Das Magazin der S-Bahn Hamburg

Digitale S-Bahn Hamburg

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Innovation im Schienenverkehr: Digitale S-Bahn Hamburg startet!

Mit dem Hamburg-Takt und den geplanten zusätzlichen Linien wird das S-Bahn-Angebot in Hamburg in den kommenden Jahren für die Fahrgäste deutlich ausgebaut. Um dafür die notwendige Kapazität zu schaffen, muss der S-Bahn-Betrieb digitalisiert werden. Um dieses Ziel zu erreichen ist die Hansestadt Hamburg bereits im Juli 2018 eine Partnerschaft mit der Deutschen Bahn und Siemens Mobility eingegangen. Das Pilotprojekt „Digitale S-Bahn Hamburg“ zeigt, wie neue Technologien den Nahverkehr in wachsenden Städten leistungsfähiger machen. Zum ITS-Weltkongress 2021 startet in Hamburg der hochautomatisierte Bahnbetrieb auf dem 23 km langen Streckenabschnitt zwischen Berliner Tor und Aumühle auf den S-Bahn-Linien S2/S21. Kern ist die Vernetzung der Infrastruktur mit dem Fahrzeug auf Basis des europäischen Zugbeeinflussungssystems ETCS und des Automatisierungssystems ATO.

Vorteile des digitalisierten Bahnbetriebs:

• Kein Neubau nötig: Mehr Kapazität ohne einen Meter zusätzliches Gleis.
• Stabiler, zuverlässiger Betrieb: Züge fahren pünktlicher.
• Höhere Energieeffizienz: Automatisiertes Beschleunigen und Bremsen senkt den Energiebedarf.

Mehr Kapazität, bessere Qualität, höhere Effizienz – das sind die Effekte der Digitalisierung des Bahnbetriebs. Die „Digitale S-Bahn Hamburg“ ist das erste Projekt, das bei der Deutschen Bahn im Rahmen des Konzernprogramms „Digitale Schiene Deutschland“ umgesetzt wird. Damit setzt Hamburg einen Meilenstein bei der Einführung innovativer Technologien im Bahnbetrieb: Intelligente Betriebsleittechnik und ein neues Zugbeeinflussungssystem optimieren die Leistung der Schiene und weisen damit den Weg für nachhaltige Mobilitätsangebote.

Zum Weltkongress „Intelligent Transport Systems“ (ITS), der im Oktober 2021 in Hamburg stattfindet, erfolgt die Demonstration. Als weltgrößte Fachmesse für intelligente Transportsysteme bietet der Kongress mit zahlreichen Teilnehmern aus Politik, Wissenschaft und Industrie eine ideale Plattform für das Projekt. Die Finanzierung in Höhe von rund 60 Millionen Euro wird zu gleichen Teilen von Hamburg, der Deutschen Bahn und Siemens Mobility getragen.

Die Kooperationsvereinbarung zur Digitalen S-Bahn Hamburg wurde im Juli 2018 von der Freien und Hansestadt Hamburg, Siemens Mobility und der Deutschen Bahn unterzeichnet. Die Vereinbarung ist das Ergebnis des im Jahr 2017 unterzeichneten „Memorandum of Understanding“ zur „Smart City“-Partnerschaft zwischen der DB und der Hansestadt. Eine damals vereinbarte Machbarkeitsstudie ist die Grundlage für das Pilotprojekt Digitale S-Bahn Hamburg.

Vollautomatisch zum Bahnsteig, hochautomatisiert auf die Strecke

Das Projekt „Digitale S-Bahn Hamburg“ ist das Ergebnis einer Kooperationsvereinbarung zwischen der Freien und Hansestadt Hamburg, der Siemens Mobility und der Deutschen Bahn. Dazu gehören zwei Schwerpunkte: Erstmals in Deutschland werden in der Hansestadt Züge in einem S-Bahn-Netz im digitalisierten Betrieb fahren. Dafür werden auf einer 23 Kilometer langen Strecke zwischen den Stationen Berliner Tor und Bergedorf/Aumühle vier Züge der Linien S2/S21 hochautomatisiert rollen. Auf dem Abschnitt übernimmt der Triebfahrzeugführer eine überwachende Funktion und greift lediglich bei Störungen ein.

Die Bereitstellung der vier Züge erfolgt wiederum vollautomatisch, wenn die S-Bahnen in die Abstellgleise oder zum Bahnsteig in der Station Bergedorf fahren. Dabei wird die Fahrt der S-Bahnen vom Stellwerk aus überwacht. Am Bahnsteig in Bergedorf steigen dann der Triebfahrzeugführer und seine Fahrgäste wieder zu.

Das Herzstück: ATO over ETCS

Technisch basiert die Umsetzung auf dem automatischen Zugsteuerungssystem „Automatic Train Operation“ (ATO) und dem europäischen Zugbeeinflussungssystem „European Train Control System“ (ETCS). Das elektronische Stellwerk überwacht die richtige Lage der Weichen und stellt die Signale für die Züge.

Der neue ETCS-Computer erhält im Stellwerk Informationen für die Zugsteuerung, unter anderem Signalbefehle und Geschwindigkeitsbegrenzungen. Die daraus folgenden Fahranweisungen schickt der Rechner über Funk an die Fahrzeuge und überwacht ihre Ausführung kontinuierlich.

Neben der ETCS-Zentrale gehören zum ETCS die im Gleis verlegten Balisen. Diese Datenpunkte übermitteln zusätzliche statische Informationen, wie beispielsweise die Ortung, an das Fahrzeug.

Im Zug selbst befinden sich ein ETCS- sowie ein ATO-Fahrzeuggerät. Sobald der Zug unter ETCS-Überwachung fährt, kann der Triebfahrzeugführer das hochautomatisierte Fahren aktivieren. Hierfür erhält das ATO-Fahrzeuggerät vom streckenseitig verbauten ATO-Computer die aktuellen Fahrplandaten sowie aus dem ETCS-Rechner im Fahrzeug die Fahrerlaubnis. Hieraus bildet das ATO-System ein energieoptimiertes Geschwindigkeitsprofil. Zwischen Rothenburgsort und Berliner Tor übernimmt der Triebfahrzeugführer die Steuerung der S-Bahn wieder auf gewohnte Weise. Das System ist vergleichbar mit einem Autopiloten, wie er auch bei der Luftfahrt genutzt wird. Der Triebfahrzeugführer hat aber immer das letzte Wort. Er kann die Steuerung jederzeit übernehmen.

Wertvolle Erfahrungen für die Digitalisierung des Bahnbetriebs

Für die Realisierung des Pilotprojekts werden mehrere Komponenten für den digitalen Bahnbetrieb eingesetzt: Für die Verbindung mit ETCS muss zunächst das Elektronische Stellwerk mit neuer Technik erweitert werden. Strecken- und fahrzeugseitig werden die für „ATO over ETCS“ benötigten Elemente – streckenseitige ETCS- und ATO-Zentralen und fahrzeugseitige ETCS- und ATO-Rechner sowie Balisen – in das bestehende System integriert.

Für dieses Projekt haben die DB und Siemens Mobility eine Forschungs- und Entwicklungs-Kooperation gegründet. Spezialisierte Techniker und Ingenieure arbeiten ein detailliertes Konzept für die Entwicklung und Umsetzung aus. Die Erkenntnisse aus der Arbeit an dem Projekt teilen sich die Partner. Dadurch lernen beide Organisationen voneinander, um die Digitalisierung des Bahnbetriebs in Deutschland zukünftig effizient vorantreiben zu können.

Infrastruktur

Erfahren Sie mehr über die Technik auf der Strecke.

Fahrzeuge

Weitere Details und Hintergründe zu den Zügen.

Über die Digitale Schiene Deutschland

Mit der Digitalen Schiene Deutschland nutzen wir die Chancen der Digitalisierung und bringen Zukunftstechnologien in das System Bahn. Künstliche Intelligenz und automatisiertes Fahren werden zur neuen Normalität auf dem Gleis.

Das Fundament dafür legen wir mit der grundlegenden Modernisierung und Digitalisierung der Infrastruktur: Durch den Flächen-Rollout des European Train Control System (ETCS), der Digitalen Stellwerke (DSTW) und des integrierten Leit- und Bediensystems (iLBS) wird die Leit- und Sicherungstechnik bis 2035 grundlegend erneuert. Der „Startschuss“ dafür wurde 2020 mit dem sogenannten „Starterpaket“ gegeben.

Mit der zweiten Stufe der Digitalen Schiene entfaltet das digitale Bahnsystem sein volles Potenzial: Züge, die vollautomatisiert und in kürzeren Abständen fahren, die in Echtzeit intelligent und automatisiert gesteuert werden, die ihre Umwelt und ihre Position durch Sensorik erkennen – so sieht die Zukunft der Eisenbahn aus. In einer Systemarchitektur wird dafür detailliert, was einzelne Komponenten des Bahnsystems leisten müssen und wie sie zusammenarbeiten sollen. Auf dieser Grundlage werden dann zahlreiche digitale Technologien erprobt und für den Einsatz im System Bahn weiterentwickelt.

Mit der Digitalen Schiene Deutschland sind mehr Züge unterwegs, ohne dass dafür neue Gleise gebaut werden: Eine einheitliche digitale Leit- und Sicherungstechnik (DLST) auf Basis von ETCS und DSTW in Verbindung mit iLBS und den Zukunftstechnologien des digitalen Bahnsystems bringt bis zu 35% mehr Kapazität ins Schienennetz.

Broschüren und Fachpublikationen

Zur Kooperationsvereinbarung als Partnerstadt für digitalen Bahnbetrieb in Deutschland.

Mehr Informationen zur Zukunft der Eisenbahn gibt es bei der Digitalen Schiene Deutschland.

Das SIEMENS Logo

Hier erfahren Sie mehr über die „Digitale S-Bahn Hamburg“ bei Siemens Mobility.

Rückblick: Vom Startschuss bis zur ersten digitalen S-Bahn