Verbesserung von autonomen Objekterkennungssystemen für Züge
In Zügen kann eine Kollision nur durch eine Vollbremsung vermieden werden. Daher sind für die Betreiber Systeme von großem Interesse, die automatisch Hindernisse in einer Entfernung erkennen, die größer ist als der Anhalteweg des Zuges. Diese Systeme werden jedoch durch Probleme behindert, die mit der Reichweite und dem Sichtfeld zusammenhängen sowie durch die große Anzahl von Variablen, die den sicheren Anhalteweg bestimmen. Zuvor wurde im Rahmen des Projekts Shift2Rail (jetzt Europe’s Rail) ein bordseitiges multisensorisches System namens SMART entwickelt, das in der Lage ist, Hindernisse vor Zügen in Entfernungen von 80 m bis 200 m (mittlere Reichweite) und bis zu 1 000 m (große Reichweite) unter verschiedenen Umweltbedingungen zu erkennen. Das EU-finanzierte Projekt SMART2 hat nun zwei komplementäre Teilsysteme für die Hinderniserkennung ausgearbeitet – ein streckenseitiges und ein luftgestütztes – wobei alle drei Teilsysteme miteinander integriert und mit einem Entscheidungsunterstützungssystem verbunden sind. „Dieser ganzheitliche Ansatz erweitert den Erfassungsbereich auf bis zu 2 000 Meter und ermöglicht den Blick über Merkmale wie Kurven, Hänge oder Tunnel hinaus“, sagt Danijela Ristic-Durrant, die Projektkoordinatorin.
Ausweitung des Erfassungsbereichs
Derzeit erkennt das Triebfahrzeugpersonal eine Gefahr meist zu spät, um einen Zusammenstoß vermeiden zu können. Der genaue Bremsweg eines Zuges hängt von einer Reihe von Faktoren ab, wie etwa der Massenverteilung des Zuges, der Bremsgeschwindigkeit und den Wetterbedingungen. Nach den nationalen Vorschriften in den meisten EU-Ländern beträgt der Bremsweg eines Güterzuges mit einer Ladung von 2 000 Tonnen bei einer Geschwindigkeit von 80 Kilometern pro Stunde etwa 700 Meter, was für Züge im Vergleich zu Straßenfahrzeugen eine Herausforderung darstellt. „Derzeit wird intensiv an der Entwicklung besserer Hinderniserkennungssysteme für Schienenfahrzeuge gearbeitet, da die meisten im Einsatz befindlichen Systeme auf etwa 80 Meter begrenzt sind“, fügt Ristic-Durrant hinzu. Obwohl einige fahrzeugseitige Hinderniserkennungssysteme – die neben Entfernungssensoren wie Lidar auch Kameras verwenden – genaue Ergebnisse zur Hinderniserkennung liefern können, bleibt ihr Sichtfeld begrenzt. SMART2 ergänzt die fahrzeugseitigen Sensoren an der Vorderseite des Zuges durch luftgestützte und streckenseitige Detektionssysteme. Die von den Sensoren der einzelnen Teilsysteme aufgezeichneten Daten werden an ein cloudbasiertes Entscheidungsunterstützungssystem übertragen und von Algorithmen im Hinblick auf die Erkennung potenzieller Gefahren interpretiert.
Der Prototyp
Ein Prototyp des SMART2-Systems wurde auf dem Testgelände der Eisenbahnen Serbiens unter realistischen Testbedingungen vorgeführt. Die Tests wurden auf einer 5 km langen Strecke mit Hindernissen wie einem Fahrrad auf einem Bahnübergang und einem umgestürzten Baum durchgeführt. Der Zug mit dem bordeigenen Hinderniserkennungssystem fuhr entlang der Strecke, während die beiden anderen Teilsysteme an strategischen Punkten entlang der Strecke positioniert wurden. „Damit wurde bewiesen, dass unser Demonstrator, der aus drei komplementären Hinderniserkennungs-Teilsystemen besteht, Hindernisse in einer Entfernung von weit über zwei Kilometern erkennen kann, was eines der Hauptziele des Projekts war“, erklärt Ristic-Durrant. Während der dynamischen Tests wurde die Leistung des fahrzeugseitigen Hinderniserkennungs-Teilsystems erfolgreich in einem in Betrieb befindlichen Güterzug getestet, der von Red Cross, einem Bahnhof in der Stadt Niš, nach Ristovac nahe der Grenze zu Nordmazedonien fuhr – eine Entfernung von 120 km.
Weitblickende Vorteile
Die Hinderniserkennungs-Technologie von SMART2 trägt zur Verbesserung der Sicherheit, Wettbewerbsfähigkeit, Effizienz und Betriebszuverlässigkeit des europäischen Eisenbahnnetzes bei. Darüber hinaus unterstützt das Projekt den europäischen Grünen Deal, indem es die Bahn für Fahrgäste noch attraktiver macht und so weitere Anreize für ihre Nutzung schafft. „Es gibt genügend Anstrengungen, um sicherzustellen, dass Hinderniserkennungssysteme wie das unsere den Markt erreichen, und wir sind gut positioniert, um davon zu profitieren. Unsere Partner entwickeln Teilsysteme der SMART2-Lösung im Rahmen verschiedener EU-finanzierter Projekte und werden ihre Aktivitäten im Rahmen des europäischen Vorzeigeprojekts für den Schienenverkehr ‚Flagship Project 2‘ R2DATO fortsetzen“, so Ristic-Durrant abschließend.
Schlüsselbegriffe
SMART2, Eisenbahn, Zug, Sicherheit, Hinderniserkennung, Sensoren
