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Alle an Bord – die Reise der digitalen Transformation

Die Anwendung KI-inspirierter Technologien wird zur Schaffung eines sichereren, intelligenteren und fahrgastfreundlicheren Schienennetzes beitragen.

Alle an Bord – die Reise der digitalen Transformation

Von Christian Marez, Senior Business Development Manager für Transport und Verteidigung, ADLINK.

Schienenwege sind das Rückgrat eines nachhaltigen Beförderungssystems. Auf der ganzen Welt stellt das uralte Konzept von Stahlrädern auf Stahlschienen nach wie vor ein primäres Mittel für die sichere und zuverlässige Beförderung von Personen und Waren dar.

Dank der anhaltenden Popularität der Eisenbahn wird erwartet, dass der weltweite Personenbeförderungsmarkt auf Schienen bis 2024 auf einen Wert von 252 Mrd. $ anwachsen wird, während die Frachtbeförderung per Eisenbahn innerhalb dieses Zeitraums einen Gesamtwert von 114 Mrd. $ haben wird. Diese stete Expansion sollte aus Umweltperspektive als willkommen betrachtet werden: Es wurde gezeigt, dass der urbane Schienenverkehr pro Fahrgast sieben Mal energieeffizienter ist als der Autoverkehr, und der Hochgeschwindigkeitsverkehr auf Schienen verursacht 3,4 Mal weniger Luftverschmutzung als Flugreisen. Während also Trends wie das globale Bevölkerungswachstum und die zunehmende Urbanisierung sich weiterhin verfestigen, scheint der Schienenverkehr sich in einer günstigen Position zu befinden, um eine zunehmend wichtige Transportlösung darzustellen.

Fit für die Zukunft bleiben

Es werden jedoch bestimmte Herausforderungen zu bewältigen sein, wenn der Schienenverkehr in Zukunft seine Popularität behalten und besser mit anderen Beförderungsmitteln konkurrieren soll. Historisch betrachtet ist die globale Bahnbranche eine relativ konservative Branche, die auf erprobte und vertraute Technologien setzt, die sich im Laufe der Zeit bewährt haben. Im Gegensatz dazu sind die Fahrgäste jedoch technikaffiner geworden. Seit der Einführung des Smartphones wollen und erwarten sie eine verbesserte Kundenerfahrung und fordern verbesserte Serviceleistungen, wie etwa ein schnelles und stabiles Bord-WLAN, bequemeres elektronisches Ticketing und Reiseupdates in Echtzeit.

Bahnbetreiber haben zudem stets mit der Aufgabe zu kämpfen, die Verwaltung ihrer alternden und dichten Infrastruktur zu optimieren und zu verschlanken. Es besteht ein dringender Bedarf, die Betriebseffizienz zu verbessern, insbesondere durch die Implementierung von zusätzlichen Methoden der vorausschauenden Instandhaltung, durch die potenzielle Probleme erkannt werden können, bevor sie auftreten. Dieser Strategietyp wird als wesentlich betrachtet, um das Ziel eines profitableren Betriebs zu erreichen, und bietet eine Gelegenheit zur Reinvestition in das Schienennetz.

Die COVID-19-Pandemie stellt eine zusätzliche Herausforderung dar. Es wird zwar erwartet, dass die Fahrgastzahlen sich erholen, wenn die nationalen Beschränkungen des öffentlichen Lebens aufgehoben werden, aber es wird ein verstärkter Fokus auf Hygiene und soziale Distanzierung gelegt werden müssen. Die Sicherheit der Schienenwege und der Schienenfahrzeuge ist immer ein zentraler Faktor gewesen, der im Bahnverkehr berücksichtigt werden musste – aber nun sind zusätzliche Facetten zu berücksichtigen.


Alle an Bord – die Reise der digitalen Transformation

Technologie tritt in den Fokus

Wenn der Schienenverkehr langfristig relevant bleiben soll, gibt es also eindeutig keinen Platz für Selbstzufriedenheit. Die Bahnbranche reagiert auf viele dieser aufkommenden Herausforderungen, indem sie auf die Digitalisierung setzt, um intelligentere Lösungen zu liefern, die die Kundenbedürfnisse erfüllen. Zahlreiche Technologietrends wie IoT, 5G Multi-Access Edge Computing (5G MEC), künstliche Intelligenz (KI), Big Data, Cloud Computing und Blockchain werden auf zunehmend innovative Weise miteinander verknüpft, um an jeder Stelle des Bahnnetzes den Wandel voranzutreiben.

KI wird für diese Reise der digitalen Transformation eine besonders kritische Rolle einnehmen. Der Einsatz intelligenter Sensoren und flächendeckender Konnektivität bedeutet, dass Bahnsysteme mehr Daten produzieren als je zuvor – die Betreiber müssen eine wahre Datenflut bewältigen. Künftig wird KI in zunehmendem Maße dazu eingesetzt werden, aus diesen Informationen Nutzen zu ziehen, die Betreiber mit praktisch anwendbaren Erkenntnissen für die Entscheidungsfindung zu versorgen und sogar automatische Reaktionen zu generieren, wenn dies angebracht ist.

Nur durch die Anwendung von KI kann die wahre Macht der Daten, der Analysen und der Cloud dafür genutzt werden, das Fahrgasterlebnis, den Bahnbetrieb, die Anlagenerhaltung und die Sicherheit zu verbessern. Letztlich wird dies zu einer gesteigerten Kundenzufriedenheit und gesteigerten Umsätzen bei reduzierten Kosten führen.


Alle an Bord – die Reise der digitalen Transformation

Digitalisierung in Aktion

Aber was wird das in der Praxis für Fahrgäste und Betreiber bedeuten? Von dem Moment an, in dem ein Fahrgast einen Bahnhof betritt, könnte eine automatische erkennung des Mund-und Nasenschutzes und einer erhöhter Körpertemperatur mithilfe sensorgestützter Systeme erfolgen, die Bahnhofsmanager auf Regelverstöße oder eine mögliche Erkrankung aufmerksam machen.

Die Kunden könnten indessen Angebote zur kontaktlosen Handdesinfektion nutzen, um für zusätzliche Hygiene zu sorgen. Der Check-In könnte ebenfalls über kontaktloses Ticketing und kontaktlose Gepäckaufgabestellen bewerkstelligt werden, mit automatischer Zahlung per Smartphone.

Auch die Navigation könnte durch die Digitalisierung transformiert werden. Durch Anwendung von Sensoren und Sichtsystemen können Aufgaben wie die Fahrgastzählung ausgeführt werden, die zur Implementierung von dynamischeren Beschilderungen führen kann, welche anhand der Fahrgastströme automatisch angepasst werden. In ähnlicher Weise werden auch die Fahrgastinformationssysteme responsiver und aktueller und bieten Echtzeitinformationen zum Grad der Wagenbelegung, während die Fahrgäste in ihren Zug einsteigen. Eine verbesserte WLAN- und 5G-Konnektivität – sowohl im Bahnhof als auch im Zug – wird den Fahrgästen eine Internetverbindung mit niedriger Latenz bieten, die es ihnen ermöglicht, die Fahrzeit uneingeschränkt zur Arbeit oder Entspannung zu nutzen.

Auch Bahnbetreiber können signifikante Effizienzvorteile erzielen. Stark risikobehaftete Anlagen wie etwa Zugtüren, Stromabnehmer oder Radsätze können mit Sensoren ausgestattet werden, um Anomalien zu erkennen und Betriebsstörungen oder -ausfälle zu vermeiden. Zusätzlich können Sensoren, die an der Unterseite der Schienenfahrzeuge montiert werden, zur Überwachung des Gleiszustands während der Fahrt genutzt werden. Diese Daten ermöglichen den Betreibern eine bessere Zustandsüberwachung ihrer Anlagen und reduzieren so unerwartete Fehler. Zugleich könnten Systeme zur Hindernis- und Eindringungserkennung eingesetzt werden, um etwa Schutt, Tiere, Menschen oder Fahrzeuge zu erkennen, die sich an oder auf den Gleisen befinden oder diese kreuzen. Diese Systeme wären in der Lage, die Betreiber zu alarmieren oder eine sofortige autonome Reaktion einzuleiten.

Die automatische Zugsicherung ist ein weiterer spannender Digitalisierungsbereich. Gegenwärtig werden Bahngleise in unterschiedliche Streckenabschnitte unterteilt. Mithilfe von Bodenanlagen wird erkannt, wenn sich ein Zug in der Nähe befindet. Durch Signale wird entgegenkommenden Zügen mitgeteilt, ob das Einfahren in einen Abschnitt sicher ist. Bei diesem System bleibt die genaue Position eines Zugs allerdings unbekannt, was zu Einschränkungen der Planmäßigkeit des Zugverkehrs führen kann.

Fortschritte im Bereich der KI helfen nun aber dabei, eine verstärkte Automatisierung des Zugbetriebs zu implementieren – mit im Führerraum verfügbaren Signal- und Geschwindigkeitskontrollsystemen, die von Technologie unterstützt werden, die ein breites Spektrum an Faktoren berücksichtigt, wie etwa Gleiskapazität, Wetterbedingungen und Fahrplan, um Optimierungen der Geschwindigkeit und Streckenplanung zu kalkulieren. KI-Videoanalysen können die genaue Position eines Zugs triangulieren und diese Information an die Zugsteuerung und an andere Züge übermitteln, die im Schienennetz unterwegs sind. Diese fortschrittlichen Positioniersysteme könnten es Zügen ermöglichen, mit geringeren Abständen zueinander zu fahren – was die Kapazität steigern würde und Engstellen im Schienennetz reduzieren würde.

Und zu guter Letzt wird das gesamte Netz zur Sicherheit videoüberwacht. Videoanalysen mithilfe modernster KI können dazu beitragen, herkömmliche Videoüberwachungssysteme in intelligente Echtzeit-Überwachungssysteme zu transformieren, die in der Lage sind, verdächtigtes Verhalten in Zügen oder Bahnhöfen zu erkennen, Vandalismus an Zügen zu erkennen oder Fahrgäste zu erkennen, die versuchen, Ticketsperren zu umgehen. Diese zusätzlichen Fähigkeiten nehmen den Betreibern die Aufgabe ab, ständig die Videoüberwachung im Auge zu behalten, wodurch Mitarbeiter für andere Aufgaben eingesetzt werden können.


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Die Kraft der Partnerschaft

Es kann also kein Zweifel daran bestehen, dass Digitalisierung und KI-Einsatz ein enormes Potenzial für den Schienenverkehr bergen. Die Herausforderung für Betreiber besteht jedoch darin, solche Innovationen auf kostenwirksame und ergebnisorientierte Art auf den Markt zu bringen. Dies erfordert, dass Hochleistungstechnologien für Vernetzung, Konnektivität, Datenverarbeitung und KI reibungslos zusammenarbeiten – und das oft in widrigen Außenumgebungen, in denen Faktoren wie Temperatur und Vibration zum Tragen kommen.

Schienensystem-Integratoren und Betreiber müssen also mit vertrauenswürdigen Technologieanbietern zusammenarbeiten, welche die einzigartigen Eigenschaften des Bahnwesens bewältigen können. Technische Ausstattungen müssen individualisiert und gegebenenfalls besonders widerstandsfähig sein und ihre Übereinstimmung mit globalen Compliance- und Sicherheitsstandards muss zertifiziert sein. Systemanbieter müssen Lösungen mit langer Lebensdauer und langfristigem Support anbieten können und ihren Kunden zudem einen Mehrwert durch softwarebasierte Produktdesignleistungen bieten können, welche die Markteinführungszeit verkürzen.

Durch strategische Partnerschaften können die bewährten Fähigkeiten bereitgestellt werden, die notwendig sind, um dies Wirklichkeit werden zu lassen, so zum Beispiel ADLINKs Partnerschaft mit Intel. Diese Vereinbarung hat zu einem breiten Spektrum von einsatzbereiten Produkten für den Bahnsektor geführt, die es Bahnunternehmen ermöglichen, ihren Betrieb zu digitalisieren und bahnbrechende KI-Anwendungen zu entwickeln, um die Macht der Daten freizusetzen.

Bahnunternehmen können diesen Prozess beginnen, indem sie einen aus vier Schritten bestehenden Prozess implementieren – Bewertung und Definition der Zukunft; Erstellung eines Plans; klein anfangen und schnelle Fortschritte machen; Gelerntes teilen und wiederholen.

Indem sie sich auf diese Weise die Kraft der Partnerschaft zunutze machen, können Unternehmen die rasche und effiziente Digitalisierung des Bahnverkehrs zum Nutzen aller in die Wege leiten.

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