Digitales Register
Die „Single Source of Truth“ für Infrastrukturdaten für die Systeme des digitalisierten Bahnbetriebs
Zahlreiche Pilottests der Digitalen Schiene Deutschland, die in den letzten vier Jahren durchgeführt wurden, verdeutlichen, dass es einen Bedarf an hochgenauen, aktuellen und digital verfügbaren Infrastrukturdaten gibt. Daher arbeitet die Digitale Schiene Deutschland intensiv an einem sogenannten „Digital Register (DR) “ als einheitliche Datengrundlage für die Systeme des digitalen Bahnbetriebs.
Die Daten des DR lassen sich in 3D- und Topologie-Daten gliedern. Die 3D-Daten beschreiben hochgenau lokalisierte Objekte wie Gleisachsen, Bahnsteige, Oberleitungsmasten, Schilder, etc. Sie werden als vereinfachte 3D-Objekte gespeichert und mit verschiedenen Attributen detailliert beschrieben. Dazu zählen z. B. die Verbindungen von Weichen untereinander oder die Verbindungen zwischen Weichen und Gleisabschlüssen. Diese werden mit Daten relevanter Infrastrukturelementen (z. B. Bahnübergänge) und betrieblichen Infrastrukturdaten (z. B. Geschwindigkeitsprofile) ergänzt.
Technisch werden die 3D-Daten durch hochgenau vermessene Lidar-Punktwolken erzeugt, die relevante Objekte im dreidimensionalen Raum „scannen“. Hinter der an Messfahrzeugen angebrachten Lidar-Technologie stecken im wesentlichen Laser, die die Umgebung „abtasten“. Anschließend werden die detektierten Objekte klassifiziert, präzisiert und „gelabelt“, also identifiziert und markiert. Diese gelabelten Bereiche der Punktwolke wandern in das Digitale Register. Die lokalisierten 3D-Objekte dienen als Grundlage für die Erstellung von hochauflösenden, zentimetergenauen digitalen Karten.
Die Vorteile des Digitalen Registers
Nahezu alle Systeme und Applikationen des digitalisierten Bahnbetriebs benötigen verlässliche, aktuelle und hochpräzise Infrastrukturdaten. Die 3D- und Topologie-Daten des Digitalen Register sind dafür zukünftig die einheitliche Datenbasis sowie die „Single Source of Truth“ und wird allen Systemen in einem standardisierten Format zugänglich gemacht. Dies vereinfacht und beschleunigt die Entwicklung und Implementierung neuer Applikationen, da die Datenbasis bzgl. Infrastrukturdaten bereits vorhanden ist.
Die Technologie im Einsatz
Das Digitale Register wurde bereits genutzt, um die Daten, welche in Entwicklungsprojekten gesammelt werden, zu einer hochauflösenden digitalen Karte weiter zu verarbeiten. Für das Projekt Sensors4Rail wurden so hochauflösende, zentimetergenaue digitale Karten des Hamburger S-Bahn Netzes erstellt. Im Projekt Automated Rail@DKS wird aktuell für die S-Bahn Stuttgart und weitere Regionalverkehre eine e erste Ausbaustufe des Digital Registers („Basic-DR“) implementiert, um hochautomatisiertes Fahren im Knoten Stuttgart zu ermöglichen. Das KI-basiertes Kapazitäts- und Verkehrsmanagement (CTMS) nutzt Topologie-Daten des Digitalen Registers, um den Verkehr digital planen und steuern zu können. Auch für das Training von KI-Funktionen in Simulationsumgebungen oder Digital Twins werden reale Infrastrukturdaten aus dem Digitalen Reigsters als Input benötigt, um wirklichkeitsnahe, virtuelle Umgebungen schaffen zu können, die z. B. dem Training der Erkennung von Hindernissen und die Einleitung eine entsprechenden Reaktion beim vollautomatisierten Fahren.
