FlexiDug: Flexible, digitale Systeme für den schienengebundenen Verkehr in Wachstumsregionen

Projektlaufzeit: 01.11.2021 – 31.10.2024

Projektvideo:https://www.youtube.com/watch?v=eViDQaAzl8g

Notwendigkeit für Innovationen:

Die Renaturierung der ausgebeuteten Bergbauflächen ist die zentrale Herausforderung

in der Lausitz. Ausbauprogramme für den Personenfernverkehr (z. B. Berlin-Cottbus) und die durch die Corona-Pandemie ausgelöste Flexibilisierung der Arbeit machen es attraktiv, außerhalb der Metropolen zu leben. Daraus ergeben sich attraktive Entwicklungsperspektiven für die Lausitz. Aus Gründen der Nachhaltigkeit Vorhandenes soll weiter genutzt werden, gleichzeitig müssen wirtschaftliche Lösungen entwickelt werden.

Projektziel und Durchführung:

• Analyse bestehender und rückgebauter Infrastruktur und darauf aufbauende Konzeption zukünftiger Verkehrsspinnen.

• Konzeption und beispielhafter Aufbau eines digitalen Zwillings (inkl. BIM-Datenmodell) für das bestehende Schienennetz in einer einheitlichen digitalen Umgebung

• Entwicklung von Sensornetzen zur Sicherung der Eisenbahninfrastruktur in ehemaligen Bergbauregionen

• Entwicklung einer dynamischen, digitalen Steuerungs- und Sicherheitstechnik (D.LST)

Das Projekt FlexiDug entwickelt ein schienenspezifisches Sensornetzwerk zur Überwachung und Verwaltung der Schieneninfrastruktur sowie ein skalierbares Betriebsverfahren und Sicherheitstechnik für den Bahnbetrieb. Als Basis werden unter anderem BIM-Daten des Werkbahnnetzes zu einem digitalen Zwilling verknüpft. Ein Test der Prototypen (Netz- und Betriebsverfahren/LST) im Labor ist geplant. Ein abschließender Feldtest wird die Gültigkeit der Ergebnisse im Feld demonstrieren.

Erwartete Ergebnisse:

• Übertragbare Konzepte für Sensornetzwerke zum Einsatz im Bahnbereich mit Schwerpunkt Infrastrukturüberwachung.

• Übertragbares System aus skalierbarer, digitaler Leit- und Sicherheitstechnik.

• Übertragbares Konzept zur Integration von Sensorik, Leit- und Sicherheitstechnik in ein dynamisches BIM-Gesamtmodell.

• Reaktivierung des Schienenverkehrs in der Region, Umnutzung von Industriebahnen;

Anreize gegen die Entvölkerung.

Schwerpunkte der Gruppe „Verteilte Systeme / Betriebssysteme“ in Cottbus:

Der Untergrund in der Lausitz ist vom Bergbau geprägt. Dies lässt die Befürchtung aufkommen, dass unterirdische Veränderungen die Infrastruktur beeinträchtigen und zu gefährlichen Situationen führen werden. Neben diesen kontinuierlich wirkenden Kräften stellen auch kurzfristige Events hohe Anforderungen an die Infrastruktur. Sensornetzwerke sind immer anwendungsspezifisch, jedoch stellen die gegebenen Umgebungsbedingungen außergewöhnliche Herausforderungen an das Sensornetzwerk. Hier sollen spezialisierte Sensortypen zum Einsatz kommen, deren Verteilung anhand der geologischen Gegebenheiten und Bauwerke (z. B. Brücken) angepasst wird. Protokolle zur Berücksichtigung von Sensordaten aus Gebieten mit und ohne Infrastruktur müssen konzipiert werden. Der Einsatz des Sensornetzes im Bahnbetrieb erfordert die Einhaltung metafunktionaler Aspekte wie Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit. Diese sind im Protokollentwurf nachzuweisen sowie im Betrieb zu überwachen. Dazu werden Simulations- und formale Methoden eingesetzt. Teilaspekte der vorgenannten Problemstellungen wurden im Bereich der Grundlagenforschung untersucht, aber nicht auf solch komplexe Problemstellungen angewendet. Die Ergebnisse der Grundlagenforschung müssen daher in geeigneter Weise auf die raue Realität des Bahnbetriebs in infrastrukturschwachen Gebieten übertragen, angepasst und weiterentwickelt werden, die zudem verschiedenen Gefahrensituationen ausgesetzt sind.