Automatische Grünerkennung zur Vegetationspflege am Schienennetz
© Fraunhofer iPM
A multispectral camera system detects green on the track and thus enables automated vegetation maintenance.

Vegetationskontrolle am Gleis

Ein multispektrales Kamerasystem erkennt Grün am Gleis und ermöglicht so eine automatisierte Vegetationspflege.

Automatisierte Grünerkennung

Höhere Effizienz und Nachhaltigkeit bei der Vegetationskontrolle

Vegetationskontrolle: Automatisierte Grünerkennung am Gleis
© Certis Europe B.V. / Fraunhofer IPM
Grüne Vegetation hat einen charakteristischen spektralen Fingerabdruck. Licht im Wellenlängenbereich zwischen 490 nm und 620 nm, der sogenannten Grünlücke, und ab 780 nm im NIR-Bereich (nahes Infrarot) wird reflektiert, während die Wellenlängenbereiche zwischen 400 nm und 490 nm (blauer Spektralbereich) und zwischen 620 nm und 780 nm (roter Spektralbereich) absorbiert werden. Dieses spezifische Verhältnis von Absorption und Reflexion wird für die automatisierte Erkennung lebender Pflanzen (hier lila gefärbt) genutzt.

Pflanzlicher Bewuchs im Gleisbett ist ein Problem für die Sicherheit im Bahnverkehr. Die Wurzeln von Beikräutern wachsen ins Schotterbett ein und verhindern, dass Regenwasser zügig abfließen kann. Es kommt zur Verschlämmung und der Schotter verliert seine Pufferfunktion: Vibrationen und Stöße, die durch überfahrende Züge entstehen, werden nicht mehr ausreichend abgefedert. Regelmäßige Kontrolle und Pflege der Vegetation im Gleisbett sind daher unabdinglich und auch gesetzlich vorgeschrieben. Angesichts der Länge des Schienennetzes – allein in Deutschland sind es mehr als 60.000 Gleiskilometer – ist die Vegetationspflege für Schienennetzbetreibende ein aufwändiger und kostspieliger Prozess, der in der Regel von spezialisierten Dienstleistungsunternehmen ausgeführt wird. Ein multispektrales Kamerasystem, das Fraunhofer IPM für ein Pflanzenschutz-Dienstleistungsunternehmen entwickelt hat, automatisiert nun erstmals den Prozess der Grünerkennung. Das optische System sorgt dafür, dass Pflanzenschutzmittel möglichst gezielt eingesetzt werden und ermöglicht gleichzeitig erstmals eine langfristige Dokumentation des Bewuchses. Die Messdaten enthalten GPS-Informationen zur exakten Lokalisierung und können sowohl grafisch als auch tabellarisch abgefragt werden.

Chemische Pflanzenschutzmittel gezielter ausbringen

Chemische Pflanzenschutzmittel (PSM) sind derzeit noch unverzichtbar für die Beseitigung von Vegetation an Bahngleisen. Sie gewährleisten die zuverlässige Beseitigung von unerwünschter Vegetation und eliminieren das sogenannte Samenpotenzial besonders zuverlässig. Das optische System zur Grünerkennung ermöglicht es, die Herbizide automatisiert und damit gezielter einzusetzen: Das Kamerasystem, installiert an der Front des Spritzzugs, erkennt Grün automatisch und löst ab einem bestimmten Schwellenwert ein Sensorsignal aus. Damit wird je nach ermitteltem Bedeckungsgrad eine oder mehrere der acht beweglichen Spritzdüsen am Zugende aktiviert. Dieser Prozess erfolgte bislang in der Regel durch zwei bis drei Fachkräfte, die das Gleis vom Zug aus beobachten und den Spritzbefehl manuell auslösen.

Die Grünerkennung per Kamera funktioniert selektiver und zuverlässiger als das bisherige manuelle Verfahren, sodass deutlich weniger Herbizide eingesetzt werden. Während bei der manuellen Erfassung Fahrgeschwindigkeiten von maximal 40 km/h möglich sind, arbeitet das optische System zur Grünerkennung bereits in der ersten Version bei 50 km/h. Dies führt zu einer deutlich höheren Effizienz und einer signifikanten Kostenreduktion. Die automatisierte Grünerkennung ist darüber hinaus geeignet, auch alternative Verfahren der Vegetationspflege zu optimieren. Dazu gehören beispielsweise der Einsatz von UV-Licht, Heißwasser oder Elektro-Herbizide, die derzeit als Alternative zu PSM in der Entwicklung sind.

Multispektrales Kamerasystem

Das Grünerkennungssystem nutzt den charakteristischen spektralen Fingerabdruck von grüner Vegetation, die sogenannte Grünlücke.

 

Fachartikel

Weitere Informationen zum Thema finden sich in einem Fachartikel in Ausgabe 10/2020 des Magazins »Der Eisenbahningenieur«.