High- Tech Bahn
3D-Modell des Monorail Systems für São Paulo, Foto: © Bombardier

Einblicke in führerlose Fahrzeug- und Transportsysteme

Automatisierte Fahrzeug- und Transportsysteme finden immer mehr Verwendung, weil Sicherheit und Effizienz zusammenwachsen.

Vancouver, die kanadische Metropole, von vielen als die schönste Stadt der Welt bezeichnet, und das im Vergleich dazu eher beschauliche Nürnberg haben auf den ersten Blick nicht viele Gemeinsamkeiten. Seit 2008 allerdings lautet der kleinste gemeinsame Nenner ›vollautomatisierte U-Bahn‹. Während in Vancouver aus Anlass der Weltausstellung Expo bereits seit 1986 U-Bahnen ohne Fahrer auskommen, besitzen die Franken seit drei Jahren ein solches System.

Dafür nicht ganz unverantwortlich ist Jürgen Zöbl. Der Siemens- Vertriebsleiter für Straßen- und U-Bahnen in Süddeutschland ist für den Vertrieb der Systeme zuständig, in diesem Fall für die Verkehrsaktiengesellschaft Nürnberg (VAG).

»Ausgangspunkt des Projekts war der Bau der neuen Linie U3, die Teile ihrer Strecke gemeinsam mit der damals bereits bestehenden U2 nutzt. Um den Takt zu erhöhen waren Investitionen in Automatisierung und Sicherheitstechnik notwendig. Schließlich hat man sich für ein automatisiertes System entschieden, weil dadurch der Kundenkomfort verbessert werden kann: mit dichten Taktzeiten, schneller Einsetzbarkeit und mehr Sicherheit für die Fahrgäste«, beschreibt der studierte Diplom-Elektrotechniker ein paar Vorteile des Fahrens ohne Fahrer.


Am Anfang des Projekts stand eine Machbarkeitsstudie, die die technischen Parameter ermitteln und die Finanzierung prüfen sollte. Das Besondere an ›RUBIN‹, so der Name des Projekts, der für ›Realisierung einer automatisierten U-Bahn in Nürnberg‹ steht: Der Mischbetrieb aus konventionellen, also von Menschen gesteuerten, und automatischen Fahrzeugen, der während der Umstellung lief und nach Siemens- Angaben weltweit einmalig war.

Nach der Machbarkeitsstudie standen Grobplanung und Ausschreibung an, anschließend starteten Konstruktion und Fertigung. Die letzten Schritte waren die Inbetriebsetzung der Bahn, viele Tests in den Jahren 2005 bis 2008, die Zulassung und schließlich seit 2008 der Betrieb. Doch wie funktioniert so eine automatisierte U-Bahn? Jürgen Zöbl erklärt:

»Die Fahrzeuge werden von der zentralen Service-Leitstelle bei der VAG gesteuert. Die technischen Komponenten und die Mitarbeiter in der Leitstelle übernehmen die Aufgaben der Fahrer, die Leitstelle ist das Gehirn des gesamten öffentlichen Personennahverkehrs, den die VAG in Nürnberg koordiniert. Jedes Fahrzeug kann einzeln angesteuert und überwacht werden. Das Personal kann zu jedem Zug und jedem Bahnsteig direkten Sicht- und Sprechkontakt aufnehmen, die Bahnsteige sind überwacht. Sobald eine Person in den Bahnsteig fällt, werden die Züge automatisch angehalten.«

Die Steuerung der Fahrzeuge erfolgt dabei über elektronische Systeme. »Wir haben unterschiedliche Überwachungssysteme eingebaut, um die Sicherheit der Fahrgäste zu erhöhen – beispielsweise Bahnsteiggleisüberwachung, Hinderniserkennung an den Fahrzeugen, intelligente Türsysteme, Spaltüberbrückungen an den Türen und Brandmelder «, berichtet der 40-Jährige.

Fahrzeug- und Transportsysteme: Projekte weltweit

Auf ganz ähnliche Weise funktioniert die U-Bahn im 8.200 Kilometer entfernten Vancouver. Verantwortlich für die technische Umsetzung zeichnet sich hier Bombardier, einer der weltweit größten Hersteller von Business-Jets, Regionalverkehrsflugzeugen und eben Schienenverkehrstechnik.

»Wir bieten ein Komplettprogramm an, wenn eine Stadt oder Kommune ein Transportsystem benötigt – vom Design über Fertigung, Installation und Inbetriebnahme bis hin zu Betrieb und Wartung«, berichtet Stefan Krispin, der Elektrotechnik studiert hat und bei Bombardier verantwortlich für das Angebotswesen ist. Bombardier hat das weltweit erste automatische Zugsystem entwickelt.

1971 nahmen am Flughafen in Tampa/Florida acht Fahrzeuge ihren Betrieb auf, um Passagiere zwischen den Terminals hin- und herzutransportieren.

Mittlerweile sind diese Systeme keine Seltenheit mehr und weltweit im Einsatz, sei es in Madrid, London, Frankfurt, Riad, Kuala Lumpur, Guangzhou, Miami oder Newark/New York.

»Am Flughafen Heathrow haben wir am neuen Terminal 5 ein automatisiertes System implementiert, das 6.500 Passagiere pro Richtung und Stunde transportieren kann. In Sao Paulo sind wir gerade dabei, ein 24 Kilometer langes Monorail-System zu schaffen, das bis zu 40.000 Passagiere pro Richtung und Stunde befördern kann. Damit setzen wir neue Maßstäbe in diesem Marktsegment, denn unser System erlaubt den schnelleren Bau von Nahverkehrslinien mit ebenso hohen Beförderungskapazitäten wie traditionelle U-Bahn-Systeme«, so Krispin.

Die Vorteile automatisierter Systeme liegen für ihn auf der Hand: »Neben einer höheren Sicherheit erreichen wir dadurch, dass Beschleunigungs- und Bremsvorgang immer gleich sowie die Umlaufund Taktzeiten gleichmäßig sind und so mit weniger Zügen mehr Kapazität erzielt werden kann. Das bedeutet ebenso Kosteneinsparungen in Bezug auf Energie, Anzahl der Züge und Verschleiß.«

Die Aufgaben der Zukunft sieht Krispin unter anderem darin, dem Kunden weniger Lebenshaltungskosten der Systeme aufzulegen. Möglich wird das durch eine leichtere Bauweisen der Systeme, eine verbesserte Aerodynamik der Fahrzeuge und die Verringerung des Wartungsaufwandes.

SaLsA: Logistik- und Transportfahrzeuge

Automatische Fahrzeugsysteme dienen aber nicht nur dazu, um Personen von A nach B zu bringen. Im vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderten Projekt SaLsA (Sichere autonome Logistikund Transportfahrzeuge im Außenbereich) werden Systeme für fahrerlose Logistik- und Transportfahrzeuge konzipiert und entwickelt, die einen effizienten und unfallfreien Betrieb insbesondere auf dem Außengelände von Betriebshöfen ermöglichen.

»Derzeit werden fahrerlose Transportsysteme hauptsächlich innerhalb von Werkshallen eingesetzt. Der Zugang zu diesen Hallen ist meist nur geschultem Personal erlaubt. Zudem fahren die automatischen Fahrzeuge sehr langsam, um Kollisionen eigenständig und zuverlässig vermeiden zu können. Das neue System muss so ausgelegt werden, dass jede Art von möglichen Kollisionen auch bei höherer Fahrgeschwindigkeit zuverlässig erkannt wird und zum Anhalten oder Umfahren des Hindernisses führt«, erklärt Professor Axel Hahn, Bereichsvorstand Verkehr am OFFIS Institut für Informatik in Oldenburg.


In der Umsetzung soll das dann wie folgt aussehen: Um mögliche Kollisionen zuverlässig zu erkennen, muss der Fahrweg durch Sensorik überwacht werden. Ermöglicht werden kann das durch den Einsatz von stationärer Sensorik, die an festen Punkten des Geländes angebracht ist. Diese Sensoren übermitteln ihre Wahrnehmung an eine Zentrale, welche die Daten zusammenführt, deren Qualität überprüft und damit feststellt, welche Bereiche gesichert frei sind und mit höherer Geschwindigkeit befahren werden können. Die Zentrale informiert darüber das Fahrzeug, welches sich zusammen mit der eigenen Onboard-Sensorik ein genaues Bild seiner Umgebung schaffen und somit sichere Fahrmanöver planen und durchführen kann.

»Mit diesem Prinzip kann ein Fahrzeug sogar um eine Gebäudeecke ›herumsehen‹ und damit potenziell gefährliche Situationen frühzeitig erkennen«, erläutert Professor Hahn.


Projekt Salsa

Das Projekt wird ihm Rahmen des ›AUTONOMIK‹- Förderprogramms des BMWi mit rund drei Millionen Euro unterstützt. Neben SaLsA werden dort zwölf weitere Forschungsprojekte unter dem Themengebiet ›Autonome und simulationsbasierte Systeme für den Mittelstand‹ gefördert.

Die Götting KG bringt als Hersteller von Umgebungssensoren und Spurführsystemen ihre Erfahrung im Bereich der Fahrzeugautomatisierung in das Projekt ein. OFFIS erforscht moderne Methoden zur Sensordatenfusion und erarbeitet das Sicherheitskonzept. Ebenfalls beteiligt sind das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik, die Firma Data Innotec sowie die ifm electronic GmbH.


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