Ortungssensorik und digitale Karte

Hochpräzise Ortung für eine bessere Auslastung des Streckennetzes

Um zukünftig den Zugverkehr jederzeit exakt steuern zu können und eine optimale Auslastung des vorhandenen Netzes zu erreichen, muss dem intelligenten Verkehrsmanagementsystem die Position aller fahrenden Züge genau bekannt sein. Auch hier setzen neue digitale Technologien an: Mit einer Kombination von Satellitenortung und Sensoren für die Umfelderkennung (z. B. Kamera, Radar, Lidar) am Fahrzeug sowie einer hochauflösenden digitalen Karte (HD Map) ist es künftig möglich, Züge in Echtzeit präzise zu orten.

Neben der gleisselektiven Position werden Zuggeschwindigkeit, -beschleunigung und die Zugvollständigkeit zuverlässig ermittelt und dem intelligenten Verkehrsmanagementsystem zur Verfügung gestellt. Die digitale Karte ist der zentrale Speicher für statische und dynamische Infrastrukturdaten. Sie ist cloudbasiert und lässt sich skalieren. Verschiedene Routinen laden die für die spezifischen Anwendungen relevanten Daten aus der Cloud. Ein Großteil der Daten wird für das automatisierte Fahren und der Lokalisierung von Zügen benötigt. Für diese Zwecke bildet die HD Map im Gegensatz zu herkömmlichen Navigationskarten die Realität in einem deutlich höheren Detailgrad ab.

Diese Vorteile bringt die Ortungssensorik

Mithilfe der neuartigen Ortungssensorik sind Fahrzeuge in der Lage, ihre Position – also den exakten Anfang und Ende des Zuges – dem intelligenten Verkehrsmanagementsystem zu melden. In Kombination mit modernerer Stellwerkslogik können Züge in flexibleren und engeren Abständen fahren. So kann mehr Verkehr auf dem gleichen Netz unterwegs sein, was die Kapazität deutlich erhöht – ganz ohne weitere Gleise zu bauen.

Umsetzung

Erste Erprobung von sensorbasiertem Zugverkehr in Deutschland startet in Hamburg

Das 2019 gestartete Kooperationsprojekt Sensors4Rail erprobt erstmalig sensorbasierte Zuglokalisierung und Umfeldwahrnehmung im Zusammenspiel mit einer digitalen Karte. Die Partner Deutsche Bahn, Bosch Engineering, Siemens Mobility, HERE Technologies und Ibeo Automotive Systems statteten im Oktober 2020 ein S-Bahn-Fahrzeug mit modernster Sensortechnik aus. Die Sensoren als Teil der Umfeldwahrnehmung detektieren Landmarken und ein Hochleistungsfahrzeugrechner gleicht die Landmarken mit den in der digitalen Karte gespeicherten Daten ab. Die Karte enthält Objekte im Streckenverlauf wie Gebäude, Brücken oder Bahnsteigkanten. Damit wird die Karte zum „digitalen Zwilling“ der Schiene und ihrer unmittelbaren Umgebung. Erste Testfahrten beginnen im Frühjahr 2021. Im Oktober 2021 sollen der Technologieeinsatz auf dem ITS-Kongress im Rahmen von Sonderfahrten dem Publikum live demonstriert werden.

GNSS">CLUG („Certifiable Localization Unit using GNSS“) – Konzept für ein sicheres Lokalisierungssystem

Im Projekt CLUG – gefördert durch die Galileo Satellite Agency (GSA) – wird Satellitenortung basierend auf dem europäischen Satellitennavigationssystem Galileo und GPS mit weiteren Sensoren kombiniert („Sensorfusion“). Hier wird in einem gemeinsamen europäischen Forschungsprojekt (u. a. mit SNCF, SBB, Siemens, CAF, Airbus) ein Konzept für ein zulassungsfähiges, sicheres Lokalisierungssystem erarbeitet.

Mehrere digitale Technologien vereint

Im Zusammenspiel mit einer genauen Ortung in Echtzeit wird mit der neuen Leit- und Sicherungstechnik noch mehr möglich sein: Achszähler oder Gleisstromkreise, wie sie derzeit im Einsatz sind, braucht es dann nicht mehr. Der Ausbau der Ortungssensorik für die Digitale Schiene Deutschland ist an den Ausbau weiterer Technologien gekoppelt – beispielsweise ist FRMCS/5G zur Verarbeitung der anfallenden Datenmengen und somit zur Digitalisierung des Eisenbahnsystems unerlässlich.