Intelligente Technologien zur Erhöhung der Sicherheit in der europäischen Eisenbahnindustrie
Die europäische Eisenbahnindustrie ist eine wichtige Infrastruktur für den Güter- und Personenverkehr in der gesamten EU, steht jedoch vor einer Reihe von Herausforderungen. Die meisten Arbeiten im Schienenverkehr werden manuell von Menschen oder von menschengesteuerten Gleisbaumaschinen ausgeführt. Viele dieser Werkzeuge sind schwer, was den menschlichen Körper mit der Zeit schädigen kann. Bis zu 38 % der Eisenbahnerinnen und Eisenbahner sind im Laufe ihres Berufslebens von Muskel-Skelett-Erkrankungen betroffen. Sie sind ständig mit einem unterschiedlichen Maß an kognitiver Belastung konfrontiert, was ihre Arbeitsqualität und Produktivität beeinträchtigt und das Risiko von Unfällen aufgrund menschlicher Fehler erhöht. Und wie in vielen Branchen ist die Überalterung der Arbeitskräfte ein ständiges Problem. In Griechenland, Italien und Spanien waren einem Bericht zufolge im Jahr 2016 über 50 % der Arbeitskräfte über 50 Jahre alt. Körperlich anstrengende Berufe sind für die europäische Jugend unattraktiv. „Das Zusammenwirken der rasch alternden Belegschaft, des geringen Interesses junger Menschen an körperlich anstrengender Arbeit und der Belastung durch körperlich anstrengende Berufe stellt eine große Herausforderung für die Zukunft der Bahnindustrie dar“, erklärt Christian Di Natali, Forscher im Bereich fortgeschrittene Robotik am Istituto Italiano di Tecnologia und Koordinator des Projekts STREAM. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts STREAM entwickelten Forschende neue Robotertechnologien, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Dazu wurde die Bedienung schwerer Maschinen wie Bagger und der manuelle Materialumschlag untersucht. „Das Hauptziel von STREAM war die Entwicklung innovativer Technologien zur Verbesserung der Inspektions- und Wartungsarbeiten im Schienenverkehr, um die Qualität der Arbeit sowie die Gesundheit, die Sicherheit und die Würde der Arbeitskräfte zu verbessern“, sagt Di Natali.
Entwicklung autonomer Technologie
Im Projekt STREAM wurden drei Technologien entwickelt und bewertet. Die erste war eine verbesserte Gleisbaumaschine mit autonomen Mehrzweckgerätesystemen, der On-Track Autonomous Multi-Purpose Mobile Manipulator (OTA3M). Der OTA3M wurde für die robotergestützte Überwachung und Automatisierung mehrerer laufender Vorgänge des Eisenbahnbetriebs demonstriert und kann schwere Eisenbahninfrastrukturkomponenten und Materialien von einigen Kilos bis zu mehreren Tonnen innerhalb einer Reichweite von mehreren Metern handhaben. „Unsere innovative Idee war es, Steuerungsmethoden und Instrumentarien zu entwickeln, mit denen sich hydraulische Zweiwegebagger jeder Marke in autonome mobile Gleisbauroboter verwandeln lassen“, erklärt Di Natali. Das Team entwickelte zudem ein modulares, multitaskingfähiges Exoskelett namens StreamEXO. Das StreamEXO kann die Belastung des Bewegungsapparates bei manuellen Umschlagaufgaben wie Halten, Heben, Ziehen, Schieben und Tragen reduzieren. Es nutzt fortschrittliche propriozeptive Lösungen, um bei Bedarf mechanische Kraft abzugeben, und kann bei verschiedenen Aufgaben und Vorgängen helfen, indem es die Aktivität der Benutzenden in Echtzeit erkennt. Bei der dritten entwickelten Technologie handelt es sich um ein IoT-Netzwerk, das das Datenstreaming für und von OTA3Ms und StreamEXOs auf der Baustelle ermöglicht. Das IoT-Netzwerk erhöht die Sicherheit, indem es dem Management ermöglicht, die Arbeitskräfte zu kontrollieren und im Falle einer Gefahr sowohl die Arbeitskräfte als auch die Bauleitung vor potenziellen Sicherheitsrisiken zu warnen.
Markteinführung der Technologien
Das Team rechnet nach erfolgreichen Versuchen damit, dass die neuen Lösungen bald auf den Markt kommen werden, und bemüht sich um Vereinbarungen mit Industriepartnern für die kommerzielle Nutzung. „Eisenbahnunternehmen in der EU, die diese Technologien ausprobieren möchten, sollten auf uns zukommen und uns einladen, unsere Technologien wie die Exoskelette und die autonomen Bagger vorzuführen“, sagt Di Natali. „Diese Technologien könnten nicht nur die Industrie beeinflussen, indem sie die wirtschaftliche Verschwendung verringern, sondern auch soziale Auswirkungen haben, indem sie die Arbeitseffizienz, die Gesundheit, die Lebensqualität, die Sicherheit und die Würde der Arbeitskräfte verbessern“, fügt er hinzu.
Schlüsselbegriffe
STREAM, Eisenbahn, Arbeitskräfte, autonom, Technologie, Exoskelett, Produktivität, Überalterung, Belegschaft
