DLR testet Funksystem 5G für die Zug-zu-Zug-Kommunikation

Das automatische Kuppeln von Zügen und die virtuelle Verbindung einzelner Zugwaggons oder ganzer Züge ist ein wesentlicher Schritt hin zu mehr Flexibilität und Effizienz im Schienenverkehr.
Das automatische Kuppeln von Zügen und die virtuelle Verbindung einzelner Zugwaggons oder ganzer Züge ist ein wesentlicher Schritt hin zu mehr Flexibilität und Effizienz im Schienenverkehr.

Für das berührungslose Kuppeln von Waggons ist eine schnelle und sichere Datenübertragung zwischen Zügen essenziell. Forscher der DLR haben nun getestet, inwieweit sie sich den neuen 5G-Standard für diese Applikation zunutze machen können.

Die neuen 5G-Mobilfunksysteme sollen eine zuverlässige, sichere und drahtlose Datenübertragung ermöglichen. Im Schienenverkehr wird damit unter anderem das virtuelle Kuppeln, das heißt das selbstständige und berührungslose Kuppeln von Zügen während der Fahrt zu längeren, virtuellen Einheiten möglich.

Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben bei einer Messkampagne auf dem Testgelände der RWTH Aachen untersucht, ob Züge mit einem speziell für diese Anwendung entwickelten Millimeterwellen-Funksystem mit hohen Datenraten und bei minimaler Verzögerungszeit untereinander kommunizieren können.

»Für eine sichere Automatisierung im Zugverkehr…

...muss die Datenübertragung selbst unter schwierigsten Verhältnissen – wie zum Beispiel einer hohen Zuggeschwindigkeit – in Echtzeit funktionieren«, erklärt Stephan Sand, DLR-Projektleiter und Teamleiter Nachrichtensysteme. »Deshalb haben wir speziell die Übertragungseigenschaften unter die Lupe genommen.«

Im Rahmen ihrer Messkampagne haben die Forscher auf einem Schienentestgelände in Aachen die Übertragungsmöglichkeiten zwischen Zugwaggons auf kurzen und mittleren Distanzen untersucht. Dabei konnten die Forscher erstmals in Europa dynamische Messungen der Funkausbreitung zwischen Zügen im Millimeterwellen-Band durchführen.

Das Institut für Schienenfahrzeuge…

...und Transportsysteme (IFS) der RWTH Aachen stellte zwei selbstgetriebene Versuchszugwagen zur Verfügung, wodurch die Messungen unter eisenbahnspezifischen Bedingungen durchgeführt werden konnten. Die Millimeterwellen-Funkmodule wurden auf den Kupplungen der Zugwagen montiert. »Neben den Übertragungseigenschaften konnten wir mit diesem Versuchsaufbau auch den Einfluss der Zugvibrationen und des Kopplungsvorgangs auf die Millimeterwellen-Systeme analysieren«, erläutert Sand.

Die Gleise der RWTH Aachen…

...bieten auf kleinstem Raum eine Vielfalt an unterschiedlichen Umgebungsbedingungen. So konnten automatische Kopplungsmanöver in verschiedenen Umgebungen, wie freies Umfeld, in der Nähe des Bahnsteigs und neben Bäumen und Büschen durchgeführt werden sowie gerade und gekrümmte Gleisabschnitte verglichen werden.

Zur Analyse der Übertragungseigenschaften wurden die Millimeterwellen-Signale mit dem sogenannten Channel-Sounder aufgezeichnet, ein vom DLR entwickeltes Messgerät, mit dem die Ausbreitung der Funksignale analysiert wird. Darauf aufbauend können dann sichere und schnelle Kommunikationssysteme entwickelt werden.