- Mit dem Projekt 5G SIMONE soll eine 5G-basierte, innovative Mobilitätslösung erprobt werden. Im Fokus des Projekts steht das innovative Einschienen-Fahrzeug „Monocab“.
- Durch den Einschienenbetrieb ließen sich stillgelegte Schienenstränge für eine Nahverkehrsanbindung nutzen – unterschiedliche Monocabs könnten dabei gleichzeitig in beiden Fahrtrichtungen fahren.
- In dem Forschungsprojekt dient 5G zur Vernetzung der Monocabs untereinander sowie zwischen Fahrzeug und Leitstand. Der jüngste Mobilfunkstandard liefert dabei eine garantierte Dienstegüte, hohe Bandbreiten vor allem im Upload und die erforderlichen geringen Latenzen.
Mit dem Projekt „5G SIMONE“ soll eine 5G-basierte, innovative Mobilitätslösung erprobt werden. Die Abkürzung SIMONE steht für sicher, mobil und vernetzt.
In der neuesten Folge unseres Podcasts „MobilfunkTalk“ sprechen wir mit Timo Siekmann, Projektleiter im 5G-Projekt SIMONE. Er ist wissenschaftlicher Mitarbeiter aus der Arbeitsgruppe Kommunikationssysteme im Institutsteil für industrielle Automation (INA) des Fraunhofer Instituts IOSB (Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung) in Lemgo.
Selbststabilisierendes, autonomes Fahrzeug benötigt nur eine Schiene
5G SIMONE ist wiederum Teil eines breiter angelegten Forschungs- und Demonstratorprojekts rund um ein neuartiges Einschienen-Fahrzeug, das „Monocab“. Projektpartner sind zusätzlich zum Fraunhofer IOSB-INA die Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe (TH-OWL), die FH Bielefeld und der Verein Landeseisenbahn Lippe e.V.
Das „Monocab“ wurde dafür entwickelt, auf nur einer Schiene einer bestehenden Bahntrasse fahren zu können. Zwei elektromechanisch angetriebene Kreisel und eine horizontal angeordnete Verschiebemasse stabilisieren das Fahrzeug so, dass es nicht umkippt – selbst wenn sich Passagiere während der Fahrt in der Kabine bewegen. Die Idee dahinter: mit Monocabs ließen sich stillgelegte Schienenstränge für eine Nahverkehrsanbindung nutzen. Durch den Einschienenbetrieb könnten unterschiedliche Monocabs dabei gleichzeitig in beiden Fahrtrichtungen fahren.
5G ist zwingende Voraussetzung für das Projekt
Bei dem Projekt spielt die Vernetzung über 5G eine entscheidende Rolle. So ist das Monocab per Videoübertragung und Fernsteuerungsprotokoll mit einem Leitstand verbunden – bei Bedarf kann ein Operator aus der Ferne die Steuerung des Fahrzeugs übernehmen. Außerdem sind die Monocabs untereinander vernetzt, um sich über ihren jeweiligen Standort auf den Schienen informieren zu können. Im Testbetrieb, der auf einer stillgelegten Bahnstrecke in Extertal, in der Nähe von Lemgo zwischen Bielefeld und Hannover, stattfindet, setzen die Projektpartner dafür auf ein 5G-Campusnetz.
5G-Mobilfunk ist in dieser Anwendung erforderlich, um eine garantierte Dienstegüte bereitzustellen und große Datenströme im Upload, also vom Monocab zur Leitstelle, zu übertragen. Das laufende Forschungsprojekt untersucht aber auch, ob und gegebenenfalls unter welchen Voraussetzungen die Kommunikation auch im öffentlichen 5G-Mobilfunknetz erfolgen könnte. Schnell stellte sich jedoch heraus, dass die bisherigen 4G-Mobilfunknetze die hohen Anforderungen an Datenraten und Latenzen (also Reaktionsgeschwindigkeiten) nicht erfüllen können.
Jungfernfahrt mit erster Demonstration am Tag der Deutschen Einheit 2022
Am 3. Oktober 2022 fand die Jungfernfahrt des Monocabs unter Anwesenheit des Ministers für Umwelt, Naturschutz und Verkehr des Landes Nordrhein-Westfalen, Oliver Krischer, statt. Im Rahmen dieses Events präsentierten die Projektpartner der Politik und der Öffentlichkeit das Fahrzeug, die 5G-Technik und den mobilen Leitstand.
Ein wichtiges Thema im Rahmen des Erprobungsbetriebs ist die Sicherheit der geplanten autonomen Mobilitätslösung. Das Fraunhofer IOSB-INA betrachtet dazu sowohl die funktionale Sicherheit als auch die Cybersecurity. Beispielsweise nutzt die drahtlose Kommunikationstechnik Mechanismen zur Ausfallerkennung von einzelnen Datenverbindungen sowie redundant ausgelegte Kommunikationsverbindungen. Unberechtigte Zugriffe auf die Züge und den Leitstand werden durch leistungsstarke Verschlüsselungsverfahren verhindert.
Bis Systeme wie das Monocab im Alltag ankommen werden, ist noch eine Menge Forschungs- und Entwicklungsarbeit erforderlich – Projektleiter Timo Siekmann rechnet bis zu einer Markteinführung mit einem Zeithorizont von etwa zehn Jahren. Das Projekt zeigt jedoch schon heute: Innovative Lösungen können den Nahverkehr in Zukunft nachhaltig bereichern, und die Kommunikation per 5G ist eine wichtige Voraussetzung dafür.
Weitere Informationen zum Projekt 5G SIMONE finden Interessenten hier.