Intelligente Drohnen im Schienengüterverkehr: KI als Schlüssel zur Automatisierung im Verschub

Wien, 4. August 2025

Im Rahmen des erfolgreich abgeschlossenen Forschungsprojekts TopDrone wurde der automatisierte Einsatz von Drohnen zur Erhöhung der betrieblichen Effizienz im Bahnbereich untersucht – ein aktiver Beitrag zur digitalen Transformation Europas. Die Drohne positioniert sich dabei vollautonom und überwacht den gesamten Verschubweg sowie die Umgebung. Die zentrale Technologie hinter diesem Innovationsschritt: Künstliche Intelligenz.

Die Digitalisierung und Automatisierung prägen zunehmend alle Bereiche der Mobilität – auch den Schienengüterverkehr. Um ihre Position als nachhaltiges und energieeffizientes Transportmittel weiter auszubauen, verfolgt die Bahn das Ziel, nicht nur wirtschaftlicher, sondern auch sicherer und effizienter im Betrieb zu werden.

Besonders bei Verschubarbeiten, die oft mit herausfordernden und potenziell gefährlichen Tätigkeiten verbunden sind, liegt großes Innovationspotenzial. TopDrone adressierte diese Anforderungen, indem KI-gestützte Drohnen den Verschubprozess unterstützen und automatisieren – ohne zusätzlichen manuellen Aufwand.

Herausforderungen und Ziele des Projekts

Der Einsatz von Drohnen im Verschub ist anspruchsvoll, da viele technische, operative aber auch rechtliche Herausforderungen bewältigt werden müssen. Die präzise KI-gesteuerte Navigation der Drohne muss Hindernisse, optische Signale, Wagenabstände, unterschiedliche Lichtverhältnisse und wechselnde Wetterbedingungen berücksichtigen. Die Machbarkeit solcher Einsätze wurde in TopDrone nachgewiesen. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurden wertvolle Bausteine für den realen Betrieb entwickelt.

Zentrale Fragestellungen und Forschungsaspekte

Welche Anforderungen müssen Drohnen erfüllen, um Verschubpersonal effektiv zu unterstützen?
Wie kann die Flug-Trajektorie nach dem Start der Drohne auf Basis von KI laufend aktualisiert werden, um eine zuverlässige Verfolgung des Verschubwegs zu gewährleisten?
Wie können Automatisierungsoptionen in der Drohnensteuerung umgesetzt werden?
Welche Anforderungen müssen Backend-Technologien erfüllen, um eine nahtlose Anbindung an bestehende Bahnsysteme zu gewährleisten?
Wie kann KI bei der automatischen Hinderniserkennung (z. B. Personen, Hemmschuhe, etc.) unterstützen?
Ist der Drohneneinsatz wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll?

Mission Embedded: Experten für KI-basierte Anwendungen

Mission Embedded brachte seine Expertise in folgenden Bereichen ein:

KI-gestützte Hinderniserkennung
Automatisierte Drohnenmissionsplanung
Echtzeit-Videomanagementsystem
Datensicherheit durch Verwendung hochsicherer Mission Embedded-Anwendungen

Automatisierter Drohneneinsatz im Bahnbetrieb

Im Rahmen des Projekts wurde veranschaulicht, wie Drohnen den Verschubweg autonom überwachen können. Dabei nutzt die Drohne GPS zur Navigation, erkennt eigenständig die zu überwachende Lokomotive und positioniert sich präzise über deren Zugspitze, um den Kuppelvorgang in Echtzeit zu unterstützen.

Die Live-Übertragung des Videostreams erfolgt über zwei LTE-Verbindungen an ein cloudbasiertes Kontrollzentrum sowie direkt in das Führerhaus der Lokomotive. Zentral ist dabei die Verwendung der smarten Überwachungslösung overVIEW von Mission Embedded. Diese Plattform ermöglicht es dem Triebfahrzeugführer, den Verschubprozess direkt von der Lokomotive aus zu starten und denselben Videostream zu sehen wie die Drohne.

> Zum Projektvideo <

Erfolgreiche Demonstration

Unter realitätsnahen Bedingungen konnte eine vollständig automatisierte Drohnenmission erfolgreich umgesetzt werden. Die KI-basierte Videoanalyse ermöglichte dabei:

Kollisionskontrolle und Hinderniserkennung
Gleis- und Umfeldüberwachung in Echtzeit
Streckenprognosen zur Optimierung der Bewegungsabläufe
Distanzschätzungen zur Navigation

Der Fokus lag auf der Entwicklung und Erprobung von Lösungen zur automatischen Hinderniserkennung. Drohnen sollen Hindernisse wie Hemmschuhe, Personen, ungesicherte Ladungen oder andere Gefahrenquellen zuverlässig und in Echtzeit erkennen können. Darüber hinaus unterstützt die KI bei der Sicherheitsüberwachung von Verschubarbeiten.

Ein Leitgedanke, der das Projekt von Beginn an begleitete, war, die Sicherheit zu erhöhen, die Effizienz zu steigern und das Verschubpersonal gezielt zu entlasten.

Fazit und Ausblick: Innovation für eine nachhaltige Zukunft des Schienengüterverkehrs

Das Projekt TopDrone zeigte eindrucksvoll, wie modernste Technologien und Künstliche Intelligenz Arbeitsprozesse im Schienengüterverkehr transformieren können. Der intelligente Drohneneinsatz steigert nicht nur die Sicherheit und Effizienz, sondern leistet auch einen wichtigen Beitrag zur Ökologisierung des Schienengütertransports, z. B. durch geringeren Treibstoffverbrauch infolge reduzierter Leer- und Fehlfahrten.

TopDrone steht exemplarisch für die Chancen, die sich durch die Kombination aus Digitalisierung, Automatisierung und KI eröffnen. Das Forschungsprojekt hebt Sicherheit und Effizienz auf ein neues Niveau – durch automatisierte Rangiervorgänge, die nicht nur die Arbeitssicherheit signifikant erhöhen, sondern auch dem Fachkräftemangel in einem hochkomplexen, risikobehafteten Umfeld wirkungsvoll begegnen.