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Forschungsstelle
BAV
Projektnummer
1119
Projekttitel
Roboterbasierte Vegetationskontrolle

Texte zu diesem Projekt
 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Projektziele
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Publikationen / Ergebnisse
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Deutsch)
Umweltauswirkungen von Bahninfrastruktur;
Kostenoptimierung (Betrieb, Unterhalt oder Ausbau der Bahninfrastruktur);
Verbesserung der Umweltverträglichkeit der Bahninfrastruktur;
Kurzbeschreibung
(Deutsch)
Bewuchs auf Gleisanlagen wird i.d.R. mit dem umstrittenen Herbizid Glyphosat kontrolliert, um die Sicherheit, Verfügbarkeit und Langlebigkeit der Anlagen sicherzustellen. Kostengünstige Alternativen stehen zurzeit nicht zur Verfügung. Die chemielose roboterbasierte Unkrautbekämpfung hat in der Landwirtschaft anerkannte Potenziale und bietet auch für die Bahninfrastruktur neue Möglichkeiten. Ziel ist, ein autonomer bahntauglicher Roboter zur Vegetationskontrolle zu entwickeln und zu erproben.
Projektziele
(Deutsch)
Hauptziel ist die Entwicklung und Erprobung eines im Gleisrandbereich autonom fahrenden kostenoptimierten Roboters inkl. (Anbau-)Werkzeugen zur Bekämpfung von Pflanzenbewuchs. Zusatzergebnisse sind: Eine vertiefte Potenzialanalyse (was kann unter den technischen und ökonomischen Möglichkeiten durch Roboter abgedeckt werden?). Eine Technologiebeurteilung (was ist ausgereift und nutzbar?). Ein Business Case (RoVeKo aus technischer, betrieblicher u. ökonomischer Sicht beurteilt).
Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)

Im Rahmen des Projektes RoVeKo 4.0 wurde die automatisierte Vegetationskontrolle mit einem Roboter im Zwischengleisbereich bearbeitet. Die Ziele gemäss BIF-Antrag vom 06.12.2021 liegen in einer umweltfreundlichen Alternativlösung zur chemischen Vegetationskontrolle im gleisnahen Bereich ohne Personal oder den Zugverkehr zu gefährden (Einhaltung LRP). Die Rahmenbedingungen hierfür sind umfassend und anspruchsvoll. Neben der begrenzten Grösse (Höhe und Gewicht) des Roboters soll sich der elektrisch betriebene Roboter autonom im Zwischengleisbereich mit sicherem Abstand zur Schiene im Bahnschotter bewegen und dabei die vorhandene Vegetation eliminieren oder schneiden. Die Position des Roboters und das Arbeitsgebiet werden auf einem mobilen IT-Gerät dargestellt. Hindernisse sollen erkannt werden und Personen dürfen nicht gefährdet werden.
Im Verlauf des Projektes konnte in mehreren Iterationen ein Prototyp (S-bot) realisiert und demonstriert werden, der den o.g. Anforderungen gerecht wurde. Die Positionierung im cm-Bereich (kameraunterstütztes GPS System), das Umfahren von Hindernissen, die Erkennung von Personen und der Sicherheitsabstand zum Gleis wurden erfolgreich umgesetzt. Die Bedienung des Roboters wurde komfortabel gestaltet, indem das Arbeitsgebiet in einer Karte ausgewählt wird, Start- und Endpunkt festgelegt und die Pfadplanung automatisiert werden. Während dem Arbeitsprozess wird der Roboter mit einem Monitoring überwacht, das Mähwerk kontrolliert ein- und ausgeschaltet und die Kamera erfasst allfällige Personen vor dem Roboter und kontrolliert den zulässigen Arbeitsbereich ausserhalb der Gleise. Die Funktionalität des Roboters wurde im realen Arbeitsgebiet auf dem Güterbahnhof Basel getestet. Das Mähwerk wurde mit zwei Fadenmähern realisiert und deckt die gesamte Breite des Roboters ab.
Neben der technischen Umsetzung wurde ebenfalls eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass aktuell eine Robotik Lösung zur Vegetationskontrolle für Flächen mit einem geringen Pflanzenbewuchs im direkten Vergleich mit punktueller chemischer Vegetationskontrolle ökonomisch (noch) nicht konkurrenzfähig ist, jedoch gegenüber einer manuellen Bewirtschaftung bei dichterem Bewuchs, sowie aus ökologischer Sicht, Vorteile hat.

Videos:

04_Systemmonitor
05_Personenerkennung
06_Gleismonitor
07_Hinderniserkennung mit LiDAR
08_Pfadplanung_und_GIS_Integration
09_Follow_me
10_Projektdokumentation_S-bot_im_Gleisbereich_Basel

Zugehörige Dokumente
Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
As part of the RoVeKo 4.0 project, automated vegetation control with a robot in the area between the tracks was addressed. The objectives according to the BIF application of 06.12.2021 are to develop an environmentally friendly alternative to chemical vegetation control in the track-adjacent area without endangering personnel or train traffic (compliance with LRP). The conditions for this are extensive and demanding. In addition to the limited size (height and weight) of the robot, the electrically powered robot should be able to move autonomously in the area between the tracks at a safe distance from the rail on the track ballast while eliminating or cutting the existing vegetation. The position of the robot and the work area are displayed on a mobile IT device. Obstacles should be detected, and people must not be endangered.
During the course of the project, a prototype (S-bot) was developed and demonstrated in several iterations, which met the aforementioned requirements. Positioning within the centimeter range (camera-assisted GPS system), obstacle avoidance, person detection, and the safety distance to the track were successfully implemented. Operation of the robot was made convenient by selecting the work area on a map, defining start and end points, and automating path planning. During the work process, the robot is monitored with a monitoring system, the mower is controlled to switch on and off, and the camera detects any persons in front of the robot and monitors the permissible working area outside the tracks. The functionality of the robot was tested in the real working area at the Basel freight yard. The mower was implemented with two string trimmers and covers the entire width of the robot.
In addition to the technical implementation, an economic feasibility analysis was also carried out. The findings indicate that, at the current stage, a robotic solution for vegetation control on areas with sparse plant cover is not yet economically competitive when compared to localized chemical vegetation control. Nevertheless, it demonstrates advantages over manual management in areas with denser vegetation and provides clear benefits from an ecological standpoint.

Videos:

04_Systemmonitor
05_Personenerkennung
06_Gleismonitor
07_Hinderniserkennung mit LiDAR
08_Pfadplanung_und_GIS_Integration
09_Follow_me
10_Projektdokumentation_S-bot_im_Gleisbereich_Basel
Zugehörige Dokumente
Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
Dans le cadre du projet RoVeKo 4.0, le contrôle automatisé de la végétation à l'aide d'un robot a été mis en oeuvre dans la zone intermédiaire des voies. Les objectifs définis dans la demande BIF du 06.12.2021 consistent à trouver une solution alternative écologique au contrôle chimique de la végétation à proximité des voies sans mettre en danger le personnel ou le trafic ferroviaire (respect du LRP). Les conditions cadres pour cela sont complexes et exigeantes. Outre sa taille (hauteur et poids) limitée, le robot électrique doit se déplacer de manière autonome dans la zone intermédiaire des voies, à une distance sûre des rails, dans le ballast ferroviaire, tout en éliminant ou en coupant la végétation existante. La position du robot et la zone de travail sont affichées sur un appareil informatique mobile. Les obstacles doivent être détectés et les personnes ne doivent pas être mises en danger.
Au cours du projet, un prototype (S-bot) répondant aux exigences susmentionnées a pu être réalisé et présenté après plusieurs itérations. Le positionnement au centimètre près (système GPS assisté par caméra), le contournement des obstacles, la détection des personnes et la distance de sécurité par rapport à la voie ont été mis en oeuvre avec succès. L'utilisation du robot a été rendue confortable grâce à la sélection de la zone de travail sur une carte, à la définition des points de départ et d'arrivée et à l'automatisation de la planification du trajet. Pendant le processus de travail, le robot est surveillé, la faucheuse est activée et désactivée et la caméra détecte les personnes éventuellement présentes devant le robot et contrôle la zone de travail autorisée en dehors des voies. La fonctionnalité du robot a été testée dans la zone de travail réelle de la gare de marchandises de Bâle. Le dispositif de coupe a été réalisé avec deux tondeuses à fil et couvre toute la largeur du robot.
Outre la mise en oeuvre technique, une analyse de rentabilité a également été réalisée. Il a été démontré qu’à l’heure actuelle, une solution robotique de contrôle de la végétation pour des surfaces à faible densité de couverture végétale n’est pas encore économiquement compétitive par rapport au contrôle chimique ponctuel de la végétation. Néanmoins, elle présente des avantages par rapport à une gestion manuelle dans les zones à végétation plus dense, ainsi que du point de vue environnemental.

Vidéos :

04_Systemmonitor
05_Personenerkennung
06_Gleismonitor
07_Hinderniserkennung mit LiDAR
08_Pfadplanung_und_GIS_Integration
09_Follow_me
10_Projektdokumentation_S-bot_im_Gleisbereich_Basel
Zugehörige Dokumente