Neuer Sensor ermöglicht mehr Züge auf einer Strecke

Der Schienenverkehr gilt als das beste Mittel, um Personen oder Güter klimafreundlich von A nach B zu bringen. Mangelnde Kapazitäten, häufige Verspätungen und manchmal ungünstige Reiseoptionen dämpfen jedoch die Begeisterung vieler Reisender für die Bahn. Wenn mehr Züge in kürzerer Zeit dieselbe Strecke befahren könnten, ließen sich viele dieser Engpässe abmildern oder sogar beseitigen. Experten des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und von ITK Engineering berichten in einer Pressemitteilung, dass sie einen Sensor entwickelt haben, der mit Hilfe von magnetischen Fingerabdrücken die Position von Zügen genau bestimmen kann. Dadurch könnte die Kapazität des bestehenden Eisenbahnnetzes erheblich gesteigert werden.

“Indem wir die Position eines Zuges auf dem Gleis genauer und zuverlässiger bestimmen als bisher, können die Züge einen Streckenabschnitt in kürzeren Abständen durchfahren – die Kapazität pro Gleiskilometer steigt”, sagt Dr. Martin Lauer vom Institut für Mess- und Regelungstechnik (MRT) des KIT. Die Funktionsweise des neuen Magnetic Railway Onboard Sensor (MAROS) ist einfach: “Eine Eisenbahnschiene aus Metall hat auch eine Art Fingerabdruck, der an jeder Stelle ein ganz bestimmtes Profil aufweist”, erklärt Lauer. Der MAROS kann diesen Fingerabdruck genau erkennen. “Damit können Züge weltweit spurgenau und kontinuierlich geortet werden”, sagt Tobias Hofbaur, Programmleiter für Bahntechnik bei ITK Engineering.

Vorteile gegenüber Kamera und GPS

“Der Sensor, der an der Unterseite des Fahrzeugs angebracht ist, misst ein elektromagnetisches Feld, das von den Schienen oder den Schienenbefestigungen beeinflusst wird. Der Sensor misst, wie stark das elektromagnetische Feld verändert wird. Auf diese Weise kann jedem Streckenabschnitt ein exakter elektromagnetischer Fingerabdruck zugeordnet werden”, erklärt Lauer. Um die individuelle Ortssignatur einer genauen geografischen Position zuzuordnen, ist eine Software mit intelligenten Algorithmen erforderlich. “So muss zum Beispiel jede Bahnstrecke mindestens einmal befahren und vermessen werden, bevor diese Daten auf Karten der Zugstrecke übertragen werden können”, sagt Hofbaur. Dann kann jeder nachfolgende Zug genau lokalisiert werden.

Es wurden Testfahrten auf verschiedenen Streckenabschnitten in Österreich durchgeführt. Auf Abschnitten der West- und Nordbahntrasse bei Wien konnten die Forscher nachweisen, dass der Sensor funktioniert. Der Sensor soll Anfang 2025 auf dem Markt erhältlich sein. Die Forscher werden ihre Ergebnisse auf der Messe InnoTrans vom 20. bis 23. September in Berlin vorstellen.

Genaue Lokalisierung von Zügen

Die derzeit weltweit eingesetzten Lösungen zur Positionsbestimmung von Zügen haben alle Mängel, die der MAROS-Sensor vermeidet: Im Gleis installierte Informationsträger (Baken) sind zuverlässig, aber auch sehr teuer. Kamerasysteme haben den Nachteil, dass sie bei Nacht oder im Schnee nur eingeschränkt funktionieren. GPS-Signale stoßen in Tunneln, Bergtälern oder Straßenschluchten an ihre Grenzen. Außerdem können sie nicht zuverlässig feststellen, welche von mehreren benachbarten Spuren benutzt wird. “Aber gerade diese Lokalisierung ist für das Eisenbahnunternehmen absolut notwendig und kann über MAROS erreicht werden”, so Lauer. “Die Lokalisierung ist damit präziser als je zuvor, kostengünstiger als andere Technologien und kann auf alle Stahlschienen weltweit angewendet werden”, fügt Hofbaur hinzu. “Eine flächendeckende Einführung von MAROS verspricht eine Verbesserung der Nutzung der Schienennetze um 35 Prozent.”

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