Eine „österreichische Spezialität“ seien die Nachtzüge der ÖBB, diese würden aber wahrscheinlich trotzdem ein Nischenprodukt bleiben, prognostiziert Michelberger. Denn die Preise seien mit der Nachfrage gestiegen. Innerhalb Europas könnten dennoch viele Flüge ersetzt werden, „wenn es ein gutes, schnelles Bahnnetz gäbe. Das haben die EU und ihre Mitgliedsstaaten in den vergangenen zehn Jahren leider sträflich vernachlässigt“, so Gratzer. Dazu kommt die Komplexität internationaler Buchungen. „Im Vergleich zum One-Stop-Shop der Luftfahrt ist das einfach nicht konkurrenzfähig“, ergänzt Michelberger. 

Autonome Mini-Züge auf Nebenbahnen  

Und auch gegenüber dem Auto zieht der Zug oft den Kürzeren – vor allem im ländlichen Bereich. Nebenbahnen leisten hier wichtige Dienste, leiden aber vielerorts an mangelnder Wirtschaftlichkeit. Ändern könnte sich das durch autonome Züge, die nach Bedarf zur Verfügung stehen und etwa per App angefordert werden können. „Wenn wir das in den kommenden Jahren nicht umsetzen, sind die Nebenstrecken tot“, sagt Heimo Hirner, Leiter des Forschungszentrums AI, Software and Safety an der Fachhochschule (FH) Campus Wien, gegenüber APA-Science (siehe „Autonome Züge könnten Nebenbahnen retten“). 

Die Fahrzeuge könnten selbstständig fahren, autonom Objekte erkennen und würden maximal zehn Passagiere transportieren. Das größte Hindernis dabei sei nicht die Technologie, sondern das Regelwerk in Europa, das beispielsweise strenge gesetzliche Vorgaben zu Künstlicher Intelligenz (KI) umfasse. Mit klassischen Algorithmen funktioniere eine Objekterkennung in einem dynamischen System aber nicht. Gemeinsam mit zahlreichen europäischen Partnern arbeite man im Projekt Neurokit2e an Methoden, die eine Weiterentwicklung der Gesetze ermöglichen. 

Eine 3D-Kamera erfasst, ob sich andere Verkehrsteilnehmer auf dem vorausliegenden Fahrweg befinden oder befinden werden, so Christian Zinner, Senior Research Engineer im Bereich Assistive & Autonomous Systems am Austrian Institute of Technology (AIT), über das System, das bei Alstom (ehemals Bombardier) zum Einsatz kommt. Dabei werden aus Abständen und wechselseitigen Geschwindigkeiten potenzielle Kollisionsgefahren abgeleitet. Im Fall der Fälle erhält der Fahrer eine akustische Warnung. Vorstellbar und sinnvoll sei auch eine Automatisierung der vielen betrieblichen Fahrten in der Remise. 

Waggons kuppeln selbst an und ab 

In eine ähnliche Richtung geht es bei Ansätzen, den Verschub im Güterverkehr zu automatisieren. Ein Knackpunkt dabei ist die „Digitale Automatische Kupplung“ (DAK), durch die manuelle Prozesse wie das Ab- und Ankuppeln von Waggons inklusive der Verbindung und Trennung von Luft-, Daten- und Stromleitungen automatisiert werden sollen. Sie könnte die Schraubenkupplung ablösen, so Burkhard Stadlmann von der Fachhochschule Oberösterreich (FH OÖ) Campus Wels. 

Ein von der Forschungsförderungsgesellschaft FFG gefördertes Projekt namens „DACIO“, das sich mit dieser Thematik beschäftigt und Zugzusammenstellung und -vorbereitung erleichtern soll, wurde kürzlich abgeschlossen (siehe „Automatischer Verschub noch nicht auf Schiene“). Europa ist demnach der letzte Kontinent ohne ein automatisches Kupplungssystem im Schienengüterverkehr. Er könnte aber der erste mit einem Digitalen Automatischen Kupplungssystem werden. Dem widmet sich unter anderem auch das ungleich größere EU-Projekt „TRANS4M-R”, das bis 2026 läuft. 

Ab 2026/27 sind umfangreiche Demonstrationsfahrten mit Zügen unter realen Betriebsbedingungen geplant, schreiben Flora Strohmeier und Sabine Prettenhofer von den ÖBB in einem Gastbeitrag. Zusätzlich zum automatischen Kuppeln sei die DAK die Grundlage für digitale Innovationen wie die automatische Bremsprobe. Auch die Infrastruktur werde zusehends intelligenter. Mit dem „digitalen Zwilling“ könne man die gesamte Bahninfrastruktur mit allen Gleis- und Streckennetzen, Anlagen sowie Sensorikdaten in die virtuelle Welt bringen. 

Auf dem Weg zum digitalisierten Bahnsystem 

Das heimische Leuchtturm-Projekt im Bereich Digitalisierung schlechthin ist Rail4Future. Es soll den Weg zu einem vollständig vernetzten und digitalisierten Bahnsystem ebnen. Konkret wurde anhand eines Abschnitts der Südbahnstrecke zwischen Graz und Bruck an der Mur eine Streckensimulation entwickelt, die Interaktionen der Schienenfahrzeuge mit der Trasse, einzelnen Brücken, Tunnels und Weichen im Modell abbildet, so Manfred Grafinger vom Forschungsbereich Maschinenbauinformatik und Virtuelle Produktentwicklung an der Technischen Universität (TU) Wien. 

Auf der Plattform könne man nun verschiedenste Zugkombinationen virtuell auf die Strecke schicken, um die Belastungen der nächsten Monate und Jahre zu simulieren. Dadurch werde sichtbar, wann sie gewartet oder erneuert werden müssen, und wie sie mit erhöhten Frequenzen und Belastungen zurechtkommen (siehe „Virtuelle Züge brausen über steirische Gleise“). Denn um mehr Verkehr von der Straße auf die Schiene zu bekommen, sei eine Verdichtung des Zugverkehrs notwendig. 

Im digitalen Abbild lässt sich der Zustand über Ampelfarben anzeigen, eine grün eingefärbte Komponente ist dementsprechend also in Ordnung. „Wenn man den Zeitschieber vorwärts stellt, kann man beobachten, wann sie schließlich gelb wird und Wartungsarbeiten anstehen, damit sich der Zustand hoffentlich niemals rot einfärbt“, sagt Stefan Marschnig vom Institut für Eisenbahnwesen und Verkehrswirtschaft der TU Graz. 

Ersatzteile aus dem 3D-Drucker 

Und ist dann doch mal etwas kaputt, könnt es sich lohnen, die Ersatzteile mit dem 3D-Drucker zu produzieren, anstatt sie herkömmlich zu fertigen. Um das zu entscheiden, braucht es Informationen aus technischen Zeichnungen. Wie sich diese aus den teils antiquierten Dokumenten automatisiert herauslösen lassen, hat das COMET-Kompetenzzentrum VRVis im Projekt AM4Rail unter die Lupe genommen (siehe „Zugersatzteile aus dem 3D-Drucker: Auswertung alter Pläne zeigt Potenzial“). 

Konkret wurde versucht, die Maße der Objekte und die geometrischen Eigenschaften zu identifizieren, um abzuklären, ob das künftige Ersatzteil überhaupt in den Bauraum eines 3D-Druckers passt. Daneben wurden zusätzliche Anhaltspunkte erfasst, die wichtige Details etwa zum Material oder zur Oberflächenbeschaffenheit enthalten. Eingesetzt wurden Bildverarbeitung und Mustererkennung sowie Texterkennung und Text Mining, erklären die Projektverantwortlichen Lisa Kellner und Martin Riegelnegg. 

Aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen soll im Folgeprojekt AM2Scale der Schritt zum großflächigen Einsatz in den Betrieben gemacht werden. Ein weiteres Ziel sei eine mobile Anwendung, über die gleich die technische Zeichnung in der Datenbank abgerufen werden kann, wenn bei der Instandhaltung vor Ort ein Mangel festgestellt und fotografiert wird. Dann lasse sich auch zeitnah die additive Fertigung anstoßen.