KI hilft bei Katastrophen in der U-Bahn

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.

Krisenhandbuch soll den U-Bahnbetreibern helfen

Bei Rauch sicher aus dem U-Bahn-Tunnel entkommen: Wie das geht, erpoben die Forschenden mit Einsatzkräften bei einer Übung in Lyon.

© Studiengesellschaft für Tunnel und Verkehrsanlagen STUVA e. V.

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.

Die bisher erarbeiteten Ergebnisse wurden in einem echten U-Bahnsystem unter realen Bedingungen überprüft. Bei Betriebsruhe, in der Nacht vom 08. auf den 09. Oktober 2019, fand eine Großübung in der U-Bahn von Lyon statt. In dem Übungsszenario kam ein Zug zwischen zwei Haltestellen im Tunnel zum Stehen. Ziel war es, 80 Passagiere trotz Rauchentwicklung sicher und schnell zu evakuieren. Dabei wurden im Projekt entwickelte Ansätze zur Entfluchtung und zum Einsatz technischer Unterstützungssysteme getestet. Ein besonderer Fokus lag auf der Rettung von Menschen mit eingeschränktem Seh- und Hörvermögen sowie der verbesserten Ansprache internationaler Fahrgäste.

Zwei Feuerwehrleute im Rettungseinsatz in Lyon: In Zukunft könnten sie digitale Helfer unterstützen.

© Studiengesellschaft für Tunnel und Verkehrsanlagen STUVA e. V.

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.