IoT in Railways

Was sind IoT-fähige Schienenfahrzeuge?

Der Schienenverkehr ist seit Jahrhunderten ein wichtiges Transportmittel für Menschen auf der ganzen Welt. Er war entscheidend für die industrielle Revolution und spielte eine wichtige Rolle bei der Schaffung florierender, innovativer Gesellschaften.

Heute ist der Schienenverkehr wichtiger denn je, da die Regierungen der Länder und Städte aufgefordert sind, innovative Wege zu finden, um nach dem COVID sicher zur Arbeit zurückzukehren, die sich ändernden Bedürfnisse ihrer Bürger zu erfüllen, das Bevölkerungswachstum in den Städten zu bewältigen und die Umweltbelastung zu verringern.

Um diese Herausforderungen zu meistern und sich für den zukünftigen Erfolg zu positionieren, suchen viele vorausschauende Regierungen und Bahnbetreiber nach smarten, intelligenten IoT-Technologien, um ihre Bahnen zu modernisieren.

Technologien für vernetzte Schienenfahrzeuge

Es gibt viele Arten von intelligenten Geräten, die das IoT in der Bahn ermöglichen, z. B. Vibrations- und Temperatursensoren, Fahrzeug- und Bahnhofskameras, digitale Beschilderung, Bibliotheken für maschinelles Lernen, Sicherheitssysteme und mehr. Funktionieren diese intelligenten Geräte in einer End-to-End-Lösung zusammen, können Bahnbetreiber:

• Daten in umsetzbare Erkenntnisse umwandeln. Mit Edge Computing können Bahnbetreiber Daten in unmittelbarer Nähe des Ortes, an dem sie erfasst werden, verarbeiten und analysieren, um Entscheidungen nahezu in Echtzeit treffen und reagieren zu können. Diese niedrige Latenzzeit ermöglicht Lösungen wie die Erkennung von Hindernissen im Bahnverkehr, dynamische digitale Beschilderung und interaktive Kioskinhalte sowie die Überwachung des Fahrgastflusses.
• Maximieren Sie den Wert der vorhandenen Systeme. Durch die Überwindung der IT/OT-Kluft und das Erreichen von Konvergenz, d.h. die Integration von Informationstechnologie (IT) und Betriebstechnologie (OT), können die Betreiber Daten im gesamten Eisenbahnsystem nutzen, zusammenführen und analysieren. Diese Informationen können dazu beitragen, Geschäftsprozesse zu optimieren, Erkenntnisse zu gewinnen, die zu neuen innovativen Lösungen und Dienstleistungen führen, und Ausfallzeiten zu reduzieren.
• Positionieren Sie sich für zukünftigen Erfolg. Technologieunterschiede wie Deep Learning und KI können den Betreibern helfen, sich auf die Zukunft vorzubereiten und einen Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen Verkehrsträgern zu erlangen. KI kann zur Vorhersage von Verspätungen im Schienenverkehr verwendet werden, um die Kapazität ohne den Bau neuer Infrastrukturen zu erhöhen, und Deep Learning kann den Passagierverkehr genauer überwachen, um bessere Analysen für die Bahnhofsplanung und betriebliche Entscheidungen zu ermöglichen.

Vorteile von IoT-Anwendungen bei Schienenfahrzeugen

Durch den Einsatz von IoT-Technologien können Bahnbetreiber versuchen, ein intelligenteres, vernetzteres, effizienteres, sichereres und komfortableres Bahnerlebnis für alle zu bieten und gleichzeitig diese Vorteile zu nutzen:

• Gesteigerte Effizienz: Staus und Überfüllung verursachen betriebliche Ineffizienzen. Unter Verwendung von Deep Learning und KI durch Computer Vision können Betreiber den Passagierfluss überwachen und Daten für fortschrittliche Analysen sammeln, um fundiertere Entscheidungen in Bezug auf Personal und Sicherheit treffen zu können.
• Geringere Ausfallzeiten: Sensoren, Kameras und Fahrzeugcomputer ermöglichen es Bahnbetreibern, die Diagnosedaten ihrer Flotte zu überwachen, um Ausfälle zu minimieren, Wartungsreparaturen vorherzusagen und Wartungspläne zu optimieren, damit die Züge funktionsfähig bleiben und in Bewegung bleiben.
• Erhöhte Sicherheit: Computervision und KI-fähige intelligente Kameras helfen, Sicherheitswarnungen zu automatisieren, wenn Wasser verschüttet wird, Feuer und Rauch entstehen oder Unfälle passieren können. Sie können auch verwendet werden, um vermisste Kinder in Menschenmengen aufzuspüren oder zu erkennen, wenn jemand auf Förderbänder klettert, auf Rolltreppen oder auf Gleise fällt oder Sperrgebiete betritt.
• Höhere Zufriedenheit der Fahrgäste: IoT-Technologien ermöglichen den Betreibern unzählige Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Lösungen und Dienstleistungen, um die Erwartungen der Fahrgäste zu erfüllen. Die Betreiber können die Fahrt für die einzelnen Passagiere mit einer Datenerfassung und -analyse nahezu in Echtzeit personalisieren oder ein starkes und zuverlässiges Wi-Fi an Bord bereitstellen, damit die Passagiere während der Fahrt in Verbindung bleiben können.

Anwendungsfälle für IoT-fähige Schienenfahrzeuge

Bahngesellschaften auf der ganzen Welt implementieren heute IoT-fähige Lösungen, um intelligente, vernetzte Bahnen zu schaffen. Von fortschrittlichen Analyseanwendungen bis hin zu digitaler Beschilderung und vorausschauender Wartung werden IoT-Technologien sowohl bei bestehenden als auch bei neu gebauten Eisenbahnen auf innovative Weise verwendet. Hier sind einige der häufigsten IoT-Verwendungsfälle von heute:

Vorausschauende Instandhaltung

Vorausschauende Wartung ist ein kosteneffizientes, wichtiges Tool für die Sicherheit und Effizienz von Bahnbetreibern. Durch die Umstellung von reaktiver auf vorausschauende Wartung können die Betreiber eingreifen, bevor es zu Ausfallzeiten kommt, und eine Grundlage für kontinuierliche Verbesserungen schaffen. Es automatisiert die Echtzeit-Überwachung von Geräten durch die Verwendung von intelligenten Sensoren und Bildverarbeitungskameras und -kontrollen, um Daten von Gleisen, Lokomotiven, Zügen und Geräten zu sammeln. Durch Edge Computing werden die Daten in der Nähe des Ortes, an dem sie erfasst werden, nahezu in Echtzeit analysiert, und es können Warnmeldungen ausgelöst werden, wenn Probleme erkannt werden. Maschinelles Lernen kann vor Ort oder in der Cloud verwendet werden, um gesammelte Daten zu analysieren, um vergangene Geräteausfälle besser zu verstehen und die Wahrscheinlichkeit zukünftiger Ausfallzeiten und Wartungsanforderungen vorherzusagen. Diese Modelle können kontinuierlich trainiert werden, um die Genauigkeit der Wartungsvorhersagen zu verbessern. Die Verwendung der vorausschauenden Wartung zielt letztlich darauf ab, die Betreiber in die Lage zu versetzen:

• Planen und terminieren Sie Wartungszyklen.
• Optimieren Sie die Wartungspläne.
• Minimieren Sie Pannen und Ausfälle.

Mit besser vorhersehbaren Wartungs- und Instandhaltungsplänen und weniger daraus resultierenden Ausfällen profitieren Bahnbetreiber von niedrigeren Wartungskosten und einer längeren Lebensdauer von Gleisen, Zügen und Ausrüstung. Die Fahrgäste profitieren von einer höheren Zuverlässigkeit des Bahnbetriebs und einem besseren Gesamterlebnis.

Sicherheitssensoren

Die Sicherheit von Fahrgästen und Bahnpersonal hat für die Betreiber oberste Priorität. Der Einsatz von Sicherheitssensoren in allen Bereichen der Bahn ist eine Möglichkeit für die Betreiber, die Sicherheit der Bahn für alle Reisenden zu erhöhen.

Sicherheitssensoren können an wichtigen Komponenten des Zuges, wie z.B. Bremsen und Rädern, angebracht werden, um die Betreiber auf Probleme aufmerksam zu machen. Computer-Vision-Lösungen können dazu beitragen, automatische und sichere Bahnsteig- und Zugtürsysteme zu ermöglichen oder zu erkennen, wenn Fahrgäste ausrutschen und stürzen.

Ressourcenverfolgung

Schienenfahrzeuge haben täglich mit einer fast unüberschaubaren Anzahl von Vermögenswerten zu tun, darunter Gleise, Ausrüstung, Bahnhöfe und Passagiergüter wie Gepäck. Es ist wichtig, dass Sie jederzeit wissen, wo sich alle Anlagen befinden, um die Sicherheit aller Beteiligten und die Effizienz der Abläufe zu gewährleisten. Die Verwendung von Computer Vision zur Verfolgung von Objekten in nahezu Echtzeit kann dazu beitragen, die Verweildauer stationärer Lokomotiven zu reduzieren und die betriebliche Effizienz zu steigern.

Passagierfluss

Eine der größten Herausforderungen für die Betreiber ist es, Fahrgäste von einem Ort zum anderen zu befördern. Überfüllung, Staus und die Gefahr von Straftaten führen zu ineffizientem Betrieb, Umsatzeinbußen und letztlich zu Unzufriedenheit der Fahrgäste. Unter Verwendung von Kameras im Bahnhof und an Bord des Zuges sowie Deep Learning und KI durch Computer Vision können die Betreiber den Passagierfluss messen und analysieren, um die betrieblichen Entscheidungen und die Bahnhofsplanung zu verbessern.

Verbesserung des Fahrgasterlebnisses

In Anbetracht der vielen Reiseoptionen, die den Verbrauchern zur Verfügung stehen, müssen sich auch die Bahnen darauf konzentrieren, ein verbessertes, reibungsloses und bequemes Erlebnis zu bieten, damit die Fahrgäste auch in Zukunft wiederkommen. Digitale Beschilderung, vernetzte Kioske, 5G und andere IoT-fähige Technologien können genutzt werden, um die Fahrgäste vor und während der Fahrt gut zu informieren und zu unterhalten.

Digital Signage und vernetzte Kioske

Digitale Beschilderung und vernetzte Kioske sind intelligent, bequem und reaktionsschnell und verändern das Reiseerlebnis der Passagiere. Sie können Informationen mit Aktualisierungen von Zügen und Abfahrtsgleisen nahezu in Echtzeit anzeigen, personalisierte Angebote und digitale Werbung bereitstellen, Bordkartenscanner für den schnellen Zugriff auf Abfahrtszeiten, Gleisfinder oder Gehgeschwindigkeiten anbieten oder den Personenfluss und die Wegfindung optimieren. Ausgestattet mit intelligenten Sensoren, Kameras und Beschleunigern bieten die Kioske noch mehr Möglichkeiten, z. B. die Reaktion auf berührungslose Gesten oder die automatische Auslösung von Sicherheits- oder Notfallwarnungen, je nachdem, was im Bahnhof passiert, z. B. ein Feuer. Oft machen sich Kioske und digitale Beschilderung selbst bezahlt, wenn die Betreiber Werbetreibenden und Einzelhändlern die Möglichkeit geben, visuelle Kommunikation zu monetarisieren, Fahrgäste anzusprechen und den Umsatz zu steigern.

Damit die Fahrgäste über Ankunftszeiten und Fahrplanänderungen auf dem Laufenden bleiben, hat das San Diego Metropolitan Transit System (MTS) gemeinsam mit Cisco und Davra Networks eine auf der Intel®-Architektur basierende Lösung implementiert, die Edge Intelligence verwendet, um Standortdaten von Geräten in Zügen zu verarbeiten. Die Fahrplaninformationen auf der digitalen Beschilderung in Bahnhöfen und Zügen werden dann dynamisch und nahezu in Echtzeit auf der Grundlage sich ändernder Variablen aktualisiert.

Konnektivität

Nachdem die 5G-Technologie nun weltweit Realität geworden ist, können die Betreiber ein besseres Wi-Fi-Erlebnis für alle anbieten. Die mit einer 5G-Infrastruktur ausgestatteten Bahnhöfe können den Fahrgästen 5G-WiFi über öffentliche Kioske anbieten, die sich im gesamten Bahnhof befinden. Für Passagiere bedeutet das, dass schnellere Downloadgeschwindigkeiten, niedrigere Latenzzeiten und die gemeinsame Nutzung von Daten möglich sind. Wollen Betreiber ein stabileres Wi-Fi an Bord anbieten, können sie mit Hilfe von Servern für drahtlose Verbindungen den Passagieren das gleiche Maß an Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit bieten, das sie auch zu Hause haben.

Um den Reisenden ein unterbrechungsfreies Wi-Fi-Infotainment an Bord zu bieten, haben sich der Glacier Express und der Bernina Express in der Schweiz, die von der Rhätischen Bahn (RhB) betrieben werden, für die Advantech Passengera-Plattform entschieden. Diese Plattform wird auf bahntauglichen Onboard-Servern von Advantech gehostet, die mit Intel®-Technologien betrieben werden, und umfasst ein fortschrittliches Antennensystem. Mit Passengera können die Fahrgäste, welche eine landschaftlich reizvolle Fahrt unternehmen möchten, ihre Smartphones und/oder Tablets verwenden, um sich speziell produzierte Video- und Audioinhalte anzusehen, die die Landschaft und die Sehenswürdigkeiten je nach Standort des Zuges beschreiben. Zudem bietet es Bahnbetreibern erstklassige demografische Daten von Fahrgästen für die Entwicklung gezielter Werbeaktionen und die Steigerung der Zuschauerzahlen mit hochwertigen Inhalten.

Smart-Ticketing automatisierte Bahnsteigkontrolle

Durch den Einsatz von Sensor Beacons, Edge Computing, KI und Cloud-basierten Technologien können Betreiber Warteschlangen an Fahrkartenautomaten vermeiden. Mithilfe von Sensoren auf Bahnsteigen oder in Zügen erkennt das System eine bestimmte Smartphone-App, wenn Passagiere den Bahnhof oder Zug betreten, und lädt automatisch die richtige Messe auf. Dies erleichtert nicht nur die Abläufe für Fahrgäste und Betreiber, sondern kann auch die Abrechnung und das Umsatzmanagement vereinfachen und das Nutzungsverhalten für die langfristige Planung erfassen.

Intel® Technologien für Schienenfahrzeuge

Intels Technologieportfolio, jahrelange Erfahrung, fachkundige Ressourcen und unser dynamisches Partner-Ökosystem sind der Schlüssel zur erfolgreichen Entwicklung von Bahnlösungen für die Zukunft. Unsere Experten stehen Ihnen auf dem Weg zu einer vernetzten, IoT-fähigen Bahn der Zukunft mit Rat und Tat zur Seite.

Unsere Software-Tools, wie die Intel® Distribution of OpenVINO™ Toolkit, Intel® Media SDK und Intel® oneAPI, tragen dazu bei, die Markteinführung von Bahnanwendungen zu beschleunigen und ermöglichen es Entwicklern, die Leistung über ein gemeinsames Framework zu maximieren.

Unser umfassendes Videoproduktportfolio beeinhaltet die entscheidenden Hardwaretechnologien wie Intel® Prozessoren, Intel® Optane™ Technologie und Intel® Vision Accelerators, die für intelligente, vernetzte Bahnen benötigt werden. Zusätzlich verfügen alle unsere Hardware-Angebote über wertvolle eingebettete Technologie, wie z.B. funktionale Sicherheitsstandards, Time-Sensitive Networking und Intel vPro® Plattformtechnologie.
Als Ergänzung zu unseren Technologien, Produkten und Architekturen verfügen wir über ein breites Spektrum an Partnern aus dem Ökosystem. In Zusammenarbeit mit Partnern auf der ganzen Welt tragen wir dazu bei, die Entwicklung zu beschleunigen und Lösungen mit maximaler Leistung und Wert zu schaffen.

Vernetzte Bahnlösungen

Partner aus dem Technologiesystem von Intel verfügen über marktreife Lösungen, die Ihnen helfen, Ihre intelligente, vernetzten Schienenfahrzeuge Realität werden zu lassen. Entdecken Sie die Lösungen, die heute verfügbar sind, um Ihre dringlichsten Herausforderungen im Schienenverkehr zu lösen:

• Cisco Connected Rail vereint Rechenzentren, kabelgebundene und drahtlose Netzwerke, Sicherheits- und Softwaretechnologien zu einer konvergenten Netzwerklösung, die die Modernisierung von Verkehrsbetrieben ermöglicht.
• Klas TRX R6 Connected Transportation Solution stellt ein offenes Architekturmodell bereit, das die Verbindung von Zügen, Bahnhöfen und größeren Transportsystemen vereinfacht. Die TRX-Plattform umfasst Hardware- und Softwarelösungen, auf denen KlasOS Keel läuft. Dadurch kann ein großer Bereich von Anwendungen auf einer einzigen verwalteten und bandbreitenoptimierten Plattform unterstützt werden.
• Zotera Radius Gateway ist eine sicherere Plattform, die am Netzwerkrand eingesetzt wird und die Betriebstechnologie (OT) und Informationstechnologie (IT) in einem einzigen System integriert. Das Zotera-Gateway ermöglicht die Erfassung, Verarbeitung, Analyse und Speicherung von Daten an der Schienenkante für die Entscheidungsfindung in Echtzeit.

Ermöglichung von Schienenverkehr der nächsten Generation

Intels fortwährendes Engagement für Innovationen schafft aufregende neue Lösungen und Möglichkeiten für Regierungen und Betreiber, ihre Eisenbahnen umzugestalten, um den Fahrgastkomfort zu verbessern, die Sicherheit zu erhöhen, eine vorausschauende Wartung zu ermöglichen und letztendlich eine erfolgreiche Zukunft zu schaffen. Mit einem robusten Technologieportfolio, jahrelanger Erfahrung und einem dynamischen Technologiesystem ist Intel bereit, die Bahnindustrie voranzutreiben.