Technologie verhilft China zu einer Führungsrolle im Hochgeschwindigkeitsverkehr

Chinesische Ingenieure nutzen mit künstlicher Intelligenz ausgestattete Bauroboter, um in beispiellosem Tempo Eisenbahnstrecken zu entwickeln.

In der Nähe von Wuhan verläuft eine Hochgeschwindigkeitsstrecke. Foto: Xinhua

Chinas Hochgeschwindigkeitsnetz, das weltweit größte, wird weiter ausgebaut. Noch in diesem Jahr werden mehrere neue Strecken zum riesigen elektrifizierten Schienennetz des Landes hinzukommen, darunter die Fuzhou-Xiamen-Strecke (277 km), die Guangzhou-Shantou-Strecke (203 km) und die Shanghai-Nanjing-Strecke (278 km). Nach Inbetriebnahme werden die neuen Strecken mehr als doppelt so lang sein wie das gesamte deutsche Hochgeschwindigkeitsnetz, und jede Strecke wird Züge mit einer Höchstgeschwindigkeit von 350 km/h befördern, so SCMP .

Die neuesten Eisenbahnen unterscheiden sich jedoch von den meisten bestehenden Eisenbahnen dadurch, dass sie von speziell entwickelten Robotern gebaut werden. Laut Wang Peixiong, Chefingenieur der China Railway Construction Electrification Bureau Corporation, wurde diese automatisierte Baumethode bereits für zukünftige Hochgeschwindigkeitsbahnprojekte getestet und zugelassen. Der Einsatz von Robotern beim Bau elektrifizierter Hochbahnen im großen Maßstab ist ein Meilenstein für die Branche und beweist, dass Maschinen einen Großteil der arbeitsintensiven Arbeiten, einschließlich des Hochgeschwindigkeitsbahnbaus, übernehmen können.

Der Eisenbahnbau umfasst vielfältige Aufgaben, darunter Grabenarbeiten, Planieren, Gleisverlegung, Brücken- und Tunnelbau sowie die Installation von Signal- und Kommunikationssystemen. Es handelt sich um eine teure Infrastruktur, die viele Arbeiter sowie qualifizierte Fachkräfte erfordert. In der Vergangenheit waren Eisenbahnprojekte sehr gefährlich. So waren beispielsweise für die Eisenbahnstrecke durch die Sierra Nevada in den USA über 10.000 Bauarbeiter erforderlich.

Roboter und andere fortschrittliche Technologien übernehmen heute einen Großteil der mühsamen Arbeit im Eisenbahnbau. So führte China 2018 beispielsweise eine automatisierte Maschine ein, die Hochgeschwindigkeitsschienen mit einer Geschwindigkeit von 1,5 Kilometern pro Tag verlegen kann. Dank verbesserter Präzision und der Möglichkeit, rund um die Uhr zu arbeiten, konnte die automatisierte Eisenbahnbaumaschine 2021 bereits zwei Kilometer Gleise pro Tag verlegen. Schon bald werden Roboter ihre Fähigkeiten über das Verlegen von Schienen hinaus erweitern. Schweißen, Lackieren und Inspektionen können nun von Robotern übernommen werden. Die automatisierten Anlagen werden unter anderem auch Tunnel graben und Beton gießen.

Doch Roboter sind erst seit kurzem in der Lage, die Oberleitungen für Hochgeschwindigkeitszüge zu bauen – eine Aufgabe, die einst als zu komplex für Maschinen galt, so Wang und seine Kollegen. Die elektrischen Leitungen, Masten, Stützen und Strommasten, die Züge antreiben, werden als Oberleitungen bezeichnet. Der Bau eines Oberleitungsnetzes für Hochgeschwindigkeitszüge umfasst komplexe Prozesse wie die Vormontage der Masten und Kabel, den Materialtransport zur Baustelle und die Installation der Masten und Stützen.

Die Installation der Masten und Kabel ist eine besonders gefährliche Arbeit, da in großer Höhe unter hohem Druck gearbeitet werden muss. Um beispielsweise den Ausleger des Stromsystems an einem Stützmast zu montieren, müssen die Arbeiter eine Rolle an der Mastspitze befestigen, den Ausleger dann mit einem Seil am Boden festbinden und hochziehen, erklärt Jiang Zhehua, ein Ingenieur in Wangs Team.

Der Prozess erfordert die Koordination mehrerer Arbeiter vor Ort mit den Arbeitern an den Stützpfeilern. Geht etwas schief, kann die Arbeit tödlich sein. Aufgrund der Gefahren und der Art der Arbeit ist der Aufbau des OCS-Netzes der arbeitsintensivste Teil des Hochgeschwindigkeitsbahnprojekts.

Um das Problem zu lösen, entwickeln Bahningenieure automatisierte Bautechnologien, die digitale Datenmanagementplattformen und intelligente Systeme für Lagerung, Vormontage, Transport und Bau nutzen. Automatisierte Sensoren erfassen Echtzeitdaten von der Baustelle und übermitteln diese an ein intelligentes Lager. Dort identifiziert und liefert ein automatisiertes Lager- und Bereitstellungssystem die benötigten Materialien für die Montage der Strommasten, Stromaufhängungen und anderer Komponenten an die Fabrik. Anschließend hebt und platziert es diese an den entsprechenden Stellen.

Laut dem Ingenieurteam stehen Roboter beim Bau von OCS jedoch auch vor Herausforderungen. Einer der komplexesten Aspekte der Arbeit erfordert die präzise und synchrone Installation einer großen Anzahl von Kabeln, Stützen, Auslegern und vielen weiteren Komponenten. Die Baustelle birgt zudem Herausforderungen wie unebenes Gelände, natürliche Hindernisse, schlechtes Wetter und andere Faktoren, die den Installationsprozess erschweren können. Roboter haben möglicherweise Schwierigkeiten, Hindernisse zu überwinden oder sich an Veränderungen in der Umgebung anzupassen. Die OCS-Installation erfordert zudem eine Reihe von Robotersystemen, die nahtlos zusammenarbeiten, um die Arbeit zu erledigen.

Die Lösung für diese Herausforderungen ist künstliche Intelligenz. Wissenschaftler setzen Roboter auf Baustellen ein, die mithilfe von Bilderkennungsalgorithmen und Zielmerkmalsextraktion den optimalen Prozess für die Installation von Strommasten mit einer Genauigkeit von 1 mm planen. KI ermöglicht es Robotern zudem, bei widrigen Wetterbedingungen zu arbeiten und Seite an Seite zu agieren. Mithilfe von KI werden Roboter flexibler, können zwischen Arbeitsstationen wechseln, Schrauben justieren und festziehen und anschließend zum Referenzpunkt zurückkehren, um auf die nächste Anweisung zu warten.

Im Lager können KI-Geräte wie intelligente Gabelstapler Materialien aufnehmen und transportieren, so Gao Qi, ein Ingenieur in Wangs Team. Die intelligenten Maschinen sind auf Selbstwartung programmiert und arbeiten rund um die Uhr, um verschiedene Aufgaben mit hoher Präzision auszuführen. Auch die Qualitätskontrolle im Lager wurde verbessert. Gelagerte Materialien werden sortiert und zum Scannen durch einen dunklen Raum transportiert. Ein spezielles neuronales Netzwerkmodell, das auf 30 verschiedene Materialien trainiert wurde, kann Materialfehler erkennen, bevor diese verwendet werden. Diese Technologie steigert die Effizienz des Lagers und macht den Prozess zehnmal schneller als in einem herkömmlichen Lager.

Roboter können den ganzen Tag ohne Pause und ohne Kompromisse bei der Genauigkeit arbeiten. Sie können jedoch auch in Bereichen eine wichtige Rolle spielen, in denen Fachkräfte knapp sind oder die Arbeitskosten zu hoch sind.

An Khang (laut SCMP )

Quellenlink: https://vnexpress.net/cong-nghe-giup-trung-quoc-dung-dau-ve-duong-sat-cao-toc-4637946.html