Digitalisierung

Die Digitalisierung ist ein zentraler Erfolgsfaktor für den Wan­del hin zu einer robusten, leistungsfähigen und modernen Bahn für unsere Kund:innen und Mitarbeitenden. Für mehr Qua­lität, Produktivität, Komfort und Leistung braucht es ein vernetztes Zusammenwirken in einem digitalen Gesamt­system.

Digitale Schiene Deutschland

Digitalisierung, Automatisierung und künstliche Intelligenz sind zentrale Schlüssel für eine höhere Kapazität und eine optimale Auslastung des Schienennetzes. Das Zielbild der Digitalen Schiene Deutschland (DSD) umfasst ein digitales, hoch automatisiertes Bahnsystem. Als Grundlage dienen digitale Stellwerke (DSTW), das European Train Control System (ETCS) und automatisiertes Fahren (ATO).

Als erste Region Deutschlands wird Stuttgart die digitale Zugsicherungs- und Stellwerkstechnologie implementieren – jedoch voraussichtlich ein Jahr später als geplant in 2026. Dafür werden alle Komponenten der Schieneninfrastruktur, des künftigen Bahnhofs, des Digitalen Knotens Stuttgart (DKS) und auch die Fahrzeuge intensiv getestet und das Betriebspersonal sorgfältig darauf vorbereitet. Die Schieneninfrastruktur auszurüsten allein reicht jedoch nicht. Zur Unterstützung der korrespondierenden Fahrzeugumrüstung hat das BMDV eine Fahrzeugförderrichtlinie für die betroffenen Fahrzeuge im DKS veröffentlicht, sodass die Fahrzeugausrüstung (Regio- und S-Bahn-Triebzüge) 2022 gestartet wurde und aktuell weitergeführt wird. Insgesamt werden 333 Fahrzeuge auf ETCS und ATO umgerüstet.

Wichtige Grundlagen und Voraussetzungen für die ETCS-Nutzung sind digitale und elektronische Stellwerke. Z. B. hat das DSTW Meitingen-Mertingen seinen Betrieb aufgenom­men und zwei über 60 Jahre alte Stellwerke ersetzt. Es ist das erste digitale Stellwerk auf einer Hochgeschwindigkeitsstrecke im Regional- und Fernverkehr mit Streckengeschwindigkeiten bis zu 200 km/h. Voraussetzung für die Inbetriebnahme war der Bau eines Technikstandorts (TSO) in Donauwörth. Zudem wurden auf einer der am stärksten befahrenen Strecken Deutschlands zwischen Halle/Leipzig und Berlin vorbereitende Arbeiten an der Leit- und Sicherungstechnik für die zukünftige Ausrüstung der Strecke mit ETCS durchgeführt. Im Mai 2024 wurde das elektronische Stellwerk (ESTW) Bühl in Betrieb genommen. Das ESTW Bühl ist das siebte Stellwerk dieser Art auf dem Streckenabschnitt zwischen Karlsruhe und Basel und eine wichtige Voraussetzung für die zukünftige ETCS-Ausrüstung auf dieser Strecke.

Das automatisierte Fahren wird in einem Folgeprojekt des 2023 beendeten Projekts Sensors 4 Rail weiterverfolgt. Unter dem Namen Automated Train wird innerhalb der nächsten drei Jahre erstmalig eine voll automatisierte, fahrerlose Bereitstellungs- und Abstellfahrt entwickelt, die zu einem flexibleren Einsatz von Zügen im zukünftigen Bahnsystem führen wird. Zudem wird mit sensorbasierter Hindernis­erkennung ein Eingriff in die Fahrzeugsteuerung demonstriert – d. h., der Zug wird durch intelligente Software in Kombination mit Sensorik an der Zugfront in die Lage versetzt, sein Umfeld zu erkennen und selbstständig auf Hindernisse zu reagieren, also zu bremsen.

DSD ist ein wesentlicher Hebel dafür, die Verkehrswende in Deutschland voranzubringen. Die entsprechende ETCS-Ausrüstungsstrategie bis 2029 wurde im Frühjahr durch die DB InfraGO AG im Rahmen der Nutzungsbedingungen Netz (NBN) 2024 dem Sektor zur Konsultation zur Verfügung gestellt. Die veröffentlichten Inhalte geben Aufschluss über die geplante Ausrüstung der Strecken mit ETCS, ATO und dem zukünftigen Funksystem Future Railway Mobile Communication System (FRMCS). Gleichzeitig wird die Außerbe­triebnahme der Class-B-Systeme punktförmige Zugbeeinflussung (PZB) und linienförmige Zugbeeinflussung (LZB) für Strecken der DB InfraGO AG bis Dezember 2029 dargestellt. Die veröffentlichten streckenscharfen Inbetrieb- und Außerbetriebnahmedaten stehen jedoch unter dem Vorbehalt der Bereitstellung der erforderlichen Finanzierungsmittel im Rahmen des Bundeshaushalts.

Digitale Transformation

Unser Zielbild ist die Schaffung einer digitalen Bahn. Das bedeutet eine integrierte und gesamtheitliche Digitalisierung, sodass ein vernetztes Gesamtsystem im Systemverbund Bahn entsteht. Ausgewählte Projekte, die in diesem Kontext zum Erreichen des Zielzustands beitragen, sind z. B. im Rahmen der Instandhaltung von Fahrzeugen zu finden:

• Die Digitalisierung der Flotten als Hebel zur automatisier­ten Zustandsdatenerfassung und -überwachung. Hier senden bspw. Fahrzeuge kontinuierlich Zustandsdaten aus dem Betrieb bzw. überfahren ortsfeste Checkpoints, um eine Störungsvorhersage sowie vorausschauende Instandhaltung zu ermöglichen.
• Um eine optimale Planung und Steuerung der Instandhal­tungsaufenthalte zu erreichen, wird das Flottenmanagement durch KI unterstützt. Dadurch wird die Kapazi­tät der Werke optimal geplant und Instandhaltungsmaß­nah­men werden priorisiert. Dies geschieht mittels der digitalen Flottensteuerung.
• Automatisierung und Digitalisierung in den Werken ermöglichen eine leistungsfähige Instandhaltung. Hier liegt das Hauptaugenmerk in den Werken auf der Reduktion des manuellen Planungsaufwands, der Automatisierung von repetitiven Aufgaben sowie der Schaffung von freien Gleiskapazitäten.

Mit solchen Initiativen wie in der digitalen Instandhaltung und dem Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) im Bahnsystem treiben wir die Digitalisierung der Bahn gemeinsam voran und bündeln unsere Kräfte beim Einsatz neuer Technologien für eine nachhaltige Steigerung von Kapazität, Qualität und Pünktlichkeit. Darüber hinaus wirkt Digitalisierung gleichermaßen dem drohenden Fachkräftemangel entgegen.

Künstliche Intelligenz im Bahnbetrieb

Der DB-Konzern weitet den Einsatz von KI für die Disposition von Zügen aus. Mithilfe einer selbst entwickelten Anwendung soll der Bahnbetrieb pünktlicher werden. Das Programm unterstützt die Disponent:innen dabei, den Verkehr effizient zu steuern und Verspätungen zu vermeiden. Bei den S-Bahnen in Stuttgart, Rhein-Main und München kommt die Anwen­dung testweise zum Einsatz. Außerdem soll eine wichtige Funktionalitätserweiterung stattfinden: die Integration von Infrastruktureinschränkungen. Disponent:innen bekommen somit Unterstützung bei kurzfristigen Streckensperrungen in Form eines Pendelverkehrs. Zusätzlich wird die Anwendung aktuell auf der Strecke zwischen Mannheim und Basel getestet. In diesem Abschnitt operiert das KI-System erstmals außerhalb eines geschlossenen S-Bahn-Systems und muss mit Mischverkehr, also Güter-, Nah- und Fernverkehrszügen, umgehen. Verläuft diese Pilotierung erfolgreich, kommt das System im nächsten Schritt auf weiteren stark ausgelasteten Strecken zum Einsatz. Ferner testet DB Cargo die Diagnostik von Güterwagen mit einer KI-Software. Hochauflösende Bilder aus 13 Kamera­brücken an acht Standorten von DB Cargo liefern Hinweise zu Schäden und Ladungssicherung an Güterzügen. Damit können frühzeitig Unregel­mäßigkeiten behoben und mehr Güterwagen in den Einsatz gestellt werden. Im Zuge der stei­genden Nutzung von Condition-based und Predictive Maintenance befinden sich KI-gestützte Ansätze zur intelligenten Verzahnung von vorausschauender Instandhaltungsplanung und Bahnbetrieb in Analyse.