The railway industry in Ethiopia has been an important way of communication and transportation for a long time. It is a developing sector with many national plans for future investments. However, the current major corridors of Ethio­-Djibouti and Awash­-Weldiya have interoperability issues due to two different signalling systems being used. Thus, this study was undertaken with the objectives of assessing technical interoperability of the Chinese signalling system (CTCS) and the European signalling system (ETCS), identifying a possible technical solution regarding the interoperability issues, and assessing the economic benefits of a harmonized system. Compatibility of the two signalling systems was analyzed particularly with respect tothe technical configurations by thoroughly investigating each system’s features and making interviews and having discussions with professionals who worked with the two systems. In addition, a life cycle cost analysis of the Ethio­Djibouti signalling system was done with data obtained from Ethiopian Railway Corporation and compared with average life cycle costs of ETCS level 1. After analyzing each system, two possible technical solutions were found to achieve interoperability between the two systems used in Ethiopia currently. The first technical solution is upgrading Ethio­Djiboutirailway line from the current CTCS level 0 to CTCS level 2 to be compatible with the new Awash­Weldiya line which will use ETCS level 1. The second technical solution to make the two systems interoperable is to install ERTMS as an overlay on the existing CTCS level 0 as ERTMS is designed as an overlay system that could be installed on top of an existing national infrastructure and vehicles. However, these technical solutions have to be tested in laboratory and onsite with respect to their practical and economical feasibility. / Järnvägsindustrin i Etiopien har länge varit viktig för kommunikation och transport. Det är en sektor under utveckling med många nationella planer för framtida investeringar. De nuvarande korridorerna i Ethio­Djibouti och Awash­Weldiya har emellertid interoperabilitetsproblem på grund av två olika signalsystem. Detta examensarbete har analyserat kompatibiliteten för de två signalsystemen särskilt med avseende på de tekniska konfigurationerna genom att noggrant undersöka varje systems funktioner och genom intervjuer och diskussioner med yrkesverksamma somhar arbetat med de två systemen. Dessutom genomfördes en livscykelkostnadsanalys av Ethio­Djibouti signalssystemet med den data som erhölls från Ethiopian Railway Corporation. Efter analys av varje system hittades två möjliga tekniska lösningar för att uppnå interoperabilitet mellan de två systemen som används i Etiopien för närvarande. Den första tekniska lösningen är att uppgradera Ethio­Djiboutis järnvägslinje från nuvarande CTCS nivå 0 till CTCS nivå 2 för att vara kompatibel med den nya Awash­Weldiya­linjen som kommer att använda ETCS nivå 1. Den andra tekniska lösningen för att göra de två systemen interoperabla är att installera ERTMS som ett överlägg på det befintliga CTCS­0 signalsystemet, eftersom ERTMS är utformat som ett överläggssystem som kan installeras ovanpå en befintlig nationell infrastruktur. Dessa tekniska lösningar måste dock testas i laboratorium och i fält med avseende på deras praktiska och ekonomiska genomförbarhet.

The diploma thesis is dealing with the area of controlling and safety technology for the railway transportation. The problems of the design and practical realization of an functional sample of switching unit supplying the ends of a track circuit are solved here. The switching unit enables the operation of the train control system. The outline of the design is formed by a power switch operated with a microprocessor. In addition, for the increase in safety the switching unit contains a control processor, which is controlling the right function of a work microprocessor and the failure-free state of a power switch.

Mit der Einführung des europäischen Zugsicherungssystems ETCS sind durch die umfassenden Telegrammdaten, die zwischen Zug und Strecke ausgetauscht werden, neue Herausforderungen bei der Planung, Projektierung, aber auch Prüfung und Validierung verbunden. Im Rahmen der Dissertation wird ein neuartiges Verfahren zur Validierung sicherheitskritischer Anteile von ETCS-Nachrichten entwickelt. Der Ansatz beruht auf der topologischen Aufbereitung der Nachrichteninhalte in einem vierstufigen Prozess. Das Ergebnis der Aufbereitung erlaubt sowohl den automatisierten Abgleich gegen Referenzdaten als auch eine visuelle Prüfung gegen Topologiepläne. Das Optimierungspotential des Ansatzes bei der Validierung wird im Rahmen einer Erprobung anhand realer Projektdaten bestätigt. Mit der topologischen Aufbereitung werden die komplexen Nachrichteninhalte in eine für den Prüfer erfassbare und zu den Referenzdaten vergleichbare Form überführt. Redundante Nachrichteninhalte werden im Zuge der Aufbereitung erkannt und zusammengefasst, was gleichermaßen zur Minimierung des Prüfaufwands sowie zur Erhöhung des Abdeckungsgrades beiträgt.

Mit dem Ziel einer flächendeckenden technischen Interoperabilität schreitet die Entwicklung und Verbreitung des European Train Control System (ETCS) sowohl fahrzeug- als auch infrastrukturseitig voran. Zukünftig werden vermehrt ETCS-only Fahrzeuge, d. h. Fahrzeuge mit allein ETCS und ohne weiterem Zugbeeinflussungssystem, unterwegs sein. Die Deutsche Bahn rüstet dementsprechend ihre Strecken nach und nach mit ETCS aus, wobei zwei Varianten - ETCS Level 2 und ETCS signalgeführt - umgesetzt werden. Die Regelwerke bezüglich der zwei Varianten werden von der Deutschen Bahn stets weiter entwickelt. Für Nichtbundeseigene Eisenbahnen (NE), deren Charakteristiken häufig einfache gehaltene Nebenbahnen und zur Deutschen Bahn abweichende Randbedingungen sind, ist noch kein Konzept einer ETCS-Ausrüstung erstellt worden. Um sicherzustellen, dass auch zukünftig die Infrastruktur von NE durch ETCS-only Fahrzeuge befahren werden kann, ist eine ETCS-Ausrüstung erforderlich. Im Rahmen dieser Arbeit wird nun aufbauend von den Anforderungen der NE ein allgemeines Ausrüstungskonzept erstellt, dass weitgehend die unterschiedlichen Gegebenheiten beinhaltet.

Mit der Einführung des europäischen Zugsicherungssystems ETCS sind durch die umfassenden Telegrammdaten, die zwischen Zug und Strecke ausgetauscht werden, neue Herausforderungen bei der Planung, Projektierung, aber auch Prüfung und Validierung verbunden. Im Rahmen der Dissertation wird ein neuartiges Verfahren zur Validierung sicherheitskritischer Anteile von ETCS-Nachrichten entwickelt. Der Ansatz beruht auf der topologischen Aufbereitung der Nachrichteninhalte in einem vierstufigen Prozess. Das Ergebnis der Aufbereitung erlaubt sowohl den automatisierten Abgleich gegen Referenzdaten als auch eine visuelle Prüfung gegen Topologiepläne. Das Optimierungspotential des Ansatzes bei der Validierung wird im Rahmen einer Erprobung anhand realer Projektdaten bestätigt. Mit der topologischen Aufbereitung werden die komplexen Nachrichteninhalte in eine für den Prüfer erfassbare und zu den Referenzdaten vergleichbare Form überführt. Redundante Nachrichteninhalte werden im Zuge der Aufbereitung erkannt und zusammengefasst, was gleichermaßen zur Minimierung des Prüfaufwands sowie zur Erhöhung des Abdeckungsgrades beiträgt.

Eine Signalhaltstellung wird regulär herbeigeführt, wenn der Zug, für den das Signal gilt, dieses passiert hat. Der Zug wird dann gedeckt. Fallen vorzeitig die Freigabebedingungen weg, wird das Signal ebenfalls auf Halt gestellt. Hier ist vom irregulären Signalhaltfall die Rede. Bei punktförmigen Zugbeeinflussungssystemen wird die zum Signal gehörende Sendeeinrichtung der Zugbeeinflussung unmittelbar wirksam. Bei linienförmigen Zugbeeinflussungssystemen wie dem European Train Control System (ETCS) in der Ausprägung Level 2 (L2) findet ein kontinuierlicher Informationsaustausch zwischen Fahrzeug und Strecke statt. Im Fall von ETCS L2 erfolgt dies über Funk, was besondere Anforderungen an die Bewertung des Signalhaltfalls stellt. Es wird berechnet, ob das Fahrzeug das Signal sicher passiert hat. In den erforderlichen Übertragungs- und Verarbeitungszeiten wird speziell im deutschen ETCS eine Sicherheitslücke gesehen. Diese wird durch Implementierung mehrerer umfangreicher Berechnungsverfahren innerhalb ETCS kompensiert. Die vorliegende Arbeit analysiert diese Berechnungsverfahren im Detail sowie alle denkbaren Gründe für irreguläre Signalhaltfälle. Es werden Überlegungen angestellt, wie diese Berechnungen vereinfacht werden können und wie es gelingt, alle denkbaren, irregulären Signalhaltfälle bereits direkt durch das Stellwerk zu erkennen. Hierfür bietet die Neuordnung der Produktionssteuerung (NeuPro) neue Stellwerks-Architekturen mit neuen Möglichkeiten, die so bisher nicht bestanden. Auf diesem Weg können auch in Deutschland die Berechnungsverfahren verschlankt sowie Komponenten in der Außenanlage (Achszählpunkte und Balisen) eingespart werden. Es ist technisch sinnvoll, die Berechnungen, unter ETCS so schlank wie möglich zu halten, denn die ETCS-Streckenzentrale (ETCS-Z), die Fahrerlaubnisse verwaltet, kann bei weniger Rechenaufwand mehr Züge führen. Darüber hinaus wird auch ein Blick auf die Haltfallbewertung beim ETCS der Bahnen in benachbarten Ländern geworfen. Des Weiteren wird geprüft, inwieweit die Laufzeitlücke angesichts technischer Weiterentwicklungen verkleinert werden kann. Die Arbeit schließt mit einem Blick in die fernere Zukunft, wenn Abkehr von der klassischen blockzentrischen Fahrzeugortung genommen wird und das Fahren im wandernden Raumabstand das klassische Fahren im festen Raumabstand ablöst. Feste Signalstandorte werden dann der Vergangenheit angehören und somit wird auch keine Haltfallbewertung mehr erforderlich sein. Den Weg dorthin sollen die Impulse dieser Arbeit vereinfachen.:1. Ausgangssituation und Ziele 2. Lösungsansätze zu Vereinfachung oder Entfall der Haltfallbewertung 3. Auswertung und Empfehlung / A signal closure is regularly brought about when the train to which the signal applies has passed it. The train is then covered. If the signal enabling conditions cease to apply prematurely, the signal is also closed. This is called irregular signal closure. In the case of intermittent automatic train control, the transmitting device of the train control system, associated with the signal, becomes effective immediately. With continuous automatic train control systems such as the European Train Control System (ETCS) in Level 2 (L2), there is a continuous exchange of information between the vehicle and the trackside. In the case of ETCS L2, this takes place via radio, which places special demands on the evaluation of the signal closure case. On the one hand, it must be calculated whether the vehicle has passed the signal safely and, especially in the German ETCS, great safety significance is attributed to the transmission and processing time. The resulting safety gap was compensated in the German ETCS by implementing several extensive calculation procedures within ETCS. This thesis analyses these calculation methods in detail as well as all conceivable reasons for irregular signal closures. Considerations are made as to how these calculations can be simplified and how it is possible to detect all conceivable irregular signal stops directly by the interlocking. For this purpose, the reorganisation of production control (Neuordnung der Produktionssteuerung, NeuPro) offers new interlocking architectures with new possibilities that have not existed before. This way, the calculation procedures can also be streamlined in Germany and components such as axle counting points and balises in the external system can be saved on. It makes sense from a technical perspective to keep the calculations under ETCS as lean as possible because the Radio Block Centre (RBC), which administers driving permits, can run more trains with less computing effort. In addition, the ETCS stop case evaluation of the railways in neighbouring countries is described. Furthermore, it is examined to what extent the running time gap can be reduced in view of further technical developments. The thesis concludes with a look into the distant future, when the classic block-centric vehicle location system will be abolished and driving in a wandering space interval will replace the classic driving in a fixed space interval. Fixed signal locations will then be a thing of the past and thus a stop assessment will no longer be necessary. The impulses of this work should simplify the way there.:1. Ausgangssituation und Ziele 2. Lösungsansätze zu Vereinfachung oder Entfall der Haltfallbewertung 3. Auswertung und Empfehlung