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Zuordnung zu laufenden Projekten

Automatisierung und Digitalisierung bahnbetrieblicher Funktionen

AuDiBaF

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Projektbeschreibung:

Übergeordnetes Ziel ist es, Beiträge zur Innovation, Automatisierung und Digitalisierung im Schienenverkehr zu leisten. Das Projekt besteht dazu aus drei Teilprojekten:

Teilprojekt 1: Testmanager, Forschungskoordinator und Netzwerkmanager

Ziel des Teilprojektes ist die Unterstützung des operativen Funktionierens des SRCC als gesamthaftes Innovationssystem durch die Schaffung zentraler Innovationsstellen für die Wahrnehmung koordinierender Managementaufgaben. Dies betrifft einen Testmanager (zur Koordination des Einsatzes der Forschungsinfrastruktur im Rahmen von Forschungsprojekten), einen Forschungskoordinator (Koordination der Forschungspartner und -aktivitäten) und einen Netzwerkmanager (Ausbau des institutionalierten SRCC-Netzwerks, Verstetigung und Intensivierung der Zusammenarbeit der Netzwerkpartner).

Teilprojekt 2: Mensch-Technik Interaktion im Bahnbetrieb – Untersuchung Train Monitoring and Control psychologisch und technisch (TMC PT)

Überblick Teilprojekt 2 als PDF

Ziel dieses Teilprojektes ist die interdisziplinäre Untersuchung und prototypische Umsetzung der Mensch-Technik-Interaktion (Teleoperation) im Bahnbetrieb (mit Fokus auf Kognition, Usability, Ende-zu-Ende-Latenz und Echtzeitverhalten sowie Ereignisidentifikation und -anzeige), um zur Automatisierung des Schienenverkehrs beizutragen.

Das Projekt erfasst systematisch die Aufgaben eines Teleoperateurs und leitet die Anforderungen an Teleoperationsarbeitsplätze aus Sicht der Operateure ab.
Das Ziel des Projektes besteht im Aufbau eines prototypischen Teleoperationsarbeitsplatzes, der empirisch und menschzentriert nach DIN 9241-210:2019 entworfen und evaluiert wird.

  • Konzepte für Teleoperationsarbeitsplätze gibt es bisher für automatisierte U-Bahnen und im Straßenverkehr, sie können jedoch nicht auf das offene Schienenverkehrsnetz der Bahn übertragen werden.
  • Eine Forschungslücke stellt die Entwicklung von Mensch-Maschine Schnittstellen für die Fernsteuerung von Zügen im Kontext von automatisierten Bahnlösungen dar. Bisher sind diese nicht auf die die Bedürfnisse und Anforderungen von Operateuren in diesen Bereichen zugeschnitten.
  • Die technischen Herausforderungen liegen insbesondere in der Erstellung eines echtzeitfähigen Rechnersystems für die Verarbeitung der (Video-)Daten und im Aufbau einer Kommunikation zwischen Zug und Infrastruktur sowie einer komplementären, funksystembasierten Umfelderkennung.

  • Durch eine hierarchische Aufgabenanalyse der aktuellen Aufgaben eines Triebfahrzeugführers durch Testfahrten und Interviews werden die Automatisierungsgrade des zugseitigen Systems entwickelt.
  • Die zukünftigen Aufgaben des Teleoperateurs wurden in einem Expertenworkshop abgeleitet.
  • Die Bedienoberfläche des Teleoperationsarbeitsplatzes wird durch Methoden der Human Factors Forschung (Anforderungsanalysen, Prototypenerstellung) menschzentriert entwickelt und in Usability-Testungen iterativ evaluiert und angepasst (nach DIN 9241-210:2019) sowie technisch umgesetzt.
  • Die Analysen identifizierten Kommunikationsprozesse als einen der zentralen Aufgabenbereiche eines Operateurs für eine effiziente Systemumsetzung.
  • Durch die Teleoperation von Rangierfahrten von Zugdepot bis Bahnhofsgleis kann die Fahrzeiteffizienz von Triebfahrzeugführenden erhöht werden.

Teilprojekt 3: Virtualisierung von Balisen(teil-)funktionen durch Fiber Optic Sensing (VdFOS)

Überblick Teilprojekt 3 als PDF

Mit der Virtualisierung von Balisen(teil-)funktionen auf Basis des Fiber Optic Sensing wird in diesem Teilprojekt ein Ansatz zur Digitalisierung der Leit- und Sicherungstechnik erforscht (inkl. Schnittstellendefinition, Algorithmenentwicklung und -implementierung), um langfristig die Streckenkapazitäten erhöhen zu können.

  • Das Projekt verfolgt das Ziel der Entwicklung und Erprobung eines alternativen Ortungsverfahrens zur Ergänzung der konventionellen Balisentechnik im Bahnbetrieb.
  • Durch den Einsatz der Technologie Fiber Optic Sensing (FOS) soll eine präzise, robuste und infrastrukturbasierte Lokalisierung von Zügen ermöglicht werden, die eine höhere Flexibilität und Skalierbarkeit im Rahmen digitaler Leit- und Sicherungstechnik erlaubt.
  • Die herkömmliche Ortung mittels Eurobalisen ist bei Blockverdichtungen mit erheblichem Ausrüstungs- und Planungsaufwand verbunden und weist strukturelle Einschränkungen hinsichtlich Flexibilität und Anpassungsfähigkeit auf.
  • Um die angestrebten Kapazitätssteigerungen und Systemrobustheit zu erreichen, ist ein alternatives, weniger starr ausgelegtes Ortungssystem erforderlich.
  • Die technischen Herausforderungen liegen insbesondere in der Genauigkeit der Positionsermittlung, welche maßgeblich durch die Gleisinfrastruktur und baulichen Gegebenheiten beeinflusst wird, sowie der eineindeutigen Identifikation der Fahrzeuge.

  • Im Projekt wird untersucht, wie Züge durch gezielte akustische Emissionen eindeutig lokalisiert werden können, wobei die Signale über FOS-Systeme entlang bestehender Glasfaserkabel detektiert werden.
  • Verschiedene Emissions- und Codierungsverfahren sowie deren algorithmische Auswertung werden analysiert, prototypisch implementiert und unter realen Bedingungen getestet.
  • Die Ergebnisse sollen zeigen, ob virtuelle Balisen zuverlässig erzeugt und in bestehende ETCS-Systeme integriert werden können, ohne massive Änderungen an der primären Fahrzeugausrüstung.
  • Das Ziel ist die Bereitstellung einer praxistauglichen, sicheren und zukunftsfähigen Ortungstechnologie, die den Anforderungen moderner Bahninfrastrukturen gerecht wird.

Projektinformationen:

Status: in Bearbeitung

Laufzeit: 01/2024 – 12/2026

Partner:

  • Technische Universität Chemnitz mit der Professur für Allgemeine Psychologie und Human Factors (Teilprojekt 2), Betriebssysteme (Teilprojekt 3), Mensch und Technik (Teilprojekt 2), Nachrichtentechnik (Teilprojekte 2 und 3), Rechnerarchitekturen und -systeme (Teilprojekt 2), Unternehmensrechnung und Controlling (Teilprojekt 2) sowie dem Zentrum für Wissens- und Technologietransfer (Teilprojekte 1 und 2)
  • Smart Rail Connectivity Campus e. V.
  • Frauscher Sensortechnik Deutschland GmbH
  • DB InfraGO AG

Förderprogramm: Deutsches Zentrum Mobilität der Zukunft, DZM – 1. Förderphase

BMV

Link zur Seite des BMV

EnviSys-FC

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Projektbeschreibung:

Im Eisenbahnsektor gilt wie auch in anderen Sektoren das verkehrspolitische Ziel, Dieseltriebfahrzeuge durch Fahrzeuge mit alternativen Antriebstechnologien zu ersetzen. Dies hätte zur Folge, dass prinzipiell mehr regenerative Primärenergieträger genutzt werden können, dass der Bedarf fossiler Energiequellen sinkt und weniger lokale Emissionen anfallen. Eine vollständige Elektrifizierung aller Bahnstrecken ist in diesem Zusammenhang als äußerst unwahrscheinlich anzunehmen, da diese mit sehr hohen Kosten und (Personal-)Aufwand verbunden wäre und somit kurz- und mittelfristig nicht umsetzbar ist. Hauptgrund ist, dass eine Elektrifizierung auf schwach ausgelasteten Strecken in der Regel nicht wirtschaftlich ist. Die Antriebstopologien von Hybridtriebfahrzeugen unterscheiden sich mehr oder weniger stark von den etablierten Topologien. Das bedeutet, dass zusätzliche Komponenten hinzukommen (z. B. Brennstoffzellen, Akkumulatoren) und andere entfallen (z. B. Dieselmotoren, Getriebe mit veränderbarer Übersetzung). Die Topologien von Wasserstofftriebzügen und Dieseltriebzügen unterscheiden sich somit grundlegend, während der einzige Unterschied zwischen einem herkömmlichen elektrischen Triebzug und einem Oberleitungs-Batterie-Hybridzug lediglich der zusätzliche Akkumulator am Gleichspannungszwischenkreis ist. Daher benötigen alternative Triebfahrzeuge abhängig von ihrer Topologie speziell zugeschnittene Energiemanagementsysteme. Dieses Projekt befasst sich mit Wasserstofftriebzügen. Ziel ist es, ein Energiemanagement-System zu entwickeln, das im Zusammenspiel mit Fahrerassistenzsystemen, die bereits jetzt Soll-Geschwindigkeitsprofile ermitteln, eine optimale Strategie zum Zusammenwirken der Komponenten (v. a. Brennstoffzelle und Puffer-Akkumulator) ausgibt. Hierbei werden insbesondere Aspekte der energetischen Effizienz, aber auch Aspekte der Degradation und somit der Lebensdauer der Komponenten in Abhängigkeit von der Betriebsstrategie betrachtet.

Projektinformationen:

Status: beendet

Laufzeit: 01/2021 – 12/2023

Partner:

  • Smart Rail Connectivity Campus gGmbH
  • Ident.tec GmbH
  • TU Chemnitz mit der Professur für alternative Fahrzeugantriebe

Förderprogramm: ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

ViMimo

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Projektbeschreibung:

Die Region Erzgebirge ist traditionell sehr stark von kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) im fertigenden Bereich geprägt. Durch die häufige Abhängigkeit von Großunternehmen sind die regionalen Unternehmen für potenzielle Nachwuchskräfte als Arbeitgeber aber nicht attraktiv. Der Fachkräftemangel für das Erzgebirge wird sich somit in den kommenden Jahren weiter verschärfen. Es gilt, insbesondere in den mathematischen, technischen und naturwissenschaftlichen Bereichen (MINT) Kinder und Jugendliche frühzeitig für die Aufgabenbereiche und Unternehmen in der Region zu begeistern. Dafür soll im Rahmen des Vorhabens ein Vermittlungskonzept entwickelt werden, das modular aufgebaut ist und in das bereits bestehende, schulische Bildungsangebot integriert werden kann. Es soll konkret auf verschiedene Bildungsphasen (Primärstufe, Sekundärstufe) und -wege (Oberschule, Gymnasium) zugeschnittene Inhalte umfassen, mit denen unter Schüler*innen der Region eine stärkere Begeisterung für MINT-Fächer und Themen geweckt werden kann. Als “Anschauungsobjekte” dienen der Mobilitätssektor sowie die vor dem Hintergrund der zunehmenden Digitalisierung und Automatisierung, aber auch der Ausrichtung auf alternative, nachhaltigere Antriebe in der Region vorhandenen und entstehenden Wertschöpfungszweige. Innerhalb des Mobilitätssektors eignet sich der Schienenverkehr für die erlebnisorientierte Vermittlung von Inhalten und Schwerpunkten.

Projektinformationen:

Status: beendet

Laufzeit: 09/2022 – 01/2023

Partner:

  • Smart Rail Connectivity Campus e. V.
  • neovendi GmbH

Förderprogramm:

Fachkräfterichtlinie zur Fachkräftesicherung im Freistaat Sachsen (Diese Maßnahme wird mitfinanziert mit Steuer-mitteln auf Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushaltes​)

5G4Rail

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Projektbeschreibung:

Das Projekt soll definieren, wie der 5G-Mobilfunkstandard künftig im Bahnbereich das bisherige System „GSM-R“ (Global System for Mobile Communication – Rail) ablösen und darüber hinaus für weitergehende, zukünftige Anwendungsgebiete im Bahnsystem der Zukunft genutzt werden kann. Die Motivation liegt darin begründet, dass einerseits die Verfügbarkeit von Komponenten des alten GSM-R stets schwieriger wird und GSM-R absehbar dem Ende seiner wirtschaftlichen Nutzungsdauer entgegengeht. Andererseits ist die Bandbreite der Datenübertragung bei GSM-R auf einen niedrigen Wert beschränkt.

Projektinformationen:

Status: beendet

Laufzeit: 07/2021 – 10/2024

Partner:

  • Technische Universität Chemnitz mit den Professuren Nachrichtentechnik und Kommunikationsnetze

Förderprogramm: Gefördert durch das BMBF im Rahmen des WIR! Förderprogramms

ReViCaT

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Projektbeschreibung:

Mit dem Projekt soll die technische Machbarkeit untersucht werden, um zu evaluieren, welche Möglichkeiten mit einer Videoübertragung basierend auf den derzeit im Projekt DAC4EU getesteten Datenübertragungssystemen möglich sind, aber auch wo die Grenzen liegen. Im Rahmen dieses Projektes soll untersucht werden, welche technischen Möglichkeiten für die Realisierung einer solchen Videoübertragung bestehen, hier insbesondere, ob die favorisierten Datenübertragungssysteme (SPE, PLC und Wifi) für die Videoübertragung verwendet werden können.

Projektinformationen:

Status: beendet

Laufzeit: 01/2023 – 12/2024

Partner:

  • Technische Universität Chemnitz mit der Professur für Digital- und Schaltungstechnik
  • CE Cideon Engineering GmbH & Co. KG
  • SYS TEC electronic AG
  • OWITA GmbH

Förderprogramm: Gefördert durch das BMBF im Rahmen des WIR! Förderprogramms

Inno I

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Projektbeschreibung:

Ziel des Vorhabens ist die gezielte Umsetzung der im Rahmen des WIR!-Konzepts erarbeiteten und im Rahmen des Projektes „Strategieweiterentwicklung des Smart Rail Connectivity Campus“ weiterentwickelten und konkretisierten Teilstrategien. Dazu werden im Vorhaben strategische Maßnahmen umgesetzt, die einen Beitrag zur Erreichung der mit dem SRCC verfolgten Entwicklungsziele leisten.

Projektinformationen:

Status: beendet

Laufzeit: 05/2021 – 04/2024

Partner:

  • Smart Rail Connectivity Campus e. V.
  • DB Netz AG
  • Wirtschaftsförderung Erzgebirge GmbH

Förderprogramm: Gefördert durch das BMBF im Rahmen des WIR! Förderprogramms

UseXS

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Projektbeschreibung:

Die im WIR!-Projekt “Smarte Mobilitätsketten im ländlichen Raum” entwickelten Ansätze für eine Feinerschließung der überwiegend dörflichen Strukturen im Erzgebirgskreis sollen in diesem Vorhaben in ein umsetzungsreifes Betriebskonzept sowie einen konkreten Umsetzungsplan überführt werden. Ergebnis soll ein Feinkonzept sein, das – entsprechende Finanzierung vorausgesetzt – direkt in die Umsetzung starten kann. Zudem ist im Vorhaben der pilothafte Einsatz eines autonomen Shuttles in der WIR!-Region geplant, das an die herausfordernden Gegebenheiten im ländlichen Mittelgebirgsraum angepasst wird. Das Shuttle soll zeitlich und räumlich eng begrenzt zum Einsatz kommen, um erste technische Erfahrungen mit dem Einsatz in der Region zu sammeln und damit entsprechende Kompetenzen im Umgang mit der Technologie aufzubauen. Darüber hinaus sollen die Bürgerinnen und Bürger der Region in den Shuttle-Einsatz involviert werden: So sollen umfassende User-Experience-Untersuchungen den Einsatz begleiten und die daraus gewonnenen Erkenntnisse für die Erarbeitung des Betriebskonzepts und des Umsetzungsplans für die Einrichtung von (autonomen) Shuttlediensten in der WIR!-Region genutzt werden.

Projektinformationen:

Status: beendet

Laufzeit: 04/2023 – 03/2024

Partner:

  • Technische Universität Chemnitz mit der Forschergruppe Allgemeine und Arbeitspsychologie sowie dem Zentrum für Wissens- und Technologietransfer
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Verkehrsforschung
  • Stadt Zwönitz
  • IAV GmbH

Förderprogramm: Gefördert durch das BMBF im Rahmen des WIR! Förderprogramms

Dokumente:

Publikationen:

  • Kolarova, V.; Stark, K.; Rehme, M.; Langer, V., Rother, S.: (Autonome) On-Demand-Shuttles für den ländlichen Raum – Entwicklung von Betriebskonzepten und Betreibermodellen am Beispiel der Region Erzgebirge, in: Internationales Verkehrswesen, 76. Jg., Heft 3, September 2024, S. 32-37.
  • Hess, S., Rauh, N., Mohr, L., Springer-Teumer, S., & Krems, J. F. (2024). The potential of highly automated shuttle buses in rural areas – Results from short test drives in the Ore Mountains region. In D. de Waard, D. Manzey, K. Brookhuis, F. Siebert, K. Karrer-Gauß, S. Winkler, F. Di Nocera, A. Toffetti, and T. Franke (eds.), Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Europe Chapter 2024 Annual Conference (pp. 177-188). ISSN 2333-4959 (online). https://www.hfes-europe.org/proceedingsluebeck2024/

 

TIMS

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Projektbeschreibung:

Die Machbarkeit einer fahrzeugseitigen Zugintegritätsüberwachung soll auf der Basis einer theoretischen Analyse und durch Erprobung mittels Demonstrator auf Fracht-Zustellfahrten im Raum Chemnitz-Zwickau, ausgehend von Zwickau Rbf, untersucht werden.

Die mit dem Vorhaben verfolgten Ziele sind:

  • Entwicklung eines alltagsfähigen und bahntauglichen Verfahrens zur Überwachung der Zugintegrität mit Berücksichtigung der besonderen Verhältnisse im Eisenbahngüterverkehr auf Basis eines funktionalen Ansatzes,
  • Praktische Erprobung eines Demonstrators auf Basis bereits untersuchter Methoden zur Überwachung der Zugintegrität,
  • Feststellung der Machbarkeit und betriebliche Eignung auf der Strecke Annaberg-Buchholz-Schwarzenberg (Erzgebirge) (u. a. Erprobung betrieblicher Sonderfälle).

Projektinformationen:

Status: beendet

Laufzeit: 02/2021 – 01/2024

Partner:

  • Smart Rail Connectivity Campus e. V.
  • Ingenieurbüro Weißflog Elektrotechnik
  • CERSS Kompetenzzentrum Bahnsicherungstechnik CERSS International GmbH
  • Technische Universität Chemnitz mit den Professuren Mess- und Sensortechnik sowie Nachrichtentechnik

Förderprogramm: Gefördert durch das BMBF im Rahmen des WIR! Förderprogramms

AudioBAHN²

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Projektbeschreibung:

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und realitätsnahe prototypische Erprobung eines innovativen Audio-Fahrgastinformationssystems auf Basis gedruckter Multikanal-Lautsprecherbahnen, einer aus Grundlagenforschung der TU Chemnitz hervorgegangenen Weltneuheit. Innovativer Kern ist die erstmalige Integration gedruckter Lautsprecher in Bahnfahrzeuge.

Projektinformationen:

Status: beendet

Laufzeit: 10/2021 – 06/2024

Partner:

  • Technische Universität Chemnitz mit den Professuren für Arbeitswissenschaft und Innovationsmanagement sowie für Printmedientechnik
  • Hörmann Vehicle Engineering GmbH
  • Seiwo Technik GmbH

Förderprogramm: Gefördert durch das BMBF im Rahmen des WIR! Förderprogramms

APAFahrt

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Projektbeschreibung:

Das Projekt “Akzeptanz und Partizipation bei Autonomen Fahren im ÖPNV (APAFahrt)” untersucht das Zusammenspiel von Wünschen, Zielen und Befürchtungen der beteiligten und betroffenen wissenschaftlichen, wirtschaftlichen und zivilgesellschaftlichen Akteure im Rahmen des Smart Rail Connectivity Campus im Erzgebirgskreis in Bezug auf autonomes Fahren auf der Schiene und die dazugehörigen Technologien wie 5G oder Sensoren im öffentlichen Raum.

Auf Basis von Dokumentenanalysen, Interviews, verschiedener Partizipationsangebote und einer repräsentativen Bevölkerungsumfrage werden Informations-, Konsultations- und Partizipationsbedarfe und -möglichkeiten in Bezug auf die in laufenden und zukünftigen Projekten entwickelten Innovationen herausgearbeitet. Dadurch wird der innovationsbasierte strukturelle Wandel in der Region durch die Ermöglichung und Erweiterung nachhaltiger Mobilität und den wirtschaftlichen Erfolg der beteiligten Unternehmen gefördert.

Projektinformationen:

Status: beendet

Laufzeit: 07/2021 – 06/2023

Partner:

  • Technische Universität Chemnitz mit der Professur für Innovationsforschung und Technologiemanagement

Förderprogramm: Gefördert durch das BMBF im Rahmen des WIR! Förderprogramms