Die Masse im Griff

Das Crowd Control System für die Wiener Linien Die U2-Station »Stadion«, nahe dem Ernst Happel Stadion in Wien, ist nach Großereignissen immer wieder Ziel von großen Menschenmengen. Dass es dabei oft zu sicherheitstechnischen Problemen und langen Wartezeiten kommt ist meist schon vorprogrammiert. Aus diesem Grund musste man sich überlegen, wie man den Personenzufluss zur Station regelt. „Wenn man bedenkt, dass bei manchen Events 50.000 bis 70.000 Menschen im Stadion sind und rund die Hälfte dann zur U-Bahn-Station geht, kann man sich vorstellen, was sich bei der U-Bahn-Station abspielt“, sagt Stefan Seer, Scientist AIT Austrian Institute of Technology GmbH.

Die Personen gehen bis zum Bahnsteig vor, die Station ist brechend voll und von hinten drücken die Menschenmassen nach. Das ist nicht nur gefährlich sondern sehr ineffizient weil auch das Ein- und Aussteigen nicht mehr optimal funktioniert. Lösungen wie komplett mit Glas verkleidete Bahnsteige die mit Türöffnungen versehen sind kamen für das AIT, die Exekutive und die Wiener Linien nicht in Frage. Denn wenn es dabei zu einem Vorfall kommt und die Station mit Menschen voll ist, gibt es beispielsweise für Einsatzkräfte kein Durchkommen.

Schließlich kam im Jahr 2005 gemeinsam mit den Wiener Linien die Idee, mit dem Konzept der U2 Station »Stadion« völlig neue Wege zu gehen. Zum einen ging es darum, wie man eine optimale Lösung seitens der Architektur schaffen, um eine bessere Verteilung der Personen zu erreichen und zum anderen, wie man mit einem Regelsystem den Zufluss der Menschenmenge intelligent steuern kann.

„Begonnen haben wir das Projekt mit einer Machbarkeitsstudie in der wir untersucht haben, ob das Projekt theoretisch überhaupt umsetzbar ist. Dabei kamen auch die Simulationslösungen vom AIT zum Einsatz. Wir haben verschiedene Zählsysteme evaluiert und sind letztendlich zu dem Schluss gekommen, dass es möglich ist, einen entsprechenden Regler zu implementieren. In der nächsten Forschungsstufe gab es bereits die Zusammenarbeit mit den Wiener Linien und Cegelec in der wir den ersten Prototypen implementiert haben. Richtig zum Einsatz kam das System dann bei der Fußball EM 2008“, so Seer weiter.

Umsetzung

Dass das Konzept erfolgreich umgesetzt werden konnte, ist auch der Architektur der U2-Station »Stadion« zu verdanken. Neben den Kopfaufgängen stehen zusätzlich vier Extraeingänge zur Verfügung über die sich große Menschenmassen wesentlich besser auf dem Bahnsteig verteilen.

„Die Zutrittskontrolle in der U2 Station »Stadion« kommt nur bei Events im Stadion zum Einsatz. Dabei sind die Stationsköpfe geschlossen, das Licht ausgeschalten und die Menschen können nur noch bei den vier »Event-Eingängen« die Station betreten“, erklärt DI Christian Kogler, Engineer AIT Austrian Institute of Technology GmbH.

Bei diesen vier Aufgängen wurde ein videobasiertes Zählsystem installiert um die Anzahl der Personen auf dem Bahnsteig zu kennen und die einströmenden Menschenmengen bei den Eingängen der Station regeln zu können. Die Zutrittsregelung erfolgt an den Eingängen mittels Schiebetüren, indem die Gehspuren erweitert oder verringert werden – der Steuerbereich liegt dabei zwischen 0 und 3 Gehspuren.

„Der Sensor zur Personenkontrolle ist zwar videobasiert, liefert aber direkte Zähldaten. Diese Daten verarbeiten wir in unserem Regelsystem. Der Nutzer kann dann einstellen, wie viele Personen er gerne auf dem Bahnsteig hätte bzw. wie viele in den nächsten Zug passen“, so Seer.

So wie das System derzeit funktioniert, können die Wiener Linien damit das Zugintervall und die Anzahl der Personen am Bahnsteig optimal regeln. Der Bediener muss im Normalfall nicht in die Regelung eingreifen, es sei denn, es passiert ein Zwischenfall. Es ist sogar möglich, dass man einen Korridor (Zugang) sperrt und der Regler setzt die anderen drei Zugänge stärker ein um den weggefallenen Zugang zu kompensieren.

Mittlerweile ist die U2 Station »Stadion« ja keine Endstation mehr sondern auch in Richtung Aspern befahrbar. „Damit haben wir nun wieder einiges an Arbeit und Ideen die wir dazu noch umsetzen möchten“, so Seer.

Richtung Stadteinwärts gibt es zwei Gleise die man mit Zügen beschicken kann. Es kommen einerseits die regulären Züge von Aspern Richtung Stadteinwärts und andererseits können auf dem 2. Gleis zusätzliche Züge abgestellt werden um das normale Zugintervall zu erhöhen. „Dazu gibt es Informationen seitens der Wiener Linien die sie auch in unser System mit einbringen können. Sollte ein Zug verspätet kommen wird das ebenfalls von unserem System registriert und für die Zugangskontrolle miteinbezogen – dementsprechend reagiert dann der Regler“, so Seer weiter.

Herausforderungen

Bei der Regelung der Türöffnung hat das AIT in Untersuchungen herausgefunden, dass häufiges erweitern und verringern der Gehspuren nicht optimal ist. „Ein kontinuierlicher Personenfluss ist einfach die beste Lösung“, so Seer. Die Türen dürfen auch nicht komplett geschlossen werden sodass die Menschen warten müssen, denn das könnte zu Problemen führen. „Diese Herausforderungen mögen relativ einfach erscheinen, machen das System aber wirklich anspruchsvoll. Nämlich so zu entwickeln, dass es auch funktioniert und eine optimale Lösung für die Wiener Linien aber auch die Fahrgäste darstellt“, sagt Seer.

Das Kernstück in der Entwicklung ist die Regelungssoftware. Diese verarbeitet alle Informationen von den Zählsystemen und liefert dann geeignete Vorschläge an die Türen, wie weit diese geöffnet werden sollen.

„Dadurch dass es bei automatischen Zählsystemen immer Ungenauigkeiten gibt, war die prinzipielle Forschungsfrage dahinter, ob eine derartige Lösung mit den bestehenden Technologien überhaupt umgesetzt werden kann. Dabei setzte das AIT bereits im Vorfeld Simulationen ein um damit den Regler bestmöglich zu konzipieren“, sagt Seer.

„Es zeigt sich natürlich immer erst im Betrieb was noch angepasst oder verändert werden muss und so sind wir immer mit neuen Anforderungen von den Wiener Linien konfrontiert“, ergänzt Kogler.

Ausführung

Cegelec zeichnete für die komplette Planung und Ausführung verantwortlich – alle Einzelsysteme zu verbinden, die Datenübermittlung herzustellen und auch die Einzelkomponenten zu installieren. Darüber hinaus führte Cegelec auch die Programmierung der Steuerungen durch und nahm die Inbetriebnahme vor.

„Wir haben die Möglichkeit, die Anlage vollautomatisch laufen zu lassen bzw. wenn unvorhergesehene Ereignisse wie ein schadhafter Zug auftreten, manuell Einfluss auf die gesamte Regelung zu nehmen. Auf jedem Bahnsteig befindet sich eine Aufsichtsplattform über die wir aktuelle Daten des Bahnsteigs erfassen – beispielsweise wie viele Personen sich aktuell auf dem Bahnsteig befinden. Damit haben wir die Möglichkeit auch die Zugsausfahrten automatisch oder manuell zu steuern. Dies nimmt wiederum auf die Gehspuren Einfluss, damit sich diese wieder öffnen“, erläutert Ing. Thomas Knorr, Projektleiter Cegelec GmbH.

Kommunikation

Die Herausforderung für Cegelec lag darin, die unterschiedlichen Schnittstellen unter einen Hut zu bringen und das System Bediener- und Benutzerfreundlich zu gestalten.

Die Schneider Electric SPS ist via Modbus TCP an die Stationsüberwachung angebunden. Die Überwachungsplattformen von Bahnsteig 1 und Bahnsteig 2 sind wiederum mittels WinCC OA an der Stationsüberwachung angebunden.

Die Sensoren in der Station wurden mittels RS485 am Server, auf dem der AIT-Regler läuft, angebunden und der Server wurde mit Modbus TCP an der Stationsüberwachung angeschlossen. Die Türansteuerungen für die Gehwege wurden mittels S7/300 TCP-Verbindung an die Stationsüberwachung gekoppelt.

„Aufgrund der verschiedenen Schnittstellen war der Einsatz von WinCC OA optimal – das System läuft damit stabil und sicher“, so Knorr.

Simulation

Über das Projekt hinaus entwickelt das AIT für die Wiener Linien Simulationen, mit denen Veranstaltungen in der Station nachgespielt werden können. Die entsprechenden Daten dazu sammeln die zahlreichen Sensoren in der Station. „Bei den Veranstaltungen darf ja nichts schief gehen. Und aus diesem Grund kann man die Simulationen sehr sinnvoll einsetzen. Damit lässt sich feststellen, was passiert wäre, wenn andere Maßnahmen getroffen worden wären“, sagt Seer.

„Diese Lösung kann in weiterer Folge auch zu Schulungszwecken eingesetzt werden. Man hat die gleiche Oberfläche wie in der Stationsüberwachung, man kann Events ablaufen lassen und kann unterschiedliche Szenarien durchspielen“, fügt Kogler hinzu.

Wenn es um die Simulation von Personenbewegungen geht, ist laut Seer noch sehr viel aktive Forschung notwendig. „Denn dafür muss man verstehen, wie sich Menschen bzw. Menschenmengen bewegen und wie man das in mathematische Modelle bringen kann. Daran haben wir in den letzten Jahren sehr intensiv gearbeitet und sind auch international relativ weit was die Forschung zu diesem Thema betrifft. Das System, so wie es bei den Wiener Linien derzeit in der U2-Station »Stadion« läuft, ist unseres Wissens nach weltweit einzigartig“, so Seer abschließend.

Fazit

Die Wiener Linien verfügen mit dem von AIT, den Wiener Linien und Cegelec umgesetzten System über eine Stationsüberwachung bei dem die Zähldaten jedes Zugangs ersichtlich sind. Dabei wird die aktuelle Personenanzahl angezeigt, die bereits in die Station gegangen sind. Dadurch wurde eine Regelung der Türöffnungen bei den Zugängen möglich. Mittlerweile werden auch die ankommenden Personen am Bahnsteig erfasst und gezählt. Mit dieser Crowd Control Lösung wurde der Personenabtransport bei der U2-Station »Stadion« wesentlich beschleunigt und vor allem auch sicherer gemacht.

Das System wurde bereits 2008 bei der EM eingesetzt wofür das AIT den »Staatspreis Verkehr« vom Bundesministerium gewinnen konnte. Eingesetzte Komponenten Zählsensor Lösung von AIT Regelsystem Kooperation AIT/Wiener Linien Regler Softwarelösung von AIT SPS Schneider Electric Visualisierung WinCC OA Panels Spezialpanels von Monitor Zugerkennungssensoren Delco Ihr Ansprechpartner für mehr InformationenIng. Thomas KnorrProjektleiterCegelec GmbHTel.: +43 1/27744-1851__thomas.knorr@cegelec.com____www.cegelec.at__ AIT Austrian Institute of Technology Das AIT ist die größte außeruniversitäre Forschungseinrichtung in Österreich. Es wird angewandte Forschung und Auftrags-forschung betrieben – dabei werden für Problemstellungen von Kunden geeignete Lösungen entwickelt.__www.ait.ac.at__