Digital Rail Summer School 2023
⌂
Ankündigung
Digitalisierung des Bahnsystems bedeutet nicht nur die Einführung neuer Geräte und computergestützter Verfahren, sondern Digitalisierung steht auch für neue Herausforderungen bei der Aus- und Weiterbildung aller Beteiligter. Digitalisierung ist ein zentrales Thema, das in allen Bereichen Anwendung findet und diese auf neue Art verbindet. Für diese Aufgabe müssen Informatik-Sachverstand mit Wissen aus Eisenbahnbetrieb und Zulassungswesen kombiniert werden. Kein einzelner Studien- oder Ausbildungsgang bringt heute alle diese Aspekte unter einen Hut.
Werden die betrieblich-technischen Systemfunktionen des Bahnbetriebs - wie zulässige Geschwindigkeiten, Fahrstraßen oder Fahrerlaubnisse - als Ausgangspunkt genommen, so gibt es dort mit der Einführung digitaler Leit- und Sicherungstechnik eine Vielzahl von Veränderungen. Diese Umstände resultieren in neuen Vorschriften (bspw. für ETCS-2-Betrieb), die im Störungsfall zu erheblichen Kapazitätseinbrüchen führen können. Störungsfälle werden im Bahnbetrieb traditionell ausführlich getestet, allerdings stets auf der Ebene des Gesamtsystems. Im Anbetracht der Notwendigkeit Komponenten häufig zu aktualisieren, muss dieses Verfahren modularer und effizienter gestaltet werden.
Die in der Informatik derzeit populären Programmiersprachen - wie Java, Python oder JavaScript - eignen sich gut für dynamische Systeme, agile Prozesse und die App-Entwicklung. Keine dieser Programmiersprachen ist jedoch ohne Einschränkungen zulassungsfähig für sicherheitsrelevante Systeme wie z. B. die im Bahnbetrieb. Darüber hinaus ist absehbar, dass in den kommenden Jahren lernende Systeme und Algorithmen auf Basis künstlicher Intelligenz einen Reifegrad erlangen werden, der es ihnen erlaubt Funktionen in der Betriebsführung der Eisenbahnen zu erfüllen. Diese Ansätze stehen jedoch im Gegensatz zur bisherigen "volldeterministischen" Zulassung, wonach Sicherheitsnachweise für Systeme und Komponenten nur auf einem vollständig vorhersehbaren Verhalten basieren.
Paradigmenwechsel, wie z. B. auch die verteilte Implementierung von Leit- und Sicherungstechnik oder ein Failover über Systemgrenzen hinweg, erfordern auch bei der Zulassung neue Ansätze. Das bisherige Zulassungswesen basiert auf systematischen Methoden (z. B. formuliert in EN 5012x), die einerseits die Komplexität des Eisenbahnsystems deterministisch strukturieren und auf dieser Basis eine Nachweisführung ermöglichen. Damit sind Zulassungsprozesse für Eisenbahnsysteme per se sehr aufwändig und führen zu dem Phänomen, wonach zugelassene Komponenten möglichst oft und möglichst lange in andere Systeme (und nachfolgende Generationen) "vererbt" werden. Dies steht im Gegensatz zu den technischen Möglichkeiten digitaler Systeme und zu den zunehmend erkennbaren Mechanismen digitalisierter Märkte.
Es müssen neue Ideen entwickelt werden, mit denen die Sicherheit des Eisenbahnsystems und des Eisenbahnbetriebs erstens tatsächlich sichergestellt ist und zweitens vor Inbetriebnahme nachweisbar ist. Damit dieser Prozess möglichst zielorientiert, effizient und effektiv abläuft, bedarf es gegenseitiges Verständnis sowohl auf Seiten der künftigen Systementwickler als auch auf Seiten der künftigen Systemanwender. Es bedarf einer Sensibilisierung auf die jeweiligen Rollen, Zuständigkeiten, auf das Ziel, den Weg dorthin und auf die gegebenen Randbedingungen. Unter diesen Voraussetzung können die Herausforderungen der Entwicklung und Zulassung bahntechnischer Systeme im Zeitalter der Digitalisierung vorangebracht werden.
Die Digital Rail Summer School 2023 greift in der vierten Iteration die Herausforderungen der drei Dimensionen der Digitalisierung im Bahnbetrieb auf - nämlich: Informatik, Bahnbetrieb und Zulassungswesen. Als Ergebnisse der DRSS 2023 sehen wir:
- Ein integriertes Aus- und Weiterbildungskonzept
- Dissemination von Ergebnissen über Videos/Poster
- Basisarbeit für Projektanträge für Digitalisierungsprojekte (mFUND, etc.)
- ECTS-Leistungspunkte (Credits) für Studierende der beteiligten Universitäten
Zielgruppen
Die Veranstaltung richtet sich an Studierende (aller Universitäten, aller Fachrichtungen), die sich für IT-Systeme bei der Bahn interessieren. Im Mittelpunkt stehen dabei eingebettete Systeme für sicherheitsrelevante Funktionen zur Steuerung von Hardware im Bahnsystem, sowie Entwicklung von sicherheitskritischer Hard- und Software mit modell- und simulationsbasierten Ansätzen.
Auch MitarbeiterInnen der Deutschen Bahn, befreundeter europäischer Bahnen sowie der Herstellerfirmen sind herzlich eingeladen an der DRSS 2023 teilzunehmen. Diese Zielgruppe ist aufgrund des Konferenz-Charakters und der zeitlichen Kompaktheit traditionell vornehmlich in der Labor- und Demophase anzutreffen. Nichtsdestotrotz ist auch eine Teilnahme an den Vorkursen und der Projektphase nicht ausgeschlossen.
Ablauf
Die DRSS 2023 besteht aus drei großen Blöcken. Nach der ersten Hälfte des Sommersemesters wird das Hauptaugenmerk von digitalen Vorlesungen hin zu der Projektphase verschoben. Als krönender Abschluss wird die Labor- und Demophase vom 18. – 22. September in und um das Digitale Testfeld der DB Netz vom DB Institute of Technology veranstaltet. Diese Veranstaltung hat über die vergangenen Jahre den Charakter einer Fachkonferenz in der Branche etabliert. Die Studierenden sind herzlich eingeladen hier ihre Ergebnisse schließlich einem interessierten Fachpublikum zu präsentieren.
Abbildung 1: Ablauf der Digital Rail Summer School
Curriculum
Das Curriculum wird aufgrund der Kooperation zwischen den verschiedenen Universitäten und den dadurch räumlich verteilten Charakter in digitaler Form durchgeführt. Dafür werden Videos und Folien bereitgestellt, sowie interaktive Diskussionsrunden in Videokonferenzen eingerichtet.
Abbildung 2: Die drei Dimensionen der Digitalisierung
Ziel des Curriculums ist es vor allem, TeilnehmerInnen mit unterschiedlichem Vorwissen fachübergreifendes Wissen zu vermitteln. Darüber hinaus ist es möglich, domänenspezifisches Wissen zu vertiefen. Im Sinne der Abbildung 1 bewegen wir uns entlang der Achsen in Richtung Koordinatenursprung. Mit den diesjährigen Projekten, sowie vor allem der Labor- und Demophase im Erzgebirge, legt die DRSS den Fokus auf die Integration des Wissens aus allen drei Dimensionen. Dafür sind zusätzlich weitere Vorträge von externen ExpertInnen geplant.
Projektphase
Im Curriculum sollen die TeilnehmerInnen der DRSS Erfahrungen bei der praktischen Umsetzung von Projekten für die Digitalisierung des Bahnbetrieb sammeln können. Dabei wird es den TeilnehmerInnen möglich werden, unterschiedliche Schwerpunkte zu setzen. Die TeilnehmerInnen werden sich in der Projektphase austauschen, z. B. durch Vor-Ort-Treffen oder Videokonferenzen.
Labor- und Demophase
Die Labor- und Demophase umfasst eine Woche mit Fachvorträgen aus Wissenschaft und Industrie, gemeinsamer Projektarbeit, sowie Exkursionen. Wir stellen somit eine Plattform für gegenseitige Lehre, gegenseitigen Austausch und Vernetzung bereit.
Für Studierende fallen für die Labor- und Demophase im digitalen Testfeld Jöhstadt geringe Unkostenbeiträge für Unterkunft und Verpflegung an. Der genaue Betrag wird noch bekanntgegeben. TeilnehmerInnen aus anderen Bereichen bitten wir die Kosten individuell mit einer E-Mail an drss-2023-org@lists.myhpi.de zu erfragen.
Details zur Labor- und Demophase folgen.
Partner
Gemeinsam mit erfahrenen Partnern aus Industrie, Forschung und Lehre, spannen wir ein Netzwerk an Wissen und gestalten und verbinden die drei Dimensionen der Digitalisierung im Bahnbetrieb.
- Professur für Betriebssysteme und Middleware, Hasso-Plattner-Institut der Universität Potsdam (HPI)
- Fachgebiet Bahnbetrieb und Infrastruktur (BBI), Technische Universität Berlin (TUB)
- DB Netze, DB Institute of Technology, DB Systel (DB)
- Professur für Verkehrssicherungstechnik, Technische Universität Dresden (TUD)
- Professur Betriebssysteme, Technische Universität Chemnitz (TUC)
- Fachgebiet System- und Software-Engineering, Technische Universität Ilmenau (TUI)
- Lehrstuhl für Technische Informatik, Universität Passau (UPa)
- Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften, Technische Hochschule Wildau
- Systems Lab 21 GmbH
- INCYDE GmbH