Weichenstellung 2020 – Schiene zwischen Digitalisierung und Strukturwandel

München, 23. Dezember 2020

Klimaschutz und Corona-Krise – die ohnehin an den Schienenverkehr gestellten hohen Erwartungen und Anforderungen sind in diesem Jahr weiter gestiegen – und die Herausforderungen gewachsen. Anfang 2020 hat der Bundesverkehrsminister das Jahrzehnt der Schiene ausgerufen: Mit dem Schienenpakt, bei dem der Masterplan Schienenverkehr veröffentlicht wurde, den das Zukunftsbündnis Schiene über zwei Jahre erarbeitet hat, wird eine Weichenstellung zugunsten der Schiene ermöglicht. Welche Rolle die Digitalisierung dabei spielt und wo die Herausforderungen der nächsten Jahre liegen, diskutierten Expertinnen und Experten am 15. Dezember bei acatech am Dienstag.

„Trotz massiver Investitionen in die Bahn, bleibt es stets eine Gratwanderung zwischen dem Erfüllen eines Gemeinwohlauftrages und der Wirtschaftlichkeit, den die Bahn erbringen muss. Bei dieser schwierigen Aufgabe helfen langfristige Planungssicherheit und eine Vereinfachung der Planung.“ Mit diesen einleitenden Worten beschreibt der ehemalige Aufsichtsratsvorsitzende der Deutschen Bahn und acatech Mitglied und Senator Utz-Hellmuth Felcht die gleichbleibend komplexe Herausforderung. Schon 2006 betonte eine Studie von acatech die Wichtigkeit antizipierender Infrastrukturmaßnahmen. Aber mit dem 2017 etablierten Vorstandsressort „Digitalisierung und Technik“, dass durch Sabina Jeschke geleitet wird und dem letztes Jahr vom Bund gegründeten Deutschen Zentrum für Schienenverkehrsforschung (DSZF), mit seiner Direktorin Corinna Salander, sei die Bahn und der Schienenverkehr allgemein im entscheidenden Bereich Innovation, Forschung und Technikimplementierung äußerst gut aufgestellt.

Die Ziele der Bahn sind ambitioniert: doppelt so viele Bahnkunden und deutlich mehr Güterverkehr auf die umweltfreundliche Schiene bringen. acatech Mitglied Corinna Salander und Direktorin des DZSF, zeigte sich in ihrem Impuls überzeugt, dass mit dem 2020 vom Verkehrsministerium ausgerufenen „Jahrzehnt der Schiene“, dem „Zukunftsbündnis Schiene“ als Arbeitsgremium für den „Masterplan Schienenverkehr“, der beim „Schienenpakt“ verabschiedet wurde, in diesem Jahr und den folgenden, genügend Investitionen und erweiterte Strukturen bereitstünden. Das DSZF, dass noch am Anfang seiner Arbeit steht, bringt interdisziplinäre Wissenschaftler rund um das Thema Schiene zusammen. In dem Forschungsinstitut wird in über 60 Projekten an innovativen Technologien, wie zum Beispiel dem Wasserstoffzug und der dafür benötigten Betankungsinfrastruktur geforscht. Immer im Mittelpunkt: Akzeptanz und konkrete Umsetzbarkeit. Außerdem liefert das DZSF wichtige Analysen, um beispielsweise den demographischen Wandel und den Fachkräftemangel besser einschätzen zu können und die Beschäftigungswirkung und Attraktivität der Arbeitsplatzangebote weiter zu optimieren.

Künstliche Intelligenz ist für Sabina Jeschke, Vorstand Digitalisierung & Technik der Deutschen Bahn AG, ein zentraler Erfolgsfaktor. Damit ließen sich zentrale Herausforderungen angehen: der Ausbau der Schienenkapazität, das Management von Heterogenität (insbesondere Fahrzeuge und Infrastruktur auf verschiedenem technischem Stand), demographischer Wandel (IT-Fachkräfte) und Geschwindigkeit auf allen Ebenen (Wartung, Steuerung, Ausfallmanagement). Sie führt ein ganzes Bündel von Anwendungsbeispielen an, in denen KI in unterschiedlicher Form zum Einsatz kommt:

• das „Supervised Learning“, also eine auf schierem Datensammeln basierende Mustererkennung, kann vor allem bei der täglichen Wartung von Zügen zum Einsatz kommen;
• das „Unsupervised Learning“ und seine auf Versuch und Irrtum aufbauende Vorgehensweise hilft beispielsweise bei der Analyse von fehlerhaften Sensordaten weiter, bei denen eine konventionelle Fehlersuche Ursache und Kausalität nicht identifizieren kann;
• das „Reinforcement Learning“, oder auch bestärkendes Lernen, bei dem am Ende von Simulationen entweder positive oder negative Rückmeldungen eine zukünftige Entscheidungsfindung oder Prozesse optimieren. Ein mögliches Einsatzgebiet ist die vorausschauende Wartung (im Gegensatz zur Wartung nach Zeitplan) und die Simulation von digitalen Zwillingen, welche für die Optimierung der Streckensteuerung oder für zerstörungsfreie Crashtests relevant ist.

Für diese Digitalisierungssprünge sei neben den technischen Voraussetzungen (Sensorik, 5G und Glasfaserinfrastruktur für die Echtzeitkommunikation, Rechenpower zum Beispiel durch Quantencomputing) auch wichtig, dass man sich auf Partnerschaften einige, die einen Datenaustausch ermöglichen und somit einen vernetzten Austausch erlauben. Diese Notwendigkeit, gemeinsame Standards zu etablieren und damit die Interoperabilität von Systemen zu sichern, wurde nicht zuletzt bei Projekten wie dem „European Train Control System“ deutlich. Einem Projekt das sich inzwischen bereits seit mehr als 30 Jahren in der Umsetzung befinde.

Innovation findet allerdings nicht nur digital statt. Das BMVI begleitet zum Beispiel auch aktiv den Strukturwandel in den Braunkohleregionen Lausitz, Mitteldeutschland und Rheinische Revier, wie Bernd Rittmeier, Unterabteilungsleiter für den Bereich „Innovationen, Digitalisierung, Vernetzung“ beim Bundesministerium für Verkehr und Infrastruktur, in seinem Beitrag erklärte. Mit der Machbarkeitsstudie „Innovationscluster Digitale Schiene“ sollen gemeinsam mit den Ländern und den Regionen Potenziale für künftige Beschäftigungsmöglichkeiten für Forschung und Unternehmen im Bereich der Digitalen Schiene herausgearbeitet werden. Zusammen mit dem Investitionspaket „Digitale Schiene Deutschland“, das bereits für das Starterpaket ein Finanzvolumen von etwa 4,7 Milliarden Euro bis zum Jahr 2030 umfasst, wird das Potenzial deutlich, das mit der Aussicht auf qualifizierte Arbeitsplätze, den dann sichtbaren Vorteilen einer effizienten und hochmodernen Bahninfrastruktur und dem gelungenen Beispiel für einen positiven Strukturwandel einherginge. Mit den neuen Werken in und um Cottbus oder dem digitalen Testfeld „Erzgebirgsbahn“ seien bereits erste Projekte zur Stärkung der Regionen in der Umsetzung.

Aus dem Publikum wurden Fragen zu den ökologischen Vorteilen der Bahn im Vergleich zu anderen Verkehrsträgern gestellt und die daraus von einem Publikumsgast postulierte Konkurrenzsituation thematisiert.

Weiterführende Informationen

Deutsches Zentrum für Schienenverkehrsforschung (DSZF)