MASCOR

Mobile Autonomous Systems
and Cognitive Robotics

RailAIxs

Rail automation with Artifical Intelligence for detection of exceptional situations

Das Verbundprojekt "Rail automation with Artifical Intelligence for detection of exceptional situations" (RailAIxs) ist eine durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) im Rahmen der Innovationsinitiative mFUND gefördertes Projekt. Das Projekt erstreckt sich über eine Laufzeit von 3 Jahren - August 2022 bis Juli 2025. Das Projekt RailAIxs hat dabei ein Projektvolumen von 3.201.600 €.

Der Zugverkehr der Zukunft - Mobilität 4.0 auf der Schiene

Willkommen in der Ära der Mobilität 4.0, in der innovative Technologien unseren Zugverkehr revolutionieren. Im Kontext des Zugverkehrs bedeutet dies, dass Züge autonom gesteuert und miteinander vernetzt sind. In diesem Zusammenhang möchten wir Ihnen unser Forschungsprojekt "RailAIxs" vorstellen - unser Beitrag zur Gestaltung des Zugverkehrs der Zukunft.

Projekt-Vision der Automatisierung der Rurtalbahn-Strecke der RB21 zwischen Linnich und Heimbach

RailAIxs als Wegbereiter

Mobilität 4.0 im Zugverkehr bedeutet mehr als nur autonomes Fahren. Es geht um die Schaffung eines zuverlässigen Transportsystems für Personen und Güter. Durch die Vernetzung der Züge mit intelligenten Infrastrukturen und anderen Verkehrsteilnehmern können Engpässe minimiert, Fahrpläne optimiert und Verkehrsflüsse besser gesteuert werden. Dies führt nicht nur zu einer reibungsloseren Zugmobilität mit weniger Verspätungen und Ausfällen, sondern eröffnet auch neue Chancen.

Der Fokus von RailAIxs liegt auf der Wiederbelebung von Nebenstrecken im Nahverkehr.

Automatisierung bietet eine Lösung für das wirtschaftliche Betreiben weniger genutzter Strecken. Aktuell stellt ein solcher Betrieb nicht nur eine Kostenfrage dar, sondern ist auch von aktuellen Herausforderungen wie dem Fachkräftemangel geprägt.

RailAIxs soll den Weg für diese fortschrittliche Form der Zugmobilität ebnen. Mit unserer Forschung tragen wir zur Lösung aktueller Probleme bei und bereiten den Weg für die Entwicklung eines vollständig autonom gesteuerten Zugverkehrs. Für die Zukunft verspricht ein solcher Meilenstein, dass Züge sicher, effizient und umweltfreundlich auf den Schienen unterwegs sind.

Bild des Testfahrzeuges (LTV) des RWTH Aachen Instituts für Schienenfahrzeuge und Transportsysteme (IFS)

In der ersten Iteration unseres Projekts ist es unser Ziel, ein Assistenzsystem zur Erkennung von Gefahren im Schienenverkehr zu entwickeln, das mindestens genauso gut reagiert wie ein menschlicher Triebfahrzeugführer. Dafür steht uns im Rahmen des Projekts ein echter Zug zur Verfügung.

Gefahrenerkennung durch KI

Das Herzstück von RailAIxs ist die Gefahrenerkennungstechnologie. Der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) und autonomer Steuerung verspricht, ein Grundstein einer effizienten, nachhaltigen und sicheren Zugmobilität zu werden. Mithilfe moderner Sensorsysteme erfasst das in RailAIxs entwickelte System kontinuierlich Daten über die Umgebung und identifiziert potenzielle Risiken in Echtzeit. KI-Algorithmen analysieren diese Daten und treffen Entscheidungen, um Kollisionen zu vermeiden und die Sicherheit aller Beteiligten zu gewährleisten.

Highlights der Teilforschritte der virtuellen Welt in entwickelt mit Unreal Engine 5

Das Training einer solchen KI erfordert aufbereitete Datensätze entsprechender Sensorsysteme. Solche stehen im aktuellen Stand der Technik öffentlich nicht zur Verfügung. Zentral für die Lösung dieses Problems ist der von uns entwickelte digitale Zwilling. Unser Ansatz besteht darin, mithilfe einer fotorealistischen virtuellen Realität "synthetische" Daten zu generieren, die anschließend mit aufbereiteten Daten der realen Welt kombiniert werden.

Dieser innovative Ansatz hybrider Datensätze gleicht nicht nur vorhandene Datenlücken aus, sondern umfasst auch moralische Aspekte des KI-Trainings in der Gefahrenerkennung, wie die Auswertung von Unfalldaten. So lassen sich Szenarien umfassend digital erzeugen und abbilden. Zugleich besteht eines unserer Projektziele darin, die entstehenden Datensätze aufbereitet mit der Öffentlichkeit zu teilen und so weitere Entwicklungen im Bereich des autonomen Fahrens auf der Schiene zu unterstützen.

Anwendung von Kenntnissen aus der mobilen Robotik und dem autonomen Fahren

RailAIxs nutzt das Know-how vom MASKOR-Institut vergangener Projekte (wie UPNS4D+ und ARTUS) aus den Bereichen des autonomen Fahrens, der Robotik und der Computer Vision.

Die mobile Roboter-Plattfrom "HUSKY" und ein LiDAR-basierter Umgebungsscan des Geländes des RWTH Institut für Schienenfahrzeuge und Transportsysteme (IFS) am Bahnhof Aachen West

So können wir nicht nur umfangreiche Umgebungsdaten sammeln und unser System testen, sondern übertragen aktiv Wissen aus der Automatisierung von der Straße auf die Schiene.

Projektpartner

RailAIxs ist ein Verbundprojekt verschiedener Partner aus Industrie und Forschung. Jeder Partner bringt seine Expertise in das Projekt ein.

Lernen Sie unsere Projektpartner und ihre Arbeiten am Projekt kennen:

Weiterführende Informationen

Besuchen Sie auch die offizielle Beschreibung des BMDV:

BMDV - Entwicklung und Erprobung einer KI-basierten Umfelderfassung im Gleisbereich für fahrerlosen Schienenverkehr – RailAIxs (bund.de).


Projektleitung/Project Manager

Prof. Dipl.-Inf. Ingrid Scholl, scholl@fh-aachen.de

Mitarbeitende/Staff

Julian Daniel Eichenbaum B.Sc. - eichenbaum@fh-aachen.de,
Yannick Otten B.Sc. - y.otten@fh-aachen.de

Förderlinie/Funding line

Bundesministerium für Digitales und Verkehr, Innovationsinitiative mFUND

Projektvolumen/Project volume

3.201.600 €.