üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG Verkabelung von

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üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG
Verkabelung von gestern und von morgen
- Langzeit Erfahrungen mit Ethernet
24.01.2013
Ralf Kruppa
Das Unternehmen auf einen Blick:
Rund 450.000 Fahrgäste kommen täglich mit uns ans Ziel
• 1892 gegründet
• 159 Mio. Fahrgäste pro Jahr
• 1886 Mitarbeiter
• 12 Stadtbahnlinien, 38 Buslinien
• 866 Haltestellen
• 291 Stadtbahnwagen und 128 Busse
• 120 km Streckenlänge im Schienenverkehr, davon 19 km im Tunnel
Stand: 14.7.2011
2
Seit 121 Jahren halten wir Hannover in Bewegung:
üstra Geschichte
• 1892 gegründet als „Straßenbahn Hannover AG“
• 1897 Ende der Pferdebahn, alle Linien elektrifiziert
• 1921 Umbenennung in „Überlandwerke und Straßenbahn“
(Lieferung von Strom per Oberleitung in Umlandgemeinden)
• 1929 Abtrennung des Betriebszweigs Überlandwerke
• August 1947 Besucherverkehr zur ersten Hannover-Messe
• 1975 Einweihung des ersten Teilstücks des unterirdischen Stadtbahnsystems
• 2000 Zur Expo 2000 wird Hannovers Nahverkehr grundlegend modernisiert
Stand: 14.7.2011
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Die Haltestellen und Stationen:
Ausgestattet mit allem Komfort
•19 Tunnelstationen sowie 108 Hochbahnsteige bieten einen barrierefreien
Zugang zur Stadtbahn
• Moderne Umsteigeanlagen ermöglichen einen bequemen Übergang zwischen
Bus und Stadtbahn
• Dynamische Fahrgastinformation liefert Anzeigen in Echtzeit
• Alle Stadtbahnstationen sind mit Infosäulen und Notrufanlagen ausgestattet
Stand: 14.7.2011
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Das Sicherheitskonzept:
Sicherheit rund um die Uhr
• Rund 190 Videokameras in Tunnelstationen und an Endpunkten
• Videotechnik in Stadtbahnen und Bussen
• Notrufsäulen an allen Stadtbahnhaltestellen
• Streifen und Kontrollen durch eigenen
Sicherheitsdienst „protec“
• Schulungsreihe für Senioren „Sicher mit
Bus & Bahn“
Stand: 14.7.2011
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Der Weg zur Ethernetverkabelung im Fahrzeug
Geänderte Rahmenbedingungen und ihre Folgen

Einführung eines neuen Bordrechners in den Bussen mit WLAN Modul zum Datenaustausch
2006 wurde für die Busflotte ein neuer Bordrechnertyp beschafft, bei dem die Daten Ver- und Entsorgung
nicht wie bisher manuell über einen Speicherkartentausch erfolgen sollte, sondern automatisiert über eine
Funkschnittstelle. Die oben genannte Plattform enthielt somit ein WLAN Modul, dass den technischen
Anforderungen entsprach. Nach kurzer Zeit stellte sich jedoch heraus, dass die verwendete WEPVerschlüsselung bezüglich der Sicherheit nicht mehr zeitgemäß und eine Verwendung der WPAVerschlüsselung auf Grund von fehlenden Treibern und neueren WLAN-Karten nicht möglich war. Dies
führte dazu, dass die schlechtere WEP-Verschlüsselung im WLAN zum Einsatz kam. Auch von einem
kürzeren Austauschintervall des Schlüssels musste Abstand genommen werden, da die bereitgestellten
Mechanismen seitens des Herstellers serviceunfreundlich etabliert wurden.
Diese Erfahrungen ließen nur folgende Schlussfolgerung zu: Die derzeitige Umsetzung ist lediglich eine
Übergangslösung.
Stand: 24.1.2013
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7
Der Weg zur Ethernetverkabelung im Fahrzeug
Geänderte Rahmenbedingungen und ihre Folgen

Einführung eines Betriebshofmanagementsysetms (BMS) mit stellplatzgenauer Ortung
2010 ist die Entscheidung für ein BMS mit Stellplatzgenauer Ortung gefallen. Während der
Plichtenhefterstellung viel auf, daß das Ortungssystem den gleichen Frequenzbereich wie unser WLAN
benutzt (2,4GHz). Da das System laut Beschreibung den Frequenzbereich nur kurzzeitig benötigen sollte,
wurde es explizit mit der Eigenschaft der Koexistenz von vorhanden WLANs beworben. Da jedoch kein
Hinweis auf protokollbasierende Prüfungen der Verfügbarkeit des Frequenzbandes gefunden wurden, haben
wir ein Feldtest durchgeführt, um die Koexistenz beider Systeme unter Betriebsbedingungen beurteilen zu
können.
Die Ergebnisse des Tests waren für das Projekt ein herber Rückschlag. Während der WLANKommunikation eines oder mehrerer Fahrzeuge schlug die Ortung fehl. Die beworbene Koexistenz beider
Systeme war nicht gegeben.
Da kein anderes Ortungssystem den Anforderungen entsprach, war lediglich die Umstellung des WLANs
auf einen anderen Frequenzbereich eine Option um das Projekt doch noch umzusetzen.
Stand: 24.1.2013
Beiläufige Entscheidung und ihre Folgen
Einzuhaltende Normen
 Bus
EU-Richtlinie 95/54/EC bzw. e1-Richtlinie
 Stadtbahnen
DIN VDE 0848-3-1 Sicherheit in elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern – Teil 3-1: Schutz
von Personen mit aktiven Körperhilfsmitteln im Frequenzbereich 0Hz bis 300GHz
DIN EN 50121-3-2 Bahnanwendungen: Elektromagnetische Verträglichkeit Teil 3-2: Bahnfahrzeuge – Geräte
DIN EN 50121-4 Bahnanwendungen: Elektromagnetische Verträglichkeit Teil 4: Störaussendungen und
Störfestigkeit von Signal- und Telekommunikationsanwendungen
DIN EN 50155 Bahnanwendungen: Elektrische Einrichtungen auf Bahnfahrzeugen
Stand: 24.1.2013
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IP und Kommunikationskonzept

Damit sich jede Komponente im Fahrzeug über das WLAN mit Servern kommunizieren kann ist hier eine
Adressmaskierung mit einer eindeutigen IP-Adresse pro Fahrzeug notwendig.

Da die meisten im Kurs befindlichen Fahrzeuge offline sind, sollte der Kommunikationsaufbau vom Fahrzeug
ausgehen, um unnötige Verbindungsversuche im WLAN zu vermeiden.

Innerhalb eines Fahrzeuges ist sowohl feste als auch dynamische IP Vergabe möglich.

Die Kommunikation über eine Traktion ist ein besonders schwieriges Kapitel, das noch nicht ausreichend
betrachtet und daher auch noch keine idealen Lösungen erarbeitet wurden.
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Bandbreitenbetrachtung

Bei der Portierung des IBIS-Wagenbus auf IBIS-IP konnten die auftretenden Datenmengen bei einem 100MB
Netzwerk nahezu vernachlässigt werden.

Die größte zu erwartende Datenlast entsteht durch das Video-Streaming. Hier ist von 1 bis 2 Mbit/s pro
Kamera, ja nach Qualität, auszugehen.

Eine Kommunikation unter der Verwendung von Ethernet ist prinzipell keine Echtzeitkommunikation,
kommt ihr, mit den zur Verfügung stehenden Bandbreiten und entsprechenden Mechanismen sowei
Protokollen, aber sehr nahe.
Stand: 24.1.2013
Hardwareanforderungen

Kabel
 CAT5: Da die Bandbreite mit 100MB ausreichend ist, muss auch die Kabelgüte nicht höher sein.
 Halogenfrei: Wegen der Verbauung in öffentlich zugänglichen Räumen
 Hochflexibel: Auf Grund der Vibrationen in den Fahrzeugen ist größtmögliche Flexibilität
Voraussetzung.
 UTP: Durch unsere jahrlangen positiven Erfahrungen ist auch im Fahrzeug auf geschirmtes Kabel
verzichtet worden.

Stecker
 M12: Feinstaub und Vibrationen setzen hier einen staubdichten und arretierbaren Stecker voraus. Der
Standard RJ45 Stecker reicht nicht aus und kann zu undefinierten Fehlern führen.
Stand: 24.1.2013
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Kosten




Allgemein
Unter der Berücksichtigung der zuvor genannten Gegebenheiten haben wir uns für einen einheitlichen
Aufbau in Bussen und Bahnen, sowie einer gemeinsamen WLAN - Datenversorgung auf den
Liegenschaften und an den Endpunkten der Stadtbahnen entschieden.
BUS
je Fahrzeug
Anzahl
Gesamt
Hardware Kosten
3500 €
128
448.000 €
Montagekosten
470 €
128
60.160 €
Stadtbahn
Hardware Kosten
3500 €
144
504.000 €
Montagekosten
530 €
144
76.320 €
Standorte
Hardware Kosten
4500 €
145
652.500 €
Montagekosten
200 €
145
29.000 €
1.769.980 €
Stand: 24.1.2013
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Erfahrungen mit Ethernet auf dem Fahrzeug
Wie geht es weiter ?

Neue Fahrzeuge
 Bordrechner, Innenanzeiger, Fahrgastfernsehen, Video, Fahrgastzählung und Wagensteuergerät werden
im neuen TW3000 über Ethernet mit Daten versorgt. Aufgrund der kurzen Fahrzeuglänge kommt hier,
anders als ursprünglich geplant, nur ein Switch zum Einsatz. Dadurch entfällt auch die LWL
Vernetzung mehrere Switche untereinander.
 Eine Ethernet Kommunikation über die Kupplung ist seitens der Kupplung umgesetzt, nur die
Kommunikation zum inneren Netzwerk wird noch nicht umgesetzt, ist aber vorbereitet.
 Die Kommunikation nach Außen wird über 5GHz WLAN abgewickelt.

Neuer Bordrechner Stadtbahn
 Die alten Stadtbahnen bekommen einen neuen Bordrechner der dem des TW3000 entsprechen wird.
Die Netzwerkinfrastruktur ist bereits installiert und versorgt derzeitig das Fahrgastfernsehen.
Stand: 24.1.2013
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Impressum
Ralf Kruppa
Informationstechnik
Bereich Nachrichtentechnik / Netzwerktechnik
Postfach 2540
30025 Hannover
Telefon (05 11) 16 68 – 35 03
Telefax (05 11) 16 68 – 96 – 3503
E-Mail: [email protected]
üstra
Hannoversche Verkehrsbetriebe
Aktiengesellschaft
Am Hohen Ufer 6
30159 Hannover
Telefon: 0511 / 166 80
Telefax: 0511 / 166 82 010
[email protected] · www.uestra.de
Vorstand: André Neiß, Wilhelm Lindenberg

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