Automatisches Fahren auf der Schiene Karlsruhe (AFK)
Schienenverkehr automatisiert denken
Das Projekt Automatisches Fahren auf der Schiene Karlsruhe (AFK) beschäftigt sich mit dem vollautomatischen Betrieb (Fahren ohne Fahrpersonal) von Stadtbahnen auf der Linie S1/S11. Um die aktuellen Verkehrsströme weiterhin effizient bedienen zu können und eine zukünftige Kapazitätserweiterung zu ermöglichen, arbeitet die AVG an einer Automatisierung des Betriebs.
Grundlage ist ein modernes, kommunikationsbasiertes Zugsicherungssystem. Schrittweise sollen teil- bis vollautomatische Betriebsarten umgesetzt werden, zunächst auf gut geeigneten Abschnitten außerhalb des Stadtgebiets. So soll das Angebot stabiler werden, ohne zusätzliche Personalbedarfe zu schaffen. Gleichzeitig wird eine Perspektive aufgezeigt, wie ein attraktiver Regionalverkehr auf der Schiene in der Zukunft in der Region, in Baden-Württemberg und deutschlandweit funktionieren kann. Das Projekt zeichnet sich dadurch aus, dass erstmals auf einer deutschen Stadtbahnstrecke unter Eisenbahn Bau- und Betriebsordnung (EBO) ein vollautomatischer Betrieb umgesetzt wird.
Die Umsetzung des automatischen Fahrbetriebs auf der S1/S11 ist in verschiedenen Schritten ab 2029/2030 angedacht. Ein Industriedialog mit potenziellen Systemherstellern hat stattgefunden. Daraus zeigt sich, dass technische Lösungen für das fahrerlose Fahren am Markt verfügbar sind.
Zur Erprobung der begleitenden Überwachungs- und Kommunikationstechnik, die für das Fahren ohne Fahrpersonal erforderlich wird, führen wir aktuell kleine Pilotprojekte durch, zum Beispiel
- eine Bahnübergangsüberwachung,
- eine Anforderungsanalyse an Kollisionssysteme sowie
- ein Kooperationsprojekt zum Mobilfunkausbau an Oberleitungsmasten.
Das Vorkonzept für die Systemausschreibung liegt vor und die fortführende Beratungsleistung für das Erstellen des Lastenheftes ist derzeit in der Ausschreibung.
Für den Umbau der Infrastruktur ist eine finanzielle Unterstützung erforderlich. Dabei können bestehende Fördermöglichkeiten von Bund und Land, wie beispielsweise GVFG-Mittel, gezielt genutzt werden.
Pilotprojekt Bahnübergangsüberwachung
Im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsprojekts wird am Bahnübergang in Busenbach ein innovatives System zur infrastrukturseitigen Überwachung des Übergangs erprobt.
Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Validierung eines technischen Systems, das den Zustand des Bahnübergangs zuverlässig erfassen kann, insbesondere im Hinblick darauf, ob sich Personen, Fahrzeuge oder sonstige Objekte im Gefahrenbereich befinden.
Hierfür wird primär ein LiDAR-basiertes Sensorsystem eingesetzt, das dreidimensionale Umgebungsdaten erfasst und daraus eine Belegungsinformation (frei/belegt) ableitet. Diese Information soll perspektivisch als zusätzliche sicherheitsrelevante Eingangsgröße sowohl für fahrzeugführende Systeme (z.B. Stellwerke) als auch für zukünftige automatisierte Fahrfunktionen bis hin zum fahrerlosen Betrieb (GoA4) dienen.
Da die Leistungsfähigkeit des LiDAR-Systems maßgeblich von äußeren Einflüssen wie Witterungsbedingungen, Reflexionen oder systembedingten Artefakten abhängt, wird ergänzend ein kamerabasiertes System eingesetzt. Die Kameras dienen ausschließlich der Plausibilisierung und Validierung der durch das LiDAR-System gewonnenen Daten. Ziel ist es, mögliche Erkennungsgrenzen sowie Fehlinterpretationen des Sensorsystems zu identifizieren und im Rahmen eines algorithmischen Fine-Tunings zu beheben. Die Kameradaten werden somit nicht zur eigenständigen Überwachung oder Analyse von Personen verwendet, sondern ausschließlich als unterstützende Referenz zur technischen Bewertung des LiDAR-Systems.
Um die Eingriffe in die Privatsphäre möglichst gering zu halten, wird das Kamerasystem so installiert, dass eine möglichst hohe Perspektive („Vogelperspektive“) erreicht wird. Zudem wird der erfasste Bildbereich technisch auf den unmittelbar relevanten Bereich des Bahnübergangs begrenzt und darüberhinausgehende Bereiche (insbesondere angrenzender Straßenverkehr und öffentliche Flächen) systemseitig maskiert. Eine Identifikation einzelner Personen ist weder Ziel noch Bestandteil des Projekts.
Die im Rahmen des Projekts erhobenen Daten werden ausschließlich zu Forschungs- und Entwicklungszwecken genutzt. Die Verarbeitung erfolgt unter Berücksichtigung der Grundsätze der Datenminimierung, Zweckbindung und Transparenz gemäß DSGVO (Datenschutz-Grundverordnung). Die Projektlaufzeit ist auf zwölf Monate ab Inbetriebnahme begrenzt, nach deren Ablauf die erhobenen personenbezogenen Daten gelöscht werden.
Insgesamt verfolgt das Projekt das Ziel, durch den Einsatz innovativer Sensortechnik einen signifikanten Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit an kritischen Bahnübergängen zu leisten und gleichzeitig die Voraussetzungen für zukünftige automatisierte Betriebsformen im Schienenverkehr zu schaffen.
Informationen zum Datenschutz nach Art. 13 DSGVO finden Sie hier.
Glossar
Kommunikationsbasiertes Zugsicherungssystem
Ein digitales System, bei dem die Bahnen Daten mit der Strecke und der Zentrale austauschen. Dadurch weiß das System, wo welche Bahn fährt, und verhindert automatisch Zug-Zusammenstöße (hier CBTC).
EBO
Die EBO (Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung) ist eine staatliche Rechtsverordnung, die in Deutschland die technischen Standards und betrieblichen Regeln für den Bau und den sicheren Betrieb von Eisenbahnen festlegt. Sie dient der bundesweiten Sicherheit im Schienenverkehr und gilt für alle regelspurigen Eisenbahnen, einschließlich der Fahrzeuge und Bahnanlagen.
Migrationskonzept
Die Automatisierung wird zunächst in den Randregionen der Stadt eingeführt und ist später dann auch im Karlsruher Stadtbereich geplant.
GVFG
Das Gemeindeverkehrsfinanzierungsgesetz (GVFG) regelt die finanzielle Unterstützung des Bundes für Länder und Kommunen, um große Infrastrukturprojekte im öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) auszubauen. Gefördert werden damit vor allem der Bau oder die Modernisierung von schienengebundenen Verkehrsmitteln wie Straßen- und U-Bahnen sowie wichtige Knotenpunkte und Bahnhöfe.
LiDAR
LiDAR (Light Detection and Ranging) ist eine Methode zur optischen Abstandsmessung. Dabei sendet ein Sensor Laserstrahlen aus und misst die Zeit, die das Licht benötigt, um von einem Objekt reflektiert zu werden und zurückzukehren. Aus dieser Zeitspanne berechnet das System zentimetergenau die Entfernung, um präzise dreidimensionale Modelle der Umgebung zu erstellen.
GOA
Unter GOA (Grade of Automation) versteht man international standardisierte Automatisierungsgrade, die in vier/fünf Stufen von manuellem Fahren (mit Fahrer*in) bis hin zum vollautomatischen, fahrerlosen Betrieb (ohne Personal an Bord) klassifiziert werden.
