Zwei Wege zur Umrüstung von Fahrzeugen im ÖPNV
12 Jan, 2023
Margarita Ivanova

Mit zunehmenden Datenaufkommen und Anforderungen an Echtzeitdaten in Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs ist die IPbasierte Kommunikation eine Grundvoraussetzung für eine moderne IT-Systemarchitektur im Fahrzeug geworden. Wir zeigen anhand von zwei Beispielen auf, wie Verkehrsbetriebe den Übergang von einer veralteten Technik zur modernen IP-Infrastruktur schaffen.  

How to refit public transport vehicles

Warum der Umstieg auf IP zwingend notwendig ist

Analogtechnik mit seriellen Schnittstellen ist nicht für die Übertragung großer Mengen an Daten ausgelegt. Neben der Bandbreite bietet IP-basierte Kommunikation auch weitere Vorteile wie Verbreitung, Standardisierung und Flexibilität des Systems.

Die größte Herausforderung der Digitalisierung ist es wohl, große Datenmengen beherrschbar zu machen. Der Datenaustausch soll schnell, effizient und nach festen Normen erfolgen. Darüber hinaus soll die Vernetzung einer Vielzahl an Teilnehmern aus unterschiedlichen Orten in Betracht gezogen werden. Es bedarf dafür einer effizienten Netzwerk-Infrastruktur.

Um den Anforderungen solcher komplexen Datennetze zu genügen, hat sich in den letzten Jahrzehnten der Netzwerkstandard IEEE802.3, auch bekannt als Ethernet, durchgesetzt. Der Standard erfreut sich vor allem wegen seiner Robustheit, Skalierbarkeit, Bandbreite und Grad der Standardisierung einer großen Popularität. Dabei beinhaltet die Standardisierung nicht nur feste Vorgaben für die Übertragung, sondern ermöglicht sie auch die Kompatibilität von Geräten, Kabeln und Steckverbindern.

Die Transformation hin zum IP-basierten, digitalisierten ÖPNV-Fahrzeug kann dabei auf zwei Wegen erfolgen. In der Praxis entscheiden sich Verkehrsbetriebe entweder für

a) eine kontinuierliche Umrüstung durch Neubeschaffung von Fahrzeugen oder
b) eine Nachrüstung der Bestandsflotte.

Entscheidend für die Wahl sind dabei folgende Kriterien: Größe der Flotte, Fristen, Finanzierung, technische Voraussetzungen.

Kontinuierliche Umrüstung durch Neubeschaffung

Eine Möglichkeit der Umrüstung stellt die kontinuierliche Beschaffung von Neufahrzeugen dar. Abhängig von der Größe eines Verkehrsbetriebs werden jährlich etwa 10 % einer Busflotte erneuert. Je nach politischen Klimaziele zur CO2-Neutralität kann diese Quote auch deutlich höher ausfallen. Dabei werden die Busse bei der Beschaffung so ausgeschrieben, dass sie bereits mit einer integrierten IP-Netzwerkinfrastruktur samt Ethernet Switches und Kabel vom Fahrzeughersteller ausgeliefert werden.

Diese Vorgehensweise bietet folgende Vorteile:

  • Der Umstieg erfolgt kontinuierlich: Der Verkehrsbetrieb kann sich mit der Technologie im neuen Fahrzeug vertraut machen und sich um die notwendige IT-Infrastruktur und das Fachpersonal kümmern.
  • Die Mehrkosten für eine IP-Netzwerkinfrastruktur, bestehend aus Ethernet-Verkabelung und Ethernet Switches machen in der Regel weniger als 0,5% der Gesamtkosten des Fahrzeugs aus. Dafür sind die Neufahrzeuge für zukünftige Anwendungen vorbereitet und müssen nicht nachträglich umgerüstet werden.
  • Keine großen finanziellen Mittel notwendig

Die kontinuierliche Umrüstung hat einen zentralen Nachteil: die Dauer. Ausgehend von einer Erneuerungsquote von 10 % jährlich dauert die Umrüstung demnach 10 Jahre. In dieser Zeit müssen möglicherweise zwei unterschiedliche Systeme – analog und digital – betrieben werden. Diese Art der kontinuierlichen Umrüstung eignet sich besonders für Verkehrsbetriebe, die mit der Umstellung genügend Zeit haben, um Ihren Betrieb neu auszurichten, neues Fachpersonal zu gewinnen und sich mit IP-basierten Systemen auseinanderzusetzten.

Nachrüstung: der schnellste Weg zur digitalen Fahrzeugflotte

Die Nachrüstung der Bestandsflotte ist der schnellste Weg zur IP-basierten Kommunikation im Fahrzeug und damit zu digitalen Daten.

Damit die Umrüstung erfolgreich verläuft, setzt der Verkehrsbetrieb ein Projekt auf und schreibt dabei die Netzwerkinfrastruktur separat aus. Eine genaue Planung einzelner Phasen sowie die bereichsübergreifende Zusammenarbeit aus IT-Infrastruktur, Fahrzeugtechnik und Werkstatt sind die wesentlichen Erfolgsfaktoren.

Hinsichtlich der Netzwerkinfrastruktur sind vier Schritte zur erfolgreichen Umsetzung notwendig.

1. Netzwerkkonzept

  • Anforderungen an das Netzwerk definieren
  • Auswahl für Netzwerkkomponenten treffen
  • Konzept im Labor erproben
  • Konfigurationsvorgaben für das Netzwerk finalisieren

>> Erfahren Sie mehr im Artikel Netzwerk-Infrastruktur im ÖPNV-Fahrzeug: Proof of Concept

2. Pilotbetrieb

  • Erstinstallation in wenigen Fahrzeugen
  • Erprobung und Optimierung im fahrenden Betrieb
  • Vorbereitung des Rollouts

>> Erfahren Sie mehr im Artikel Netzwerk-Infrastruktur im ÖPNV-Fahrzeug: Pilotphase

3. Rollout

  • Für planmäßigen Komponenteneinbau sorgen
  • Netzwerkinfrastruktur in Betrieb nehmen
  • Alle Teilnehmer auf Funktion prüfen

>> Erfahren Sie mehr im Artikel Netzwerk-Infrastruktur im ÖPNV-Fahrzeug: Rollout

4. Betrieb

  • Der Linienbetrieb funktioniert wie erwartet
  • Die Netzwerkinfrastruktur ist wartungsfrei
  • Bei Störungen oder Netzwerkerweiterungen sind Austausch der Geräte bzw. Updates möglich

>> Erfahren Sie mehr im Artikel Netzwerk-Infrastruktur im ÖPNV-Fahrzeug: Betrieb

Je nach Größe des Verkehrsbetriebs und Anzahl der Fahrzeuge dauert der Prozess der Nachrüstung in etwa zwischen 6 und 24 Monaten. Die Umrüstung von Bestandfahrzeugen bietet darüber hinaus folgende Vorteile:

Im Vergleich zu der kontinuierlichen Umrüstung durch Neubeschaffung ist die Betreuung von zwei Systemen relativ kurz

  • Schnelle Verfügbarkeit neuer Funktionen wie Videoüberwachung, Fahrgastzählung, dynamische Fahrgastanzeigen mit Live-Daten – einheitlich für die gesamte Flotte
  • Flexibilität und Erweiterbarkeit

Nachteil:

  • Erfordert finanzielle und personelle Ressourcen

Doch welchen weg sollten Sie in Ihrem Verkehrsbetrieb gehen?

Individuelle Entscheidung führt zum Erfolg

Eines vorab: Beide Wege haben ihre Berechtigung. Die Entscheidung über den richtigen Weg ist von der individuellen Situation im Verkehrsbetrieb abzuleiten. Wichtige Fragen dabei sind:

  1. Welche zeitlichen Rahmen und Vorgaben gibt es von der Stadtverwaltung/Politik?
  2. Wie ist der Verkehrsbetrieb fachlich und personell aufgestellt?
  3. Welche Systeme sind zu digitalisieren?
  4. Welche Fördermittel stehen dazu zur Verfügung?
  5. Wie alt sind die Fahrzeuge im Durchschnitt?
  6. Wie hoch ist die geplante Erneuerungsquote der Fahrzeuge in den kommenden Jahren?

Aus unserer Zusammenarbeit mit über 70 Verkehrsbetrieben im Bereich der Netzwerkinfrastruktur zeigt sich, dass es kein für alle passendes „Universalkonzept“ gibt. Aus der Praxis kennen wir kleine wie große Betriebe mit Flottengrößen von 10 bis 1000 Fahrzeuge, die alle die Nachrüstung reibungslos planen und umsetzen können. Das Gleiche gilt für die kontinuierliche Umrüstung durch Neubeschaffung der Fahrzeuge. Wichtig ist dabei, alle internen und externen Beteiligten frühzeitig in das Projekt einzubinden.

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