Optimizing the Protection System of Level Crossings with demand-driven Barriers

Einige Bahnübergangssicherungen haben das Ende ihrer Lebensdauer erreicht und umfangreiche Investitionen in neue Anlagen sind erforderlich. Die Senkung der Lebenszykluskosten kann durch Veränderungen in der Anlagenstruktur gelingen. Einen weiteren, mitunter größeren Anteil der Investitionen, stellen Begleitkosten, wie durch Straßenbau, dar. Mit dieser Arbeit wird erstmals ein optimiertes Ablösekonzept für Anrufschranken beschrieben, mit dem Straßenbaumaßnahmen gering ausfallen. Komponenten aus der Industrieautomatisierung werden aufgrund ihrer hohen Stückzahlen zukünftig auch für den Bahnübergangsbereich interessant. Vor diesem Hintergrund wird ein Lösungsansatz auf Basis eines aus der Robotik stammenden Stereo-Kamera-Systems zur Automatisierung der Anrufschrankenfunktionen verfolgt und eine verfahrenssichere Einbindung in den Bahnbetrieb aufgezeigt. Heute spielen bei der Wahl der geeigneten Sicherung die Lebenszykluskosten der Anlagen gegenüber funktionalen, betrieblichen und sicherungstechnischen Anforderungen eine untergeordnete Rolle. Insbesondere in den Prozessen der Planung und strategischer Entscheidungen zur Wahl einer geeigneten Optimierungsstrategie wird eine betrieblich-wirtschaftlich orientierte Methodik benötigt. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist die Entwicklung einer Methode, die als Hilfe dient, mit welcher der Prozess der Planung und der Prozess zur Wahl hinsichtlich geeigneter Investitionsstrategien im Bereich von BÜSA systematisierbar werden. Im Ergebnis liefert die Arbeit neben dem Konzept für ein neues Sicherungsverfahren eine Methode zur Auswahl und Bewertung von Sicherungskonzepten. Der Nutzen dieser Methode ist es, Verbesserungsansätze bereits in einer frühen Phase der Entwicklung bewerten zu können und dadurch die Kosten im weiteren Verlauf zu senken, wie am Beispiel der innovativen Bahnübergangssicherung für bedarfsgesteuerte Schranken aufgezeigt wird.Modernisation of Level Crossing Protection Systems is highly needed. Reduction of life cycle costs can be achieved through fundamental changes in the facility structure and by reducing the often very high costs of road construction. By introducing the automation concept for demand-driven Level Crossing Systems in this thesis, a replacement concept for the call barrier (German: Anrufschranke) is specified, which reduces the costs of road construction. Commercial-off-the-shelf components will lead to a decrease of LCC in the railway system because of their high quantity. Having this in mind, an approach on basis of a stereo-camera-system is followed to automate the essential functions of the “Anrufschranke”. By integrating a technology concept for obstacle detection which originally was used in robotics, the possibility of implementing the new safety concept according to the principle of the “Anrufschranke” is identified. Traditionally, the operational and safety demands have to be fulfilled. Still, LCC only play a minor role during the planning and choice of an appropriate protection system. During the processes of strategic determination and operative planning an operational-economic orientated method for optimising Level Crossing Protection Systems will particularly be needed. The method, which is introduced with this thesis, is decision guidance for planners of Level Crossings and Infrastructure Managers. It helps to systematise the process of planning a Level Crossing Protection System and to systematise the decision making of appropriate optimisation strategies. As a result, this thesis provides not only a concept of a new Level Crossing Protection System to replace the “Anrufschranke”, but also a method for choosing and evaluating new concepts. The benefit of this method is to screen ideas for improvement of Level Crossing Protection Systems already in the conception phase. This is shown by the example of the automation of demand-driven Level Crossing Systems