Wie die Bahn einen digitalen Zwilling des Schienennetzes baut

• Digitale Schiene Deutschland baut einen digitalen Zwilling des Schienennetzes in der 3D-Plattform Nvidia Omniverse.
• Die Deutsche Bahn will damit vorhandene Kapazitäten besser nutzen sowie die Qualität und Effizienz des Netzes verbessern. das Bahnsystem der Zukunft zu entwickeln.

Das Schienennetz der Deutschen Bahn umfasst 5’700 Bahnhöfe und 33’000 km Gleise. Es ist somit das größte in Westeuropa. Die Digitale Schiene Deutschland (DSD), Teil der Deutschen Bahn, arbeitet daran, die Kapazität des Netzes zu erhöhen, ohne neue Gleise zu bauen. In Zusammenarbeit mit Nvidia startet DSD den ersten digitalen Zwilling, der den automatischen Zugbetrieb über das gesamte Netz in Deutschland hinweg vollständig simuliert. Das bedeutet, dass man hier eine fotorealistische und physikalisch genaue Nachbildung des gesamten Eisenbahnsystems erstellt. Diese wird Gleise enthalten, die durch Städte und Landschaften verlaufen, sowie viele weitere Details aus Quellen wie Bahnsteigmessungen und Fahrzeugsensoren.

Mit dem KI-fähigen digitalen Zwilling, der auf Nvidia Omniverse entsteht, kann DSD hochleistungsfähige Wahrnehmungs-, Vorbeugungs- und Managementsysteme entwickeln. Somit lassen sich unregelmäßige Situationen im täglichen Bahnbetrieb optimal erkennen und beheben.

Mit den Nvidia-Technologien könne die Bahn die Vision eines vollautomatisierten Zugnetzes verwirklichen, sagt Ruben Schilling, Lead Perception bei DB Netz, einem Unternehmen der Deutschen Bahn. Das angestrebte zukünftige Bahnsystem verbessert die Kapazität, Qualität und Effizienz des Netzes.

Daten, Daten und nochmals Daten für den digitalen Zwilling

Einen digitalen Zwilling in einem so großen Maßstab zu erstellen, ist ein gewaltiges Unterfangen. Dazu benötigt man eine maßgeschneiderte 3D-Pipeline, die computergestützte Konstruktionsdatensätze, zum Beispiel aus dem Siemens JT-Ökosystem, mit den hochauflösenden 3D-Karten von DSD und verschiedenen Simulationswerkzeugen verbindet. Mit Hilfe des Universal Scene Description 3D-Frameworks kann DSD die Datenquellen zu einem einzigen gemeinsamen virtuellen Modell verbinden und kombinieren.

Da das Netzwerk perfekt mit der realen Welt synchronisiert ist, kann DSD Optimierungstests und „Was-wäre-wenn“-Szenarien durchführen, um Änderungen im Eisenbahnsystem zu testen und zu validieren, zum Beispiel Reaktionen auf unvorhergesehene Situationen.

Auf Nvidia OVX, dem Computersystem für die Ausführung von Omniverse-Simulationen, kann DSD die persistente Simulation betreiben. Diese erfährt dann regelmäßige Updates aus der realen Welt.

Routen beobachten, Zwischenfälle erkennen

Zukünftige Systeme, die mit Hilfe von Computer Vision arbeiten, könnten kontinuierlich Routen beobachten und Zwischenfälle erkennen. Somit warnen sie automatisch vor potenziellen Gefahren und eröffnen Reaktionsmöglichkeiten.

Die KI-Sensormodelle werden mit einer Kombination aus realen und synthetischen Daten trainiert und optimiert. Einige entstehen mit dem Omniverse Replicator Software Development Kit Framework. Somit wird sichergestellt, dass die Modelle alltägliche und unerwartete Szenarien wahrnehmen, planen und entsprechend handeln können.

Die Zukunft der Eisenbahn

Mit seinem Ansatz zur Optimierung des Schienennetzes kann DSD einen Beitrag zur Zukunft des europäischen Schienennetzes und zur Entwicklung der Branche leisten. Denn die länderübergreifende gemeinsame Nutzung des Datenpools ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung und den Einsatz künftiger Fahrzeuge. Das verbessert die Qualität bei gleichzeitiger Kostensenkung.

Weitere Informationen: https://digitale-schiene-deutschland.de/de und https://www.nvidia.com/gtc/

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