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Berührungslose Datenerfassung für Eisenbahninfrastrukturbetriebe

Die Österreichischen Bundesbahnen betreiben ein Streckennetz von ca. 5.700 km Länge. Dazu gehören auch mehr als 7.000 Bauwerke wie Tunnel und Brücken und nicht zuletzt über 5.500 Gebäude. Dies alles ist verteilt auf das gesamte österreichische Bundesgebiet.

Über all diese Anlagen benötigt die verantwortliche ÖBB Infrastruktur AG umfangreiche Informationen und Daten zum bautechnischen Zustand einerseits und zur geographischen Lage dieser Objekte anderseits. Diese Daten sind die notwendige Basis für eine Vielzahl von unterschiedlichsten Aufgaben: sie dienen als Bestandsnachweis und zu Analysezwecken, sind aber insbesondere auch für Planung, Bau und Instandhaltung unerläßlich.

Historisch und anwendungsbedingt liegen diese Daten in vielfältiger Form, unterschiedlicher Qualität, Genauigkeit und Aktualität vor. Zudem sind sie auf verschiedene Organisationseinheiten und technische Systeme verteilt. Derzeit existiert kein effizientes und durchgängiges Verfahren, mit welchem neue Informationen erhoben und bestehende aktualisiert werden können.

Im Stab für Forschung & Entwicklung der ÖBB Infrastruktur AG wurden deshalb in den letzten Jahren bereits hochmoderne Technologien zur Datenerfassung, wie z. B. das Airborne Laserscanning, eingehend untersucht, um ein verbessertes und vollständiges virtuelles Abbild dieser gewaltigen Infrastruktur zu schaffen.

So konnte z. B. durch eine vorangehende Studie eine zusammenhängende Prozesskette entwickelt werden, welche die automatisierte Extraktion von Bahninfrastrukturobjekten aus höchstauflösenden Airborne Laserscanning-Punktwolken und Orthobildern ermöglicht. Die Ergebnisse sind insbesondere für offene Streckenabschnitte vielversprechend und verdeutlichen das hohe Informationspotential. Prozessierungszeiten und Automatisierungsgrad sprechen ebenfalls für eine zukünftige Verwendung von Fernerkundungsdaten für die Überwachung und Erfassung von Eisenbahnanlagen im operativen Einsatz.

Die gewonnenen Ergebnisse eignen sich z. B. für ETCS-Planungsaufgaben (insbesondere die Berechnung wahrer Gleislängen) oder auch die Gewinnung von Grundlagen für das elektronische Verzeichnis zugelassener Geschwindigkeiten (eVzG). Darüber hinaus bestehen zahlreiche weitere Anwendungsmöglichkeiten für Bahninfrastrukturbetreiber:

Auswertung detaillierter digitaler Geländemodelle
3D-Simulationen und Visualisierungen für das Notfallmanagement
Planungsgrundlagen für alle technischen Abteilungen

Da die Bahninfrastruktur weltweit ähnlichen Konstruktionsstandards unterliegt, ist eine weitgehende Übertragbarkeit der Verfahren auf andere Infrastrukturbetreiber auf jeden Fall möglich. Tatsächlich ist es sogar einer der Hauptgesichtspunkte unseres Projektes, das Verfahren wirtschaftlich und modular skalierbar zu gestalten.

Die Aufgabe von Berner & Mattner ist es also, die zu verschiedenen Teilaspekten bereits gewonnenen Forschungsergebnisse zu konsolidieren und bis hin zur Beschreibung einer vollständigen Systemintegration zu ergänzen. Im Mittelpunkt steht die Beschreibung eines Prozesses, mit dem zukünftig berührungslose Bestandserfassungskampagnen durchgeführt und bereits bestehende Datensätze effizient aktualisiert und ergänzt werden können.

Dabei gilt es, enorme Datenmengen zu bewegen, die eine Vielzahl hochkomplexer Erkennungsalgorithmen durchlaufen. Infrastrukturobjekte, wie beispielsweise Gleisverläufe und Signale, können in Form von Orthobildern und Punktwolken von Lasermessungen bereits heute mit hoher Genauigkeit abgebildet werden.

Fernerkundungsexperten des Leibniz Institutes für Ökolgische Raumentwicklung (IÖR), Dresden, und des Institutes für Photogrammetrie und Fernerkundung, TU Dresden, haben im Vorfeld dieses Projektes Methoden für die ÖBB-Infrastruktur AG entwickelt, mit denen solche Objekte nun auch extrahiert und direkt in Vektordaten überführt werden können. Dieses Projekt untersucht, wie diese Daten wiederum in Planwerken dargestellt und in Anwendungen geographischer Informationssysteme integriert werden können.

Die für bestimmte Objekttypen entwickelten und optimierten Verfahren ermöglichen derzeit die Detektion von Schienen, Gleisachsen, Masten und Auslegern, Fahrdrähten und Weichenbereichen.

Daneben gilt es zu beachten, dass solch eine riesige Verkehrsinfrastruktur wie das Eisenbahnnetz ständigen Änderungen unterworfen ist und deren Datenabbild folglich auch in andere Anwendungen und Fachbereiche, aus denen diese resultieren, integriert werden muss. Großes Interesse galt daher auch der Entwicklung von Methoden mit hohem Automatisierungsgrad und deren Integration in organisationsübergreifende Prozessketten.

Die ÖBB-Infrastruktur AG setzt dieses anspruchsvolle Vorhaben gemeinsam mit Berner & Mattner sowie Experten für Geographische Datenbanksysteme der IQsoft GmbH, Wien, und Geodatenexperten der GEOTRO Data Processing, Dresden, um.