Forschungsgebiete

Das Themengebiet „Mobilität der Zukunft“ bietet viel Raum für innovative Forschung. Besonders die Zukunft des Schienenverkehrs steht in Zeiten des Klimawandels und der Verkehrswende im Fokus der Gesellschaft. Die meisten Züge fahren klimafreundlich elektrisch. Der Schienenverkehr gilt daher als zentraler Baustein für eine bundesweit klimaneutrale CO2-Bilanz.

Die HSBI und der RailCampus OWL kooperieren in verschiedensten Forschungsprojekten miteinander, um das System Bahn intelligent und digital in die Zukunft zu führen. Die Mobilitätsforschung im Bereich Schiene bietet nicht nur ein spannendes Tätigkeitsfeld nach einem Abschluss in Digitale Bahnsysteme, sondern auch schon während des Studiums im Rahmen von Projektmodulen und Beschäftigungen als Studentische Hilfskraft. Im Folgenden sind einige der spannenden Forschungsprojekte aufgeführt, an denen die HSBI und andere Mitglieder des RailCampus OWL e.V. aktuell arbeiten.

enableATO (DMZ)

Mit Schienenmobilität Beiträge zur einer hochautomatisierten, digitalisierten und nachhaltigen Mobilität zu liefern und Schnittstellen zu anderen Verkehrsmitteln neu zu denken – das ist das Ziel des Projektes „enableATO – Automatisierter Bahnverkehr als Backbone für eine nachhaltige, vernetzte Mobilität im ländlichen Raum". Das Projekt wird am RailCampus OWL in Minden angesiedelt. Minden ist damit einer von vier Standorten innerhalb des DZM (Deutsches Zentrum Mobilität der Zukunft). Die Förderung von 12,5 Millionen Euro erfolgt durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV).

Ein starkes Projektkonsortium aus Hochschulen, Fraunhofer-Einrichtungen der Region und Unternehmen wird in den kommenden drei Jahren Technologien für automatisierte, schienenbasierte Mobilitätskonzepte voranbringen und Schnittstellen schienengebundener Mobilität zu anderen Verkehrsträgern in ländlichen Räumen erforschen und aufzeigen. Fahrerlose Transportsysteme auf der Schiene wie das MONOCAB oder das Zweiwegefahrzeug werden in Minden und im Extertal automatisierten Verkehr auf der Schiene demonstrieren. Ziel ist es, sie danach zeitnah in einem Testregelbetrieb einzusetzen.

Das Ziel des Projekts „enableATO“ ist die Ermöglichung moderner Ideen für automatisierte Schienenmobilität und deren Untersuchung in neuen schienenbasierten Ansätzen in ländlichen Räumen.

Im Fokus der Hochschule Bielefeld stehen dabei die Entwicklung von Technologien für das automatisierte Fahren, die Fahrzeuginnenraumüberwachung, die intelligente Wartung und die Demonstration an einem Fahrdynamiksimulator. Begleitend dazu wird die Akzeptanz von Nutzerinnen und Nutzern evaluiert und in die Entwicklung einbezogen.

Die Herausforderung der Verkehrssystemtransformation besteht darin, Nachhaltigkeit und Effizienz miteinander zu vereinen. In diesem Kontext spielen Automatisierung, autonomes Fahren, intelligente Verkehrsführung, digitale Konnektivität und vernetzte Mobilität eine zentrale Rolle. Der RailCampus OWL als Innovationsort für dieses Projekt gibt den neuen Impulsen Raum und leistet dabei einen entscheidenden Beitrag zur Erforschung und Entwicklung neuer automatisierter Mobilitätsansätze für eine zukunftsfähige Bahnmobilität als gesellschaftlich relevante Größe.

Der RailCampus OWL bündelt und erweitert Kompetenzen und wird in diesem Projekt Neues schaffen und nutzbar machen. Dort werden verschiedene neue Mobilitätsansätze erforscht und demonstriert, beispielsweise zum automatisierten Verkehr mit dem von der TH OWL entwickelten MONOCAB und einem Zweiwegefahrzeug, das an der Hochschule Bielefeld zunächst für Logistikanwendungen konzipiert wurde und das sowohl auf Schienen als auch auf der Straße fahren kann. Diese Ansätze zielen darauf, nicht genutzte Bahninfrastrukturen zu reaktivieren und nachhaltig für eine individuellere Mobilität auf der Schiene zu nutzen, erfordern aber Automatisierung.

Das Projektkonsortium setzt sich aus renommierten Partnern zusammen. Beteiligt sind die Universität Bielefeld, die Universität Paderborn, die Hochschule Bielefeld, die Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe, die DB Systemtechnik GmbH, Wölfel Engineering GmbH + Co. KG, HARTING Technologiegruppe, Pilz GmbH & Co. KG und die Fraunhofer-Institute IEM (Paderborn) und IOSB-INA (Lemgo). Assoziierte Partner sind WAGO sowie die DB Cargo AG. Gemeinsam bringen die Partner umfassende Expertise und langjährige Erfahrung ein, um die Vision einer nachhaltigen, vernetzten und automatisierten Mobilität in ländlichen Räumen voranzutreiben. Hierzu wird das Projekt enableATO einen wichtigen Beitrag leisten.

AuToRail

Im Projekt AuToRail OWL (Automated Transport of Road and Rail Goods OWL) wird eine hochautomatisierte Plattform zum Transport von Gütern und perspektivisch auch von Personen auf Schiene und Straße entwickelt. Die Vision ist ein Fahrzeug, das sowohl auf der Straße wie auch auf der Schiene automatisiert fahren kann. So kann es einen Beitrag zur Lösung des „Letzte-Meile-Problems“ leisten und die ressourceneffiziente Infrastruktur der Schiene auch für Ziele ohne unmittelbaren Gleisanschluss erschließen: Lange Strecken werden auf der Schiene zurückgelegt; Streckenabschnitte ohne Gleise auf der Straße. Als Entwicklungsbasis dient ein kommerzielles Rangierfahrzeug.

Wesentliches Ziel des Projektes ist es, den Fahrwegwechsel (zwischen Straße und Schiene bzw. umgekehrt) zu automatisieren, sodass dieser mit möglichst geringem Zeitverlust und ohne Infrastrukturmaßnahmen erfolgt. Im Rahmen der Projekterfordernisse fährt das Fahrzeug sowohl auf der Straße als auch der Schiene automatisiert. Durch den Verzicht auf Infrastrukturmaßnahmen wird die spätere Einbindung in das bestehende Schienennetz ermöglicht – eine wesentliche Voraussetzung für die spätere reale Anwendung! Das zeitintensive Umladen von Gütern und Umsteigen von Personen entfällt, sodass der Komfort verbessert und Kosten und Reisezeiten minimiert werden können.

Darüber hinaus eröffnen sich weitere Möglichkeiten: Durch die Fähigkeit der Fahrzeuge automatisiert ein- und auszugleisen können eingleisige Strecken mit Begegnungsverkehr genutzt werden, da die Fahrzeuge einander an geeigneten Stellen ausweichen können. Ebenso sind Reaktivierungen von nicht mehr lückenlos vorhandenen Bahnstrecken denkbar, da Teilstrecken auf der Straße zurückgelegt werden können.

Ein Demonstrationsbetrieb soll die technische Machbarkeit des Konzeptes aufzeigen. Hierzu wird am ehemaligen Bahnhof Kaunitz ein Testfeld aufgebaut auf dem die Innovation getestet und erlebt werden kann.

https://www.hsbi.de/forschung/forschungsprojekte/aktuelle-projekte-fb-3/naumann-autorail

https://www.hsbi.de/presse/pressemitteilungen/23-millionen-fuer-automatisiertes-transportkonzept-auf-schiene-und-strasse

DiBaMi

Bahnhöfe sollen es den Menschen künftig erleichtern, mit unterschiedlichen Verkehrsmitteln an ihr Ziel zu kommen. Das neue Forschungsprojekt „Digitaler Bahnhof Minden“ (DiBaMi) unter Leitung der Universität Bielefeld entwickelt Maßnahmen für einen reibungslosen Verkehrsfluss und einen angenehmen Aufenthalt am Bahnhof. In dem künftigen Schaufensterbahnhof sollen Informations- und Begleitroboter die Fahrgäste unterstützen. Die Forschung ist Teil des Netzwerks RailCampus OWL. Die Universität Bielefeld kooperiert für das Projekt mit der Technischen Hochschule OWL, der Hochschule Bielefeld und der Universität Paderborn. Das Land Nordrhein-Westfalen fördert das Projekt mit 1,2 Millionen Euro.

In dem Forschungsprojekt wird der Bahnhof in Minden modellhaft umgestaltet. Daran arbeiten die Wissenschaftler*innen in vier Teilprojekten. Am sichtbarsten werden die Einrichtung und der Einsatz von Servicerobotern sein. Die Roboter sollen älteren und eingeschränkt mobilen Fahrgästen das Ein- und Aussteigen erleichtern – indem sie darüber informieren, welche Anschlussverbindungen und andere Verkehrsmittel zur Verfügung stehen, indem sie zum nächsten Glied der Mobilitätskette, etwa einer Bushaltestelle, begleiten, und auch, indem sie das Gepäck übernehmen.

In einem weiteren Teilprojekt, umgesetzt von den Universitäten Paderborn und Bielefeld, werden Verfahren entwickelt, um den Zustand des Roboters automatisch zu überwachen und die Maschine ihr Verhalten ändern zu lassen, wenn beispielsweise der Akku schwächer wird. Dabei fließen mögliche Betriebs- und Umweltbedingungen des Bahnhofs ein. So soll ein energieeffizienter, robuster Betrieb ermöglicht werden.

In dem Teilprojekt „Schaufenster Mobilitätshub Bahnhof Minden“ identifizieren und erproben die Forschenden zusätzliche Anwendungsfälle. Für das Teilprojekt werden Innovationsscouts ausgebildet, die die Entwicklung neuer Lösungen zu nachhaltiger Mobilität vorantreiben. In Studien werden Besucher*innen des Bahnhofs zum digitalen Bahnhof befragt. Die Erhebungen werden unter anderem in Lehrveranstaltungen der vier beteiligten Hochschulen ausgewertet. Der Bahnhof soll zu einem „dritten Ort“ der Zusammenarbeit und des außerschulischen Lernens werden. Ein Online-Portal soll das unterstützen, Dialogformate sollen Bürger*innen ins Gespräch über ihre Mobilitätsbedürfnisse und die Neuerungen bringen.

Ebenfalls entwickelt ein Teilprojekt das technische Kommunikationsnetz für die Roboter und den Schaufensterbahnhof. Dafür wird auf das 4G/5G-Netz eines Telekommunikationsunternehmens zurückgegriffen. Erst dadurch lassen sich beispielsweise der Betriebszustand eines Roboters und seine Position in Echtzeit kontrollieren.

Campusbahn Lemgo

MONOCAB

Fast alle Erwachsenen auf dem Land bewegen sich mit dem Auto fort. Manchmal sogar ganz fort. Typisch für so viele dünn besiedelte ländliche Gebiete in Deutschland: Der fahrerbasierte ÖPNV steht vor dem Kollaps – kaum Verbindungen, komplizierte Tarifstrukturen. Alle fahren Auto. Bahnstrecken liegen brach. Viele Leute ziehen weg. Dem ländlichen Raum gehen die Menschen aus.

Projekte wie MONOCAB bringen uns in die große Zukunft auf dem Land. Dazu braucht es keine Revolution, sondern nur eine evolutionäre Rekombination des Vorhandenen mit dem Neuen: Es verbindet die existierende Schieneninfrastruktur und das, was an ÖPNV noch da ist, mit einer zusätzlichen Mobilitätsmöglichkeit. So entsteht der IPNV – der individuelle Personennahverkehr.

Das MONOCAB ist eine kreiselstabilisierte Einschienenbahn: Selbstfahrende Kabinen für 4-6 Passagiere fahren in beiden Richtungen auf EINEM Gleis. Denn sie sind so kompakt, dass sie in entgegengesetzter Richtung aneinander vorbeifahren können – wie ein Paternoster im ständigen Umlauf.

Sie können wie Taxis für die individuelle Fahrt ins Dorf oder in die Stadt bestellt werden. Einfach per App, rund um die Uhr, 365 Tage im Jahr. Individuell, automatisiert – und „on demand“ statt mit gefühlt ewigen Wartezeiten auf den seltenen Landbus. Diese Brückentechnologie wird der flexible und individuelle Zubringer zum ÖPNV.

Das Forschungsprojekt MONOCAB ist ein Verbund der Technischen Hochschule OWL, der Hochschule Bielefeld und des Fraunhofer IOSB-INA. Unter der Gesamtprojektleitung von Prof. Dr.-Ing. Thomas Schulte besteht die aktuelle Herausforderung darin, den Nachweis zu erbringen, dass solche Schienenfahrzeuge sicher, zuverlässig und wirtschaftlich realisierbar sind.

Das Institut für Energieforschung (iFE) der Hochschule OWL ist Konsortialführer des Projektes und arbeitet mit bis zu sechs Mitarbeitern interdisziplinär in den Bereichen Konstruktion, Aerodynamik, Regelungstechnik, Simulation, Antriebstechnik, Leistungselektronik und Steuerungssoftware. Die aktive Einbindung von Studierenden in zahlreichen Teilbereichen ermöglicht praxisnahe Erfahrungen und fördert deren wissenschaftliche Entwicklung. Darüber hinaus sind das Forschungsinstitut inIT sowie ein Lehrgebiet des Studiengangs Innenarchitektur der Hochschule OWL an dem Projekt beteiligt.

Mehr Infos: https://www.monocab-owl.de/