Digitaler Knoten Stuttgart sorgt für mehr Kapazität bei der S-Bahn
Gemeinsam mit den Partnern Land und Verband Region Stuttgart (VRS) arbeitet die Deutsche Bahn mit Hochdruck daran, die Leit- und Sicherungstechnik in der Region zu modernisieren. Im Rahmen des Digitalen Knotens Stuttgart (DKS) wird erstmals ein großer deutscher Knoten mit Digitalen Stellwerken, dem europäischen System ETCS und weiteren, darauf aufbauenden Techniken ausgerüstet. Der DKS sorgt für einen hochautomatisierten Zugbetrieb und dadurch mehr Kapazität bei der S-Bahn. Der Knoten ist ein Pilotprojekt im Starterpaket der Digitalen Schiene Deutschland (DSD), in dessen Rahmen bis 2030 die Grundlagen für die in den 2030er Jahren geplante Ausrüstung des gesamten übrigen deutschen Netzes gelegt werden sollen.
Abb. 1: Der DKS umfasst im Endausbau rund 500 Kilometer, etwa anderthalb Prozent des Eisenbahnnetzes in Deutschland.
Im Endausbau umfasst der DKS rund 500 Streckenkilometer (Abbildung 1), darunter die neue Infrastruktur von Stuttgart 21 sowie das gesamte heutige S-Bahn-Netz. Bis Ende 2025 geht zunächst der Kern des Knotens (die Bausteine 1 und 2 des Projekts) in Betrieb, bis 2030 folgt schrittweise die übrige Region (Baustein 3).
Die neue Technik wird Schritt für Schritt in Betrieb genommen.
Ein erster Teil des neuen Stellwerks (noch mit konventionellen Signalen) soll bereits Ende 2023 in Betrieb gehen, ab 2024 soll dann das System ETCS auf Herz und Nieren getestet werden, bevor 2025 der Kern des Knotens unter hohen Leistungsanforderungen mit ETCS in Betrieb genommen wird. In den Folgejahren folgen dann unter anderem ATO GoA 2 (eine Art ferngesteuerter Tempomat), ein Verkehrsmanagementsystem (CTMS) und der neue Bahnbetriebsfunk FRMCS.
Bis Mitte des Jahrzehnts sollen zunächst rund 500 Triebzüge des Regionalverkehrs und der S-Bahn mit ETCS und weiteren Techniken ausgerüstet werden. In jeden Zug werden unter anderem ein ETCS-Rechnersystem, vier neue Displays, fünf zusätzliche Antennen, zahllose Sensoren sowie etwa 6 Kilometer Kabel verbaut. Die ersten Züge werden, als Prototypen bereits durch Alstom in Hennigsdorf ausgerüstet, die Serienausrüstung ist im Wesentlichen für 2024 geplant. Anstelle von Lichtsignalen fahren Züge künftig anhand von präzisen, laufend aktualisierten Informationen, die dem Triebfahrzeugführer über ein Display angezeigt werden (Abbildung 2).
Im Hintergrund ermittelt der Zug dazu seinen Standort sicher auf wenige Meter genau, Fahrzeuge und Infrastruktur tauschen hierfür laufend verschlüsselt Daten aus.
Abb. 2: Fahren mit Führerraumdisplay (DMI). Binnen 450 Metern soll der Zug auf 60 km/h verlangsamen, in rund 900 Metern liegt momentan ein Halt an.
Züge können so nicht nur viel präziser als im heutigen Rot-Gelb-Grün-Schema geführt werden, sondern auch in sehr viel kürzeren Abschnitten („Blöcke“) als heute. Auf der besonders hochbelasteten S-Bahn-Stammstrecke werden zum Beispiel bis zu 30 Meter kurze Blöcke gebildet, allein dadurch wird die Zugfolge um rund eine halbe Minute bzw. rund 20 Prozent verkürzt. Darüber hinaus wurden und werden zahlreiche weitere Facetten optimiert. So realisiert Thales in Stuttgart das wohl schnellste Stellwerk Deutschlands und die Fahrdynamik (bei Neufahrzeugen), Bremskurven und Ortung können verbessert werden.
Allein mit den bislang gesicherten Optimierungen kann die Zugfolge auf der S-Bahn-Stammstrecke um rund 35 Prozent verkürzt werden – mit einer klaren Perspektive für 50 Prozent und mehr. Im Zulauf zum neuen Stuttgarter Hauptbahnhof können bis zu 200 km/h schnelle Regionalzüge im Abstand von nur noch einer einzigen Minute aufeinander folgen.
Auf Mischverkehrsstrecken im Zulauf, auf denen sich die S-Bahn die Gleise mit dem Fern-, Regional- und Güterverkehr teilt, kann eine Reihe von „digitalen“ und konventionellen Optimierungen zu schlanken Überholungen führen – so kann eine S-Bahn während eines 30-sekündigen Halts von einem schnellen Regionalverkehrszug überholt werden (Abbildung 3).
Die Technik wird robust aufgebaut. Nahezu alle Komponenten und Kommunikationswege sind mindestens einfach redundant ausgelegt, sodass der Ausfall einer beliebigen Komponente ohne Auswirkungen auf den laufenden Betrieb bleibt. Gleichwohl im Pilotprojekt mit Kinderkrankheiten zu rechnen ist, erwarten wir, dass Stellwerksausfälle und Signalstörungen zukünftig absoluten Seltenheitswert haben.
Abb. 3