Assistierter und fahrerloser Zugbetrieb
Die zunehmende Urbanisierung beschleunigt die Nachfrage nach mehr Mobilität – und verstärkt einen unaufhaltsamen Trend: die Verschiebung der Beförderung von der Straße hin zur Schiene. Gleichzeitig ist aber bereits jetzt ein zukünftiger Mangel an ausgebildeten Zugführern absehbar. Wie lässt sich dieses Dilemma lösen? Unsere Antwort: mit bahnbrechenden Innovationen, die Fahrzeugführer entlasten und wesentliche Funktionen und Abläufe automatisieren – d.h. mit vollkommen neuartigen bahnspezifischen Technologiekonzepten für assistiertes Fahren und fahrerlose Züge und Straßenbahnen. Ein Ziel, zu dem wir für Sie bereits mit voller Fahrt auf dem Weg sind.
Mit innovativem Fahrbetrieb in die Zukunft
Wie lässt sich der steigende Mobilitätsbedarf in den rasant wachsenden Städten weltweit sicher und nachhaltig bewältigen? Wie kann das Beförderungsangebot im Schienenverkehr erweitert und verdichtet werden, wenn gut ausgebildete Fahrer fehlen? Und wie kann der Schienenverkehr in einer Zukunft mit selbstfahrenden Kraftfahrzeugen konkurrieren? Die Antwort: durch eine steigende Automatisierung vom assistierten Fahren von Zügen bis hin zum fahrerlosen Zugbetrieb.Assistierter oder fahrerloser Zugbetrieb für den Nah- und Fernverkehr – eine Lösung für viele Herausforderungen
Ob aufgrund der steigenden Nachfrage im Schienenverkehr, einem sich gleichzeitig abzeichnenden Fachkräftemangel oder zukünftig selbst fahrenden Autos, Shuttle-Bussen und LKWs, die die Attraktivität des Schienenverkehrs herausfordern – Betreiber von Fern-, Regional- und Straßenbahnen brauchen neue Lösungen, um die Anforderungen der Fahrgäste an Pünktlichkeit, Flexibilität, Kapazität und Nachhaltigkeit optimal zu erfüllen und wettbewerbsfähig zu bleiben. Dabei gilt es auch die Sicherheit für Fahrgäste, Personal und andere Verkehrsteilnehmer weiter zu erhöhen und Unfälle noch besser zu vermeiden.
Mit einem assistierten und fahrerlosen Zugbetrieb – an dem wir mit Hochdruck arbeiten – werden Sie diese Herausforderungen alle meistern. Bereits jetzt ist beispielsweise unser Kollisionswarnsystem Siemens Tram Assistant als Fahrerassistenzsystem bei Straßenbahnen in Den Haag, Ulm, Bremen und Kopenhagen mit an Bord und schützt Fahrgäste, andere Verkehrsteilnehmer und das Fahrzeug selbst vor Kollisionen und entsprechende Schäden. Andere Siemens Assistenzsysteme sorgen z.B. für ein energieoptimales Fahren. Um die Entwicklung des assistierten und fahrerlosen Zugbetriebs weiter voranzutreiben, arbeiten wir nun u.a. an dem Kollisionswarnsystem Siemens Mainline Assistant für den S-Bahn-, Regional- und Fernverkehr. Unser Ziel ist dabei der Weg vom assistierten Fahren zum fahrerlosen Zugbetrieb.
Auf dem Weg zum fahrerlosen Zugbetrieb
Für eine wachsende Zahl an U-Bahn-Linien in Städten rund um den Globus hat sich der fahrerlose Zugbetrieb mit dem Automatisierungsgrad GoA Level 4 bereits etabliert. Auch Betreiber von Fern-, Regional- und Straßenbahnen können durch einen höheren Automatisierungsgrad die Kapazität, Flexibilität und Energieeffizienz ihres Bahnbetriebs steigern. Das beginnt bei Assistenzsystemen für den Fahrer und setzt sich fort mit einer automatischen Hinderniserkennung – einem wichtigen Baustein für die zukünftige Zugautomatisierung in verschiedenen Anwendungsfällen.
Die neue Ära des assistierten und fahrerlosen Zugbetriebs
Ein fahrerloser Zugbetrieb stellt andere Anforderungen an die Automatisierung als selbst fahrende Kraftfahrzeuge. Straßenbahnen stehen dabei vor anderen Herausforderungen als Regional- und Fernverkehrszüge. Deshalb braucht es Lösungen von echten Bahnexperten: Von der Bahninfrastruktur über die Fahrzeuge bis zu den Services und von der Hard- und Software bis zu digitalen Lösungen und zur KI – von Siemens Mobility erhalten Sie alles aus einer Hand.Die Funktionsweise unseres Rail Perception Systems
Partnerschaften für den fahrerlosen Zugbetrieb der Zukunft
Ob assistiertes Fahren oder vollautomatisierter, fahrerloser Zugbetrieb, ob für Fernzüge, Regionalbahnen oder Straßenbahnen – bei der Entwicklung unserer zukunftsweisenden Mobilitätlösungen nutzen wir neben unserem eng verzahnten Expertennetzwerk auch Kooperationen mit führenden Forschungs- und Testeinrichtungen, internationalen Initiativen und Joint Undertakings sowie den zuständigen Zulassungsbehörden.
Testen im advanced TrainLab
Wir testen unsere Systeme nicht nur auf unseren eigenen Prüfständen auf Herz und Nieren, sondern nutzen auch andere einzigartige Prüffelder, um das Systemverhalten systematisch und realitätsnah unter härtesten Einsatzbedingungen und in verschiedenen Witterungsbedingungen ausgiebig testen zu können. In Kooperation mit Deutsche Bahn (DB) wird so das advanced TrainLab, ein ICE-TD der Baureihe 605, als Testträger und zugleich Präsentationsplattform für die Hinderniserkennung genutzt. Das von der DB betriebene advanced TrainLab ermöglicht es, neue Technologien im Eisenbahnbetrieb zu erproben. Siemens Mobility hat dafür eine Front des Fahrzeuges mit Sensorik ausgerüstet. Durch spezielle Halterungen und Abdeckungen konnte das Sensorset voll in den ICE-TD integriert werden, erfüllt die Bahnnorm und kann auch bei hohen Geschwindigkeiten verwendet werden.
Industrieweite Standardisierung gemeinsam vorantreiben
Auf europäischer Ebene bringen unsere Experten ihre Erfahrungen aus der Entwicklung und Forschung rund um Kollisionswarn- und Hinderniserkennungssysteme in das EU-Innovationsprogramm Shift2Rail mit ein. Ihr Ziel dabei ist, die industrieweite Standardisierung voranzutreiben, um so die Einführung der neuen Technologien beschleunigen und die Investitionssicherheit zu erhöhen. Siemens ist eines der Gründungsmitglieder des von der Europäischen Union ins Leben gerufene Joint Undertaking Shift2Rail für Innovationen im Schienensektor.
Grundlagen für die Zulassung vollautomatisierter Systeme schaffen
Im Rahmen verschiedener Pilotprojekte legen wir Bausteine für die Zulassung vollautomatisierter Systeme. Und wir setzen uns für die Schaffung weiterer wesentlicher Zulassungsvoraussetzungen ein: Dazu erarbeiten wir bei Siemens Mobility bis 2023 in zwei Forschungsprojekten gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Schienenverkehrsforschung (DZSF) des Eisenbahn-Bundesamtes (EBA) und weiteren Partnern die Risikoakzeptanzkriterien für vollautomatisierte Systeme und die Anforderungen an die Sensorik und Logik des automatisierten Systems.
Sichere KI am Beispiel fahrerloser Regionalzug
Nach dem Stand der Technik wird die konventionelle Automatisierungstechnik alleine für einen vollautomatisierten Bahnbetrieb nicht ausreichen. Künstliche Intelligenz hingegen birgt ein großes Potential in diesem Gebiet. Die bis jetzt ungelöste Herausforderung ist die Verknüpfung von KI-Verfahren mit den Anforderungen und Zulassungsprozessen im Bahnumfeld. Dort greift das nationale Förderprojekt safe.trAIn an.
In einem Konsortium aus Technologiezuliefern, Forschungseinrichtungen sowie Normungs- und Prüforganisationen erarbeiten unsere Experten Ansätze und Rahmenbedingungen, um die Möglichkeiten von Künstlicher Intelligenz mit den Sicherheitsbetrachtungen des Schienenverkehrs zu verbinden. Basierend auf den Anforderungen an die Sicherheitsnachweisführung werden Prüfmethoden und -werkzeuge für KI-basierte Methoden für den Einsatz in einem fahrerlosen Regionalzug entwickelt und anschließend in einem virtuellen Testfeld validiert und verifiziert. Der Fokus hierbei liegt auf KI basierten Funktionen für die Objekterkennung.
Schaffung einer Grundlage für den vollautomatischen Betrieb
Ein Baustein auf dem Weg dorthin ist unser Forschungsprojekt BerDiBa (Berliner Digitaler Bahnbetrieb). In enger Zusammenarbeit mit mehreren Partnern erforschen und testen wir die Kerntechnologien für das (voll-)automatisierte Fahren auf der Schiene unter realen Betriebsbedingungen, z.B. zur Erkennung von Hindernissen im Gleis, Gefährdungen von Fahrgästen im Zug und automatisierte Beobachtung von Veränderungen in der Bahninfrastruktur.
Das Projekt wird zu 50% durch das Land Berlin gefördert und auch die EU tritt als Kofinanzierer auf, so dass das Gesamtprojekt bis 2024 auf sicheren Beinen steht. Wir führen federführend die Untersuchungen und Entwicklungen durch, in enger Zusammenarbeit mit folgenden Projektpartnern:
Technische Universität Berlin, Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme (FOKUS), Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin, ITQ GmbH, Teraki GmbH, Televic Rail GmbH und neurocat GmbH.
