Von bewährter Leit- und Sicherungstechnik zur digitalen und automatisierten Bahn

Die Leit- und Sicherungstechnik steht vor einem tiefgreifenden Wandel. Während bestehende Infrastrukturen weiterhin zuverlässig betrieben werden müssen, gewinnen Digitalisierung, Automatisierung und Interoperabilität zunehmend an Bedeutung. Stadler Signalling begleitet Bahnbetreiber bei dieser Transformation. Wie hat sich Signalling entwickelt? Welche Technologien umfasst das Portfolio heute und welchen Beitrag leistet Stadler Signalling zur Zukunft des Bahnverkehrs?

Mit der Gründung der Division Signalling vollzog der Schweizer Stadler Konzern einen strategischen Schritt vom reinen Fahrzeughersteller zum Anbieter integrierter Systemlösungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette des Bahnverkehrs. Ein wesentlicher Ausgangspunkt war dabei der Aufbau eigener Kompetenzen im Bereich European Train Control System (ETCS).

Bis dahin mussten zentrale Komponenten von anderen Signaltechnikherstellern bezogen werden. Um eine unabhängige ETCS-Lösung entwickeln zu können, gründete Stadler 2017 gemeinsam mit MERMEC das Joint Venture Angelstar. Ziel war die Entwicklung und Vermarktung einer eigenen ETCS-Plattform, aus der später die Lösung GUARDIA ETCS hervorging.

In den folgenden Jahren wurde die Sparte durch gezielte Akquisitionen und Partnerschaften kontinuierlich erweitert. Heute vereinen Kompetenzzentren in der Schweiz, Deutschland und den USA Know-how aus unterschiedlichen Bereichen der Leit- und Sicherungstechnik. Das Spektrum reicht dabei von bewährten konventionellen Systemen bis hin zu digitalen Steuerungs- und Automatisierungslösungen.

Die Entwicklung spiegelt zugleich einen übergeordneten Branchentrend wider: Bahnbetreiber suchen zunehmend nach Partnern, die nicht nur Einzelkomponenten liefern, sondern unterschiedliche Technologien in bestehende Gesamtsysteme integrieren können.

Dynamisches Wachstum entlang der Anforderungen der Betreiber

Die Modernisierung von Bahninfrastrukturen erfolgt selten nach einem einheitlichen Muster. Unterschiedliche technische Ausgangslagen, gewachsene Betriebsstrukturen und individuelle Anforderungen prägen die Netze vieler Betreiber.

Standardisierte Lösungen stoßen dabei häufig an ihre Grenzen. Gefragt sind vielmehr Konzepte, die sich an den jeweiligen betrieblichen und technischen Rahmenbedingungen orientieren. Genau hier setzt der Ansatz von Stadler an: nicht die Technologie allein steht im Mittelpunkt, sondern deren Anpassung an die konkrete Situation eines Netzes.

Besondere Bedeutung kommt dabei der Modernisierung bestehender Infrastrukturen zu. Viele Betreiber stehen vor der Herausforderung, bestehende Anlagen wirtschaftlich zu betreiben und gleichzeitig neue Funktionen einzuführen. Gefragt ist daher häufig nicht der vollständige Ersatz vorhandener Systeme, sondern deren schrittweise Weiterentwicklung.

Dieser Migrationsansatz ermöglicht die Integration neuer Technologien in bestehende Systemlandschaften und reduziert sowohl Investitionsrisiken als auch betriebliche Einschränkungen, während gleichzeitig der Übergang zu digitalen Betriebsformen vorbereitet werden kann. Die Fähigkeit, bestehende und zukünftige Technologien miteinander zu verbinden, entwickelt sich damit zunehmend zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor bei der Transformation von Bahnnetzen.

Bewährte konventionelle Systeme als Fundament

Trotz der fortschreitenden Digitalisierung bleiben konventionelle Sicherungssysteme in zahlreichen Bahnnetzen unverzichtbar. Insbesondere Bestandsinfrastrukturen benötigen zuverlässige und wirtschaftliche Lösungen für einen sicheren Betrieb. Dafür steht ein breites Portfolio zur Verfügung, das von modernen LED-Signalgebern über Weichensteuerungen und Fahrsignalanlagen bis hin zu Betriebshofsteuerungen reicht. Hohe Verfügbarkeit, lange Lebensdauer und wirtschaftliche Instandhaltung sind weiterhin zentrale Anforderungen vieler Betreiber.

Gleichzeitig bilden diese Systeme häufig die Grundlage für spätere Modernisierungsschritte. Die Zukunft der Bahn beginnt vielerorts nicht mit einem kompletten Neubau, sondern mit der intelligenten Weiterentwicklung vorhandener Infrastruktur. Entscheidend für die Modernisierung von Bahnnetzen ist die Fähigkeit, neue Technologien schrittweise in bestehende Betriebsumgebungen zu integrieren.

Stellwerke als Kern der Fahrwegsicherung

Die sichere Führung von Zügen basiert maßgeblich auf der Fahrwegsicherung. Entsprechend groß ist die Bedeutung von Stellwerken für den Bahnbetrieb. Das Spektrum reicht von klassischen Relais- und Rangierstellwerken bis hin zu modernen elektronischen Stellwerken für Vollbahnen, Nebenbahnen sowie Rangieranlagen.

Mit den elektronischen Stellwerken EUROLOCKING sowie SIL.VIA 300 und 400 stellt Stadler modulare und skalierbare Plattformen zur Verfügung, die sich für unterschiedlichste Netzgrößen und Einsatzszenarien eignen. Die softwarebasierte Architektur unterstützt sowohl Neubauprojekte als auch die Modernisierung bestehender Anlagen.

Für den Einsatz in Deutschland sowohl im Bereich der DB InfraGO AG als auch der nichtbundeseigenen Bahnen wurde primär die SIL.VIA-Plattform entwickelt. Diese ist seit 2012 bei diversen Infrastrukturbetreibern höchst zuverlässig im Einsatz und wurde seitdem kontinuierlich weiterentwickelt.

SIL.VIA 300 deckt den Einsatzbereich in Rangieranlagen mit elektrisch ortsgestellten Weichen (EOW) sowie dem Rangierstellwerk mit zentralisierter Bedienung ab; SIL.VIA 400 ist die Stellwerksplattform für den Vollbahn- sowie Nebenbahnbereich mit SIL4-Sicherheitsanforderung.

Leittechnik als digitales Nervenzentrum

Mit zunehmender Digitalisierung wächst die Bedeutung zentraler Leitsysteme. Traffic Management Systems (TMS) und Automatic Train Supervision (ATS) bilden heute das digitale Nervenzentrum vieler Verkehrsnetze. Betriebsdaten werden dabei in Echtzeit zusammengeführt und zu einem umfassenden Lagebild verarbeitet. Funktionen wie Zuglenkung, Betriebsüberwachung, Störungsmanagement und Zustandsdiagnosen unterstützen dabei, den Betrieb effizienter, zuverlässiger und transparenter zu gestalten.

Für Betreiber entsteht dadurch nicht nur eine höhere Transparenz im laufenden Betrieb. Gleichzeitig schaffen moderne Leitsysteme die Voraussetzung, verfügbare Daten für Optimierungen in den Bereichen Fahrplanmanagement, Ressourcensteuerung, Instandhaltung und Betriebsqualität zu nutzen. Damit bilden sie eine wichtige Grundlage für datenbasierte Betriebsführung, Predictive Maintenance und zukünftige Automatisierungskonzepte.

ETCS als Grundlage interoperabler Bahnnetze

Die Zugbeeinflussung bildet das sicherheitstechnische Rückgrat jedes Bahnnetzes. Mit ETCS setzt Europa auf einen einheitlichen Standard zur Harmonisierung und Digitalisierung des grenzüberschreitenden Bahnverkehrs. Mit GUARDIA ETCS bietet Stadler eine leistungsfähige Plattform für die fahrzeugseitige Ausrüstung und Nachrüstung von Schienenfahrzeugen.

Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die Integration unabhängig vom ursprünglichen Fahrzeughersteller erfolgen kann. Gerade bei heterogenen Fahrzeugflotten müssen bestehende Fahrzeugkonzepte berücksichtigt und zukünftige Anforderungen erfüllt werden.

Die Einführung von ETCS erfolgt vielerorts über lange Zeiträume hinweg. Lösungen müssen dabei bestehende Fahrzeugkonzepte berücksichtigen und gleichzeitig zukünftige Anforderungen erfüllen. Die Länderzulassung für Spanien markiert bereits die elfte nationale Zulassung für GUARDIA ETCS und unterstreicht die internationale Einsetzbarkeit der Plattform.

Neben einer höheren Interoperabilität und Sicherheit schafft ETCS zudem die technologische Grundlage für weiterführende Automatisierungs- und Digitalisierungskonzepte.

Automatic Train Operation als nächster Entwicklungsschritt

Die Automatisierung des Bahnbetriebs gilt als einer der wichtigsten Hebel zur Steigerung von Kapazität, Effizienz und Energieeffizienz. Automatic Train Operation (ATO) spielt dabei eine zentrale Rolle.

In der Praxis erfolgt die Einführung automatisierter Betriebsfunktionen jedoch selten in einem einzigen Schritt. Bahnsysteme entwickeln sich meist über verschiedene Ausbaustufen hinweg. Die verfügbaren ATO-Lösungen bauen auf vorhandenen Zugbeeinflussungssystemen, Leittechnikplattformen und Fahrzeugflotten auf. Dadurch lassen sich Automatisierungsfunktionen schrittweise einführen, ohne bestehende Systeme vollständig ersetzen zu müssen.

Ein aktuelles Praxisbeispiel hierfür ist die Schweizerische Südostbahn (SOB), die Stadlers ATO-Lösung in Verbindung mit dem europäischen Zugbeeinflussungssystem ETCS umgesetzt hat. Durch die präzise Steuerung von Beschleunigungs-, Brems- und Haltevorgängen können Fahrpläne stabilisiert, Energieverbräuche reduziert und Streckenkapazitäten besser genutzt werden. Gleichzeitig entsteht eine technologische Brücke zwischen konventionellen Betriebsformen und vollständig automatisierten Bahnsystemen bis GoA4 (Grade of Automation).

Kommunikationsbasierte Zugbeeinflussung mit CBTC

Für Metro-, Stadtbahn- und andere hochverdichtete Verkehrsnetze gewinnen kommunikationsbasierte Zugbeeinflussungssysteme zunehmend an Bedeutung. Mit Stadler NOVA Pro steht hierfür eine moderne CBTC-Plattform (Communications-Based Train Control) zur Verfügung.

Das System basiert auf einer bidirektionalen Echtzeitkommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur über 4G-, 5G- oder WLAN-Netze. Die Unterstützung sämtlicher Automatisierungsgrade von GoA1 bis GoA4 ermöglicht eine flexible Anpassung an unterschiedliche betriebliche Anforderungen.

Durch die Moving-Block-Technologie lassen sich Streckenkapazitäten deutlich steigern, während gleichzeitig die Infrastruktur optimiert werden kann. Der Einsatz von Standard-Hardware trägt darüber hinaus zur Senkung von Lebenszykluskosten bei.

Neben dem Streckenbetrieb unterstützt die Plattform zahlreiche automatisierte Funktionen in Depots und Abstellanlagen, darunter automatisches Rangieren, Wenden, Waschen und Bereitstellen von Fahrzeugen. Die Plattform verbindet Leit- und Sicherungstechnik, Betriebsführung und Automatisierung zu einem integrierten Gesamtsystem.

Ende dieses Jahres soll die CBTC-Lösung im Depotbereich einen fahrerlosen GoA4-Betrieb bei der Waldenburgerbahn in der Schweiz ermöglichen. Die Appenzeller Bahnen (ebenfalls Schweiz) und die Montreux Berner Oberland Bahn (MOB) bzw. Montreux–Vevey–Riviera (MVR) realisieren zurzeit Projekte in gleicher Bauweise wie auch die Metropolitan Atlanta Rapid Transit Authority in den USA.

Fahrgastinformation als Teil des Gesamtsystems

Neben Betrieb und Sicherheit rückt die Qualität der Fahrgastinformation zunehmend in den Fokus, da sie wesentlich zur Orientierung und Zufriedenheit der Fahrgäste beiträgt. Reisende erwarten aktuelle, konsistente und verständliche Informationen in Echtzeit, insbesondere bei Störungen oder Abweichungen vom Regelbetrieb.

Das modulare Fahrgastinformationssystem MOFIS® verarbeitet Betriebs-, Fahrplan- und Echtzeitdaten und stellt diese über unterschiedliche Ausgabekanäle bereit. Ergänzt wird das System durch den Passenger Information Monitor (PIM) sowie Kommunikationslösungen wie Sprechstellen.

Durch die enge Verknüpfung mit Leittechnik und Betriebsführung entsteht eine gemeinsame Datenbasis, von der Fahrgäste und Betreiber gleichermaßen profitieren. Informationen können schneller bereitgestellt, Kommunikationsprozesse vereinfacht und sowohl Servicequalität als auch Transparenz im Betrieb verbessert werden.

Fazit: Systemintegration als Schlüssel zur Transformation

Die Transformation des Bahnverkehrs erfolgt nur selten auf der grünen Wiese. Die Transformation des Bahnverkehrs erfordert Lösungen, die bestehende Infrastrukturen mit digitalen und automatisierten Technologien verbinden. Dabei gewinnen Systemintegration, Interoperabilität und eine schrittweise Modernisierung zunehmend an Bedeutung.

Mit seinem Portfolio von konventioneller Sicherungstechnik über Stellwerke und ETCS bis hin zu ATO-, CBTC- und Fahrgastinformationslösungen unterstützt Stadler Betreiber dabei, den Übergang zu datenbasierten und automatisierten Bahnsystemen umzusetzen.

Die Zukunft der Bahn wird daher nicht allein durch neue Technologien bestimmt, sondern vor allem durch die Fähigkeit, bestehende Infrastrukturen schrittweise weiterzuentwickeln. Genau darin liegt eine der zentralen Herausforderungen der kommenden Jahre für Betreiber, Hersteller und Infrastrukturverantwortliche gleichermaßen.