Sensorik für Umfeldwahrnehmung
Dank smarter Sensorik haben Züge jederzeit ihre Umgebung im Blick
Um das Bahnsystem zu digitalisieren, sind Technologien erforderlich, die das Umfeld von Zügen erkennen. Hierbei wird hochperformante Sensorik (Kamera, Lidar, Radar) am und im Fahrzeug eingesetzt. Die technische Realisierung erfolgt über Sensoren, die an der Fahrzeugfront angebracht werden. Ein solches Multisensor-Setup besteht aus mehreren Kameras für den sichtbaren Wellenlängenbereich, die neben Bilddaten auch Tiefenwerte der Umgebung im Nahbereich ermitteln können (Stereokameras) sowie aus Kameras für mittlere und große Sichtweiten (ca. 300-550 m). Ergänzt werden diese durch Lidar-Sensoren, die das Sichtfeld mir Lasertechnologie „abscannen“. Eine Infrarotkamera erfasst zusätzlich Objekte mittels Detektion von langwelligem Infrarot, was eine Wahrnehmung unabhängig von den Lichtverhältnissen ermöglicht. Komplettiert wird das Sensorset für die Umfeldwahrnehmung durch Radarsensoren. Alle Sensorrohdaten werden in einem hochperformanten Serversystem verarbeitet und konsolidiert. Im zukünftigen digitalen Bahnsystem werden die Daten bei irregulären Vorkommnissen in Echtzeit an die Betriebszentralen übertragen. Dort werden sie analysiert und Maßnahmen eingeleitet, die den Verkehrsfluss wieder stabilisieren.
Die Vorteile im Überblick
Mit einer Umfelderkennung kann die Umgebung in Echtzeit beobachtet und analysiert werden. So kann das Fahrzeug kontinuierlich bewerten, ob Objekte als Hindernisse eingestuft werden müssen. Das ermöglicht ein schnelleres Reagieren auf äußere Einflüsse. Zusammen mit ATO (Automatic Train Operation) ist die Umfeldwahrnehmung der wichtigste Baustein zum fahrerlosen, vollautomatisierten Fahren. Sie übernimmt dabei die Streckenbeobachtung. In Verbindung mit einer Digitalen Karte und präziser Ortungssensorik kann die Umfeldwahrnehmung auch für die exakte Ortung des Zuges genutzt werden.
Die Technologie im Einsatz?
Im Kooperationsprojekt Sensors4Rail zwischen der Deutschen Bahn, Bosch Engineering, HERE Technologies, Ibeo Automotive Systems (heute: MicroVision) und Siemens Mobility wurden Technologien zur Umfeldwahrnehmung erprobt. Dabei wurde der Fahrweg beobachtet und mit Fahrsituation und Umgebungsobjekten in Bezug gesetzt, um die richtigen Reaktionen abzuleiten zu können. Ein Fahrzeug der S-Bahn Hamburg wurde mit entsprechender Sensorik ausgerüstet. Der Einbau der neuen Technologien fand im August 2021 statt. Die Ergebnisse wurden im Rahmen von Sonderfahrten auf der 23 Kilometer langen Strecke der Linie S21 zwischen Hamburg-Berliner Tor und Bergedorf auf dem ITS-Weltkongress 2021 in Hamburg präsentiert.
