Digital Rail Summer School 2024
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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 2024 greift in der sechsten Iteration die Herausforderungen der drei Dimensionen der Digitalisierung im Bahnbetrieb auf – nämlich: Informatik, Bahnbetrieb und Zulassungswesen. Als Ergebnisse der DRSS 2024 sehen wir:
- Ein integriertes Aus- und Weiterbildungskonzept
- Dissemination von Ergebnissen über Videos/Poster
- ECTS-Leistungspunkte (Credits) für Studierende der beteiligten Universitäten
- Austausch und Inspiration zwischen Forschung und Industrie (z. B. auch als Basisarbeit für Anträge von Digitalisierungsprojekten)
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 2024 teilzunehmen. Diese Zielgruppe ist aufgrund des Konferenz-Charakters und der zeitlichen Kompaktheit traditionell vornehmlich in der Projektwoche anzutreffen. Nichtsdestotrotz ist auch eine Teilnahme an den Vorkursen und der Projektphase nicht ausgeschlossen.
Ablauf
Die Veranstaltung Digital Rail besteht aus drei Aspekten. Es wird ein Curriculum mit digitalen Vorlesungen, Projektarbeit und eine Exkursion geben.
Curriculum
Das Curriculum wird aufgrund der Kooperation zwischen den verschiedenen Universitäten und den dadurch räumlich verteilten Charakter in digitaler Form durchgeführt. Dafür werden Lehrvideos und Folien bereitgestellt. Interaktive Diskussionsrunden und externe Vorträge werden nach Möglichkeit Dienstags 10:15 – 11:45 Uhr in Videokonferenzen stattfinden.
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 der drei Dimensionen der Digitalisierung bewegen wir uns entlang der Achsen in Richtung Koordinatenursprung. Mit den diesjährigen Projekten, sowie vor allem der Projektwoche 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.
Projekte
Die TeilnehmerInnen sollen Erfahrungen bei der praktischen Umsetzung von Projekten für die Digitalisierung des Bahnbetriebs 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.
Details zu den Projekten sind den Folien der Auftaktveranstaltung zu entnehmen.
Exkursion
Als Krönung der Veranstaltung wird eine Exkursion veranstaltet. Sie umfasst Fachvorträgen und Projektabschlüsse. Wir stellen somit eine Plattform für gegenseitige Lehre, gegenseitigen Austausch und Vernetzung bereit.
Für Studierende fallen ggf. geringe Unkostenbeiträge für Unterkunft und Verpflegung an. Details werden im Laufe der Veranstaltung bekanntgegeben.
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.
- Deutsche Bahn (DB InfraGO, DB Institute of Technology, DB Systel)
- Fachgebiet Bahnbetrieb und Infrastruktur (BBI), Technische Universität Berlin (TUB)
- Professur für Betriebssysteme und Middleware, Hasso-Plattner-Institut der Universität Potsdam (HPI)
- Professur Betriebssysteme, Technische Universität Chemnitz (TUC)
- Professur für Verkehrssicherungstechnik, Technische Universität Dresden (TUD)
- 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