Colibri ist das eingängige Akronym der DB Fahrzeuginstandhaltung GmbH für Coach Link for Broadband Information Exchange. Darunter versteht das Unternehmen IT-basierte Produkte und Dienstleistungen am Fahrzeug und entlang der Reisekette. Im Prinzip ­handelt es sich dabei um eine modulare, flexibel erweiterbare Kommunikationslösung im Zug, im Bus, in Ticketautomaten, an Bahnhöfen, in Servicecentern, etc. 

Im Rahmen des Colibri-Projekts arbeiten etwa 40 Beschäftigte daran, die Digitalisierung von Zügen voranzubringen. Das Team kümmert sich nicht nur um die Technik – auch der Einbau und der Umbau der Komponenten sowie die Instandhaltung und Weiterentwicklung gehören dazu. Seinen Ursprung hat Colibri im vor wenigen Jahren angelaufenen DB Pilotprojekt Digital im Regio. Hierbei wurde im Echtbetrieb auf einem Bahnabschnitt getestet, welche Möglichkeiten die Digitalisierung im Bahnbetrieb bietet. Aus den Bemühungen gingen konkrete Ergebnisse für die Praxis hervor: Fahrgäste können seit 2015 das verfügbare WLAN-Netz nutzen. Auf dem Handy und auf Monitoren im Zug erkennen sie, ob noch freie Sitzplätze oder Fahrradstellplätze zur Verfügung stehen, und an jedem Wagen ist die genaue Auslastung erkennbar.

Die Anforderungen an Kommunikationssysteme im Schienenverkehr sind in den vergangenen Jahren erheblich gestiegen. Fahrgäste erwarten heute, dass sie während ihrer gesamten Bahnreise ihre mobilen Geräte durchgängig nutzen können. „Bereits 2015 begann der Einbau von WLAN in Zügen. Die Fahrgäste haben sich daran gewöhnt, unterwegs im Internet zu surfen und eine stabile Verbindung zu haben. Etwa zu dieser Zeit rückte das Thema Connectivity immer mehr ins Bewusstsein der Hersteller und Integratoren. Die Idee hinter Colibri ist zudem, das Geräte- und Leistungsspektrum weiter in Richtung Diagnose und Sicherheit auszubauen“, Catharina Schick, Referentin Marketing und Vertrieb für das Produktspektrum Colibri.

Längst haben sich Entertainment-Systeme etabliert. Auch Wartungsprozesse sollten digitalisiert und optimiert werden. Es werden immer mehr Sensoren und digitale Technologien eingesetzt, um Daten bezüglich des Zustands von Zügen zu erhalten, zu überwachen und zu analysieren, sodass eine effizientere und vorbeugende Instandhaltung möglich wird.

Digitalisierungsstrategie im Verkehrsbereich

Das flexible Colibri-System bringt digitale Intelligenz in ein Schienenfahrzeug. Es dient der Realisierung von Diagnosesystemen und ermöglicht Sicherheitsanwendungen sowie die Bereitstellung von Entertainment-Inhalten und Reiseinformationen in Echtzeit. In Kürze werden rund 2.000 Colibri-Systeme im DB-Streckennetz im Einsatz sein. Jede Hardware-Komponente, die im Fahrzeug und an Colibri angeschlossen ist, wird überwacht.

Neben den früheren CyBox AP 2-W-Gerätegenerationen kann Westermo Eltec heute das Nachfolgeprodukt, die CyBox AP 3-W, hierfür zur Verfügung stellen. Mit dieser dritten Generation können bis zu 1.024 mobile WLAN-fähige Geräte pro Access Point mit dem Internet kommunizieren oder auf lokale Daten wie Fahrplan-Informationen oder Videos zugreifen. Im Vergleich zur Vorgängergeneration bietet die CyBox AP 3-W unter anderem die höheren WLAN-Datenraten des Wave-2-Standards mit MU-MIMO-Unterstützung.

Faire Verteilung der Bandbreite auf alle Fahrgäste

Der Access Point ermöglicht den gleichzeitigen Betrieb zweier WLAN-Radios im IEEE802.11ac Wave-2-Standard bei Datenraten von 2 x 1.700 Mbit/s. Neben höheren Datenraten unterstützt Wave 2 auch Multi-User-MIMO (MU-MIMO). Dadurch wird die Zeit reduziert, die jedes Gerät auf ein Signal warten muss, und die Geschwindigkeit des Netzwerks erheblich erhöht. Mittels Load Balancing wird eine intelligente Verteilung der Clients auf die Access Points und damit eine faire Verteilung der Bandbreiten auf die Reisenden sichergestellt. Wenn sich ein Fahrgast durch den Zug bewegt, zum Beispiel auf dem Weg ins Bordbistro, so gewährleistet das Fast Roaming eine nahtlose Verbindung, indem das verbundene Endgerät verlustfrei von Access Point zu Access Point übergeben wird.

Alle WLAN-Access-Points von Westermo Eltec bieten ein hohes Maß an Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit: Eine konfigurierbare Firewall schützt die persönlichen Daten der einzelnen Teilnehmer vor unbefugtem Zugriff und unterstützt den sicheren und störungsfreien Datenaustausch mit dem Internet. Über die komfortable Bedienoberfläche oder SNMP-Kommandos sind die CyBox APs flexibel konfigurierbar. Neben der Einstellung globaler Parameter ist die komplette Konfiguration der WLAN-Schnittstellen einschließlich Kanalauswahl, SSID, Verschlüsselung und der Firewall-Einstellung möglich.

Alle elektronischen Komponenten in den Access Points halten hohen Temperaturschwankungen dauerhaft stand. Zudem sind die Bauteile besonders belastbar in Bezug auf Schock, Vibration und Feuchtigkeit. Westermo Eltec hat die Geräte entsprechend den Anforderungen der gängigen Industrienormen und gemäß aktueller Bahnnormen wie der EN 50155 entwickelt.

Höherer Datendurchsatz mit integrierter Antenne

Der Access Point CyBox AP-A ermöglicht einen deutlich höheren Datendurchsatz pro Fahrgast für ein besseres WLAN-Erlebnis an Bord. Er verfügt über eine integrierte Sencity-Rail-Antenne und reduziert Installationsaufwände. Die redundanten WLAN-Netze erhöhen die Betriebssicherheit, da bei Störungen eines Access Points die verbleibenden Access Points einspringen und sich so die gesamte Bandbreite kaum wahrnehmbar verringert. Der Access Point CyBox-AP-A benötigt ein einziges Ethernet-Kabel, das neben der Datenanbindung auch die Stromversorgung (PoE+) übernimmt. Damit steht den Betreibern eine Option zur Verfügung, die im Vergleich zu anderen Lösungen eine einfachere und kostengünstigere Installation erlaubt, da keine zusätzlichen Antennen und HF-Kabel benötigt werden. Der Access Point kann horizontal an der Decke montiert werden, um die Umgebung mit hoher Netzdichte abzudecken, oder vertikal an der Wand, um die Reichweite zu erhöhen.

Modulare Rechnerplattform im nächsten Schritt

„Noch nie war es bedeutsamer als heute, Entwicklungen in den Bereichen Onboard-Connectivity und der schienennahen Infrastruktur effizient und zukunftsorientiert voranzubringen. Im Hinblick auf zukünftige Wireless-Technologien im Bahnumfeld lassen sich noch viele Potenziale erschließen“, so Marco Gerhard, CEO von Westermo Eltec. 

So könnte bald auch die neue modulare Rechnerplattform PCEye MC-R von Westermo Eltec zum Einsatz kommen. Sie wurde gemäß dem ModBlox7-Standard speziell für Bahnanwendungen entwickelt und im vergangenen Jahr der Branche vorgestellt. PCEye MC-R ist ein individuell konfigurierbarer Box-PC in kompakter Bauweise mit Schnittstellen für Gigabit Ethernet, RS232/422/485, DisplayPort, USB 3.0 und Audio in der Grundausführung. Durch seinen modularen Aufbau kann das Basissystem um bis zu sieben Schnittstellen-, Kommunikations- oder Massenspeichermodule erweitert werden. Zudem ermöglicht das zugehörige Gehäusekonzept zahlreiche Montagemöglichkeiten, von Hutschiene bis 19“-Rackmount.

Der modulare, skalierbare und individuell konfigurierbare PCEye MC-R ist konform zur Bahnnorm EN 50155 und kann wartungsfrei in einem Betriebstemperaturbereich von -40 °C bis +70 °C eingesetzt werden. Von der Computing-Plattform profitieren Zughersteller, Bahnbetreiber, Integratoren und viele weitere industrielle Branchen, wo bislang traditionelle proprietäre Box-PCs eingesetzt wurden. Zu den typischen Anwendungen zählen die vorausschauende Wartung, Sprachkommunikation, Fahrgastinformation, Fahrscheinsysteme, IoT-Gateways, Diagnosesysteme, das Edge Computing und datenbasierte Cloud-Services.

Aufgrund des modularen Konzepts können diverse Erweiterungsmodule implementiert werden, um kundenspezifische Anforderungen und Funktionen zu erfüllen. Zu den typischen Erweiterungsmodulen zählen diverse WLAN-Module. Die Funkschnittstellen sind auf 11ac Wave 2 sowie 11ax Wi-Fi 6 mit integriertem Bluetooth und für 5G vorbereitet, um die Netzwerkeffizienz zu steigern und den Datendurchsatz zu maximieren. Länderspezifische 
5G/LTE/Wi-Fi-Standards können für den weltweiten Einsatz übernommen werden.

Autor
Johann Klamer, Produktmanager