Fraunhofer HHI forscht in Konsortialprojekt BerDiBa an autonomen Bahnverkehr

9. November 2021

Das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) ist als Konsortialpartner mit seinen Abteilungen „Künstliche Intelligenz“ und „Vision & Imaging Technologies“ am neu gestarteten Forschungsprojekt „BerDiBa“ (Berliner Digitaler Bahnbetrieb) beteiligt. In dem Projekt erforschen die 12 Partner unter Koordination des Konsortialführers Siemens Mobility neuartige Technologien für automatisiertes Fahren auf der Schiene und erproben diese unter realen Betriebsbedingungen. BerDiBa ist auf eine Laufzeit von vier Jahren angelegt. Es wird vom Land Berlin mit 7,6 Millionen Euro aus dem Innovationsförderprogramm ProFIT gefördert. Das Gesamtvolumen des BerDiBa-Projekts beträgt 13,7 Millionen Euro.

Autonomes Fahren wird in der Automobilbranche bereits seit Jahren erforscht. Nun soll auch im Bahnverkehr das Potenzial automatisierter Betriebsabläufe ausgeschöpft werden. Den Grundstein dafür will das Konsortialprojekt BerDiBa legen, indem es innovative Technologien zur Erkennung von Hindernissen im Gleis, Gefährdungen von Fahrgästen im Zug und Beobachtung von Veränderungen in der Bahninfrastruktur einsetzt. Der digitale Bahnbetrieb umfasst dabei drei Aspekte: Fahrerlose Züge, automatisch geplante Wartungen sowie die Möglichkeit für eine Steuerung aus der Ferne für Situationen, in denen eine autonome Fahrt zum Beispiel aufgrund des Wetters nicht möglich ist. Basis dafür sind hochleistungsfähige Sensorsysteme zur Wahrnehmung des Umfelds auf und im Zug. Ziel ist es, den Schienenverkehr sicherer und die Prozesse effizienter zu gestalten.

Eine Schlüsseltechnologie in BerDiBa ist die leistungsfähige und ganzheitliche digitale Nachbildung des Bahnbetriebes als sogenannter Digitaler Zwilling mit allen notwendigen Zustandsinformationen von Zügen, Zuginnenräumen, Umgebung, sowie der Infrastruktur. Eine spezielle Herausforderung hierbei ist die zeitliche Zustandsänderung der betrieblichen Bahnprozesse. Daher müssen für einen leistungsfähigen digitalen Zwilling vergangene und aktuelle Daten kontinuierlich integriert, modelliert und analysiert werden. Entsprechend spielen dabei Methoden der Künstlicher Intelligenz (KI) und Computer Vision (CV) eine fundamental wichtige Rolle.

„Mit unserer Expertise zur Kompression von neuronalen Netzen, Interpretierbarkeit von KI-Verfahren sowie robuster Objekterkennung und Szenenanalyse können wir dazu beitragen, dass die eingesetzten Technologien und Techniken echtzeitfähig, erklärbar und robust sind,“ erklärt Wojciech Samek, Leiter der Abteilung „Künstliche Intelligenz“ am Fraunhofer HHI. „Dies sind notwendige Voraussetzungen, um mithilfe der gesammelten Daten eine digitale, vollautomatisierte Echtzeitsteuerung des Bahnbetriebes zu realisieren.“

„Wir freuen uns, dass der Berliner Senat die Erforschung des Bahnverkehrs der Zukunft fördert, um Bahnfahrten effizienter, umweltfreundlicher und sicherer zu machen,“ sagt Peter Eisert, Leiter der Abteilung „Vision & Imaging Technologies“ am Fraunhofer HHI. „Wir forschen bereits seit Jahren erfolgreich am Einsatz zwei- und dreidimensionaler Computer-Vision-Verfahren sowie der 3D Szenenanalyse in verschiedenen Anwendungsbereichen wie der Mobilität. In diesem Projekt können wir unsere Kompetenzen bündeln und zusammen mit unseren Konsortialpartnern neue Verfahren entwickeln und direkt unter realen Bedingungen erproben.“

Neben dem Fraunhofer HHI und Siemens Mobility sind auch das Fraunhofer FOKUS, die TU Berlin, ITQ, DFKI, DCAITI, Neurocat, Teraki, acs plus, AAI, GSP sowie das Zuse-Institut an dem Forschungsvorhaben beteiligt.