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Flexible Fahrzeug-IT

Wie Entkopplung von Systemen zu mehr Freiheit führt

11/2017 – Künftig sind an Bord der ICE die IT-Systeme für betriebliche und Kundenservice-Anwendungen von der Leittechnik im Zug getrennt. Das sorgt für mehr Geschwindigkeit und Sicherheit bei Updates, Verbesserungen sowie innovativen Entwicklungen.

Es gibt den Spruch: „Wenn man sich einen Computer kauft, ist er bereits veraltet.“ Da ist etwas Wahres dran, denn die technologische Entwicklung schreitet schnell voran. Das betrifft ebenfalls die IT an Bord der ICE. Wollte man bisher die Züge mit neuer oder geänderter IT-Technik ausstatten, konnte es je nach Komplexität auch mal einige Jahre dauern, bis Änderungen umgesetzt waren. Die Gründe dafür liegen in der Sicherheitsrelevanz und in den technischen Unterschieden der ICE-Baureihen: Im Fernverkehr sind seit mehr als 25 Jahren ICE verschiedener Baureihen und Technologie-Generationen in Betrieb. Um beispielsweise Änderungen bei der Reisendeninformation vorzunehmen, mussten diese mehrfach veranlasst werden. „Bei vier verschiedenen Lieferanten mussten entsprechend vier unterschiedliche Projekte durchgeführt werden. Alles nur, damit in allen Fahrzeugen eine einheitliche Reisendeninformation verfügbar ist“, schildert Stefan Herbst von DB Fernverkehr die damalige Situation.

Gleichzeitig musste jede Änderung des Systems vom Eisenbahnbundesamt (EBA) geprüft und genehmigt werden, da die Fahrzeugsteuerung (Leittechnik) und Reisendeninformation nicht voneinander getrennt waren. „Die Reisendeninformation hängt bisher in den Baureihen immer sehr eng mit den sicherheitsrelevanten Themen zusammen, wie Bremssteuerung und Antriebssteuerung“, sagt Stefan Herbst. Für jede Änderung der Reisendeninformation wurden daher Gutachten benötigt, um sicher zu sein, dass sie keine Auswirkungen auf die sicherheitsrelevanten Systeme hat. Das bedeutet auch für die Software-Entwicklungsprozesse und die Software-Dokumentation höhere Aufwände.

Einheitliche Technologie für verschiedene Baureihen

Es stellten sich die Fragen: Wie bekommt man für alle Baureihen eine einheitliche Hardware- und Software-Technologie, um Funktionen nur einmal entwickeln zu müssen? Und wie erreicht man es, dass nur noch sicherheitsrelevante Änderungen genehmigt werden müssen? Das war der Startschuss für das Projekt „Flexible Fahrzeug-IT“ (FlexFIT). In einem ersten Schritt entstanden die Ideen zur rückwirkungsfreien Entkopplung der Fahrzeugsteuerung von den sicherheitsrelevanten Systemen (Leittechnik) des Betreiberbereichs, auf dem Services wie Maxdome und das ICE-Portal laufen. Nach Entwicklung eines Prototypen konnte gezeigt werden, dass die Unabhängigkeit vom EBA oder von Gutachten machbar ist. In Zusammenarbeit mit dem Fahrzeugmanagement der DB Fernverkehr, DB Systel und DB Systemtechnik entstand nun ein zukunftsfähiges Architekturkonzept für die Fahrzeug-IT im Fernverkehr. Auf dieser Basis hat DB Systel für DB Fernverkehr die Zug-IT-Plattform (ZIP) entwickelt und betreibt diese nun in allen 255 ICE.

Aber langfristig sollen auch Informationen aus der Fahrzeugsteuerung in bestimmte Anwendungen der ZIP und an Land fließen können, zum Beispiel Informationen zur Wagenreihung und Orientierung am Bahnsteig. Auch Komfort-relevante Informationen für Fahrgäste und Mitarbeiter an Bord, wie die Temperatur in den Wagen oder Informationen zu WC-Störungen, sind wichtig. „All diese Informationen sind in der Fahrzeugsteuerung bekannt, die brauchen wir natürlich“, sagt Stefan Herbst. Die Lösung dafür heißt Leittechnik Entkopplungsgateway, oder kurz: LEG. Damit gibt es zwar eine Verbindung zwischen Fahrzeugsteuerung und Komfort-Systemen, und relevante Daten können abgefragt werden. Da es aber technisch keinen Rückkanal gibt, muss dem EBA nur der Einbau einmalig angezeigt werden. „Die entsprechenden Schnittstellen haben wir gemeinsam mit DB Systemtechnik, DB Systel und dem Fahrzeugmanagement designt, und DB Systel hat sie auf der Komfort-Seite in der ZIP schon in einer Baureihe realisiert“, sagt Stefan Herbst.

Freie Wahl der Technik

„Da die neue Plattform von den sicherheitsrelevanten Systemen im Zug entkoppelt ist, waren wir in der Wahl der Technik ein bisschen freier“, sagt Heike Hallenberger, Entwicklerin im FlexFIT-Team bei DB Systel. „Wir haben State-of-the-Art-Technologie eingesetzt, die gerade am Markt angeboten wird. Mit dem neuen System können wir zum Beispiel flexibel und automatisiert über alle Züge hinweg Software ausrollen und installieren.“ Mit dem neuen System lassen sich zudem Security-Patches schnell liefern, was die Sicherheit deutlich erhöht. „Sobald wir eine Software haben, die wir auf alle Züge bringen möchten, können wir das per Knopfdruck machen und auf die ganze Flotte ausrollen“, sagt Heike Hallenberger.

Da die Cloud ein wesentlicher Bestandteil bei Entwicklung und Betrieb des Gesamtsystems ist, lassen sich zudem die Prozesse in den Zügen aus der Ferne überwachen: Sobald eine Plattform einen Fehler erkennt, wird ein entsprechender Alarm für die Betriebsführung generiert, und die Störung lässt sich unmittelbar und ohne größeren Aufwand analysieren und beheben. „Das ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber den bestehenden Systemen, dort fehlte das Monitoring“, sagt Stefan Herbst. „Früher waren wir auf die Rückmeldung von Zugbegleitern angewiesen, wenn wir wissen wollten, ob alles funktioniert. Jetzt sehen wir es direkt in dem Moment, wenn etwas passiert.“

Blaupause für den Rollout in andere Baureihen

Der ICE 3 ist die erste Baureihe, die im Rahmen des Redesigns gemäß der neuen Fahrzeug-IT-Architektur mit ZIP und LEG ausgestattet wird. Das ist auch ein Stück weit die Blaupause für den Rollout der Infrastruktur in alle anderen Baureihen der DB Fernverkehr. Künftig sind auch neue Funktionalitäten möglich, zum Beispiel der Komfort-Check-in und die damit verbundene Anzeige einer Belegung: Kunden können sich dann selbst am Sitzplatz einloggen und werden nicht mehr kontrolliert, weil der Zugbegleiter auf seinem Tablet das gültige Ticket sieht. Ein Ziel ist es, dem Fahrgast durch die Umstellung eine deutliche Verbesserung der Verfügbarkeit von Reiseinformationen und Reservierungen zu bieten.

Doch mit dieser Plattform ist noch viel mehr möglich, wie ein interner Hackathon von DB Systel zeigt. Mehr als 70 Teilnehmer aus elf Konzernbereichen haben an einem Tag spannende Ideen entwickelt, wie die Ergebnisse aus dem Projekt FlexFIT für innovative Anwendungen auf dem Zug genutzt werden könnten. Ein Team hat sich beispielsweise die generierten Daten eines Zuges angeschaut und ein Dashboard für Zugführer und Personal entwickelt, auf dem der Status quo von Klimaanlage, Türen oder der Notbremsen angezeigt werden. Ein anderes Team beschäftigte sich auf Basis der Auslastung eines Zuges mit der musterbasierten Erkennung von defekten und verunreinigten Toiletten. Nun wird intern geprüft, aus welchen der insgesamt neun präsentierten Ideen Prototypen entwickelt werden. Aber vor allem zeigt der Hackathon, dass sich die Plattform jederzeit erweitern lässt. „Ich bin sehr begeistert davon, wie viele Ideen entstanden sind. Aber tatsächlich bildet das genau unsere Erwartungen an die Ergebnisse aus FlexFIT ab“, sagt Stefan Herbst. Und ergänzt: „FlexFIT ist die Basis für viele Dinge, die wir als Fernverkehr in der Zukunft machen wollen.“