Die Sicherung von Zugfahrten erfolgt bei Eisenbahnen durch verschiedene Systeme der Sicherungstechnik. Die Ausrüstungsstandards, und damit auch die Ortungslösungen, orientieren sich an den Bedürfnissen des Kernnetzes und sind auf Bahnen untergeordneter Bedeutung, sog. Sekundärbahnen, hauptsächlich aus wirtschaftlichen Gründen nicht tragfähig. Steigende Anforderungen an die Sicherheit und der weiter zunehmende Kostendruck werden für diese Bahnen eine Ablösung der bisherigen Betriebsweise mit Hilfe neuer technischer Möglichkeiten erfordern. Die vorliegende Arbeit soll Anforderungen an Ortungslösungen für Sekundärbahnen auf Grundlage bereits bestehender Umsetzungen identifizieren. Die Ergebnisse sollen die Basis für eine vedarfsgerechte Weiterentwicklung bisheriger Techniken zur Sicherung von Zugfahrten auf Sekundärbahnen bilden. / The safety of railway operations is ensured by different technical systems of train protection. The systems including train positioning are usually designed to satisfy the requirements of busier lines but are not suitable for secondary lines due to economic reasons. Rising demands on safety combined with increasing cost pressure will lead to the need of new technical solutions. The intention of this diploma thesis is the identification of train positioning system requirements taking into consideration existing solutions. The results are meant to be a basis for further development of customised technical solutions for safe train operations on low density lines.

Die Eisenbahnsicherungstechnik ist eines der wenigen technischen Fachgebiete, die bis heute überwiegend national geprägt sind. Ausgangspunkt der Dissertation sind vergleichende Betrachtungen zur Bahnsicherungstechnik auf internationaler Ebene. Die Dissertation stellt Gemeinsamkeiten und Unterschiede in den Technologien heraus und führt diese auf gemeinsame Anforderungen zurück. / Railway signalling is one of the few technical fields which are still considered mainly on a national level. The basis for these doctoral thesis is an extensive comparison of railway signalling on an international level. The doctoral thesis point out main commons and differences of signalling and interlocking worldwide, and bases them on common requirements.

Zur Errichtung und Inbetriebnahme von Anlagen der Leit- und Sicherungstechnik (LST), zu denen beispielsweise Elektronische Stellwerke (ESTW) gehören, sind unter anderem definierte Planungs-, Begutachtungs- und Freigabeschritte zu durchlaufen. Die vorliegende Arbeit thematisiert den LST-Planungsprozess hinsichtlich seiner erforderlichen Abläufe und Komplexität im Vergleich der bisherigen Regelwerksvorgaben mit praktischen Umsetzungen. Auf den Analyseergebnissen einschließlich herausgearbeiteter Probleme aufbauend, werden unter Berücksichtigung aktueller Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt „PlanPro - Durchgängige elektronische Datenhaltung im ESTW-Planungsprozess“ Vorschläge für einen zukünftigen LST-Planungsprozess vorgestellt und wissenschaftlich aufbereitet. Dabei sollen durch den verstärkten Einsatz IT-gestützter Verfahren die Planungsqualität erhöht und die Prozesse insgesamt beschleunigt werden. In der Arbeit werden auch grundlegende Neuerungen mit PlanPro dargestellt, ebenso wie Anforderungen an die LST-Datenbank, die zukünftig eine zentrale Rolle für das Abspeichern und Weitergeben von Planungs- und Bestandsdaten einnehmen wird. Erläuterungen zu einem denkbaren Einführungskonzept sowie eine Schlussbetrachtung runden diese Dissertation ab. / For installation and commissioning of railway signalling equipment, which may include computer-based interlocking (CBI), defined tasks for planning, assess-ment and approval have to be executed. This dissertation analyses the planning process of the railway signalling equipment with regard to its necessary processes and complexity. Additionally, it compares existing legal requirements with their practical realisation. Based on the results of this analysis and their identified problems, proposals for a future planning process for railway signalling equipment will be scientifically prepared and presented. They are taking into account the latest results from the research project "PlanPro - Integrated electronic data storage in electronic interlocking planning process". By the progressive use of IT-based processes, planning quality will be increased and the processes can be accelerated altogether. Thereupon, fundamental changes based on PlanPro are presented. This applies to requirements for the database of railways signalling equipment, which will play a key role for the storage and sharing of planning and inventory data in the future, too. An explanation of a possible introduction concept as well as a conclusion complete this disserta-tion.

Ziel dieser Arbeit ist eine möglichst umfassende Aufbereitung der aktuellen Situation für die Zwecke der Lehre an der Professur für Verkehrssicherungstechnik der Technischen Universität Dresden. Die Studienarbeit stellt dazu eine Momentaufnahme der Situation zur Einbindung von Bahnübergängen auf ETCS-Strecken dar. Ausgehend von den Festlegungen der System Requirements Specification für ERTMS/ETCS werden nationale Lösungen zuerst dar- und anschließend gegenübergestellt. Des Weiteren wird eine Umsetzung auf drei Laboranlagen des Integrierten Eisenbahnlabors der Technischen Universität Dresden nach technischen, didaktischen und praktischen Aspekten geprüft. Abschliessend wird ein Planungsbeispiel für ETCS L1 LS und ETCS L2 im Bereich der DB AG erarbeitet. / The intention of this paper is a most comprehensive preparation of the current status for the purposes of the teaching at the Chair of Railway Signalling Transport Safety Technology of the Technical University of Dresden. This student research project shows the current situation concerning the embedding of Level Crossings on railway lines equipped with ETCS. Based on the description of the regulations of the System Requirements Specification of ERTMS/ETCS national solutions are first presented and then set in contrast to each other. Furthermore an implementation on three potentially suitable laboratory assets of the Integrated Railway Laboratory of Technical University of Dresden considering technical, didactical and practical aspects is investigated. At last the planning of an example of a Level Crossing once in combination with ETCS L1 LS and once in combination with ETCS L2 is developed.

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.

In dieser Arbeit sollen die maßgeblichen nationalen Zugbeeinflussungssysteme der Länder Polen (SHP, Radio-Stop, KHP), Slowakei und Tschechien (LS, MIREL VZ1) vorgestellt und miteinander verglichen werden. Der Fokus liegt dabei auf einer funktionellen Betrachtung, wobei auch der technische Hintergrund nicht unberücksichtigt bleibt. Ein Ausblick auf die zukünftigen Bemühungen hinsichtlich ETCS rundet den Überblick ab. / This paper compares the major national train protection systems of Poland (SHP, Radio-Stop, KHP), the Slovak Republic and Czechia (LS, MIREL VZ1). The emphasis is placed on a functional description, while mentioning the relevant technical background where necessary. An outlook on future developments regarding ETCS in the respective countries concludes each chapter.

In der vorliegenden Arbeit werden eine sichere FPGA-Stellwerksplattform und ein Transformationsverfahren entwickelt, mit dem die Schaltungen bestehender Relaisstellwerke in eine FPGA-Logik überführt werden können. Die FPGA-Stellwerksplattform ersetzt die Innenanlage eines Relaisstellwerks. Ihre Schnittstellen entsprechen den bisherigen Schnittstellen am Kabelabschlussgestell und zur Bedien- und Meldeeinrichtung. Damit ist eine einfache Migration bestehender Stellwerke möglich. Das Sicherheitskonzept basiert auf einer zweikanaligen Struktur mit sicherem Vergleicher und zusätzlichen Selbsttests zur schnellen, datenflussunabhängigen Ausfalloffenbarung. Die erreichbare Gefährdungsrate liegt im Bereich von SIL 4 und entspricht damit dem Sicherheitsziel für Stellwerke der Deutschen Bahn. Die Transformation sieht eine Trennung der Stellwerkslogik in Logik- und Leistungsteil vor. Der Logikteil wird auf dem FPGA realisiert. Die im Leistungsteil verbliebenen Kontakte und Überwacherrelais werden durch sichere Stellteile ersetzt. Die logischen Ansteuerbedingungen der Relais werden in Schaltnetze überführt. Die gesteuerten Relais werden durch Instanzen generischer Zustandsmodelle ersetzt. Für jeden verwendeten Relaistyp wurde ein entsprechendes Modell entwickelt, das bei der Transformation als Baustein eingesetzt werden kann. Die generischen Zustandsmodelle berücksichtigen auch die sicherheitsrelevanten konstruktiven Eigenschaften der Relais. So wird bei der Auftrennung einer Schaltung in Logik- und Leistungsteil sichergestellt, dass die in getrennte Schaltungsteile überführten Öffner und Schließer eines Relais nie gleichzeitig geschlossen sein können (Zwangsführung der Kontakte). Dies ist eine Voraussetzung für die Beibehaltung der sicherheitsrelevanten Funktionsbedingungen der Originalschaltung. Das Transformationsverfahren und die implementierten Mechanismen zur Ausfalloffenbarung sind unabhängig von der Anwenderlogik und vom gewählten Schaltkreistyp. Damit kann der generierte VHDL-Code bei Obsoleszenz eines Schaltkreises auch auf andere FPGA-Typen portiert werden. In einer Ressourcenabschätzung wird gezeigt, dass der gewählte Lösungsansatz geeignet ist, die Schaltungen kleinerer Relaisstellwerke vollständig auf einem FPGA zu realisieren. Die Anwendung des vorgestellten Verfahrens wird am Beispiel der Weichengruppe des Stellwerkstyps GS II DR demonstriert. Das Transformationsverfahren ist aber auch für andere Stellwerksbauformen geeignet. Dabei ist es unerheblich, ob diese nach dem tabellarischen Verschlussplanprinzip oder dem Spurplanprinzip arbeiten.