Bahnen für die Zukunft: Resiliente digitale Bahnsysteme zur Leistungssteigerung
Das COMET-Projekt Rail4Future hat das Ziel, eine zuverlässigere und kosteneffizientere Bewertung der Bahninfrastruktur zu ermöglichen und somit das digitale Bahnsystem der Zukunft zu gestalten. Dafür wird eine neuartige, hochleistungsfähige und vollständig virtuelle Validierungsplattform für großskalige Simulationen ganzer Bahnstrecken zur Effizienzsteigerung und Optimierung der bestehenden Schieneninfrastruktur entwickelt.
(c) ÖBB/Philipp Horak
Die Reduktion der CO2-Emissionen im Verkehrssektor um 90% bis 2050 (bezogen auf 1990) ist ein zentrales Ziel des "European Green Deal". Erreicht werden soll dies durch einen "beschleunigten Wandel hin zu nachhaltiger Mobilität". Hier kommt dem Schienenverkehr als einem der umweltfreundlichsten und energieeffizientesten Transportmittel eine entscheidende Rolle bei der Beschleunigung der Emissionsreduktion im Verkehrssektor zu. Auf dem Weg zu einer nachhaltigen Verkehrswende sind jedoch noch viele Herausforderungen zu bewältigen, wie z.B. verstärkte Innovation und Digitalisierung, um das volle Potenzial der Bahn ausschöpfen zu können.
Bereits heute profitiert der Bahnsektor von etablierten analytischen Ansätzen, numerischen Methoden und Werkzeugen. Diese sind typischerweise jedoch auf einzelne Fragestellungen fokussiert. Das Verständnis der Systeminteraktionen im Gesamtkontext soll nun im Rahmen von Rail4Future auf eine neue Ebene gehoben werden.
Durch die Verschränkung von Daten aus unterschiedlichsten Quellen sowie durch den Einsatz neuartiger Berechnungsmodelle und Modellierungstechniken soll ein digitales Abbild von Streckenabschnitten erstellt werden. Dieser sogenannte Digital Twin ermöglicht eine realitätsnahe Bewertung des dynamischen Verhaltens, des Zustands und der langfristigen Veränderungen der Eisenbahninfrastruktur, was wiederum die zeitgerechte Einleitung geeigneter Gegenmaßnahmen erlaubt und generell zu einer Verlängerung des Lebenszyklus der Infrastruktur beiträgt.
Zur Realisierung dieser hochkomplexen Forschungsaufgabe bringt Rail4Future erstmals ein interdisziplinäres Konsortium zusammen, in dem Bahnbetreiber, Industrie, wissenschaftliche Partner und Hochschulen ihre Expertise, ihr Domänen-Know-how, ihre Methoden, ihre Kompetenz und die notwendigen Felddaten bündeln.
Der Bereich Digitalisierung und Predictive Maintenance bestehender Eisenbahninfrastrukturbauwerke wie Brücken oder Tunnels ist ein Forschungsfokus am AIT. Forschungsprojekte wie Assets4Rail, DEEB-INFRA oder AMBITION zielen darauf ab, die Erhaltungsplanung zu optimieren, die Lebenszyklen der Bauwerke zu verlängern und somit ganz wesentlich zu einem resilienten, ressourcenschonenden Transportsystem der Zukunft beizutragen. Im Rahmen von Rail4Future ist das AIT deshalb insbesondere in den folgenden Bereichen tätig:
- Entwicklung verfeinerter Methoden zur Zuverlässigkeitsbewertung und Vorhersagemodellierung von ermüdungsanfälligen Brücken
- Ermittlung von streckenspezifischen Belastungsmodellen auf Basis des historischen und aktuellen Bahnverkehrs, zur verbesserten Prognose der Restlebensdauer und folgend als Grundlage für eine vorausschauende Instandhaltungsplanung
- Definition der Anforderungen an ein effektives, wirtschaftliches und einfach zu bedienendes ("3E") Brückenüberwachungs- und Sensorsystem der nächsten Generation zur Erkennung und Überwachung von Ermüdungsrissen
Projektlaufzeit: 03/2021 bis 08/2024
Großversuch am Tragwerk Pinkabachbrücke
COMET: Zusammenarbeit von Industrie und Forschung für die Technologien von morgen
Das Programm COMET Competence Centers for Excellent Technologies fördert den Aufbau von Kompetenzzentren, deren Herzstück ein von Wirtschaft und Wissenschaft gemeinsam definiertes Forschungsprogramm auf hohem Niveau ist. Dies soll neue Forschungsimpulse setzen, zu verstärktem Technologietransfer führen und die Innovationsfähigkeit der Unternehmen stärken. Dadurch sollen neue Produkt-, Prozess- und Dienstleistungsinnovationen entstehen. In diesem Sinne stellt COMET einen wesentlichen Faktor zur Stärkung des Forschungsstandorts und des Wirtschaftsstandorts Österreich dar.
Das COMET-Programm wird vom Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) und vom Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW), sowie im Fall von We3D von den Bundesländern OÖ, NÖ, Stmk, Wien und 16 Wirtschaftspartnern finanziert. COMET ist seit 2008 ein konstanter Erfolg. Die Abwicklung erfolgt durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG.
