Katastrophe in der U-Bahn: Freie Fahrt dank digitaler Helfer

Wie müssen U-Bahnnetze gestaltet sein, damit sie auch bei Bränden oder Stromausfällen funktionieren? Das untersuchen Forschende im deutsch-französischen Projekt U-THREAT. Ihr Ziel: Eine KI soll Schwachstellen erkennen – und Rettungswege finden.

Das Projekt erforscht unter anderem spezielle Softwarelösungen, die U-Bahnen nach einem Krisenfall schnell auf sichere Alternativrouten schicken. © Adobe Stock/william87

Ob Naturkatastrophe, Stromausfall oder Brand: Im Ernstfall müssen U-Bahnen trotz schwerer Schäden funktionieren. Fachleute sprechen dabei von Resilienz – also der Widerstandsfähigkeit der städtischen oder technischen Systeme. Genau daran arbeiten deutsche und französische Forschende seit 2017 im Projekt U-THREAT, das vom Bundesforschungsministerium gefördert wird. Ihr Ziel: Haltestellen, Bahnen und Schienennetze so zu gestalten, dass sie nach einem Vorfall schnell wieder normal funktionieren.

„Keine ganz leichte Aufgabe“, wie Christian Thienert von der STUVA e. V. in Köln erzählt, der das länderübergreifende Projekt koordiniert. Seit 2017 haben die Forschenden zunächst eine Bedrohungs- und Ereignisdatenbank aufgebaut – mit allen potenziellen Gefahren. „Anschließend“, so Thienert weiter, „haben wir eine spezielle Analysemethode entwickelt, mit der wir alle denkbaren Auswirkungen eines einzelnen Ereignisses auf das gesamte System sehen können. Unser Ziel war es, eine maßgeschneiderte Bewertung eines U-Bahnsystems zu erhalten“.

Künstliche Intelligenz findet die beste Umleitung

Um auf Krisenfälle vorbereitet zu sein, arbeiten die Forschenden derzeit an einer besonderen Software-Lösung. Diese soll aus der großen Menge an Daten aus dem Betrieb eines U-Bahnnetzes mit Hilfe von künstlicher Intelligenz die Verwundbarkeit einzelner Abschnitte ermitteln. Über Simulationsrechnungen soll das System schnell die beste Umleitung finden und beim Ausfall einer Strecke die U-Bahn automatisch auf eine sichere Strecke umleiten.

U-Bahn-Stationen und Tunnel sind dauerhaft so auszulegen, dass im Ereignisfall keine maßgeblichen Tragstrukturen versagen. Deshalb bezieht das Projekt auch die Bauweise der Tunnel und die beim Bau verwendeten Materialien mit ein. Beispielsweise gibt es neue Werkstoffe, die sehr robust gegenüber Bränden und Explosionen sind.

Besonders wichtig ist, dass im Ereignisfall die Fahrgäste den Untergrund schnell und sicher verlassen können. Daher erstellen die Forschenden Sicherheitskonzepte, die die besonderen Bedingungen in den Tunneln und unterirdischen Stationen berücksichtigen. Hierzu zählen unter anderem die eingeschränkten Sichtweiten sowie der enge Raum. Parallel zu den computergestützten Hilfen soll ein neu entwickeltes Krisenhandbuch den U-Bahnbetreibern ebenfalls bei der Bewältigung von Gefahren helfen. In einem der nächsten Schritte werden die bisher erarbeiteten Ergebnisse in einem echten U-Bahnsystem unter realen Bedingungen überprüft. Für Oktober 2019 ist eine Großübung mit Feuerwehrkräften und Betriebspersonal in der Lyoner U-Bahn geplant.

Das länderübergreifende Projekt wird von August 2017 und bis Juli 2020 auf deutscher Seite vom Bundesforschungsministerium und auf französischer Seite von der Agence Nationale de la Recherche gefördert. Insgesamt sind jeweils sechs Partner aus Deutschland und Frankreich an dem U-TRHEAT-Projekt beteiligt.

Öffentlicher Seminar-Workshop für ÖPNV-Unternehmen und Experten

Schon jetzt haben die Forscherinnen und Forscher von U-THREAT so viele Erkenntnisse zusammengetragen, dass sie vor Projektende damit an die Öffentlichkeit gehen. Denn dass hier keinesfalls nur für den „Elfenbeinturm“ geforscht wird, hatten sich die deutschen und französischen Forscher von Anfang an ins gemeinsame Aufgabenheft geschrieben: Ergebnisverbreitung und Standardisierung der Projektergebnisse in der alltäglichen Praxis von Verkehrsunternehmen sind Kernziele von U-THREAT.

So ist aktuell für den 9. April 2019 ein erster öffentlicher Seminar-Workshop mit dem Titel „Verfügbarkeit des ÖPNVs in Krisenlagen“ in Düsseldorf geplant. Die vom Verband Deutscher Verkehrsunternehmen als assoziierter Partner unterstützte und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte kostenlose Veranstaltung richtet sich an Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von ÖPNV-Unternehmen (Öffentlicher Personennahverkehr) und an Expertinnen und Experten auf dem Gebiet schienengebundener ÖPNV-Systeme. Weitere Einzelheiten zum Projekt und dem Seminar-Workshop finden Sie unter www.u-threat.com