Die Fahrstromschiene als Datenleitung

„Powerline Communication“ für U-Bahn erfolgreich getestet

Prinzipiell lassen sich Daten auch über das Stromnetz übertragen. Besonders interessante Anwendungen hat diese so genannte „Powerline Communication“ im Industriebereich und im Verkehrswesen. Einen Durchbruch haben nun die Siemens-Forscher in Erlangen erreicht. Es ist ihnen gelungen, im Rahmen eines Feldversuchs Daten zuverlässig über die Bahnstromversorgung der Nürnberger U-Bahn zu übertragen. Dieses Ergebnis wurde im Testzentrum des Siemens-Bereichs Transportation Systems in Wildenrath an einem Oberleitungssystem verifiziert. Damit lassen sich in Zukunft alle Informationen für die Zugsteuerung ohne zusätzliche Verkabelung oder Funknetze direkt über die Bahnstromversorgung zur und von der jeweiligen Nahverkehrsbahn übertragen.

Weil weder Bahnstromversorgung noch die Fahrzeuge für die Übertragung hochfrequenter Signale ausgelegt sind, waren hierbei erhebliche Probleme zu lösen: Zum einen verursachen die Gleichrichter in den Unterwerken hochfrequente Störungen beträchtlicher Energie. Zum anderen wird ein Großteil der zur Datenübertragung eingespeisten Signalenergie in der kapazitiven Schutzbeschaltung der Gleichrichter „vernichtet“, steht also zur Datenübertragung nicht mehr zur Verfügung. Zusätzlich erschwert wird die Kommunikation durch Lichtbogenerscheinungen zwischen Stromabnehmer und Schiene sowie Störungen, die die Fahrzeuge selbst verursachen. Außerdem ist der nutzbare Sendepegel sehr niedrig, da die zulässigen Grenzwerte für die EMV-Abstrahlung streng eingehalten werden müssen.

Die Siemens-Forscher haben sich durch diese schwierigen Vorgaben nicht entmutigen lassen. Sie übertragen die Daten mit Hilfe des für Powerline Communication besonders geeigneten Modulationsverfahrens OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) in Form hochfrequenter Signale. Die Parameter des OFDM-Verfahrens sind dabei besonders auf die Gegebenheiten in Bahnsystemen abgestimmt. Darüber hinaus haben sie eine Lösung gefunden, mit der die Bahnstromversorgung durch einfache, kostengünstige Maßnahmen so verändert werden kann, dass die Signalübertragung erheblich erleichtert wird.

Die erfolgreiche Übertragung von Daten über die Fahrleitung von U-Bahnsystemen eröffnet völlig neue Märkte und technische Möglichkeiten für die Steuerung von Bahnsystemen. Durch den Wegfall spezieller Übertragungsstrecken wird die Signalisierung und Steuerung des Bahnbetriebs einfacher, billiger und zuverlässiger. Darüber hinaus können die dort in einem extrem rauen Umfeld gewonnenen Erfahrungen auch für normale Industrieanwendungen, z. B. für die Steuerung von Motoren in Fabrikationsanlagen verwendet werden.

Der Siemens-Bereich Transportation Systems plant, die Datenübertragung über die Fahrleitung erstmals in Asien für Nahverkehrszüge einzusetzen.