Bild 1: Ein ICE4 der Deutschen Bahn passiert einen GSM- und einen GSM-R Mobilfunkmasten.

Bild 1: Ein ICE4 der Deutschen Bahn passiert einen GSM- und einen GSM-R Mobilfunkmasten. Micronova

Das European-Train-Control-System (ETCS) ist ein europaweiter Standard für Zugbeeinflussungssysteme. Diese technischen Anlagen und Systeme kontrollieren die Fahrt von Zügen in Abhängigkeit von der zulässigen Geschwindigkeit, was eine lückenlose Mobilfunkabdeckung auf allen Strecken voraussetzt. Dabei dürfen sich die Systeme von Bahnbetreiber und Mobile-Network-Provider nicht durch unerwünschte Wechselwirkungen in die Quere kommen. Für einen möglichst optimalen Bahn-Funk ist es weiterhin wichtig äußere Faktoren zu berücksichtigen wie Vegetation, Wetterbedingungen, jahreszeitlich bedingte Umgebungsfaktoren oder geografische Informationen. Auch Großveranstaltungen, etwa Festivals, bei denen die Verantwortlichen zusätzliche Mobilfunkstationen aufstellen oder vorhandene Anlagen kurzfristig umkonfigurieren lassen, zählen zu den potenziellen Störquellen. Für hochverfügbare Funknetze ist daher ein durchgängiges Monitoring erforderlich.

GSM-R und ETCS/ERTMS

Kritische Punkte bildet das System mit entsprechender Fehlerwahrscheinlichkeit als IM3-Störung, samt potenziellen Verursachern, ab.

Bild 2: Kritische Punkte bildet das System mit entsprechender Fehlerwahrscheinlichkeit als IM3-Störung ab. Micronova

Com5.Rail ist eine Lösung, die den Bahnfunk GSM-R (Global System for Mobile Communications – Rail) und ETCS/ERTMS (European Train Control System/ European Rail Traffic Management System) technisch überwacht und analysiertl (Bild 1). Als Basis dienen durch die Züge erzeugte Messdaten. Zudem ist die Lösung imstande, je nach Verfügbarkeit Konfigurations- und Performance-Daten der öffentlichen Mobilfunk-Netzbetreiber integriert zu nutzen. Damit sind Bahnunternehmen in der Lage, etwaige Störquellen bis hin zum Funkturm der betroffenen Zelle zu identifizieren sowie auch falsch konfigurierte einzelne Parameter.

Eck-Daten

Com5.Rail ist ein zentrales System zur Erfassung, online-basierten Übermittlung sowie Auswertung von Daten. Zur Evaluierung kommen neben Data-Mining-Technologien auch spezifische Analyseverfahren zur Verarbeitung der Leistungsindikatoren zum Einsatz.Die Anwendung ermöglicht die Identifikation von Störquellen mittels öffentlicher Mobilfunknetze. Dies erfolgt durch Integration und Nutzung externer Datenquellen. Ziel ist es, potenzielle Störungen schon frühzeitig zu erkennen. Com5.Rail reduziert die Betriebsrisiken für die Bahnbetreiber und erhöht die Sicherheit der Bahnreisenden.

Kritische Punkte bildet das System mit entsprechender Fehlerwahrscheinlichkeit als IM3-Störung ab, einschließlich den potenziellen Verursachern. Auf diese Weise ist eine zielgerichtete Entstörung möglich (Bild 2). Die Lösung bietet verschiedene Funktionen zur Überwachung der GSM-R- und ETCS/ERTMS-Security, wie etwa Railway-Emergency-Call (REC) oder Train-Emergency-Stop-Monitoring-24/7. Durch die permanente Überwachung der ETCS/ERTMS-Signaldatenübertragung werden Anomalien schnell erkannt. Bei Störungen erzeugt die Software automatisiert Alarme und detaillierte Fehlerberichte. Grafische Dashboards alarmieren gezielt und automatisiert.

Störungen im Vorfeld vermeiden

Com5.Rail enthält Verfahren und Prozesse zur detaillierten Sammlung, Auswertung und Darstellung der zuvor eingeholten und aufbereiteten Informationen, um Störungen schon im Vorfeld zu vermeiden. Außerdem ermöglicht das System, die Ereignisse im gesamten Streckennetz für jede Fahrt mit allen Übertragungspunkten über beliebig lange Zeiträume aufzuzeichnen.

Die konfigurierbaren Dashboards und geografische Landkarten ermöglichen es den Anwendern, etwaige Anomalien oder Störungen und deren Auswirkung schnell zu erkennen.

Bild 3: Die konfigurierbaren Dashboards und geografischen Landkarten ermöglichen es den Anwendern, etwaige Anomalien oder Störungen und deren Auswirkung schnell zu erkennen. Micronova

Auf Basis der gesammelten Messdaten werden KPIs (Key-Performance-Indicator) definiert und mit manuellen oder automatisierten Analysemethoden ausgewertet. Bei Vorfällen können die Prüfer die Daten abrufen und miteinander vergleichen, um die Auslöser für eine Störung zu verstehen.

Bild 3: Die Anwendung bietet eine durchgängige Echtzeit-Überwachung der Quality-of-Service (QoS) für RX Level.

Bild 4: Com5.Rail bietet eine durchgängige Echtzeit-Überwachung der Quality-of-Service (QoS) für RX Level. Micronova

Konfigurierbare Dashboards und geografische Landkarten (Geomaps) ermöglichen Anwendern, etwaige Anomalien oder Störungen und deren Auswirkung zu erkennen (Bild 3). Visuell unterlegte Analyseverfahren helfen dabei, relevanten Kontext besser zu verstehen und so auch etablierte Prozesse und Verfahren weiter zu verbessern.

Zu den Hauptmerkmalen der Software gehören ein zentrales System zur Erfassung und online-basierten Übermittlung sowie Auswertung von Daten. Die Evaluierung erfolgt über Data-Mining-Technologien. Streckenabschnitte lassen sich bis in den Zentimeterbereich darstellen. Außerdem kann die Software externe Datenquellen integrieren und nutzen, sodass eine Identifikation von Störquellen durch öffentlich Mobilfunknetze möglich ist.

Interoperabilität und Sicherheit

Eines der zentralen Ziele des ETCS/ERTMS- und GSM-R-Netzes ist die länder- und technologieübergreifende Nutzung: Wenn ein Zug eine Landesgrenze überquert oder den Wirkbereich eines Geräteherstellers (Funkzugangsnetz, Onboard, Gleisanlage) verlässt, müssen alle Funktionen zur Analyse des Strecken- oder Zugverhaltens gewährleistet sein. Com5.Rail hilft dabei, diese Interoperabilität sicherzustellen.

Die Lösung bietet eine durchgängige Echtzeit-Überwachung des Quality-of-Service (QoS) für RX Level und Quality in ETCS/ERTMS- und GSM-R-Netzen (Bild 4). Darunter fällt als wichtigster Aspekt die Erkennung von Interferenz-Störungen (zum Beispiel Intermodulation „IM3“), die durch die Wechselwirkungen mit anderen Netzen entstehen.

Bild 5: Mobilfunk-Basisstationen in Dachau entlang der Bahnstrecke München-Ingolstadt, dargestellt in COM5.Rail.

Bild 5: Mobilfunk-Basisstationen in Dachau entlang der Bahnstrecke München-Ingolstadt, dargestellt in COM5.Rail. Micronova

Die optionale, automatische Alarmierung bei Ereignissen, insbesondere bei Eisenbahn-Notruf, oder wenn der QoS-Wert unter eine bestimmte Grenze fällt, zählt zu den Fehlerbehebungs-Fähigkeiten der Lösung. Dabei sind Ereignisse, KPI-Indikatoren sowie Schwellwerte vom Anwender definierbar.