Presseinformation 079/2022

Neuer Sensor ermöglicht mehr Züge auf einer Strecke

Genaue Bestimmung von Zugpositionen könnte Kapazitäten bestehender Schienennetze stark erhöhen
Mithilfe eines Sensors können Forschende des KIT die genaue Position eines Zuges bestimmen und so den Schienenverkehr effizienter machen. (Foto: Bosch Zünder/Jan Potente)
Mithilfe eines Sensors können Forschende des KIT die genaue Position eines Zuges bestimmen und so den Schienenverkehr effizienter machen. (Foto: Bosch Zünder/Jan Potente)

Um Menschen oder Waren klimaschonend von A nach B zu bringen, gilt der Schienenverkehr als optimal. Doch mangelnde Kapazitäten, häufige Verspätungen und teils unvorteilhafte Taktung dämpfen die Begeisterung vieler Reisender für die Bahn. Könnten innerhalb eines engeren Zeitraums mehr Züge auf demselben Gleis fahren, ließen sich viele dieser Engpässe abmildern oder gar beseitigen. Expertinnen und Experten des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und von ITK Engineering haben jetzt einen Sensor entwickelt, der mittels magnetischen Fingerabdrucks die Position von Zügen genau ermittelt. Das könnte die Kapazität des bestehenden Schienennetzes enorm steigern.

„Indem wir die Position eines Zuges auf dem Gleis genauer und zuverlässiger bestimmen als bisher, können Züge in kürzeren zeitlichen Abständen einen Gleisabschnitt passieren – die Kapazität pro Gleiskilometer steigt“, sagt Dr. Martin Lauer vom Institut für Mess- und Regelungstechnik (MRT) des KIT. Die Funktionsweise des neuen Magnetic Railway Onboard Sensor (MAROS) ist simpel: „Auch ein Bahngleis aus Metall hat eine Art Fingerabdruck, der an jeder Stelle ein ganz individuelles Profil aufweist“, erläutert Lauer. Der MAROS kann diesen Fingerabdruck genau erkennen. „Somit lassen sich Züge weltweit gleisgenau und kontinuierlich lokalisieren“, sagt Tobias Hofbaur, Programmmanager Bahntechnik bei ITK Engineering.

Entscheidende Vorteile gegenüber heute gängiger Ortung per GPS oder Kamera

„Dazu erzeugt der Sensor, befestigt an der Fahrzeugunterseite, ein elektromagnetisches Feld, das von den ferromagnetischen Stoffen wie den Schienen oder dem Befestigungsmaterial der Schienen beeinflusst wird. Der Sensor misst, wie stark das elektromagnetische Feld verändert wird. So lässt sich jedem Streckenabschnitt ein exakter elektromagnetischer Fingerabdruck zuteilen“, erläutert Lauer. Um die individuelle Ortssignatur einer exakten geographischen Position zuordnen zu können, braucht es ein Software-Backend inklusive intelligenter Algorithmen. „So muss jede Bahnstrecke mindestens einmal abgefahren und vermessen werden, ehe diese Daten dann mit Kartenmaterial der Zugstrecke übereinandergelegt werden können“, sagt Hofbaur. Dann kann jeder folgende Zug präzise lokalisiert werden.

Gleisgenaue Lokalisierung von Zügen

Heute weltweit genutzte Lösungen, um die Position von Zügen zu bestimmen, haben sämtlich Defizite, die der MAROS-Sensor umgeht: Im Gleis verbaute Informationsträger (Balisen) sind zuverlässig, aber teuer. Kamerasysteme haben den Nachteil, dass sie bei Nacht oder Schneefall nur eingeschränkt funktionieren. GPS-Signale stoßen in Tunnels, Gebirgstälern oder Häuserschluchten an ihre Grenzen. Außerdem lässt sich durch sie nicht sicher erkennen, welches von mehreren nebeneinanderliegenden Gleisen befahren wird. „Aber eben diese genaue Lokalisierung ist für den Eisenbahnbetrieb zwingend notwendig und lässt sich über MAROS erreichen“, sagt Lauer. „Die Lokalisierung ist somit exakter denn je, kostengünstiger als andere Technologien und weltweit auf allen Stahlschienen einsetzbar“, ergänzt Hofbaur. „Ein flächendeckender Einsatz des MAROS verspricht eine um 35 Prozent bessere Auslastung von Schienennetzen.“

Präsentation auf InnoTrans

Testfahrten auf unterschiedlichen Streckenabschnitten in Österreich haben stattgefunden. Auf Teilen der West- sowie Nordbahn in der Nähe von Wien konnten die Forschenden belegen, dass der Sensor funktioniert. Auf dem Markt verfügbar soll der Sensor bis Anfang 2025 sein. Präsentieren werden sie ihre Ergebnisse auf der Fachmesse InnoTrans vom 20. bis 23. September in Berlin.

Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 800 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 22 300 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.

mex, 08.09.2022
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