KIEZ: KI-gestütztes Eingleisen von Zweiwegefahrzeugen

Abstract

Künstliche Intelligenz (KI) bietet vielversprechende Ansätze zur Steigerung der Effizienz von Werksbahnen und privater Gleisanschlüsse, insbesondere durch die Automatisierung manueller Tätigkeiten, welche heute körperlich anstrengende und gefährliche Arbeiten darstellen. Eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Rangierlokomotiven sind für Betreiber kleinerer Gleisanschlüsse Zweiwegefahrzeuge, die sowohl auf Schienen als auch auf Straßen eingesetzt werden können. Allerdings stellt das Eingleisen dieser Fahrzeuge eine unproduktive Tätigkeit dar, welche Zeit und Ressourcen bindet und Übung des Bedieners erfordert. Eine Automatisierung dieser Tätigkeit kann zur Effizienzsteigerung des Betriebs von Werksbahnen beitragen und so dessen Wirtschaftlichkeit erhöhen. Das Ziel des Projektes „KIEZ“ war es, das kamerabasierte automatische Eingleisen von Zweiwegefahrzeugen zu realisieren. Zu Beginn befindet sich das Fahrzeug an einer beliebigen Position in der Nähe einer geeigneten Stelle zum Eingleisen. Mithilfe Künstlicher Intelligenz soll das System in der Lage sein, die Schienen zu erkennen und darauf basierend präzise Fahrbefehle an das Fahrzeug zu senden. Ein zentraler Aspekt des Projekts war zudem, dass das gesamte System den gängigen Sicherheitsstandards genügt, um einen reibungslosen und sicheren Betrieb im Werksbahnbetrieb zu gewährleisten. Durch diese Innovation wird eine signifikante Effizienzsteigerung erwartet. Zu Beginn des Projektes wurde eine umfassende Anforderungsanalyse durchgeführt, welche technische, betriebliche, wirtschaftliche und sicherheitsrelevante Aspekte beleuchtete und untersuchte. Diese Analyse bildete unter anderem die Grundlage für die Entwicklung einer Sicherheitsarchitektur, die den sicheren automatischen Betrieb der Zweiwegefahrzeuge gewährleistet. Im Zuge dessen wurde auch die notwendige Hardware beschafft, um den Anforderungen des Systems gerecht zu werden. Ein zentrales Element der Hardwareauswahl war die Auswahl einer geeigneten Kamera. Hierbei wurde nicht nur auf die technischen Spezifikationen geachtet, sondern auch auf die zielführende Positionierung der Kamera, um eine optimale Schienen- und Umgebungserkennung zu gewährleisten. Zudem wurde Hardware zur Anbindung des automatischen Systems an die Fahrzeugsteuerung ausgewählt und angeschafft, um eine reibungslose Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten sicherzustellen. Zentraler Bestandteil des Projekts war die Entwicklung einer Software zur Auswertung der aufgenommenen Bilddaten. Mithilfe von Künstlicher Intelligenz ist die Software in der Lage, die visuellen Informationen der Kameras in präzise Fahrbefehle umzuwandeln, wodurch das Fahrzeug autonom agieren kann. Um ein robustes und leistungsfähiges KI-Modell zu trainieren, wurden umfangreiche Aufnahmen an verschiedenen Orten gemacht. Diese Aufnahmen dienen als Trainingsdatensätze für das System und ermöglichen es der KI, unter realistischen Bedingungen zu lernen und sich anzupassen. Mit Abschluss des Projekts wurde die Machbarkeit des automatischen Eingleisens von Zweiwegefahrzeugen mittels kamerabasierter Sensorik erfolgreich nachgewiesen, was einen bedeutenden Schritt in Richtung Marktreife einer solchen Technologie darstellt. Ein zentrales Anliegen war die sichere Einbindung des automatisierten Systems in das Gesamtsystem des Zweiwegefahrzeugs. Diese Integration gewährleistet, dass das Fahrzeug im automatischen Betrieb sicher betrieben werden kann und keine unzulässig große Gefahrenquelle darstellt. Für die Umsetzung als Serienprodukt sind lediglich noch die Ausgestaltung einer dauerfesten Hardware sowie notwendige Modifikationen in der Fahrzeugsoftware erforderlich. Diese letzten Schritte werden es ermöglichen, die entwickelte Technologie für den breiten Einsatz zu optimieren und somit eine nachhaltige Effizienzsteigerung im Werksbahnbetrieb zu erzielen.