Um in Zukunft ohne Fahrer zu fahren, müssen Züge ihre Position kennen. Im Außenbereich helfen dafür Satellitendaten. Aber was passiert, wenn ein Zug in ein Gebäude fährt? Dann kommen Firmen wie Pinpoint ins Spiel.
Ein Siemens-Triebfahrzeug vor einer Halle mit einer Waschanlage, drinnen sitzen Forscher und schauen konzentriert auf Computermonitore, draußen laufen Techniker in Warnwesten mit Stativen und Messgeräten durch die Gegend. Es hat den Anschein, als wäre das hier ein großer Eisenbahn-Spielplatz für jung gebliebene Männer.
Den Ton auf dem Gelände des Fahrzeug- und Technologiezentrums Chemnitz (FTC) gibt allerdings eine Frau an. Stefanie Friedel erteilt klare Anweisungen mit ihrem Funkgerät. „Ihr könnt jetzt ein ganzes Stück zurückfahren“, sagt die Projektleiterin vom Smart Rail Connectivity Campus.
Im Hintergrund stellt Raik Hoffmann den Ablauf des Testgeschehens sicher. Er ist Versuchsleiter im Innovationsraum der DB Erzgebirgsbahn, wo unter realen Bedingungen Eisenbahn-Innovationen an Fahrzeugen und Infrastruktur getestet werden.
Dezentrale Stationen kommunizieren miteinander
Das Schienenfahrzeug wird von Daniel Martin mehrere hundert Meter von der Halle weggefahren. „Wir brauchen diese Entfernungen, damit sich der Zug mit mindestens drei Satelliten verbindet, dann kann er etwa 30 Zentimeter genau geortet werden“, erklärt die Ingenieurin.
Aber was passiert, wenn der Zug in die Halle fährt und das Satellitensignal nicht mehr stark genug ist? Hier kommt die Firma Pinpoint ins Spiel. Das Start-up entwickelt Ortungssysteme für Innenräume auf Basis der Ultrabreitband-Technologie (UWB). Die Mitarbeiter haben im Vorfeld zehn sogenannte SATlets (Empfangs- und Sendepunkte) in der Halle dauerhaft installiert, die eine genaue Positionsbestimmung im Innenbereich ermöglichen. Pinpoint hat dafür eine dezentrale Variante entwickelt. „Wenn ein SATlet ausfällt, funktioniert das System weiter. Außerdem können wir das Netzwerk unkompliziert erweitern“, so Mitarbeiter Ian Jagiella. Dafür brauche man keine langen Kabel. Eine Steckdose für ein zusätzliches SATlet an der Stelle reiche aus.
Die Technologie eignet sich für komplexe Gebäude wie Messehallen und Flughäfen mit hohem Personenaufkommen. Praktische Anwendungen sind Blindenleitsysteme in Bahnhöfen für Smartphones. Pinpoint war die erste Firma, die UWB-Positionierung auf Smartphones vorgestellt hatte.
Bei der Einfahrt in die Halle funktioniert der Übergang der Positionsbestimmung über Satellit – den die Chemnitzer Firma DRAIVE GmbH realisiert – auf das Pinpoint-System problemlos.
TU Chemnitz nutzt Daten zur Fehleranalyse
Die Messung der Standortdaten nutzen auch Forscher der TU Chemnitz. Patrick Schmidt von der Professur Regelungstechnik und Systemdynamik entwickelt anhand der Messwerte und physikalischer Gesetzmäßigkeiten Simulationsmodelle für die Regelung der Züge. Zunächst sollen die Gleichungen zeigen, welche Auswirkung ein bestimmter Winkel des Fahr-Bremshebels unter verschiedenen Wetterbedingungen auf die Beschleunigung des Triebfahrzeugs hat, erklärt Schmidt. Damit wird beispielsweise eine Bremsregelung entworfen, um die Züge mit einer Genauigkeit von unter zehn Zentimetern am Ziel bremsen zu lassen. Langfristig könne damit eine Grundlage für den automatisierten Zugbetrieb entwickelt werden.
Janik Kaden von der Professur Schaltkreis- und Systementwurf ist quasi der Qualitätsgutachter. Ihm geht es um die Validität der Koordinaten an einem bestimmten Standort. Im Betriebsgelände kann er feststellen, wie viele Satelliten bei der Vorbeifahrt an einem Gebäude anvisiert werden können. Die Genauigkeit der Positionierung verschlechtert sich beispielsweise bei sinkender Anzahl sichtbarer Satelliten oder ungünstiger Satellitenkonstellation. „Damit können wir simulieren, an welchen Orten es in der Realität zu Problemen kommen kann, beispielsweise wenn der Zug durch ein Tal fährt.“
Neues Forschungsfahrzeug kommt nach Chemnitz
Das rote Triebfahrzeug der Erzgebirgsbahn, das für seinen Forschungsauftrag verkabelt und mit Antennen ausgestattet wurde, hat wieder seinen normalen Dienst auf der Strecke von Chemnitz nach Annaberg-Buchholz aufgenommen – natürlich mit Fahrer im Führerstand. Für die weitere Erforschung der Technik des automatisierten Fahrens wird ein baugleiches Fahrzeug mit Sensoren und Computern ausgestattet. Dieses soll noch dieses Jahr nach Chemnitz kommen. (cma)
