S-Bahn wird mit Lidar-Technik ausgestattet

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Im Projekt Sensors4Rail der Deutschen Bahn wird ein Fahrzeug der S-Bahn in Hamburg mit aktueller Sensortechnik ausgerüstet. Unter anderem mit einem Lidar-System, um die Position des Zuges exakt zu lokalisieren. Künftig sollen Züge dichter getaktet werden.

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Damit S-Bahnen künftig in einem engeren Takt fahren können, arbeitet die Deutsche Bahn am Projekt Sensors4Rail.
Damit S-Bahnen künftig in einem engeren Takt fahren können, arbeitet die Deutsche Bahn am Projekt Sensors4Rail.
(Bild: MichaelGaida / Pixabay )

Damit künftig die S-Bahnen in einem engeren Takt fahren können, soll der Abstand der einzelnen Züge enger werden. Doch Sicherheit geht vor. Damit die S-Bahnen enger getaktet werden können, werden sie mit Lidar-Sensorik ausgestattet. So geschehen an einem Fahrzeug der S-Bahn in Hamburg der Baureihe 472. Die Ursprünge dieser Baureihe gehen auf die 1970er Jahre zurück. Bei den dreiteiligen Triebzügen ist ein Allachsantrieb mit Gleichstrommotoren integriert.

Solch ein Fahrzeug wird jetzt zu einem Erbrobungsträger. Verbaut ist aktuelle Lidar-Technik mit einer komplett neuartigen Phtotonen-Lasermesstechnik sowie ohne bewegliche Teile (Real-Solid-State). Das Besondere an der verbauten Lidar-Technik ist ein zusätzliches Schwarz-Weiß-Bild, das ähnlich wie eine Kamera funktioniert. Hersteller Ibeo hat das kompakte Lidar-System nach hohen Automotive-Standards konstruiert.

In der S-Bahn soll der Lidar-Sensor für eine landmarkenbasierte Lokalisierung eingesetzt werden. Somit können Züge in Zukunft enger hintereinander fahren. Die Umrüstung der S-Bahn hat bereits begonnen und erste Testfahrten sollen Anfang 2021 starten. Das Lidar-System beweist damit nicht nur den sicheren Einsatz im Automobil, sondern auch in einem Schienenfahrzeug. Mit der Sensorik wird dabei die Umgebung hochpräzise wahrgenommen – in allen drei Dimensionen und auch zur Lokalisierung während der Fahrt.

Problem des langen Bremsweges

Im Rahmen des Kooperationsprojektes ist die Deutsche Bahn verantwortlich für Projektmanagement, Fahrzeugengineering, Zulassung und Safety. Siemens unterstützt bei der Fahrzeugintegration, verantwortet die Systemtests und die Lokalisierung der Zugfrontposition mithilfe einer modernen Odometrie-Einheit (Wegemessung) unter Einbindung von GNSS-Satellitenortung.

Für die Realisierung der Umfeldwahrnehmung sind die Partner Bosch mit Radar, Infrarot-Long-Range-, -Mid-Range- und -Stereokamera und Ibeo mit seinen Lidar-Sensoren zuständig.

Anders als bei Fahrzeugen auf der Straße haben Schienenfahrzeugen einen sehr langen Bremsweg. Die im Projekt verwendeten Sensortechniken haben daher eine hohe Reichweite. Bosch fusioniert die Sensordaten, sodass auch bei Nacht oder Nebel ein zuverlässiges Abbild der Zugumgebung vorliegt. Dabei wird der Schienenverlauf erkannt und mit Fahrsituation und Umgebungsobjekten in Bezug gesetzt, um die richtigen Reaktionen abzuleiten.

Die Karte wird zum digitalen Zwilling

Eine S-Bahn ist mit unterschiedlichen Sensoren zur Erkennung ihrer Umgebung ausgestattet. Die Lidar-Sensoren erkennt die sogenannte Zugfrontposition und damit vorausfahrende Bahnen.
Eine S-Bahn ist mit unterschiedlichen Sensoren zur Erkennung ihrer Umgebung ausgestattet. Die Lidar-Sensoren erkennt die sogenannte Zugfrontposition und damit vorausfahrende Bahnen.
(Bild: Deutsche Bahn)

Auch für die Lokalisierung der Zugfrontpositionen sind Bosch und Ibeo zuständig: Sie gleichen die bei der Umfeldwahrnehmung detektierten Landmarken mit den in der HD-Karte hinterlegten Landmarken ab. Der digitales Kartenanbieter HERE liefert die HD-Karte in 3D, um die zentimetergenaue Verortung des Zuges auf der Strecke zu ermöglichen. Die Karte enthält Objekte im Streckenverlauf, wie Gebäude, Brücken oder Bahnsteigkanten, die als Referenz dienen, um den Ist- mit dem Soll-Zustand kontinuierlich abzugleichen. Damit wird die Karte zum digitalen Zwilling der Schiene und ihrer unmittelbaren Umgebung.

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