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Scientific Railway Signalling Symposium 2023 - Einfach Fahren! – Digitale Transformation im Spannungsfeld Automatisierung, europäische Standardisierung und schneller Rollout
Get PDFIm Rahmen des Programms „Digitale Schiene Deutschland“ wird aktuell an der digitalen Transformation der Infrastruktur gearbeitet. Ziel ist es unter anderem, eine höhere Kapazität sowie optimale Auslastung des Schienennetzes zu erreichen, ohne im größeren Umfang zusätzliche Gleise zu verlegen. Für dieses Ziel bedarf es eines harmonisierten und reibungslosen Zusammenspiels zukunftsweisender Technologien im Bereich der Leit- und Sicherungstechnik, die zunächst umfassend erforscht und anschließend im Feld eingesetzt werden müssen. Mit dieser spannenden Thematik beschäftigte sich das Scientific Railway Signalling Symposium (SRSS) 2023 am 14. Juni, welches vom Institut für Bahnsysteme und Bahntechnik der TU Darmstadt zusammen mit der DB Netz AG sowie erstmals dem Fachgebiet Bahnbetrieb und Infrastruktur am Institut für Land- und Seeverkehr der TU Berlin organisiert wurde. Ca. 100 Fachexpert:innen aus Forschung und Praxis verfolgten die unterschiedlichen Vorträge unter dem Tagungstitel „Einfach Fahren! – Digitale Transformation im Spannungsfeld Automatisierung, europäische Standardisierung und schneller Rollout“ und brachten ihre Expertise in Diskussionsrunden ein.
Zu Beginn der Tagung stellte Volker Hentschel von der DB Netz AG in seiner Keynote das volle Potenzial des digitalen Bahnsystems vor. Dabei gab er einen Überblick über die Innovationen, deren Umsetzung in den kommenden Jahren im Rahmen der Digitalen Schiene zu erwarten sind. Daran anschließend diskutierten die Kleingruppen, welche Innovationen der digitalen LST schnell zu Verbesserungen im Feld führen können. Bevor Markus Montigel, RAILvelation GmbH, zum Abschluss des Tages durch einen interaktiven Vortrag das Motto des Tages „Einfach fahren“ noch einmal aus etwas Distanz reflektierte, boten zahlreiche Beiträge detaillierte Einblicke zu unterschiedlichen LST-bezogenen Themen aus Wissenschaft und Praxis. Aufgrund der gestiegenen Anzahl der Vorträge im Vergleich zu den Vorjahren wurde die Tagung im Nachmittagsblock erstmals in parallele Sessions aufgeteilt.
In dieser Publikation sind diejenigen Beiträge enthalten, die erfolgreich den Review-Prozess durchlaufen haben.
Eine wesentliche Innovation ist das Automatisierte Fahren, dessen Sicherheit vor Einführung geprüft und sichergestellt werden muss. Marco Kinas et al. beschreiben daher in ihrem Beitrag Aspekte des im Rahmen des ATO-RISK-Projekts verfolgten Ansatzes, so z.B. den Einsatz von Regelwerken als Risikoakzeptanzprinzip gemäß der CSM-Verordnung und die Analyse menschlicher Faktoren im Vergleich zum derzeitigen bemannten Betrieb. Neben der funktionalen Sicherheit spielt auch die Sicherheit vor Angriffen eine wichtige Rolle. Simon Unger et al. erläutern daher in ihrem Beitrag das Zusammenspiel zwischen Safety und Security und arbeiten insbesondere die Relevanz von Security in Safety-kritischen Systemen anhand des RaSTA-Protokolls heraus. Im Gegensatz zu Safety handelt es sich bei Security um einen dynamischen Aspekt, denn die Bedrohungslage durch Angreifer kann sich stetig wandeln. Matthias Drodt von der DB Netz AG und Frank Weber vom Eisenbahn-Bundesamt beschreiben in ihrem Beitrag daher Lösungsansätze zur Zulassung der sehr dynamischen IT-Security in Eisenbahnsystemen.
Für eine schnelle Zulassung und einen schnellen Rollout ist auch eine Beschleunigung des Entwicklungs- und Sicherheitsnachweisprozesses notwendig. Frederic Reiter et al. beschreiben in ihrem Paper eine vollständig virtualisierte Evaluierungsumgebung für digitale Stellwerke, die die Komplexität reduziert und Tests für Ausführung von Funktionen vor der Integration mit physischen Komponenten ermöglicht. Gunnar Smith von Prover Technology aus Stockholm stellt in seinem Beitrag die Methoden vor, die zur Reduzierung des Aufwandes in der Entwicklungsphase der LST-Systeme und dadurch auch zum schnellen Rollout beitragen werden. Julian Lucas von der TU Darmstadt und Markus Rothkehl von der DB Netz beschreiben ein Konzept für ein modulares Nachweisverfahren für verschiedene Komponenten der digitalen Sicherungstechnik.
Auch im Falle eines beschleunigten Rollouts wird jedoch eine längere Übergangsphase zur digitalen LST erforderlich sein, in der es mehrere Migrationsschritte geben wird. In seinem Beitrag erläutert Melvin Zinngrebe von SBB AG zwei Strategien, die von der SBB AG zur Bewältigung der Migrationsherausforderungen angewendet werden. Eine davon ist die Lebensverlängerung der ersten Generation elektronischer Stellwerke, um Investitionen in eine Übergangstechnologie vor der Führerstandssignalisierung (FSS)-Migration zu vermeiden. Die andere Strategie ist eine Nachrüstung mit FSS.
Zuverlässige Infrastrukturdaten sind eine unerlässliche Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung der digitalen Transformation. Benedikt Wenzel et al. haben in ihrem Beitrag die Auswirkungen auf die Qualität von Infrastrukturdaten und geeignete Strategien zur Bewältigung der Herausforderungen, die mit der Erstellung und Pflege zuverlässiger Infrastrukturdaten verbunden sind, herausgearbeitet.
Um Pünktlichkeit und den reibungslosen Zugverkehr sicherstellen zu können, ist die Gewährleistung der Verfügbarkeit von LST-Systemen ein wichtiges Thema. In ihrem Paper beleuchten Simon Hofer und Martin Müller von team Technology Management GmbH verschiedene Strategien, um die Anforderungen an die hohe Verfügbarkeit beim Zugsicherungssystem ETCS gewährleisten zu können. Die Potenziale für Kapazitätssteigerungen und Leistungsverbesserungen, die durch Digitale Stellwerke, ETCS und andere Technologien erzielt werden können, sind in Deutschland nach wie vor enorm. Peter Reinhart von der DB Netz AG fasst in seinem Paper den bisherigen Erkenntnisstand hierzu anhand des Digitalen Knoten Stuttgart zusammen.
Die breite Themenvielfalt der in diesem Tagungsband enthaltenen Artikel zeigt, wie dynamisch das Umfeld in unserer Branche derzeit ist und wie viele spannende Innovationen wir in den nächsten Jahren erwarten dürfen
Scientific Railway Signalling Symposium 2024. Einfach Fahren! – Digitale Transformation im Spannungsfeld Automatisierung, europäische Standardisierung und schneller Rollout
No full text„Einfach Fahren!“ ist einer der häufigsten Wünsche von Bahnreisenden. Allzu oft kann dieser Wunsch jedoch aufgrund verschiedener Sachzwänge im System Bahn nicht in der gewünschten Qualität erfüllt werden. Insbesondere Folgeverspätungen, die z.B. durch Kapazitätsengpässe verursacht oder begünstigt werden, führen zu Unzufriedenheit bei den Fahrgästen.
Damit die auch im Rahmen der Verkehrswende angestrebten Kapazitätssteigerungen im Schienennetz erreicht werden können, müssen unter anderem die verfügbare Infrastruktur, der Bahnbetrieb sowie die Leit- und Sicherungstechnik (LST) optimal aufeinander abgestimmt werden. Auf der Infrastrukturseite müssen bestehende Engpässe durch beispielsweise gezielte Neu- und Ausbauprojekte beseitigt werden. Dies erfordert aufgrund des Fachkräftemangels eine Planung mit automatisierter Planungsunterstützung und zur Aufrechterhaltung eines akzeptablen Betriebs eine kundenfreundliche Bauausführung. Weitere Verbesserungen müssen im bestehenden Netz durch innovative Ansätze der Leit- und Sicherungstechnik erreicht werden. Um Interoperabilitätsbrüche zu vermeiden und Skaleneffekte bei der Beschaffung realisieren zu können, ist die europäische Standardisierung insbesondere der zukünftigen Systemarchitektur von großer Bedeutung. Gleichzeitig ist ein zügiger, schrittweiser Rollout anzustreben.
Diesen spannenden Themen widmete sich das 7. Scientific Railway Signalling Symposium (SRSS) 2024, das am 28. November erstmals in Berlin stattfand und vom Fachgebiet Bahnbetrieb und Infrastruktur der TU Berlin gemeinsam mit dem Institut für Bahnsysteme und Bahntechnik der TU Darmstadt sowie der DB InfraGO AG organisiert wurde. Ca. 100 Fachexpert:innen aus Forschung und Praxis verfolgten die unterschiedlichen Vorträge unter dem Tagungstitel „Einfach Fahren! – Digitale Transformation im Spannungsfeld Automatisierung, europäische Standardisierung und schneller Rollout“ und brachten ihre Expertise in Diskussionsrunden ein.
Zu Beginn des Symposiums stellte Daria Menzel vom CERSS Kompetenzzentrum Bahnsicherungstechnik GmbH in ihrer Keynote die Entwicklungen und Zulassungsprozesse in der Leit- und Sicherungstechnik (LST) vor. Zunächst erläuterte sie den Begriff der digitalen Transformation (auch „digitaler Wandel“) und die notwendigen Schritte, um diesen Veränderungsprozess voranzutreiben. Darauf aufbauend ging sie auf die strategischen Schritte zur Einführung innovativer Systeme wie dem Digitale Stellwerk (DST) ein. Darüber hinaus erläuterte sie die Herausforderungen, die sich aus der Komplexität der Entwicklung und Zulassung ergeben und skizzierte die Prozesse der Zulassungsbewertung. Damit war ein gelungener Einstieg in das Symposium gegeben. Anschließend folgten die Fachvorträge des Symposiums in parallelen Sessions. Den Abschluss bildete Bernd Elsweiler, der über seine Erfahrungen bei der Inbetriebnahme des digitalen Stellwerks Meitingen-Mertingen berichtete und einen Ausblick auf den weiteren Forschungsbedarf gab.
In dieser Publikation sind diejenigen Beiträge enthalten, die erfolgreich den Review-Prozess durchlaufen haben.
In gleich zwei Fachbeiträgen wird das Forschungsprojekt „Automatisiert fahrende Regionalzüge in Niedersachsen (ARTE)“ vorgestellt. Tobias Bekehermes von der ALSTOM Signal GmbH stellt die notwendige Fahrzeugausrüstung für ATO GoA3/4 und RTO vor, um die Möglichkeit aufzuzeigen, auch mit Altfahrzeugen und auf Regionalstrecken bzw. in Abstellanlagen ohne ETCS-Streckenausrüstung fahrerlos zu fahren. RTO stellt dabei eine mögliche Rückfallebene dar. Neben der Automatisierung in GoA 3 und 4 ist ein weiterer Schwerpunkt des ARTE-Projektes die Entwicklung einer vereinfachten Fernsteuerung mittels Tabletcomputer für die Rückfallebene. Justin Adam und Bekir Arslan von der Technischen Universität Berlin stellen gemeinsam mit Anja Naumann vom DLR die Entwicklung und Realerprobung einer Steuerung über Tablet für Remote Train Control vor, die neue betriebliche Möglichkeiten für die Übernahme von gestörten Zügen durch das Zugbegleitpersonal auch innerhalb des Zuges eröffnet.
Aufgrund der Digitalisierung und Automatisierung spielt die IT-Sicherheit für Schienenfahrzeuge eine sehr wichtige Rolle. Damit Angriffe in Echtzeit detektiert und schnellstmöglich abgewendet werden können, stellen Simon Unger und Stefan Katzenbeisser von der Universität Passau in ihrem Beitrag eine Hardware-basierte Sicherung von Eisenbahn-Intrusion-Detection-Systemen vor. Diese erkennt fahrzeugseitig Angriffe und warnt zuständiges Personal.
Sicherer Bahnbetrieb ist kein verhandelbares Ziel. Miroslav Pejic, Bilal Üyümez und Andreas Oetting von der TU Darmstadt stellen gemeinsam mit Robert Arndt und Marko Pavlic von der M2C ExpertControl GmbH ein KI-gesteuertes FOS-System für sicherheitskritischen Anwendungen im Bahnverkehr vor. Der Fokus liegt dabei auf Zugortung und Zugintegrität.
Jochen Trinckauf vom CERSS Kompetenzzentrum Bahnsicherungstechnik GmbH und Norbert Klaus Apel von der DB InfraGO AG stellen in ihrem Beitrag eine Teilautomatisierung der Bauüberwachung und der Abnahmeprüfung von Anlagen der Leit- und Sicherungstechnik am Beispiel der ETCS-Balise vor.
Um die Kommunikation zwischen dem Fahrdienstleiter und dem Disponenten des EIU zu unterstützen und den Arbeitsaufwand zu reduzieren, stellen Moritz Wühr, Arne Cassens, Sebastian Schön sowie die Mitautoren von der DB InfraGO AG in ihrem Beitrag einen Autopiloten für Stellwerke vor.
Felix Dschung stellt in seinem Beitrag die Notwendigkeit eines Lastmanagements für Akkuzüge vor und geht dabei auf mögliche Kommunikationstopologien ein.
Markus Bolli von der SUPREXA AG widmet sich ausführlich der spannenden Frage „Wie Qualität Innovation verhindern kann“.
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SAFER-LC: Level Crossing Design Meets Traffic Psychology
Get PDFHuman inattentiveness or risk-taking can easily compromise the safety offered by warning signs and approved safety systems in rail and road traffic. For this reason, level crossings remain one of the major vulnerable spots within the railway system. The degree of safety at level crossings does not solely depend on the level of reliability of technical safety systems. Since the safety standard of technical systems at level crossings is extremely high, the most variable factor and most critical point in the context of the level crossing is road user behavior. Within the joint European research project SAFER-LC, human factors were therefore identified as an important starting point to find and develop effective measures that can enhance safety at level crossings.
A huge variety of safety measures has been proposed in the past. Some measures focus on improving the visibility of trains and infrastructural elements, some appeal to road users’ understanding of the situation through informative signs or warnings, others use structural changes in the road surface to induce speed reduction. This article provides an overview of road-user-centered measures proposed in the literature to enhance the safety of traverse at level crossings. A descriptive model of three fundamental steps in human information processing – perception of the level crossing, activation of relevant knowledge and formation of behavioral intention – serves as a framework to systemize and categorize road-user-centered safety measures from the literature. The overview offers a psychological perspective on measures that could be implemented by rail and road infrastructure managers to enhance safety at level crossings
Comparison of real-time relative workload measurements in rail signallers
Get PDFThis exploratory field study investigated the weak resilience signals of workload in a rail traffic control room. The goals of this research are to see whether real-time system information of a rail control post can be used to predict workload of a rail signaller in real-time, and to further improve this method. In order to investigate this question, three workload measures were used. The first was the subjective Integrated Workload Scale, the second was a physiological measurement of electrodermal activity and the third was behavioural observation. For two cases the subjective workload was compared to the system information algorithm and the two other workload measures. The results show that the system information for communication, manual actions and switch cost are discriminating for workload
Entwicklung und Realerprobung einer Steuerung über Tablet für Remote Train Control
No full textIm Projekt Automatisiert fahrende Regionalzüge in Niedersachsen (ARTE) erforschen die Projektpartner ALSTOM (Alstom Transport Deutschland GmbH und Alstom Signal GmbH), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) und das Fachgebiet für Bahnbetrieb und Infrastruktur (BBI) der Technischen Universität Berlin (TUB) den hochautomatisierten Fahrbetrieb
(Grade of Automation 3 und 4, GoA 3 und 4) im heutigen Streckennetz an einem ALSTOM Coradia LINT 41. Der Zug nutzt verschiedene Sensoren, um Hindernisse zu erkennen und streckenseitige Signale zu interpretieren. Specht et. al. (2022) geben einen Überblick über das Projekt. Neben der Automation in GoA 3 und 4 ist ein weiterer Schwerpunkt des Projektes die Entwicklung einer vereinfachten Fernsteuerung mittels Tabletcomputer für die Rückfallebene. Dies ist die Remote Train Operation (RTO), welche im Fall einer Störung des automatisierten Betriebes (Automatic Train Operation - ATO) genutzt werden soll. Sie bietet eine schlanke technische Lösung, damit Mitarbeiter aus der Ferne oder vor Ort über das User Interface auf dem Tablet das Fahrzeug steuern können. So können die Folgen einer Störung an der ATO aufgefangen, Gleise und Strecken geräumt und Fahrgäste bis zur nächsten Station befördert werden.
Für die Fernsteuerung (RTO) mittels Tabletcomputer wurden drei Nutzertests für die App Z21 sowie deren Entwicklungs- und Iterationsschritte durchgeführt. Ein erster Versuch erfolgte in einem Modellbahnaufbau (s. Naumann et al., 2023) und ein zweiter Test mit dem echten Fahrzeug LINT 41 auf dem Testgleis von Alstom am Standort Salzgitter. Im Fokus des
vorliegenden Papers liegt der zweite Nutzertest. Das Ziel dieser Tests war die Untersuchung, ob die zuvor erprobte vereinfachte Tabletsteuerung mit Videoübertragung auch zur Steuerung eines realen Eisenbahnfahrzeugs geeignet ist. Dazu wurden Tests aus verschiedenen Arbeitspositionen durchgeführt und die Gebrauchstauglichkeit als Einflussfaktor, sowie die Fahrperformance als Ergebnis der vereinfachten und mobilen Tabletsteuerung erhoben. Abschließend werden Anpassungen der Steuerung auf Basis der Ergebnisse, sowie Aufbau und Methodik der folgenden Tests berichtet
Monotony, Fatigue and Microsleeps - Train driver' daily routine: a Simulator study.
No full textThe train drivers’ profession has undergone significant changes in the last years. Information-processing and controlling functions have increased substantially while physical demand has decreased. However, because of the shift work, physical and mental strain is still high. Fatigue and monotony seem to be issues related to normal operation conditions. Also, train drivers’ ability to react to unpredictable events deteriorates when exposed to highly predictable and uneventful driving tasks.
A driving simulator study was conducted in order to evaluate the impact of monotony to the train drivers’ driving performance. Eleven male train drivers took part at the experimental study in the RailSET train simulation environment - a realistic replica of a real train drivers’ cabin and its surrounding. While driving under a normal and monotonous condition, driving tasks were given to the participants in order to measure reaction times and driving performance. Participants were divided into two groups: morning and afternoon.
The results of the study show a significant difference in reaction times between the normal and the monotonous condition, with higher reaction times in the monotonous condition. The self-rated sleepiness on basis of the Karolinska Sleepiness Scale shows a considerable increase in the course of the test drive. Five from eleven participants were experiencing microsleep episodes. Six out of eleven test persons showed signals passed at danger (SPADs), i.e. they slipped past a signal showing a red aspect (stop). Almost all train drivers participating in the simulator study pointed out the importance of the monotony and fatigue study, based on their own experience of occurrence and probability of microsleep in the daily routine of the train drivers’ work
Optimizing Rail Signaler Disruption Management in the German Railway System
Get PDFSignalers have the task of controlling train traffic, setting points and signals and monitoring the functioning of the interlocking. In case of a disruption, the signaler first has to gain a sufficient understanding of the situation and then deal with the disruption to ensure the safety of the railway system as well as a minimal amount of delays. Thus, actions that have to be completed during a disruption are often time sensitive. In addition to handling the disruption, the signaler has to maintain control of the rest of their area of responsibility. Together, this can result in a highly demanding work situation during disruptions. As follows, the goal of the present study was to identify ways in which disruption management can be made less demanding. Furthermore, ways in which the signaler can gain an understanding of the disruption faster were to be identified. As a first step, the process of disruption management was analyzed in depth in cooperation with students of the University of applied sciences in Erfurt. Six typical disruptions were chosen for the analysis. The disruptions were chosen either due to their resulting safety risk, the resulting workload for the signaler or the frequency with which they occur. Data for the analysis was collected three ways: The current rule book used in Germany was analyzed as well as documents used in the training of signalers. In addition, focus groups with signalers were conducted. The analysis resulted in process diagrams that show all tasks a signaler has to complete during a disruption. In a second step, difficulties during disruption management were identified based on the process diagrams. Results identified the high amount of communication needed during the handling of a disruption as one of the main difficulties leading to a high workload. In addition, the process of giving train drivers written orders requires a lot of work and communication. With regard to the signaler having to understand the situation during a disruption quickly and easily, main problems were identified with the design of alarms leading to difficulties with identifying disruptions. In a last step, several countermeasures to minimize difficulties during disruption management were proposed, building on a new and usable interface for electronic interlockings. The countermeasures aim to optimize the process of identifying and managing disruptions, with the overall goal to increase usability and make disruption management easier and more efficient
Automation in Railway Operations: Effects on Signaller and Train Driver Workload
Get PDFThroughout the railway domain, increasing levels of automation are employed to ensure safety and increase efficiency on the tracks. This impacts the task characteristics of the signaller and train driver. In a scenario of German railway automation, an automated interlocking system routes trains automatically and trains equipped with “ATO over ETCS” (“Automatic Train Operation over the European Train Control System”) automatically drive along the predefined routes adhering to speed restrictions. Thus, the task load of signallers and train drivers decreases, as manual inputs decline in favour of monitoring the functioning of automatic systems. Yet, it remains unclear whether decreasing task load directly lowers subjective workload. Additionally, the question of optimal workload levels has yet to be addressed. In order to ensure optimal performance, under- and overload are to be avoided. In previous studies on workload in railway operations, workload was assessed without considering an individual optimum of workload. In the simulator studies described in the paper, subjective workload was assessed with the goal of analysing the impact of automation on achieving an optimal workload level. In two separate studies with train drivers and signallers, subjective workload was assessed by two self-report measures (NASA-TLX and DLR-WAT) after participants completed
periods of manual driving and driving with automated systems. Results consistently indicate lower subjective
workload in the automated work settings for both signallers and train drivers. Interestingly, signaller workload was
close to optimal subjective levels while train driver workload scores were considerably lower than optimal. This
highlights the need for thoughtful introduction of automation into the train driver environment. Furthermore, the DLR-WAT differentiates between mental workload caused by the different stages of information processing. In train drivers and signallers, workload stemming from information perception seems to be more pronounced than workload stemming from mental operations occurring at later stages of information processing, especially in automatic work settings. Assessing workload relative to an individual optimum and differentiating causes of mental workload along the different stages of information processing offers unique insights into signaller and train driver workload. The results make it possible to ascertain, which specific aspects of the introduction of automation in the signaller and train driver tasks lead to lowered overall workload
A risk-oriented systematic to evaluate the railway operational concepts in degraded mode
Get PDFDurch die zunehmende Anwendung von Informationstechnik (IT) im Eisenbahnwesen bekommt auch die Frage nach ausreichender und gewährleisteter IT-Security einen neuen und wichtigen Stellenwert. Die Bedrohung der IT-Security und ihre Auswirkung auf den Bahnbetrieb sind mittlerweile durch die gesetzlichen Anforderungen und die IT-Security-Vorfälle der Vergangenheit den Fachleuten sehr bewusst. Unabhängig von den getroffenen Vorkehrungen muss davon ausgegangen werden, dass nicht jeder Angriff tatsächlich festgestellt und abgewendet werden kann. Dies bedeutet, dass der Bahnbetrieb nach einem vermuteten oder tatsächlichen IT-Angriff teilweise oder ggf. komplett in der Rückfallebene betrieben werden muss.
Das Rückfallebenenkonzept des Bahnbetriebs hat die Bestrebung, den Bahnbetrieb trotz des Einflusses der vorgegebenen Unregelmäßigkeiten stets mit einer annehmbaren kollektiven Betriebsqualität aus Sicherheit, Leistungsniveau und Verfügbarkeit zu erzielen. Das heutige Rückfallebenenkonzept des Bahnbetriebs ist darauf ausgelegt, die bisher anzunehmenden betrieblichen Einschränkungen, in der Regel Safety-Ereignisse und deren Folgen, zu beherrschen. Das sind zumeist kleinräumige und kurzzeitig andauernde Störungen. Wird der Kreis der möglichen Ursachen nun um den IT-Angriff erweitert, dann ist zu erwarten, dass der zukünftige Bahnbetrieb nicht nur häufig in der Rückfallebene durchgeführt werden muss, sondern auch häufiger mit Mehrfachausfällen von Betriebsfunktionen sowie großräumigen und lang andauernden Störungsszenarien konfrontiert sein wird.
Um die Qualitäten des künftigen Störungsbetriebs systematisch bewerten zu können, wurde im Rahmen dieser Arbeit, gefördert mit dem Grant der Karl-Vossloh-Stiftung (2017-2019), eine risikoorientierte Systematik zur Bewertung von Rückfallebenenkonzepten des Bahnbetriebs entwickelt. Diese Bewertungssystematik ermöglicht die zusammenhängende Berücksichtigung des Störungsszenarios, der systemtechnischen Auslegung, des dynamischen IT-Umfelds, der Charakteristiken des IT-Angriffs sowie die Auslastung der Menschen. Die Anwendung der Bewertungssystematik verfolgt im Wesentlichen das Ziel, die Anwender bei der Gestaltung und der Entscheidungsfindung von Rückfallebenenkonzepten in einer aktuellen dynamischen Betriebslage durch eine schnelle, aber aussagekräftige Risikoschätzung zu unterstützen.Due to the increased use of information technology (IT) in railway systems, the need for sufficient and ensured IT security for railway operation has gained significance in recent years. The railway experts are currently very conscious of the threat of IT security and its impact on railway operations due to the legal requirements and the incidents that happened in the past. Regardless the precautions it must be assumed that not every attack can be detected and averted. As a result, the railway operation might need to be operated partly or completely in degraded mode in case of an assumed or real IT attack.
The purpose of railway operational concepts in degraded mode is to achieve an acceptable operational quality while considering the criterion safety, performance and availability despite the impact of known irregularities during operation. Today’s operational concepts in degraded mode are generally designed to deal with irregularities in operation resulting non-intentional safety events and their related impacts. Those irregularities are mostly disturbances restricted to a small area with a very short duration. However, if we consider possible irregularities resulting IT attacks in future operation, the railway operation might need to be operated in the degraded mode not only more frequently but also in longer durations, due to facing complex and large-scale disturbances.
In order to evaluate the operational quality of the railway operation in degraded mode systematically, a risk-oriented systematic has been developed within this thesis, which was funded by the Karl-Vossloh-Stiftung (2017-2019). This systematic enables a joint consideration of operational concepts, system design, dynamic IT environment, characteristic of IT attacks and workload of the staff in the degraded operation. The use of this approach aims to provide a simplified risk evaluation process with a meaningful basis for decision making when choosing the operational concept in degraded mode
Can the Theory of Situated Situation Awareness be applied in the context of rail signalling?
No full textAutomation and digitalization have been increasing in the work environment and tasks of rail signallers in Germany. This has a significant impact on rail signaller situation awareness. In electronic interlockings with a high level of automation, the main task of rail signallers nowadays is monitoring the functioning of the automatic train control. However, maintaining good situation awareness continuously while carrying out a mainly monotonous monitoring task can pose difficulties for operators. Regarding the importance of situation awareness for carrying out the task of rail signalling, it is necessary to analyse rail signaller situation awareness with regard to increased automation. In previous studies, rail signaller situation awareness was assessed using variations of the Situation Awareness Assessment Technique (SAGAT). Results showed that performance was not predicted by the results of the SAGAT. Instead, rail signallers achieved a good performance accompanied by mediocre results in the SAGAT. It was hypothesised that the good performance was due to mental models and tacit knowledge, subsumed as implicit situation awareness. In the present study, the theory of situated situation awareness is applied as an alternative to implicit situation awareness. According to the theory of situated situation awareness, not all information necessary for an operators’ situation awareness is stored directly in working memory (internal storage). Instead, it is assumed that some information is stored externally in an operators work environment, while operators store the location of the information in the work environment in working memory as part of situation awareness. Because the theory of situated situation awareness considers external as well as internal information storage, hypotheses about information in both storages can be derived and tested. Thus, a more comprehensive understanding of rail signaller situation awareness can be accomplished. The current study aims to predict if rail signallers store specific information elements internally or externally. This prediction is verified using data from a study conducted in a high fidelity simulation of an electronic interlocking. Eleven rail signallers took part in the study. Situation awareness was assessed three times for each participant using SAGAT. In addition, participants were asked where in their work environment they would find the necessary information to answer each query. By using this method of assessing situation awareness it is possible to identify which information is stored internally (correct response), externally (correct location) or not at all (incorrect response and location). The result of this study will offer further insight into what comprises rail signaller situation awareness. Thus, a better assessment of rail signaller situation awareness will be possible, as queries can be tailored to the expected place of information storage. Furthermore, the additional knowledge about rail signaller situation awareness can be used to improve rail signallers’ work environments to better support the development of good situation awareness
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