Wie gelingt es, Messdaten in hochpräzise digitale Abbilder der Infrastruktur umzuwandeln, und daraus sogleich strukturierte, intelligente Inventare zu generieren? Im Webinar zeigt Johannes Braun von tmc, wie die Kombination aus hochauflösenden Punktwolken (Digital Twins) und automatisierter Inventarverwaltung Infrastrukturbetreiber, Planer und Projektmanager bei sicheren, schnelleren und wirtschaftlicheren Entscheidungen unterstützt.
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Ausgangslage: Infrastrukturdaten fragmentiert und veraltet
In der Praxis sind Informationen über Infrastruktur und Anlagenzustand häufig verteilt auf alte Lagepläne, unterschiedliche Datenquellen und manuelle Erhebungen. Die genaue Position von Signalen, Masten, Oberleitungsanlagen oder Hindernissen entlang der Strecke ist oft unklar oder nicht aktuell dokumentiert.
Das führt zu:
- Planungsfehlern durch veraltete oder unvollständige Informationen
- wiederholten, teuren Vor‑Ort‑Begehungen zur Klärung konkreter Fragen
- mangelnder Transparenz bei Planungen für Ausbauten, Umbauten oder Erneuerungen
- höheren Kosten und längeren Planungsdauern
Diese Herausforderung entsteht nicht aus unzureichenden Messdaten, sondern aus der Aufbereitung und Nutzbarkeit dieser Daten.
Die Lösung: Hochpräzise Punktwolken als Digital Twin
tmc hat ein Verfahren entwickelt, das Messdaten in eine hochpräzise, räumlich strukturierte Darstellung der Infrastruktur übersetzt: das Digital Environmental Twin Service (tmDETS).
Das System funktioniert nach diesem Prinzip:
- Automatisierte Gleisaufnahmen mit digitalen Messsystemen (z. B. tmRTG für die Referenzvermessung) erfassen die genaue Lage der Gleisachse
- Mobile Mapping: Ein Messungsfahrzeug ist mit Laser‑Scannern (LIDAR), RGB‑Kameras und Inertialsystemen ausgestattet (z. B. Riegl VMX System)
- Datenfusion: Die erfassten Laser‑ und Bilddaten werden mit der absoluten Gleisgeometrie verknüpft
- Farbige Hochpräzisions‑Punktwolke: Das Ergebnis ist eine fotorealistisch gefärbte, geometrisch verankerte Punktwolke, die die Infrastruktur mit einer Genauigkeit von 1 cm relativ und 2 cm absolut abbildet.
Mit dieser Punktwolke können Planer, Ingenieure und Betreiber virtuell vor Ort arbeiten – Messungen im Büro durchführen, Objekte prüfen und Abstände kontrollieren, ohne jemals wieder vor Ort sein zu müssen.
Inventory as a Service: Automatische Objekterkennung und Verwaltung
Der zweite Schwerpunkt des Webinars ist die automatisierte Inventarverwaltung (tmARIS – Automated Railway Inventory Service).
Hier werden Infrastruktur‑Objekte systematisch erkannt, klassifiziert und dokumentiert:
Erfassungsmethoden:
- Video‑gestützte Erfassung: RGB‑Kameradaten werden mit KI‑Modellen (YOLO) analysiert – bereits bei Fernsicht erkennt das System Signale, Masten und weitere Objekte.
- Laser‑gestützte Erfassung: Die 3D‑Punktwolke wird ebenfalls klassifiziert, um Größe, Form und räumliche Position präzise zu bestimmen.
- Kombinierte Analyse: Überlagern von Bilddaten und Punktwolke ermöglicht robuste Objekterkennung unter unterschiedlichen Bedingungen
Das System erkennt aktuell über 35 Objektklassen – von Signalen und Masten über Schienensperren bis zu Fundamentflächen. Weitere Kategorien für linienförmige Objekte (z. B. Lärmschutzwände, Kabeltrassen) sind in Entwicklung.
Datenaufbereitung:
Nach der automatisierten Erkennung können Planer noch manuell nacharbeiten – etwa durch Setzen von Bezugspunkten (Top der Lampe, Fundamentfläche) und Hinzufügen spezifischer Attribute je nach Fachbereich.
Das Endergebnis ist eine strukturierte Geodatenbank mit vollem Änderungsprotokoll, die unmittelbar in Planungswerkzeuge integriert werden kann.
Wirklicher Mehrwert: Von der Altzeichnung zur aktuellen Realität
Ein entscheidender Bestandteil der tmARIS ist der Vergleich zwischen bestehenden Planungsunterlagen und der neu erfassten Realität.
Konkret heißt das:
- Alte Lagepläne und Zeichnungen werden mit dem digitalisierten Inventar verglichen
- Abweichungen werden automatisch erkannt und protokolliert
- Überarbeitete Lagepläne und ein detailliertes Abweichungsprotokoll werden bereitgestellt
So entsteht eine transparente Übersicht darüber, welche Anlagen noch korrekt dokumentiert sind und welche sich verändert haben – eine Grundlage für verlässliche Planung.
Produktivität und Kosteneffizienz
Ein Kernvorteil des Verfahrens liegt in drastisch reduzierten Kosten und Zeiten:
Effizienzgewinne gegenüber manuellen Methoden:
- Keine Sperrpausen erforderlich: Das Messungsfahrzeug verkehrt während des regulären Betriebs – keine Sonderverkehre, keine Streckensperrungen notwendig.
- Keine Personenschutzkosten: Ohne Arbeiter in der Strecke entfallen Kosten für Sicherung und Begleitung.
- Schnelle Abdeckung: Ein Messteam kann pro Schicht über 50 km Doppelspur vermessen und Daten erfassen.
- Virtuelle Nachmessungen: Sollten Fragen auftauchen oder Änderungen überprüft werden, können diese 24/7 im Büro geklärt werden – ohne zusätzliche Fahrten.
Insgesamt amortisiert sich die digitale Vermessung durch Zeiteinsparungen, wegfallende Sperrpausen und virtuelle Planungsarbeit bereits bei wenigen Projekten.
Für wen ist diese Lösung interessant?
Das Webinar adressiert eine breite Fachgruppe:
- Infrastrukturbetreiber und ‑manager: benötigen aktuelle, belastbare Inventare als Basis für Instandhaltung, Planung und Regulierung
- Infrastrukturplaner und Vermessungsingenieure: profitieren von hochpräzisen Punktwolken und strukturierten Daten – zentral für Building Information Modeling (BIM) und Planung von Ausbauprojekten
- Signalplaner: nutzen die Inventardaten und Geometrien zur Planung von Signalsystemen und Eisenbahntelekommunikation
- Projektmanager und Bauleiter: erhalten digitale Basis‑ und Nachzustände, Änderungsprotokolle und Zeitpläne aus den Daten
- Maschinenhersteller und ‑betreiber: können Einsatzbedingungen und Raumkonflikte vorab erkennen und planen
Praktische Umsetzung: Vom Projekt zum Regelbetrieb
Im Webinar werden auch konkrete Schritte zur Umsetzung genannt:
Erste Maßnahme:
tmc lädt zur Kontaktaufnahme ein, um gemeinsam mit Betreibern die Anforderungen zu klären – welche Streckenabschnitte, welche Objektklassen, welche Genauigkeit wird benötigt?
Bewährtes Modell:
Viele Projekte starten mit einem Proof of Concept auf einem überschaubaren Abschnitt, um Nutzen und Qualität zu validieren, bevor Investitionen für größere Streckennetze erfolgen.
Dateneigentum:
Ein wichtiger Punkt: Alle Daten gehören dem Infrastrukturbetreiber. tmc erbringt die Erfassung und Aufbereitung als Service.
Digital Twin als Kernstück der Zukunft
Die Kombination aus hochpräzisen Punktwolken, automatisierter Objekterkennung und strukturiertem Inventarmanagement definiert eine neue Art, wie Bahninfrastruktur dokumentiert, geplant und betrieben wird. Statt einzelne Fragen vor Ort klären zu müssen, steht eine vertrauenswürdige digitale Replika der Strecke zur Verfügung – jederzeit abrufbar, durchsuchbar und vergleichbar.
Mit tmDETS und tmARIS wird diese Zukunft heute schon Realität – und schafft die Grundlage für sicherere, schnellere und wirtschaftlichere Entscheidungen in der Gleisinstandhaltung und ‑planung.