Bitkom fordert autonomen Bahnverkehr

Bitkom empfiehlt, bei der Forschungsförderung für automatisiertes und autonomes Fahren auf der Schiene Schwerpunkte auf drei Bereiche zu legen.
1. sollte ein Fokus auf die Entwicklung von KI-basierter Fahrwegsüberwachung und Hinderniserkennung gelegt werden, die sich auf der Schiene deutlich von den Herausforderungen auf der Straße unterscheidet. Erforderlich sind dazu etwa auch hochgenaue Karten des öffentlichen Schienennetzes.
2. sind innovative Kommunikationstechnologien mit reduzierter Latenz und hoher Zuverlässigkeit auf Basis der 5G-Technologie notwendig.
3. sollten Testfelder für automatisiertes Fahren auf der Schiene entstehen, insbesondere um integrierte Mobilitätskonzepte in Städten zu erproben. Von solchen Testfeldern könnten insbesondere kleinere Unternehmen profitieren, da so die Einstiegshürden gesenkt werden, entsprechende Technologien zu entwickeln.

Nach einer Anfang des Jahres veröffentlichten Bitkom-Umfrage geben 63 % der Bundesbürger an, dass sie autonom fahrende U-Bahnen oder Straßenbahnen nutzen würden (2015: 51 %), 54 % wollen sich in einen fahrerlosen Fernverkehrs-Zug setzen (2015: 50 %). Damit liegen Schienenfahrzeuge klar vor autonom fahrenden Taxis (48 %), Pkws (47 %), Bussen (38 %) oder Flugzeugen ohne Pilot (12 %). Meinecke: „Automatisiertes und autonomes Fahren kann gerade auf der Schiene die Sicherheit erhöhen und dafür sorgen, dass gerade dicht befahrene Strecken besser genutzt werden können.“

Automatisiertes Fahren ist eine Querschnittstechnologie für nahezu alle zukünftigen Mobilitätsanwendungen: Automatisierte Ridesharing-Services in Innenstädten, autonome Logistik-Roboter für die letzte Meile oder Robo-Taxen – ein großer Teil der Diskussion fokussiert sich auf Anwendungen auf der Straße. Neben Anwendungen im Straßenverkehr kann jedoch insbesondere die Schiene von einer weiteren Automatisierung profitieren. Automatisierte Metros, S-Bahnen, Fern- und Güterverkehrszüge sowie Straßenbahnen ermöglichen eine höhere Kapazität in bestehenden Schienennetzen und eine auf Kundenbedarfe zugeschnittene Optimierung des Verkehrssystems. Dafür gibt es wichtige technologische Voraussetzungen. Dazu gehören eine verbesserte und flächendeckend verfügbare Leit- und Sicherungstechnik, Lösungen zur Absicherung des Fahrweges (fahrzeug- und infrastrukturseitig), neuartige Kommunikations- und Netzwerkarchitekturen, hochpräzise Lokalisierung und automatisierte Disposition. Kunden im Personen- und Güterverkehr profitieren dabei u. a. von flexibleren und kürzeren Taktungen des ÖPNV und einer bedarfsgerechten Beförderungskapazität.

Erste Lösungen sind bereits seit einigen Jahren erfolgreich im Einsatz – auch in Deutschland. So fahren zwei Nürnberger U-Bahn-Linien bereits fahrerlos im Regelbetrieb. Während U-Bahn-Systeme als geschlossene Systeme gut zu steuern und zu überwachen sind, ist die Komplexität bei offenen Eisenbahnsystemen um ein Vielfaches höher. Stand heute kann hochautomatisiert gefahren werden. Systeme wie Automatic Train Operation over ETCS oder eine Linienzugbeeinflussung übermitteln nicht nur Fahrtinformationen wie Bremsweg oder Geschwindigkeit in den Führerstand eines Zuges, sondern können auch das Fahrverhalten der Züge überwachen und in die Fahrzeugsteuerung eingreifen.Um fahrerlos (Grade of Automation 3 –GoA3) oder unbegleitet (GoA4) in offenen Eisenbahnsysteme fahren zu können, sind jedoch weitere technische Lösungen wie eine sensor- und KI-basierte Fahrwegsüberwachung/Hinderniserkennung oder neuartige Lösungen zu Fehlerbehandlungen in Fahrzeugen notwendig. Diese müssen konzipiert, entwickelt, getestet und vor allem zugelassen werden. Gerade im Bereich Zulassung bzw. dem Nachweis der Sicherheit des GoA3/4 Gesamtsystems stehen wir noch am Anfang.

Im Koalitionsvertrag von 2018 heißt es: „Wir wollen die Digitalisierung der Schiene, auch auf hochbelasteten S-Bahnstrecken vorantreiben und den Ausbau der europäischen Leit-und Sicherungstechnik ETCS, elektronischer Stellwerke und Umrüstung der Lokomotiven durch den Bund unterstützen…“

Aus Sicht des Bitkom ist es erforderlich, dieses Ziel mit geeigneten Maßnahmen konsequent zu verfolgen. Eine Forschungsförderung im Rahmen des Bundesforschungsprogramms Schiene wäre ein richtiger erster Schritt.

Aus Sicht des Bitkom sollten zur Erforschung von Systemen für autonomes/automatisiertes Fahren und Rangieren sowohl im Personen- und Güterverkehr folgende Themen besonders berücksichtigt werden.

1. KI-basierte Fahrwegsüberwachung/Hinderniserkennung: Eine wesentliche Voraussetzung für die Entwicklung vollautomatisierter Schienensysteme sind KI-Methoden. Insbesondere beim automatisierten Fahren auf der Schiene muss die KI eine Reihe von Herausforderungen bewältigen. Dazu gehören Objekterkennung, Szeneninterpretation, hochpräzise Lokalisierung, Prädiktion und Planung der Fahrstrategie. Um diese Aufgaben ohne größere menschliche Eingriffe umsetzen zu können, werden Methoden für das skalierbare Management sehr großer Datensätze, Werkzeuge für Ende-zu-Ende-Simulation und hochgenaue Umgebungskarten benötigt. Diese für das automatisierte Fahren auf der Schiene spezifischen Rahmenbedingungensollten einen Fokus in der Förderung ausmachen. So könnten bspw. hochgenaue Karten des öffentlichen Schienennetzes und der relevanten Infrastrukturelemente als offen zugängliche und standardisierte Basisdaten erstellt werden.

2. Zuverlässige und sichere Kommunikationstechnologien: Grundvoraussetzungen für die Weiterentwicklung des Systems Schiene hin zum vollautomatisierten Fahrbetrieb sind innovative Kommunikationstechnologien mit reduzierter Latenz und höherer Zuverlässigkeit sowie Spektrums-und Kosteneffizienz. In diesem Zusammenhang sind insbesondere 5G-basierte Technologielösungen für das zukünftige Bahnfunksystem FRMCS (Future Railway Mobile Communication System) zu evaluieren. Darüber hinaus werden flexible und skalierbare IT-und Recheninfrastrukturen benötigt, über welche u.a. der Betrieb sicherheitsrelevanter Anwendungen für den zukünftigen Bahnbetrieb ermöglicht wird. Eine Basis hierfür stellen organisationsbezogene, private Cloudumgebungen dar, die gegen externe Zugriffe abgesichert werden können.

3. Testfelder für das automatisierte Fahren: Automatisierte Fahrsysteme auf der Schiene müssen in offenen Systemen mit anderen Verkehrsmitteln und Fußgängern interagieren, z.B. im schienengebundenen ÖPNV bei Straßenbahnen. Diese notwendigen Interaktionen erhöhen die Komplexität der Systeme. Im Sinne integrierter Mobilitätskonzepte in Städten und Kommunen werden solche Anwendungen zukünftig aber hohe Relevanz haben. Aus diesem Grunde sollte ein Förderschwerpunkt bei der Interaktion automatisierter Schienensysteme mit anderen automatisierten und nicht automatisierten Verkehrsmitteln liegen. Weiterhin können die Testfelder helfen, schnell aber auch langfristig Erfahrungen mit Einzeltechnologien und integrierten Gesamtlösungen zu sammeln. Besonders kleinere Firmen würden durch niedrige Eintrittshürden in die Lage versetzt, innovative Technologien zu entwickeln, zu testen und zu optimieren. Der Aufbau von Testfeldern für automatisiertes Fahren ist aus Sicht des Bitkom hierfür ein geeigneter Ansatz und sollte intensiv gefördert werden. Die Ergänzung der Förderschwerpunkte um die genannten Themen kann aus Sicht des Bitkom die Entwicklung automatisierter Schienensysteme weiter beschleunigen. Quelle: Bitkom / DMM