DB: Smarte Bahnhöfe

Digitalisierung und insbesondere Künstliche Intelligenz sind bei der Deutschen Bahn ein wichtiges Thema. „Für uns als Deutsche Bahn ist KI nicht weniger als ein Schlüssel zu mehr Verkehr auf der Schiene und mehr vernetzter öffentlicher Mobilität als Alternative zum eigenen Auto. Wir können im Kampf gegen Klimawandel, Feinstaub und verstopfte Innenstädte mit Hilfe von KI neue Massstäbe setzen“, stellt Christa Koenen, CIO und Head of IT bei der Deutschen Bahn, heraus. Künstliche Intelligenz sei der zentrale Treiber der vierten industriellen Revolu­tion und habe absolut das Potenzial, eine vergleichbare Wirkung wie der Buchdruck und die Dampfmaschine zu entfalten.

Die Bahn befördert mit ihren Zügen und Bussen auf ihrem 33.000 Kilometer umfassenden Schienennetz mit knapp 6000 Bahnhöfen täglich rund siebeneinhalb Millionen Menschen. Eine solch umfangreiche Infrastruktur benötigt für die Entwicklung von Einsatzszenarien für Künstliche Intelligenz entsprechendes Wissen. Deshalb setzt die Deutsche Bahn verstärkt auf Netzwerke in Wirtschaft und Wissenschaft. Die Expertise von Verkehrswissenschaftlern und Eisenbahnprofessoren reiche, so Christa Koenen, nicht mehr aus. „Wir werden viel interdisziplinärer – sowohl in direkten Forschungskooperationen als auch bei der eigenen Bewertung von Technologietrends. Gleiches gilt für die Entwicklung konkreter KI-Anwendungen. Wir arbeiten hier mit Instituten und anderen Unternehmen auf Augenhöhe“, betont Koenen.

Schon heute kommt KI zum Einsatz, um Weichen oder Aufzüge und Fahrtreppen in Bahnhöfen bedarfsgerecht instand zu halten. Auch lernten in einem Pilotprojekt im vergangenen Winter an 22 Bahnhöfen installierte Kameras, wie sie selbst erkennen, wenn Schnee fällt. Alle 15 Minuten analysierte ein von der Deutschen Bahn trainiertes neuronales Netzwerk ein Bild des Bahnsteigs. Wenn das System erkannte, dass Schnee gefallen war, wurde das zentrale Bahnhofsmanagement informiert und der Räumdienst konnte beauftragt werden. Die Zuverlässigkeit der Schnee-Erkennung lag laut Deutscher Bahn bei Werten von über 90 Prozent. So rückten die Schneeräumer in etlichen Fällen noch rechtzeitig aus, obwohl die Wetterprognosen gar keinen Schneefall vorhergesagt hatten. „Diese Einsätze hätten ohne die Wetterkameras nicht ausgelöst werden können beziehungsweise erst, wenn Fahrgäste einen nicht geräumten Bahnsteig gemeldet hätten“, zeigt sich Christa Koenen zufrieden.

Ein weiteres Beispiel sind die Konux-Sensoren an Weichen. Gemeinsam mit dem Münchner IoT-Start-up Konux arbeitet die Deutsche Bahn an dem Ziel, mit Hilfe einer digitalen In-frastruktur die Verfügbarkeit des Streckennetzes zu erhöhen. Die Sensoren werden im Hochgeschwindigkeitsverkehr an Weichen angebracht und messen die sogenannte Weichenschwellenhohllage. Vereinfacht gesagt: Die Sensoren regis­trieren, wie stark sich die Schwellen senken, wenn ein Zug da­rüberfährt. Wenn die Schwelle unter der Last des Zuges zu stark nachgibt, dann muss darunter Schotter nachgefüllt
werden.

Die von Konux-Sensoren gesammelten Daten sollen künftig an die Diagnose- und Analyseplattform DIANA übermittelt werden. Die Plattform der Deutschen Bahn überwacht bereits heute den Antrieb von mehr als 15.700 Weichen. Zahlreiche Algorithmen und Künstliche Intelligenz sollen auf diese Weise einen Grossteil der Weichenfehler identifizieren und vorhersagen. Das System überwacht also quasi den Gesundheitszustand von Weichen anhand mehrerer Messgrössen wie Vibration, Stellstrom und Weichenheizungstemperatur und beurteilt so die dynamische Verschleisswirkung von Zügen auf Weichen.

Der Einsatz Künstlicher Intelligenz fordert die IT-Infrastruktur in besonderem Mass. So stellt Bahn-CIO Christa Koenen zufolge die vorausschauende Instandhaltung von Weichen über Sensoren im Gleis eine ganz andere Anforderung dar als etwa die Weiterentwicklung von Kunden-Apps. „Generell steigt die Datenmenge mit KI exponentiell an, zugleich der Anspruch an Flexibilität, Effizienz und Sicherheit der IT.“ Deshalb orientiere man sich eindeutig Richtung Cloud. Dabei setzt die Deutsche Bahn auf mehrere Anbieter, die die gleichen Sicherheitsstandards bieten wie die eigenen Rechenzentren.

Christa Koenen betont, dass die Qualität einer Künstlichen Intelligenz stark abhängig ist von der Qualität der Daten, die ihr zugrunde liegen – „das gilt für IT-gestützte Systeme generell, das ist bei intelligenter IT nicht anders.“ Wenn man ein Analysesystem mit Test- und Trainingsdaten unzureichender Qualität anlerne, dann werde auch das Analyseergebnis nur eine mangelnde Qualität aufweisen. „Machine Learning ist auch noch kein Selbstläufer.“ Dank der heute verfügbaren Rechenkapazitäten sei es aber bereits möglich, aufwendige statistische Verfahren anzuwenden, die noch vor einigen Jahren undenkbar gewesen wären. Häufig werde durch Mittel der KI – wie Clustering oder Text-Mining – erstmalig die Qualität von Daten überhaupt sichtbar. „Unter dem Strich ist KI ein enormer Gewinn.“

Das Ziel der Deutschen Bahn ist in jedem Fall klar: „Wir wollen perspektivisch den gesamten Bahnbetrieb in Deutschland intelligent machen. Züge, Stellwerke und Bahnsteige werden nach und nach digitale Zwillinge erhalten“, erklärt Christa Koenen. Das helfe zum einen, die Qualität und Kapazität auf der Schiene zu erhöhen, und zum anderen die über Jahrzehnte gewachsene heterogene Datenlandschaft bei der Bahn zu harmonisieren.