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Vernetzter Zug

Fünf Beispiele für den smarten IT-Einsatz im ICE 4

02/2018 – Der neue ICE 4 ist viel mehr als nur ein Zug, er ist ein rollender Hochleistungscomputer. Ob Vernetzung, Unterhaltung oder Ausbildung: Durch gezielten IT-Einsatz ist der Hightech-Zug fit für die Zukunft.

Seit Ende 2017 erobert der ICE 4 das Streckennetz der Deutschen Bahn. Der modernste ICE ist das Flaggschiff der DB Fernverkehr AG und wird mit 119 Zügen in den kommenden Jahren das Rückgrat des neuen Fernverkehrs bilden. Eines ist dabei klar: Ohne Integration in die IT-Landschaft ist heutzutage keine Einführung einer neuen Fahrzeugbaureihe mehr denkbar. Und bei vielen technischen Features des ICE 4 ist DB Systel als Digitalpartner maßgeblich an der Umsetzung beteiligt. Hier sind fünf Beispiele, bei denen der Einsatz neuester IT dabei half, den ICE 4 noch smarter zu machen.

Sichere Updates dank Authentifizierung

Der ICE 4 ist mit modernster Technik ausgestattet, man könnte den Zug getrost als rollenden Computer bezeichnen, schließlich sind die IT-Systeme komplett vernetzt. Und wie bei jedem IT-System muss von Zeit zu Zeit die Software aktualisiert werden. Bei älteren Baureihen ist dies ein zeitaufwendiger Vorgang, den Techniker auch gern „Turnschuh-Administration“ nennen: Um zum Beispiel die Türsteuerung zu aktualisieren, muss der Mitarbeiter von Tür zu Tür gehen, um jedes Mal aufs Neue die Software einzuspielen. Der ICE 4 ist dagegen das erste Fahrzeug, bei dem das anders ist, da es durchgängig netzwerkbasiert ist. Dadurch lässt sich von verschiedenen Stellen aus der gesamte Zug mit Software beladen. Auch die Wartung wird dadurch einfacher, denn nun kann zentral überprüft werden, welchen Zustand zum Beispiel ein bestimmtes WC irgendwo im Zug hat.

Doch um gleichzeitig sicherzustellen, dass nicht jeder einfach so Software-Updates übertragen oder Einstellungen ändern kann, wird der Zugriff mit temporären Software-Zertifikaten reguliert. Diese Authentifizierung ist vergleichbar mit dem Zugriff auf eine geschützte Website, für die ein Browser ein Zertifikat benötigt. In dem Zertifikat ist ein Berechtigungsprofil enthalten. Dieses gibt dem Zug dezidierte Auskünfte, zum Beispiel, dass der entsprechende Nutzer den Zug mit Software beladen oder Parameter der Tür ändern darf. DB Systel hat dafür eine Weblösung erstellt, die je nach Rollenprofil den jeweiligen Mitarbeiter für den Zugriff auf das System authentifiziert und entsprechende Client-Zertifikate vorhält. Diese Lösung verwaltet zudem auch die Server-Zertifikate für den Zug, die Auskunft darüber geben, welche Rechner (Clients) sich verbinden dürfen.

In Verbindung bleiben mit der Zug-Land-Kommunikation MIP

Es gibt eine Plattform auf den Zügen, die die Verbindung zum Backoffice der Bahn herstellt, um darüber verschiedene Daten wie Sitzplatzreservierungen, Verspätungsinformationen oder Diagnosedaten auszutauschen. Diese Mobile Integrationsplattform (MIP) verbindet also den Zug mit der stationären IT-Anwendungslandschaft der DB. Dazu nutzt sie über eine Antenne auf dem Zugdach den öffentlichen Mobilfunk zur Datenkommunikation.

Die MIP verfügt im Fahrzeug über Schnittstellen zu den einzelnen Systemen, um Informationen weiterzugeben und entgegenzunehmen. Sie ist auf dem ICE 4 fit für zukünftige Erweiterungen: Früher musste zu einem neuen Gerät, das angeschlossen werden sollte, in aller Regel ein Kabel gezogen werden, es waren möglicherweise zusätzliche Hardware-Einbauten erforderlich. Jetzt ist der Zug bereits vernetzt. So lassen sich weitere Systeme problemlos an die MIP anbinden. Mit der Zug-IT-Plattform (ZIP) wird wiederum eine zukunftsfähige IT-Landschaft auf dem Zug realisiert. Die ZIP dient als Trägerplattform für das ICE Portal.

Beste Unterhaltung auf dem ICE Portal

Vier Generationen von ICE-Zügen: ICE 1 (1991) / ICE 2 (1996) / ICE 3 (2000) / ICE 4 (2017)

© Deutsche Bahn AG / Kai Michael Neuhold

Natürlich wird das neue kostenlose ICE Portal der Deutschen Bahn auch auf dem ICE 4 eingesetzt. Dieses Info- und Entertainmentportal richtet sich mit einem umfangreichen Angebot an die Fahrgäste. Diese können mit ihren eigenen Endgeräten über WLAN im Zug zum Beispiel Tageszeitungen lesen, die „Tagesschau“ in 100 Sekunden anschauen, Hörspiele anhören, ein umfangreiches Kinderangebot nutzen oder aktuelle Spielfilme und Serien genießen. Optisch unterscheidet es sich nicht von dem Angebot, das auf den anderen Baureihen eingesetzt wird. Das ICE Portal hat überall ein einheitliches Erscheinungsbild und soll dem Kunden, egal, mit welchem Zug er seine Reise antritt, das gleiche Erlebnis bieten.

Vorausschau ist alles: Zuglaufregler „Grüne Funktionen“

Die „Grünen Funktionen“ werden von DB Netz bereitgestellt. Dabei handelt es sich um Informationen aus den Betriebszentralen, die automatisch an die Züge verteilt werden und über alle Zugläufe hinweg für einen optimalen Fahrplan sorgen. Sollten sich zum Beispiel bei der Einfahrt in einen Bahnhof aufgrund einer Verspätung mehrere Züge kreuzen, bekommen die anderen Züge dank der „Grünen Funktionen“ eine entsprechende Info – inklusive einer Fahrgeschwindigkeitsempfehlung, damit die weitere Fahrt ohne Anhalten fortgesetzt werden kann. Das sorgt für mehr Effizienz auf der Strecke und eine Schonung von Ressourcen.

Das EBuLa-System (Elektronischer Buchfahrfahrplan und Langsamfahrstellen) ist ein Fahrassistenzsystem. Dieses System realisiert im ICE 4 die „Grünen Funktionen“, um die von DB Netz zur Verfügung gestellten Informationen zu empfangen und dem Lokführer entsprechend anzuzeigen. Das ermöglicht eine energiesparende Fahrweise und eine verbesserte Pünktlichkeit. Und dadurch, dass EBuLa im ICE 4 an die MIP angeschlossen ist, findet die Zug-Land-Verbindung per schnellem Funkstandard LTE statt.

Virtueller Unterricht mit Lernen in 3-D

Engaging Virtual Eduaction (EVE) ist ein internes Start-up der DB Systel, das virtuelle 3-D-Lernumgebungen erstellt. Dabei erfasst EVE die natürlichen Bewegungen und Gesten der Nutzer und macht Funktionen regelrecht greifbar. So kann das Lernen deutlich intensiviert werden – besonders bei sicherheitsrelevanten Schulungsthemen und anderen Szenarien, die an realen Zügen und Fahrsimulatoren nicht unterrichtet werden können.

Ausfahrender ICE 4 Baureihe 412 in München (Donnersberger Brücke)
© Deutsche Bahn AG / Uwe Miethe

Mit der Lernanwendung ICE 4 (BR 412 Simulation) sollen Triebfahrzeugführer den ICE 4 besser kennenlernen und Ausbildungsinhalte vertiefen. Eine mobile 3-D-Simulation unterstützt Teile der Ausbildung digital und kann jederzeit wiederholt werden. Die Simulation verhält sich dabei wie der echte ICE 4 und warnt zusätzlich bei kritischen Fehlern. Im Sommer 2017 kamen neue Übungen hinzu. Zum Beispiel wird dem Triebfahrzeugführer gezeigt, wie er ein Wendemanöver ausführt. Des Weiteren gab es eine Reihe von Anpassungen an das Regelwerk, einmal durch Vorgaben des Eisenbahnbundesamts (EBA), aber auch durch Änderungen vom Hersteller Siemens. Durch regelmäßige Updates wird die Lernanwendung künftig immer auf dem aktuellen Stand gehalten.

Auch für den Bordservice im Fernverkehr kommt eine EVE-Lernanwendung zum Einsatz. Diese wird voraussichtlich 2018 in die Ausbildung integriert, sodass alle rund 4000 Zugbegleiter damit geschult werden können. Und mit DB Training wurde zudem für Schienenfahrzeugmechaniker, -elektroniker und Fahrzeuginspekteure eine EVE-Lernanwendung für den ICE 4-Dachgarten entwickelt. Auf einem Zug befindet sich ein Stromabnehmer, daneben eine ganze Reihe technischer Komponenten wie Hauptschalter, Kabel oder Spannungswandler. Dieses Gebilde nennt sich Dachgarten. Mit EVE können Techniker virtuell lernen, welche Handgriffe für Inspektion, Wartung oder Reparatur notwendig sind, ohne dem Zug real aufs Dach zu steigen.

Im Dienst der Sache

Die Vielzahl der innovativen Lösungen zeigt: Gerade bei einem Projekt wie dem ICE 4 kann DB Systel mit großem technologischen Know-how als IT-Integrator dazu beitragen, dass der Hightech-Zug noch smarter wird. Das fängt beim Aufbau der IT-Infrastruktur und Server-Technik an, geht über die Entwicklung von Sicherheitskonzepten und zukunftweisenden Lernanwendungen weiter und führt bis zur eigenen Entwicklung von Systemlösungen oder der Auswahl bereits am Markt befindlicher Technologien.