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Jun 27, 2023

Stuttgart ist Vorreiter bei der deutschen ETCS-Einführung

DAS Projekt Stuttgart Digital Nodes (DKS) wird im Frühjahr einen großen Meilenstein erreichen

Das Projekt Stuttgart Digital Nodes (DKS) wird im Frühjahr 2024 einen wichtigen Meilenstein erreichen, wenn die Tests von ETCS auf Abschnitten des städtischen Eisenbahnnetzes beginnen. Teams der Deutschen Bahn (DB) und der Hauptlieferanten des Projekts, Alstom für die Fahrzeuge und Thales für die Infrastruktur, arbeiten an einem sogenannten Vorreiter des Programms „Digitale Schiene für Deutschland“ (DSD) zur landesweiten Einführung von ETCS.

Im Rahmen des DKS-Projekts werden 125 km Eisenbahninfrastruktur mit ETCS ausgestattet. Dazu gehören die im Zuge des Stuttgart 21-Projekts im Bau befindlichen 60 km neuen Gleisanlagen zum Bau eines neuen Hauptbahnhofs in der Stadt sowie 65 km Verbindungsstrecken. Entscheidend ist, dass der größte Teil der bestehenden Klasse-B-Signalisierungsinfrastruktur entfernt wird, sodass alle Züge ausschließlich mit ETCS fahren müssen. Dies ist eine Premiere für einen großen deutschen Knotenpunkt und stellt möglicherweise einen großen Durchbruch für die Erschließung des größeren Potenzials der Technologie dar. Die Einführung von ETCS erfolgte 2005 vorgeschlagen, als das Projekt Stuttgart 21 Gestalt annahm. Doch die Entscheidung, es als einziges Signalsystem einzuführen, erforderte bei DB viel Nachdenken und viel Überzeugungsarbeit seitens der Befürworter.

ETCS wurde ursprünglich im Hinblick auf Interoperabilitätsvorteile und die Unterstützung von Geschwindigkeiten von über 160 km/h in Verbindung mit dem Klasse-B-System diskutiert. ETCS erwies sich jedoch als die bevorzugte Lösung in Diskussionen darüber, wie Servicequalitätsprobleme im zentralen Kern der Stuttgarter S-Bahn gelöst werden könnten, die 2015 aufgrund der stark ansteigenden Fahrgastzahlen unter Zuverlässigkeitsproblemen litt und faktisch deren Opfer wurde eigenen Erfolg.

Angesichts der Tatsache, dass der Druck durch den Bau eines neuen Hauptbahnhofs und neuer Tunnel, die mit dem Kernabschnitt verbunden werden, weiter zunehmen wird, schien die Logik, die Stellwerke durch die gleiche Technologie zu ersetzen, falsch. Befürworter verwiesen auf die Fähigkeit von ETCS, die Kosten für dichte, leistungsoptimierte Blockabschnitte zu senken, da deutlich weniger Ausrüstung als bei herkömmlichen Klasse-B-Systemen zum Einsatz kommt. Die rund zweijährigen Diskussionen gipfelten im Jahr 2017 im Start einer Machbarkeitsstudie zur Erkundung des Potenzials des ETCS-Einsatzes in Stuttgart.

ETCS wurde ursprünglich im Hinblick auf Interoperabilitätsvorteile und die Unterstützung von Geschwindigkeiten von über 160 km/h in Verbindung mit dem Klasse-B-System diskutiert.

Die DB, der Großraum Stuttgart und das Land Baden-Württemberg haben gemeinsam die 1-Millionen-Euro-Studie finanziert, die Ende 2018 abgeschlossen wurde. Sie kam zu dem Ergebnis, dass der Einsatz von ETCS auf dem stark beanspruchten Kernabschnitt nicht nur möglich sei, sondern auch Fortschritte mache selbst bei der vorsichtigsten Annahme relativ flacher Bremskurven und langsamer Verriegelungen um 20 % reduziert werden.

Die Studie bildete die Grundlage für die weiteren Arbeiten der DB im Rahmen des DSD-Pakets zur Systemoptimierung durch Änderung der Blockabstände, Reduzierung von Systemverzögerungen und Optimierung der ETCS-Bremsung. Dies würde die Kapazität um 35 % erhöhen, mit dem Potenzial, 50 % auf dem S-Bahn-Kernabschnitt zu erreichen, was eine Umstellung auf einen 10-Minuten-Takt und eine Erhöhung auf 36 Züge pro Stunde anstelle von 24 ermöglichen würde, was einen echten Schritt nach vorne darstellt. Leistungsveränderung, so die an dem Projekt beteiligten DB-Teams. Konkret bedeutet dies in der Praxis 30 m lange Blockabschnitte, die kürzesten, die jemals in Deutschland realisiert wurden.

Die DB und das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMDV) gaben im August 2020 offiziell die Zuweisung von 462,5 Millionen Euro an Fördermitteln für die Phasen 1 und 2 von DKS bekannt. Diese Vereinbarung umfasst Mittel, die ursprünglich für die Leit- und Signaltechnik von Stuttgart vorgesehen waren 21, gefördert durch die DB, den Bund, das Land Baden-Württemberg und die Region Stuttgart.

Die anfängliche Arbeit ist auf zwei Pakete aufgeteilt. Paket 1 umfasst die Installation von ETCS im Kern des S-Bahn-Netzes, während Paket 2 überwiegend die neue Stuttgart 21-Infrastruktur für Fern- und Regionalzüge umfasst. ETCS ohne Klasse B wird im Kernabschnitt installiert, während ETCS mit Klasse B in zwei angrenzenden Bereichen installiert wird, um die Erprobung und den Weiterbetrieb von Güterzügen zu unterstützen, die nicht mit Lokomotiven betrieben werden dürfen, die mit ETCS ausgestattet sind. Die Lieferung von Paket 3, das die restlichen beiden DB-Netzbezirke Stuttgart und Plochingen umfasst, soll bis 2030 abgeschlossen sein. Dann wird ETCS auf mehr als 500 km Infrastruktur installiert sein, was etwa 1,5 % der gesamten DB entspricht Netzwerk.

Anschließend erhielt Thales im November 2020 den Zuschlag für die Lieferung der Infrastrukturkomponente der Pakete 1 und 2 im Wert von 127 Mio. Euro. Die Arbeiten auf Basis des endgültigen Signalisierungsentwurfs der DB umfassen die Installation von ETCS Level 2 sowie Vorarbeiten für die Implementierung streckenseitiger Systeme für den automatischen Betrieb bei GoA2 sind Schnittstellen zu einem zukünftigen Kapazitäts- und Verkehrsmanagementsystem (CTMS), einem Betriebskontrollzentrum, mehr als 6000 elektronischen Balisen und 1300 Achszählern sowie rund 650 Weichenantrieben vorhanden.

Im Rahmen eines 130-Millionen-Euro-Auftrags, den die Landesanstalt für Schienenfahrzeuge Baden-Württemberg (SFBW) im Juli 2021 vergeben hat, ist Alstom damit beauftragt, 118 Regionalzüge verschiedener Hersteller mit ETCS und ATO nachzurüsten. Darüber hinaus rüstet das Unternehmen 215 S-Bahnen der Baureihen 423 und 430 aus Züge im Rahmen eines 130-Millionen-Euro-Vertrags mit DB Regio. Darüber hinaus erhielt Alstom im Mai 2022 von SFBW einen Auftrag über 2,5 Milliarden Euro zur Lieferung von 130 Coradia Stream High Capacity-Doppeldecker-EMUs, die alle mit Ausrüstung ausgestattet sein werden, die ETCS Level 2 und 3 sowie GoA2 unterstützt. Die Züge sollen im Jahr 2025 in Betrieb gehen. Insgesamt hat der Bund im Rahmen des DSD 482 Millionen Euro für die Förderung von Fahrzeugnachrüstungen bereitgestellt. Darüber hinaus wurden Fördermittel von der Europäischen Union, dem Land Baden-Württemberg und der Region Stuttgart eingeworben.

Alstom begann im März 2022 mit der Umrüstung der S-Bahn-Flotten, gefolgt von den Regionalzügen im April 2022. Die Installation der Hardware in einigen Prototyp-Nachrüstfahrzeugen wurde Ende 2022 erfolgreich abgeschlossen, wobei Alstom nun Integrationstests durchführt. Thales steht unterdessen kurz vor der Installation der ersten ETCS-Balisen, wobei rund 10 % der Verkabelungsarbeiten bereits abgeschlossen sind. Laut DB war der Umfang der zusätzlichen Verkabelung, der bei der Installation von ETCS neben der Klasse B erforderlich war, eines der überraschenden Elemente des Projekts. Um die Frist für den ersten Teil des neuen Stellwerks im Januar 2024 einzuhalten, waren mehrere wochenlange und oft kurzfristige Streckensperrungen erforderlich. Die daraus resultierende öffentliche Kritik an dem System bietet eine weitere Rechtfertigung für die ausschließliche Nutzung von ETCS.

Darüber hinaus laufen die Arbeiten am Leit- und Stellwerk in Waiblingen weiter, während die DB-Mitarbeiter an betrieblichen Verbesserungen arbeiten, unter anderem an „digitalen“ Befehlen/Befehlen für den Ersatzbetrieb, die ab Dezember 2024 getestet werden.

Ziel ist es, im Frühjahr 2024 mit der intensiven Erprobung des ersten Stellwerks zu beginnen. Nach Angaben der DB sind noch erhebliche Verkabelungsarbeiten und der Einbau neuer streckenseitiger Signale erforderlich, die Arbeiten zur Erreichung dieses Ziels seien aber auf gutem Weg.

Der Start des ersten kommerziellen Dienstes mit ETCS ohne Klasse B ist für Januar 2025 auf der Stuttgarter Flughafenstrecke geplant, einer 11 km langen, überwiegend zweigleisigen Nebenstrecke von Stuttgart-Rohr zum Flughafen und Bernhausen in Filderstadt. Auf dieser Strecke verkehren nur vier Züge pro Stunde und Richtung, was sie zu einem idealen Standort für erste Tests mit nur minimalen Störungen macht, falls etwas schiefgehen sollte. Außerdem bietet es allen Fahrern und Ingenieuren die Möglichkeit, sich noch besser mit dem System vertraut zu machen, bevor im September 2025 ETCS ohne Klasse B auf dem Kernnetz in Betrieb genommen wird und dann rund 1.000 Züge ohne Klasse B verkehren werden jeden Tag durch den Kern des Systems. Dies geschieht vor der offiziellen Eröffnung von Stuttgart 21 im Dezember 2025, wenn täglich weitere 700 Züge durch den Bahnhof verkehren.

Ein hohes Maß an Redundanz „durch mehr oder weniger Verdoppelung von allem“ anzubieten, um sicherzustellen, dass immer ein Backup-System verfügbar ist, ist von zentraler Bedeutung für das Streben des Projekts nach Zuverlässigkeit, während die Projektteams die Philosophie „Testen, testen, testen“ verfolgen ."

Sie erklären, dass dieser Ansatz die bestmögliche Chance auf Zustimmung für alle bietet, vom Projektteam bis zum oberen Management. Dadurch wird auch die Zeit maximiert, die für die Bewältigung der unvermeidlichen Kinderkrankheiten zur Verfügung steht. Und obwohl man davon ausgeht, dass etwas entstehen wird, woran die Projektteams nicht gedacht haben, ist die DB davon überzeugt, dass der im Rahmen des Projekts gewählte umfassende und langfristige Planungsansatz diesem Prozess gute Dienste leisten und ihm die besten Erfolgsaussichten bieten wird.

Tatsächlich war eine langfristige Strategie, die Systemdenken beinhaltet und potenziell unterschiedliche Teams dazu ermutigt, miteinander zu reden und zusammenzuarbeiten, um optimale Lösungen zu finden, seit Beginn der Arbeiten vor sieben Jahren von zentraler Bedeutung für die Herangehensweise des Stuttgarter Teams an das Projekt. Laut DB trägt die Betonung der Transparenz zur Förderung einer Vertrauenskultur zwischen allen Parteien erheblich zum Gesamterfolg bei. Außerdem wird der Grundstein für die unkomplizierte Einführung neuer oder zukünftiger Technologien gelegt, die zur Leistungsverbesserung beitragen werden.

Die Fahrzeugnachrüstung ist ein gutes Beispiel dafür, wie dieser Ansatz in der Praxis umgesetzt wurde. Rund 90 % der Projektkosten entfallen auf die Installation von ETCS-relevanter Ausrüstung am Fahrzeug. Die restlichen 10 % sind für Artikel bestimmt, die kommende Technologien wie FRMCS, ATO bei GoA2, ETCS Level 3 und optimierte Bremskurven unterstützen. Dies ist deutlich weniger aufdringlich als die Installation dieser Technologien von Grund auf in den kommenden Jahren, was ein weiteres, viele Millionen Euro teures Massen-Nachrüstprogramm erfordern würde.

Zu den Infrastrukturarbeiten gehörte auch die Schaffung der Grundlagen für ein künftiges Upgrade auf den GoA2-Betrieb, der weitere Kapazitätsvorteile freisetzen wird, sowie die Einführung anderer Technologien, sobald ETCS stabil ist. Dazu gehört FRMCS, wobei die DB aktiv am Nachfolger von GSM-R und der Einführung des CTMS nach 2025 arbeitet.

Die DB hat sich mit anderen Bahnen beraten, die ihre eigenen ETCS-Einführungsprogramme durchführen, darunter auch mit dem dänischen Infrastrukturbetreiber Banedanmark.

CTMS berücksichtigt bei der Festlegung einer Route Parameter wie die tatsächliche Zuglänge, die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Zugs und die Stromabnehmerpositionen, wodurch die Blockaufteilung in Bahnhöfen verbessert und die Zugfolge verkürzt wird. Ziel der DB ist es, auf jedem der acht Bahnsteiggleise des neuen Stuttgarter Hauptbahnhofs im Durchschnitt alle fünf Minuten einen Zug fahren zu lassen, mit einer Kapazität von knapp 100 Zügen pro Stunde, derzeit sind es 35, wahrscheinlicher sind jedoch 50 Züge. Ein Abstand von fünf Minuten würde einen Puffer von einer Minute bieten, wenn man die Verweilzeit von drei Minuten und eine Minute zwischen der Abfahrt eines Zuges und der Ankunft des nächsten berücksichtigt.

Auch die Erwartungen an die Auftragnehmer, die das Projekt durchführen, haben sich mit diesem systembasierten Ansatz des Projektmanagements verändert. Beim Ausschreibungsverfahren für die Infrastrukturkomponente wurde der Fokus nicht mehr ausschließlich auf den Preis gelegt, sondern vielmehr auf die Behebung von Systemverzögerungen, was laut DB den Bietern einen Anreiz bot, „etwas Besseres als das, was auf dem Regal stand“, zu liefern. Dies hat zu einer Leistung geführt, die einige Kollegen zu Beginn des Projekts nicht für möglich gehalten hätten.

Entscheidend ist, dass die DB bei der Entwicklung ihrer Herangehensweise an das Projekt offen dafür war, den Blick nach außen zu richten. Das Konzept der „Planungspyramide“ der Schweizerischen Bundesbahnen (SBB) hat sich als besonders prägend für die Priorisierung der Arbeiten am Stuttgarter Umleitungsprojekt und die Entscheidung der DB erwiesen, nur noch ETCS zu verfolgen. An der Spitze der Pyramide steht eine groß angelegte Infrastruktur, Maßnahmen, die nur dann ergriffen werden sollten, wenn sie wirklich notwendig sind, mit Komponenten wie GoA2, ATO und Schnellstellwerken in der Mitte und dynamischer Fahrplanerstellung und maßgeschneidertem Rollmaterial ganz unten.

Ebenso hat die DB andere Bahnen konsultiert, die ihre eigenen ETCS-Einführungsprogramme durchführen, darunter den dänischen Infrastrukturbetreiber Banedanmark, der als Vorbild für das Projekt fungierte, indem er einen Rahmen für die Abschaffung streckenseitiger Rangiersignale bereitstellte.

Die Arbeit an der nächsten Phase von DKS schreitet stetig voran. Die Bundesregierung gab im Dezember bekannt, dass sie die Fördermittel für das ETCS-Ausbauprogramm von rund 1,7 Milliarden Euro auf rund 2,7 Milliarden Euro erhöht. Die DB bestätigte, dass sie die Genehmigung zur weiteren Finanzierung der Planung mehrerer Projekte im Starterpaket für DSD erhalten hat, darunter Phase 3 von DKS, das 83 Millionen Euro zur Unterstützung der Planungsaktivitäten erhalten wird.

Darüber hinaus werden der Rhein-Alpen-Güterverkehrskorridor, die Hauptroute von den niederländischen Nordseehäfen nach Italien, sowie der Skandinavien-Mittelmeer-Korridor, der zwischen Dänemark und Österreich verläuft, gefördert und erhalten 307 Millionen Euro. Insgesamt strebt die DB an, bis 2030 4.500 km Strecke mit ETCS auszurüsten. DKS bietet im Rahmen des umfassenderen DSD-Programms einen Rahmen für eine erfolgreiche netzweite Einführung von ETCS. Doch die Herangehensweise des Stuttgarter Teams an das Projekt, die konsequent auf Systemdenken setzt, scheint innerhalb der DB zumindest im Moment eher die Ausnahme als die Regel zu sein.

Während einige Kollegen, die am Hamburger S-Bahn-ATO-Projekt arbeiten, sowie andere in Köln und Frankfurt Berichten zufolge sehr engagiert sind, mangelt es dem allgemeinen Ansatz zur Umsetzung von Digitalisierung und DSD angeblich an der Dynamik, die für einen erfolgreichen Abschluss erforderlich ist. Nach wie vor herrscht isoliertes Arbeiten vor. In Stuttgart besteht durchaus die Befürchtung, dass die DB weiterhin auf den Weg gehen könnte, ETCS neben der Klasse B einzusetzen, ohne deren volle Vorteile auszuschöpfen.

Ein weiteres großes Anliegen ist die Frage, wer das umfangreiche nationale Fahrzeugnachrüstungsprogramm im Rahmen des DSD finanzieren wird. Mehr als 30.000 Fahrzeuge müssen mit ETCS-Ausrüstung ausgestattet werden, was über einen Zeitraum von 10 Jahren rund 10 Milliarden Euro kosten wird. Die Bundesregierung verfügt über den Umfang, diese Forderung zu unterstützen. Dennoch besteht die Befürchtung, dass das Land angesichts der hohen Haushaltsanforderungen möglicherweise nicht genug Lust auf so große Ausgaben hat.

Sowohl die Regierung als auch die DB sprechen über ETCS. Aber früher oder später müssen auch sie diesen Weg gehen. Aus diesem Grund fordern die Mitglieder des Stuttgarter Teams eine klar definierte Strategie mit systembasiertem Denken, die zur Beseitigung von Ineffizienzen beiträgt und gleichzeitig einen klaren Zeitplan für die Umsetzung bietet. Sie glauben, dass DKS eine solide Grundlage für einen solchen Ansatz bietet. Das Projekt macht auf jeden Fall ermutigende Fortschritte. Wir hoffen, dass dieser Erfolg Anlass zu weiteren Maßnahmen der erforderlichen Art gibt.

Das Land Baden-Württemberg hat die Ergebnisse einer Überprüfung der Bereitstellung von Bahnhofskapazitäten in Stuttgart nach der Fertigstellung des neuen unterirdischen Stuttgarter Hauptbahnhofs im Rahmen des Projekts Stuttgart 21 veröffentlicht.

Die Untersuchung wurde von der Landesregierung, einer Koalition aus CDU und Grünen, im Rahmen ihres offiziellen Koalitionsvertrags in Auftrag gegeben. Die Grünen unterstützen seit langem den Bau eines zusätzlichen neuen Kopfbahnhofs unter Nutzung eines Teils des bestehenden Bahnhofsgeländes und vor allem der Zufahrtsgleise, deren Entfernung nach der Eröffnung des neuen Hauptbahnhofs geplant ist.

Die Überprüfung hat ergeben, dass der zusätzliche Kopfbahnhof nicht erforderlich ist, sondern nur im Zusammenhang mit dem Bau mehrerer großer, in vielen Fällen nicht finanzierter und derzeit nur konzeptioneller neuer Eisenbahnabschnitte, die vor 2030–2040 gebaut werden.

Die vorgeschlagenen Infrastruktureingriffe, die zusammengenommen erhebliche neue Kapazitäten in der Region Stuttgart schaffen und bis 2030 als notwendig erachtet werden, sind:

• Bau der geplanten Wendlinger-Kurve zweigleisig statt eingleisig, um Verbindungen von Städten wie Tübingen zur neuen Hochgeschwindigkeitsstrecke und Bahnhof Stuttgart-Flughafen bis zum neuen Stuttgarter Hauptbahnhof zu ermöglichen. Diese Kurve ist bereits teilweise als eingleisiges Gleis fertiggestellt, das an das östliche Gleis der neuen Hochgeschwindigkeitsstrecke angeschlossen ist, und das Hinzufügen des zusätzlichen Gleises gilt als relativ einfach. • Der 11 km lange Pfaffensteigtunnel verbindet die Gaubahnstrecke Singen – Horb – Stuttgart mit der neuen Hauptbahnhof Stuttgart-Flughafen und über ihn zur Schnellfahrstrecke Ulm – Stuttgart, deren Bau bereits ab 2026 geplant ist, sodass eine Fertigstellung und Eröffnung im Jahr 2032 möglich ist. Der zweiröhrige Tunnel soll von der Fernverkehrsstrecke Zürich – Stuttgart genutzt werden. Stuttgart und Regionalzüge. • Beibehaltung der bestehenden Strecke Stuttgart – Singen im Stuttgarter Vorort und Einführung neuer Nahverkehrszüge. Diese als Panoramabahn bezeichnete Linie wird ausschließlich im Nonstop-Verkehr genutzt. Geplant ist ein neuer Verkehrsknotenpunkt rund um den bestehenden S-Bahnhof Stuttgart-Nord, der von den neuen Panorama Bahn-Diensten bedient wird und die Gesamtstabilität des Netzes erhöhen wird. • Die Hinzufügung von zwei neuen Hochgeschwindigkeitszufahrtsgleisen in den nördlichen Vororten Die Stadt Stuttgart verbindet die bestehende Schnellfahrstrecke nach Mannheim und Karlsruhe über einen umgebauten Bahnhof Feuerbach mit dem neuen U-Bahn-Liniennetz des neuen Stuttgarter Hauptbahnhofs.

Dieses letzte Projekt wurde als notwendig für die Bereitstellung des vollständigen Deutschland-Takt-Taktfahrplans identifiziert, ist jedoch derzeit nicht finanziert und befindet sich nicht im Planungsprozess, ebenso wie die meisten der anderen 115 kleineren Infrastrukturverbesserungen, die im Bericht identifiziert werden und deren Kosten sich auf € belaufen 3,9 Mrd. Baden-Württemberg erwartet, dass der Bund über die DB Netz diesen Förderbedarf decken wird.

Landesverkehrsminister Winfried Hermann, der sich zuvor für den Bau eines neuen Regionalkopfbahnhofs zusätzlich zum geplanten Durchgangshauptbahnhof ausgesprochen hatte, scheint seine Meinung geändert zu haben. Er sagte den Medien, dass die angestrebte Verdoppelung der Nachfrage im gesamten ÖPNV dazu führen werde, dass sich die Zahl der Regionalzüge im Knoten Stuttgart im Vergleich zu 2010 mehr als verdreifachen werde. Er sagt, dass sowohl neue Infrastruktur, einschließlich der Einführung von ETCS, als auch die neue Flotte von Die vom Staat im Mai 2022 bei Alstom bestellten Coradia Stream-Züge waren der Schlüssel zur Deckung dieser Nachfrage.

„Damit wird das vom Land mit einem unterirdischen Ergänzungsbahnhof angestrebte Ziel auf andere Weise erreicht“, sagt er. „Ich bin davon überzeugt, dass dies ein beispielhafter Fall ist, in dem die Digitalisierung den Infrastrukturausbau ersetzen kann.“