Automatisierung im Schienenverkehr: EU-geförderte Forschung der FH Aachen zur Erkennung von Hindernissen setzt auf 3D-LiDAR-Technologie von Blickfeld

  • Ziel der Forschung ist die Entwicklung eines Assistenzsystems für das Rangieren von Güterzügen, das auf einem Sensor-Set einschließlich 3D-LiDAR-Technologie von Blickfeld basiert
  • Das Assistenzsystem stellt einen bedeutenden Fortschritt für das sichere und effiziente Rangieren von Güterzügen dar und ermöglicht die Einführung von autonomen Funktionen
  • Die zuverlässige und genaue automatische Erkennung von Objekten auf den Gleisen hilft dabei, Kollisionen zu vermeiden, ohne Mitarbeitende Gefahren auszusetzen

Blickfeld, ein führender Hersteller von LiDAR-Hardware- und Softwarelösungen, stellt der FH Aachen, einer der renommiertesten deutschen Fachhochschulen, 3D-LiDAR-Sensoren für zukunftsweisende Forschungen und Entwicklungen im Bereich des autonomen Zugbetriebs zur Verfügung. Die FH Aachen nutzt die Sensoren als Teil eines Forschungskonsortiums, das sich im Rahmen des EU-geförderten Projekts SAMIRA (Shunting Assistant & Monitoring Interface for Autonomous Rail Applications) mit der schwierigen Herausforderung des Rangierens von Güterzügen befasst. Heutzutage ist für das Rangieren in der Regel ein auf der Plattform am Ende des Zuges stehender Rangierbegleiter erforderlich, der unter anderem über Funk alle Hindernisse meldet, die die Fahrt beeinträchtigen könnten. Diese Aufgabe ist nicht ungefährlich, und die Arbeit im Freien bei jedem Wetter macht es schwer, diese Stelle zu besetzen.

Sensor-Fusion: LiDAR- und Kamera-Bild

Das erforschte Rangierassistenzsystem stützt sich auf ein fortschrittliches Sensor-Set, zu dem auch die 3D-LiDAR-Sensoren von Blickfeld gehören. Diese Sensorik ermöglicht es dem Zugführenden, mit Hilfe von LiDAR-Technik die Umgebung hinter dem Zug vom Führerstand aus dreidimensional zu erfassen und Objekte auf den Gleisen zuverlässig zu erkennen. So gestatten 3D-LiDAR-Sensoren ein sicheres automatisiertes Rangieren und helfen, Kollisionen zu vermeiden, ohne die Mitarbeitenden widrigen Bedingungen und Gefahren auszusetzen. Dadurch wird der Rangierprozess wesentlich effizienter, schneller und sicherer.   

Zuverlässige Gleisüberwachung auch in Kurven

Das Assistenzsystem übernimmt die Gleisüberwachung unter anderem durch die Integration der Blickfeld 3D-LiDAR-Sensoren Cube 1 mit einem breiten Sichtfeld von 70 Grad und Cube Range 1 für eine große Reichweite von bis zu 150 Metern. Die Kombination erweist sich als ideal, um den relevanten Streckenbereich auch bei Kurvenfahrten im Blick zu behalten. Die Software-definierten 3D-LiDAR-Sensoren von Blickfeld lassen sich hinsichtlich des Sichtfelds und der Auflösung einfach an den jeweiligen Bedarf anpassen. Damit sind sie für diese Aufgabe besonders geeignet, da sie flexibel in unterschiedlichen Anwendungsszenarien eingesetzt werden können, ohne dass aufwändige Modifikationen an der Hardware notwendig sind. Darüber hinaus ist die Blickfeld-Sensorik dank Solid-State-Halbleitertechnologie sehr robust und hält damit auch den starken Erschütterungen im Bahnalltag stand.

Fortschrittliche Sensorik für zuverlässige Wahrnehmung

Die Blickfeld LiDAR-Sensoren sind in ein Set weiterer Sensoren integriert, die jeweils zusätzliche Informationen liefern und deren Messergebnisse miteinander verglichen werden: eine Stereokamera für die Nahbereichserfassung, zwei weitere Kameras, die die Datenbasis für die algorithmenbasierte Objekterkennung liefern, sowie ein Radarsensor. Dieses System liefert eine Fusion von Kamerabildern und 3D-Punktwolken, die eine genaue Erkennung von Objekten unter mehrfacher gegenseitiger Kontrolle der verschiedenen Sensortypen ermöglicht. Die daraus extrahierten Informationen werden später über ein Tablet, das sich beim Fahrer befindet, in einen Live-Feed übersetzt, der anzeigt, ob sich Personen, Signale, Fahrzeuge oder andere Objekte im überwachten Bereich befinden.

Matthias Blumenschein, Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Mitglied des Forschungsteams Schienenfahrzeugtechnik der FH Aachen, sagt: „Die LiDAR-Sensortechnologie von Blickfeld bietet genau das, was wir in Bezug auf Auflösung, Sichtfeld und Preis gesucht haben. Das Potenzial dieser Technologie, sowohl die Effizienz als auch die Sicherheit drastisch zu erhöhen, ist beträchtlich. Wir freuen uns, dass wir innerhalb des nun bald abgeschlossenen Projekts SAMIRA große Fortschritte bei der Erforschung des Rangierens von Zügen erzielt haben und planen, in Folgeprojekten noch weitere spannende Aspekte unter die Lupe zu nehmen.“

Dr. Florian Petit, Mitgründer und Chief Experience Officer bei Blickfeld: „Wir freuen uns sehr, das innovative Forscherteam der FH Aachen mit unseren LiDARs auszustatten. Es ist immer wieder spannend zu sehen, wie die Anwendung unserer Technologie in wichtigen Branchen hilft, Schritte in Richtung Zukunft zu machen. Neben den unmittelbaren Vorteilen wie Betriebseffizienz und Personalsicherheit hat die Einführung von autonomen Funktionen auch weitergehende Auswirkungen, zum Beispiel fördern sie den reibungslosen Ablauf des gesamten Zugbetriebs. Das trägt dazu bei, den umweltfreundlichen Transport auf der Schiene für die Logistikbranche noch attraktiver zu machen.“

Das Forschungsprojekt wird von der EU gefördert Das Forschungsprojekt SAMIRA (Shunting Assistant & Monitoring Interface for Autonomous Rail Applications) wird vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung 2014-2020 im Rahmen des NRW-Leitmarktwettbewerbs Mobilität und Logistik EFRE-0801689 gefördert.

Lesen Sie hier den Referenzbericht: https://www.blickfeld.com/de/referenzen/fh-aachen/

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