Witt Bridge – ein innovativer Ansatz zur kommunikativen Verknüpfung von Elementen einer heterogenen Bahn-Infrastruktur

Hintergrund und Aufgabenstellung

Historisch gewachsene Bahn-Infrastrukturen bestehen weltweit aus einer Ansammlung von Systemelementen, die teilweise mehrere Jahrzehnt alt sind. Es handelt sich hierbei um weit verzweigte Netzwerke mit einer großen Anzahl von technischen Einzelkomponenten. Diese Komponenten sind bereits teilweise mit Steuer- und Operationszentralen verbunden. Dies ist aber noch nicht voll umfängliche geschehen und oftmals mit heute veralteter Technik. Der Betreiber von derartigen Netzwerken sieht sich also einer extrem heterogenen Systemlandschaft gegenüber – eine Kombination aus mechanischen und analogen Altbeständen mit modernster Digitaltechnik. Dazu kommt, dass Komponenten dieser Netzwerke in schwer zugänglichen und von einer zentralen Steuereinheit weit entfernten Einbaustelle sich befinden.

Seit einigen Jahre ist in allen technischen Netzwerken ein Trend zur Digitalisierung zu erkennen. Dies geschieht zur Steigerung der Effizienz und der Effektivität der Netze. Dieser Trend hat in jüngerer Vergangenheit deutlich an Dynamik gewonnen. Stichworte wie „Industrie 4.0“, „predictive Maintenance“, „Big Data“ werden überall diskutiert. Die Gründe, die diesen Trend unterstützen, sind vielschichtig, z.B.:

  • Einsparung von Kosten
  • Fehlendes Fachpersonal
  • Steigende Sicherheitsanforderungen
  • Nachhaltigkeit bei der Nutzung von Ressourcen

Damit stehen die Betreiber der Bahninfrastruktur vor der Aufgabe, die eingangs beschriebenen Infrastrukturen kommunikativ besser zu vernetzen – unter Einsatz modernster Technik.

Bei der somit notwendigen Digitalisierung von Altsystemen stehen die Betreiber der Infrastruktur also vor Herausforderungen nicht nur technischer Natur sondern auch im Managementbereich:

  • Weit verzweigte Infrastrukturen
  • Heterogene Systemlandschaft: großes Alters- und Technologiespektrum
  • Fehlende oder nicht kompatible Kommunikationsstrukturen
  • Ständig steigender Kostendruck
  • Ressourcenschonender Betrieb
  • Schnelle Reaktion auf Zwischenfälle
  • Erhöhung der Sicherheit für Personen und Anlagen

Gesucht ist also eine Lösung, die es ermöglicht, kosteneffektiv Komponenten unterschiedlichster technischer Gestaltung miteinander und mit einer Operationszentrale zu vernetzen und schnell und sicher große Datenmengen zu übermitteln und dabei möglichst geringe zusätzliche Wartungsaufwände zu generieren.

Technisches Konzept

Witt IndustrieElektronik hat sich dieser Herausforderung gestellt und ein Konzept sowie eine technische Umsetzung zur Lösung dieser Aufgabe entwickelt. Hergestellt wird eine Verbindung zwischen der existierenden, historisch gewachsenen Infrastruktur und moderner, state-of-the-art Kontroll- und Steuereinrichtungen.

witt-bridge

Abbildung 1: Brücke zwischen den Welten

Kernstück des Produktes ist eine Interfacebox mit einer Reihe von Ein- und Ausgängen. Vorgesehen sind 8 digitale sowie analoge Eingänge. Weiterhin sind 8 digitale Ausgänge konzipiert zur Ansteuerung von nicht sicherheitsrelevanten Schaltvorgängen.

Alle Eingänge werden von der internen Elektronik galvanisch getrennt mit einer maximalen Belastbarkeit von 12kV. Die Verarbeitung und Aufbereitung der Rohdaten erfolgt in einem Mikrokontroller. Je nach Anwendung und Anforderungen wird die Leistungselektronik sowie die embedded Software angepasst. Die aufbereiteten Informationen werden über ein Kommunikationsschnittstelle zur Verfügung gestellt und über ein Internetprotokoll über ein Wlan, Ethernet oder andere Kommunikationsverfahren verschickt.

WittBridgeBox

Durch diese standardisierte Schnittstelle ist es möglich, beliebige Netzelemente miteinander zu verknüpfen. Dabei sind die Datenübertragungsraten skalierbar. Weiterhin können Kryptografieverfahren zum Einsatz kommen, um eine möglichst hohe Datensicherheit zu erreichen. Durch die Verwendung von Standardbausteinen ist gewährleistet, dass die individuellen Anpassung schnell und sicher durchgeführt werden können – je nach geforderter Funktionalität, zu verbindender Netzelemente und Leistungsmerkmalen.