Hinderniserkennungssystem bei der S-Bahn Berlin

Fahrzeug 484 084 D der Berliner S-Bahn mit Sensoren und Infrarot-Kameras (Foto: S-Bahn Berlin GmbH).

Siemens Mobility testet zusammen mit der S-Bahn Berlin erstmalig im regulären Betrieb ein digitales Hinderniserkennungssystem, welches einen zentralen Technologiebaustein für das vollautomatisierte Fahren darstellt. Ziel des Projektes ist es, die Leistungsfähigkeit des Hinderniserkennungssystems im täglichen Betrieb bei unterschiedlichen Witterungs- und Streckenbedingungen zu evaluieren, Erkenntnisse für die Weiterentwicklung des Systems sowie zur optimalen Positionierung der Sensoren zu gewinnen. Dafür zeichnet das System ohne Störung des Fahrbetriebs während der Projektlaufzeit im Hintergrund Daten auf. Hinderniserkennungssysteme sollen in Zukunft Triebfahrzeugführer unterstützen, Unfälle zu vermeiden. Damit stabilisieren sie den täglichen S-Bahn-Betrieb und steigern die Pünktlichkeit.

Die Erprobung erfolgt in Zusammenarbeit zwischen Siemens Mobility (Einbauanleitung, Sensoren, Hardware, Software und digitale Karte), der S-Bahn Berlin GmbH (Fahrzeug, Einbau, Betrieb) und der Digitalen Schiene Deutschland/DB InfraGo (Digitale Karte, Offene Datenplattform). Die Ergebnisse werden mit dem Verkehrsverbund Berlin-Brandenburg ausgewertet.

Technisch kommen als Sensoren leistungsfähige LiDARe (Light Detection and Ranging) für den Nah- und Fernbereich und verschiedene Infrarot-Kameras zum
Einsatz. Die Algorithmen für die Auswertung der Sensordaten sind speziell für den Bahnbereich im Forschungsprojekt Berlin Digitaler Bahnbetrieb (BerDiBa) von Siemens in Berlin-Adlershof entwickelt und optimiert worden. Über eine digitale Karte wird die Position des Zuges mit der Position der erkannten Objekte permanent abgeglichen. Auf dieser Basis kann entschieden werden, ob gewarnt oder gebremst werden soll. Zum ersten Mal kommt dafür eine neu entwickelte Karte von DB InfraGo zum Einsatz, die die Realität zentimetergenau in 3D abbildet. Ausgewählte Daten aus dem täglichen Betrieb mit Hindernissen im Gleis werden anonymisiert zentral bereitgestellt und können zu Forschungszwecken, zum Beispiel Training von KI-Modellen oder zur Systemvalidierung, eingesetzt werden.

Nach einer einjährigen Testphase über alle Jahreszeiten hinweg soll das Assistenzsystem anschließend auch bereit sein für den Einsatz als NotbremsAssistenzsystem, das die Triebfahrzeugführer im Hintergrund unterstützt. Mit den darüber hinaus gesammelten Daten wird es möglich sein, das System in Verbindung mit weiteren Automatisierungskomponenten für das fahrerlose Fahren bei niedrigen Geschwindigkeiten einzusetzen, zum Beispiel im Depot oder beim Ab- und Bereitstellen von Fahrzeugen.

Der Feldversuch ermöglicht
• Erkenntnisgewinn bezüglich Randbedingungen für die Hinderniserkennung durch gemeinsame Datenauswertung,
• Ermittlung der Leistungsfähigkeit der Sensorik bei besonderen betrieblichen Bedingungen, zum Beispiel bei Regen, Nebel, Schnee und Verschmutzung,
• Minimierung der Risiken im Zusammenhang mit Planungsvorhaben wie Technik, Kalkulation und Termine und
• die optimale Einstellung des Systems, um Fehlalarme zu vermeiden als notwendige Voraussetzung für den fahrerlosen Betrieb.

Die Kooperationspartner Siemens Mobility, DB mit der S-Bahn Berlin, DB InfraGo sowie DB Systemtechnik und die Länder Berlin und Brandenburg mit dem Verkehrsverbund Berlin/Brandenburg werden im Forschungsvorhaben die Erkenntnisse und Daten aus dem Projekt gemeinsam auswerten. Der Prototypeneinbau von Sensor-Sets zur Hinderniserkennung in ein Fahrzeug der S-Bahn Berlin GmbH ist bereits erfolgt. Perspektivisch ist die Ausstattung von bis zu zehn Fahrzeugen der Berliner S-Bahn-Flotte im Rahmen des Feldversuches möglich. Nach Abschluss des Probebetriebes ist ein Rückbau der Sensoren geplant.-