Die Ausgangssituation: Was ist die ökologische Herausforderung?

Nach dem Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung sollen die Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors bis zum Jahr 2030 um 40 bis 42 Prozent im Vergleich zu 1990 sinken. Ein wichtiger Schritt, um dieses Ziel zu erreichen, ist es, das Verkehrsaufkommen insgesamt zu reduzieren und auf nachhaltige Verkehrsmittel zu verlagern. Allerdings sind die Kosten und der Aufwand etwa für den Bau neuer Gleise enorm. Die Digitalisierung und vor allem KI-basierte Verfahren bieten hier Lösungen: Die intelligente Vernetzung aller Daten von Infrastruktur und Fahrzeugen ermöglicht eine völlig neue Organisation des Bahnbetriebs. Sie ist ein Schlüssel für eine höhere Kapazität des bestehenden Schienennetzes um bis zu 35 Prozent – und kommt dabei ganz ohne den Neubau von Gleisen aus.

Die Idee: Welchen Beitrag kann KI konkret leisten?

Das Projekt „KI am Zug“ plant die Entwicklung einer Simulationsumgebung, die als „digitaler Zwilling“ des Schienennetzes dient. Dieser soll ein möglichst realitätsgetreues Training der KI-Algorithmen ermöglichen, ohne dabei den realen Schienenverkehr zu beeinflussen. Im Fokus stehen dabei die Planung und Disposition von Zugfahrten bei integrierter Planung von Zeitintervallen für die Instandhaltung der Infrastruktur, um eine optimale Verkehrskapazität, Betriebszuverlässigkeit sowie Energie- und Ressourcennutzung zu erreichen. Die Leistungsfähigkeit der entwickelten Methoden soll mit Hilfe eines Demonstrators gezeigt werden, der auf realen Daten basierende Planungs- und Dispositions-Szenarien löst und die Ergebnisse im Simulator visualisiert sowie anhand von Kennzahlen bewertbar macht.

Der Ausblick: Welchen Leuchtturmcharakter hat das Projekt?

Das Projekt „KI-am-Zug“ kann so dem künftig wachsenden Bedarf an Kapazitäten im Bahnbetrieb gerecht werden. Damit leistet es einen Beitrag zum Klimaschutz in Deutschland, in dem es den Verkehr auf die Schiene verlegt. Zudem entsteht ein wirtschaftlicher und ökologischer Nutzen für den Standort Deutschland, da mehr Kapazitäten auf der Schiene ohne zusätzlichen kostenintensiven Ausbau der Netzinfrastruktur ermöglicht werden. Die Ergebnisse des Vorhabens können zudem in europäischen Konsortien eingebracht werden, sodass auch die Einführung auf europäischer Ebene ermöglicht wird.