Hintergrund

Der größte Verursacher von CO₂-Emissionen ist der Verkehr, insbesondere der Güterverkehr. Da der Transport mit der Bahn energieeffizienter ist als der Transport auf der Straße, können mit einer Verlagerung des Güterverkehrs auf die Schiene Einsparungen erzielt und ein wesentlicher Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels geleistet werden. Dafür muss die Bahn effizient, zuverlässig und kostengünstig sein. Erreichen lässt sich dies über automatisierte Abläufe und Schritte in Richtung mehr Digitalisierung. Ein Beispiel dafür, wie man sich die neuen Möglichkeiten aus der IT zu Nutze macht, ist die Digitale Automatische Kupplung (DAK). Die DAK bringt zwar Erleichterungen und Effizienzsteigerungen bei der Zusammenstellung von Waggons, sie kann jedoch nicht dabei unterstützen die geschobenen Wagengruppen und die Verschubwege automatisiert zu überwachen.  Weil die stationären Videoüberwachungen auf den Bahnhofsanlagen dies auch nicht erfüllen können und es zu aufwendig ist alle Wagen mit Kameras auszurüsten, braucht es hier eine neue Lösung.

Projektinhalt

In ersten, kleineren Experimenten wurden bereits mit Kameras ausgerüstete Fluggeräte (Drohnen) eingesetzt, um die Verschubwege auf den Bahnhöfen zu beobachten. Das Projekt TopDrone baut auf diesen Experimenten auf und führt sie in einem größeren Maßstab weiter. Erstmals werden auf wissenschaftlicher Basis die Anwendungsmöglichkeiten, die Randbedingungen, potenzielle Unsicherheitsfaktoren und Fallstricke (z.B., Oberleitungen, Langzeiteinsatz) für den erfolgreichen Einsatz von Drohnen im Verschubverkehr untersucht. Ein Nachweis, dass mit Hilfe von Drohnen eine effizientere Abwicklung des Schienengüterverkehrs erzielt werden kann, stärkt die Bahn in ihrer Rolle im Güterverkehr und als umweltfreundliches Transportmittel und macht sie sowohl in den Ballungsräumen wie auch in industrieschwachen Regionen gegenüber dem Straßenverkehr konkurrenzfähiger.    

Ziele

Hauptziel des Projekts ist es, den Einsatz von Drohnen im betrieblichen Umfeld der Bahn, insbesondere im Güterverkehr, zu testen. Um zu ergründen, ob und mit welchen Einsatzvarianten Optimierungen in den Abläufen zu erzielen sind, werden Labortests durchgeführt. Am Ende dieser Bemühungen steht ein belastbares Testszenario und ein Konzept für eine prototypische Lösung.

Folgende Forschungsfragen sind dafür zu beantworten:

• Welche Anforderungen müssen die Drohnen erfüllen, um Personen, die im Verschub arbeiten, zu unterstützen oder zu ersetzen?
• Welche Automatisierungsmöglichkeiten gibt bei der Steuerung von Drohnen?
• Was ist beim Videomanagement und der Darstellung des Bildmaterials aus ergonomischer Sicht zu berücksichtigen?
• Was ist beim Videomanagement und der Darstellung der Videos in puncto Sicherheit zu berücksichtigen?
• Welche Möglichkeiten der automatisierten Hinderniserkennung (z.B. ungewolltes Überfahren von Hemmschuhen) gibt es?
• Ist der Einsatz von Drohnen wirtschaftlich und wie sieht die Ökobilanz aus?
• Wie steht es um die Anwendbarkeit bei unterschiedlichen Standorte/Bahnen/Szenarien?

Methodik

Es werden Literaturrecherchen (wissenschaftliche Literatur, unternehmensinterne Dokumente), Expert*inneninterviews (z.B. Arbeitsmedizin, Betriebsrat, Verschubpersonal, Tfzf) und Konsortiums-interne Workshops durchgeführt. Darauf aufbauend werden Konzepte und Ideen für den Einsatz von Drohnen entwickelt, die Spitzenverschieber*innen (d.h., Personen, die an Spitze der Waggons stehen und Triebfahrzeugführer*innen Anweisungen per Funk geben) ersetzen können. Die Konzepte werden nach verschiedenen Gesichtspunkten und mit unterschiedlichen Methoden bewertet (Berechnung Teilnutzwerte, Gesamtnutzwert, Nutzwertanalyse, Sensitivitätsanalyse). Parallel dazu werden Schnittstellen definiert, und das Videomanagementsystem optimiert. Weiters wird geprüft, ob mit Methoden der künstlichen Intelligenz (KI oder AI) Hindernisse (z.B. Bremsschuh) im Verschub automatisch erkannt werden können. Außerdem werden erste Einsatzvarianten für Drohnen in einer gesicherten Umgebung – also in Bereichen, die vom realen Bahnbetrieb getrennt sind – getestet. Die Ergebnisse werden analysiert und Entwicklungsempfehlungen für einen Prototypen abgeleitet.

Ergebnis

Für die Industriepartner entsteht aus dem Projekt ein Wissensvorsprung, was den Einsatz von Drohnen im Bahnverkehr betrifft. Dieser Erkenntniszuwachs kann in konkrete Produkte und Dienstleistungen umgemünzt werden. Die ÖBB profitiert im Besonderen, denn für sie schließt sich die Lücke bei der Automatisierung der wichtigen Verschubprozesse. Für die FH St.Pölten eröffnet sich die Möglichkeit neue Kompetenzen aufzubauen und die Ergebnisse wissenschaftlich zu verwerten.

Projektpartner

Fördergeber