor: Lübs, Jan O.
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2021
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Popis: Unsere Kunden der Eisenbahn erwarten und vertrauen auf eine sichere Durchführung ihrer Zugfahrt – zurecht. Für den guten Ruf der Eisenbahn, ein sicherer Verkehrsträger zu sein, sorgen auf operativer Ebene Betriebsvorschriften und Sicherungstechniken. Diese müssen zielgerichtet zusammenwirken, um gemeinsam die nötige Fahrzeugbewegungssicherung zu garantieren. Das gilt für den Regelbetrieb gleichermaßen wie für die Rückfallebene. Im Bereich der Zugsteuerung und -sicherung wurde und wird eine neue Systemlösung zur Fahrzeugbewegungssicherung auf schwach belasteten Strecken entwickelt – die Neue Sekundärbahn. Sie zeichnet sich durch eine Vereinfachung des historisch gewachsenen Betriebsverständnisses und eine weitreichende Reduzierung der nötigen Infrastrukturausrüstung unter Beibehaltung des zeitgemäßen Sicherungsniveaus aus. Damit ergibt sich die Notwendigkeit, auf Basis der sicherungstechnischen Spezifikationen ein Betriebsverfahren und ein zugehöriges betriebliches Regelwerk für die Neue Sekundärbahn zu erarbeiten, was zentraler Forschungsgegenstand dieser Arbeit ist. Über den Titel dieser Arbeit hinausgehend wird durch eine generische Betrachtung betrieblicher Prozesse zur Verfahrenssicherung untersucht, inwiefern das Erstellen einer generischen Basisbetriebsvorschrift möglich ist, die betriebsverfahrens- und technikunabhängig ist. Diese Frage wird anhand der neu verfassten dänischen ETCS-Vorschrift erörtert.:1 Einleitung 1 2 Abstraktionsebenen der betrieblich-technischen Schnittstelle 4 2.1 Systematische generische Beschreibungsmethode 4 2.2 Ebene des Systemverbunds Eisenbahn 6 2.3 Ebene des Prinzips der Abstandshaltung 8 2.4 Ebene des Betriebsverfahrens 9 2.5 Ebene des Regelwerks 11 2.6 Ebene der Systematisierung von Spezifikationen 12 2.7 Ebene der Systemzustände 13 2.8 Zusammenfassung 16 3 Generische Anforderungen an Betriebsverfahren und Regelwerke 17 3.1 Anforderungen zur Fahrzeugbewegungssicherung 17 3.1.1 Funktionsorientierte Anforderungen nach MASCHEK 18 3.1.2 Prozessorientierte Anforderungen nach HÖPPNER 21 3.1.3 Synthese 21 3.2 Anforderungen an Regelwerke 23 3.2.1 Integration und Modularisierung von Regelwerksinhalten 23 3.2.2 Funktions- oder prozessorientierte Darstellungsweise 24 3.2.3 Inhaltliche Anforderungen 25 3.2.4 Synthese 26 4 Europäische Aktivitäten zur betrieblichen Harmonisierung 27 4.1 Europäische Harmonisierungsprojekte 27 4.2 Status quo und Hemmnisse eines internationalen Verfahrens 28 4.3 Aktuelle Aktivitäten zur betrieblichen Harmonisierung 29 4.3.1 TSI „Verkehrsbetrieb und Verkehrssteuerung“ 29 4.3.2 ETCS-Handbuch für Triebfahrzeugführer 31 4.4 NSB – Katalysator einer betrieblichen Interoperabilität? 32 5 Systemarchitektur der Neuen Sekundärbahn 33 5.1 Gestaltung grundlegender Funktionalitäten 33 5.1.1 NSB-spezifische Komponenten der Sicherungstechnik 33 5.1.2 Wahrnehmung fahrdienstlicher Aufgaben durch den Triebfahrzeugführer 34 5.1.3 Ortung 36 5.1.4 Bedienung standardisierter ETCS-Schnittstellen 36 5.1.5 Zusammenfassung 37 5.2 Umsetzung der generischen Anforderungen 38 5.3 Exkurs: NSB als ZSS-Systemlösung mit dezentraler Logik 40 6 Betriebsverfahren der Neuen Sekundärbahn 42 6.1 Bedeutung von Kapazität und Fahrplan 42 6.1.1 Erhöhung der Kapazität durch Einrichtung von Teilblöcken 42 6.1.2 Schnittstelle zwischen Fahrplan im Datenspeicher und Sicherungslogik 43 6.2 Methode zur Entwicklung des NSB-Betriebsverfahrens 45 6.3 Realisierung der Fahrzeugbewegungssicherung 46 6.3.1 Ablauf zur sicheren Erzeugung einer Fahrtautorisierung 46 6.3.2 Sicherung durch die Technologie Fahrstraße 48 6.3.3 Gleisfreiprüfung durch die NSB-Ortung 54 6.3.4 Bahnübergangssicherungsanlagen 56 6.3.5 Wahl der ETCS-Betriebsart für NSB 57 6.3.6 Fahrzeugbewegungskategorien 58 6.4 Zusammenfassung 62 7 Auswertung des dänischen Regelwerks ORF 64 7.1 Auswahl und Eignung der ORF 64 7.2 Merkmale und Strukturierung der ORF 65 7.3 Klassifizierung der einzelnen betrieblichen Regeln 65 7.4 Eignung der ORF als generische Basisbetriebsvorschrift 69 7.4.1 Quantitative Auswertung 69 7.4.2 Qualitative Auswertung 71 7.4.3 Zusammenfassung 73 8 Regelwerk für die Neue Sekundärbahn 75 8.1 Übertragbarkeit des dänischen ETCS-Regelwerks 75 8.2 Entwicklung betrieblicher Regeln für ausgewählte Szenarien 77 8.2.1 Herangehensweise, Auswahlkriterien und Ziele 77 8.2.2 Verteilung der Mitarbeiterrollen 79 8.2.3 Erläuterungen zu einzelnen Szenarien 80 8.3 Anforderungen des Regelwerks an die NSB-Bedienoberfläche 87 8.4 Evaluation 88 8.5 Überführung in Anerkannte Regeln der Technik 92 8.5.1 Notwendigkeit von Bewertungen der Sicherheit 92 8.5.2 Ansatz für die Nachweisführung beim NSB-Regelwerk 93 8.6 Potentielle Hürden einer NSB-Realisierung 96 9 Zur Systematisierung von Betriebsverfahren 98 9.1 Zur Systematisierung anerkannter Betriebsverfahren anhand der generischen Anforderungen 98 9.2 Zur möglichen Systematisierung der NSB 101 9.2.1 Aktueller Forschungsstand nach PACHL 101 9.2.2 Erweiterung der Systematisierung auf die NSB nach FEUER 103 9.2.3 Zusammenfassung 105 9.3 Vorschlag für eine neue Regelwerkslandschaft 106 10 Fazit und Ausblick 109 10.1 Zusammenfassung 109 10.2 Weiterer Forschungsbedarf 110
Our railroad customers expect and trust that their train journey will be carried out safely - and rightly so. Operational rules and railway signalling systems ensure the good reputation of the railway for being a safe mode of transport. Rules and interlocking have to interact in a targeted manner in order to jointly guarantee the necessary vehicle movement security. This applies equally to normal operation and to the fallback system. In case of signalling principles, a new system solution for vehicle movement safety on lightly loaded lines has been developed. It is called “New Secondary Railway”. It is characterized by a simplification of mode operation principles that have evolved over time and a farreaching reduction in the necessary infrastructure equipment while ensuring the actual level of safety. This results in the need to develop an operating procedure and an associated set of operational rules for the New Secondary Railway, which is the central research subject of this thesis. Additionally, a generic view of operational processes is used to procedureassured safety. It should be clarified if it is possible to create a generic basic operations rule book that is independent of the operating process and technology. This issue will be discussed on the basis of the newly drafted Danish ETCS rule book.:1 Einleitung 1 2 Abstraktionsebenen der betrieblich-technischen Schnittstelle 4 2.1 Systematische generische Beschreibungsmethode 4 2.2 Ebene des Systemverbunds Eisenbahn 6 2.3 Ebene des Prinzips der Abstandshaltung 8 2.4 Ebene des Betriebsverfahrens 9 2.5 Ebene des Regelwerks 11 2.6 Ebene der Systematisierung von Spezifikationen 12 2.7 Ebene der Systemzustände 13 2.8 Zusammenfassung 16 3 Generische Anforderungen an Betriebsverfahren und Regelwerke 17 3.1 Anforderungen zur Fahrzeugbewegungssicherung 17 3.1.1 Funktionsorientierte Anforderungen nach MASCHEK 18 3.1.2 Prozessorientierte Anforderungen nach HÖPPNER 21 3.1.3 Synthese 21 3.2 Anforderungen an Regelwerke 23 3.2.1 Integration und Modularisierung von Regelwerksinhalten 23 3.2.2 Funktions- oder prozessorientierte Darstellungsweise 24 3.2.3 Inhaltliche Anforderungen 25 3.2.4 Synthese 26 4 Europäische Aktivitäten zur betrieblichen Harmonisierung 27 4.1 Europäische Harmonisierungsprojekte 27 4.2 Status quo und Hemmnisse eines internationalen Verfahrens 28 4.3 Aktuelle Aktivitäten zur betrieblichen Harmonisierung 29 4.3.1 TSI „Verkehrsbetrieb und Verkehrssteuerung“ 29 4.3.2 ETCS-Handbuch für Triebfahrzeugführer 31 4.4 NSB – Katalysator einer betrieblichen Interoperabilität? 32 5 Systemarchitektur der Neuen Sekundärbahn 33 5.1 Gestaltung grundlegender Funktionalitäten 33 5.1.1 NSB-spezifische Komponenten der Sicherungstechnik 33 5.1.2 Wahrnehmung fahrdienstlicher Aufgaben durch den Triebfahrzeugführer 34 5.1.3 Ortung 36 5.1.4 Bedienung standardisierter ETCS-Schnittstellen 36 5.1.5 Zusammenfassung 37 5.2 Umsetzung der generischen Anforderungen 38 5.3 Exkurs: NSB als ZSS-Systemlösung mit dezentraler Logik 40 6 Betriebsverfahren der Neuen Sekundärbahn 42 6.1 Bedeutung von Kapazität und Fahrplan 42 6.1.1 Erhöhung der Kapazität durch Einrichtung von Teilblöcken 42 6.1.2 Schnittstelle zwischen Fahrplan im Datenspeicher und Sicherungslogik 43 6.2 Methode zur Entwicklung des NSB-Betriebsverfahrens 45 6.3 Realisierung der Fahrzeugbewegungssicherung 46 6.3.1 Ablauf zur sicheren Erzeugung einer Fahrtautorisierung 46 6.3.2 Sicherung durch die Technologie Fahrstraße 48 6.3.3 Gleisfreiprüfung durch die NSB-Ortung 54 6.3.4 Bahnübergangssicherungsanlagen 56 6.3.5 Wahl der ETCS-Betriebsart für NSB 57 6.3.6 Fahrzeugbewegungskategorien 58 6.4 Zusammenfassung 62 7 Auswertung des dänischen Regelwerks ORF 64 7.1 Auswahl und Eignung der ORF 64 7.2 Merkmale und Strukturierung der ORF 65 7.3 Klassifizierung der einzelnen betrieblichen Regeln 65 7.4 Eignung der ORF als generische Basisbetriebsvorschrift 69 7.4.1 Quantitative Auswertung 69 7.4.2 Qualitative Auswertung 71 7.4.3 Zusammenfassung 73 8 Regelwerk für die Neue Sekundärbahn 75 8.1 Übertragbarkeit des dänischen ETCS-Regelwerks 75 8.2 Entwicklung betrieblicher Regeln für ausgewählte Szenarien 77 8.2.1 Herangehensweise, Auswahlkriterien und Ziele 77 8.2.2 Verteilung der Mitarbeiterrollen 79 8.2.3 Erläuterungen zu einzelnen Szenarien 80 8.3 Anforderungen des Regelwerks an die NSB-Bedienoberfläche 87 8.4 Evaluation 88 8.5 Überführung in Anerkannte Regeln der Technik 92 8.5.1 Notwendigkeit von Bewertungen der Sicherheit 92 8.5.2 Ansatz für die Nachweisführung beim NSB-Regelwerk 93 8.6 Potentielle Hürden einer NSB-Realisierung 96 9 Zur Systematisierung von Betriebsverfahren 98 9.1 Zur Systematisierung anerkannter Betriebsverfahren anhand der generischen Anforderungen 98 9.2 Zur möglichen Systematisierung der NSB 101 9.2.1 Aktueller Forschungsstand nach PACHL 101 9.2.2 Erweiterung der Systematisierung auf die NSB nach FEUER 103 9.2.3 Zusammenfassung 105 9.3 Vorschlag für eine neue Regelwerkslandschaft 106 10 Fazit und Ausblick 109 10.1 Zusammenfassung 109 10.2 Weiterer Forschungsbedarf 110
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