F&E-Jahresbericht 2024 – ÖBB-Infrastruktur AG

41 Algorithmische Analytik und Simulation spielen im Streckenmanagement und der Anlagenentwicklung eine entscheidende Rolle. Zusammen mit der digitalen Erfas­ sung des Anlagenzustands ermöglichen sie die Erstellung eines virtuellen Modells der physischen Infrastruktur, des sogenannten Digitalen Zwillings. Durch die Integration von Daten aus Sensoren an Zügen oder Bahnanlagen können Abweichungen vom Sollzustand erkannt und Stö­ rungen sowie Verschleiß frühzeitig identifiziert werden. Diese Datenanalysen bilden die Grundlage für Predictive Maintenance und ermöglichen es den Techniker:innen, proaktiv und datenbasiert zu handeln. Der Digitale Zwilling bietet insbesondere in kom­ plexen Ausnahmesituationen entscheidende Vorteile für das Verständnis und Management der Bahninfrastruktur. Naturgefahren wie Überschwemmungen können mithilfe eines Digital Twins simuliert und Gefahren im Voraus erkannt werden, sodass präventive Maßnahmen ergrif­ fen werden können. Des Weiteren deckt die Simulation der Auswirkungen von Geschwindigkeitserhöhungen potenzielle Schwachstellen im Streckennetz auf und die Auswirkungen höherer Achslasten auf das Gleisbett oder Brücken können analysiert werden. Da der Digitale Zwilling das Verhalten der gesamten Anlage abbildet, ist die Identifikation etwaiger Ausfälle in der Infrastruktur möglich. Dabei werden sowohl planbare als auch unvorhersehbare Betriebsbedingungen wie die Al­ terung einzelner Komponenten, das veränderte Verkehrs­ aufkommen oder extreme Witterungsverhältnisse in die Datenauswertung einbezogen. Diese Simulationen bieten unbestreitbare Vorteile, bespielsweise die Unterstützung der Entscheidungsfindung, die frühzeitige Planung von Instandhaltungsmaßnahmen sowie die Sicherstellung des Eisenbahnbetriebs und der Effizienz der Bahninfrastruktur. Die UNESCO hat 2025 zum „Internationalen Jahr der Quantenwissenschaften und -technologien“ ausgerufen und möchte uns damit bewusst machen, wie sehr die Erkenntnisse der Quantenphysik unsere Lebensrealität bereits verändert haben und noch verändern werden. Der Mikrokosmos gehorcht Regeln, die mit unserer Alltagswelt unvereinbar scheinen, aber die Forschung hat gelernt, wie diese Phänomene nutzbar gemacht werden können. Einzelne, kontrollierte Quantensysteme, wie Elektronen, Photonen oder Atome, jedoch auch supra­ leitende Schaltkreise können Informationen speichern. Anders als ein Speicher-Bit im PC kann ein sogenanntes „Qubit“ nicht nur entweder 0 oder 1 sein, sondern auch beides gleichzeitig. Klingt seltsam und ist es auch, kann aber dazu genützt werden, um in einem Quantencompu­ ter gewisse Berechnungen viel schneller durchzuführen als es selbst auf den größten Supercomputern möglich wäre. Wir erwarten, dass Quantencomputer Optimierun­ gen im Verkehr und der Logistik, die Entwicklung neuer funktionaler Materialien und Werkstoffe und das gezielte Design von Medikamenten revolutionieren werden. Eine andere Anwendung, die Quantenkryptografie, nutzt ein weiteres Prinzip der Quantenwelt, nämlich die Zufälligkeit einzelner Messergebnisse, um absolut abhör­ sichere Verschlüsselung und damit vertrauliche Kommuni­ kation zu ermöglichen. Sowohl Quantencomputer als auch Quantenkryp­ tografie sind junge Technologien, die sich noch in der Praxis durchsetzen müssen – Österreich ist hier ganz vorne mit dabei. Der FWF-geförderte Exzellenzcluster „Quantum Science Austria“ (quantA) liefert neue Ideen und Konzepte, während mehrere junge Unternehmen in Österreich bereits praktisch nutzbare Produkte und Dienstleistungen anbieten. »Die Forschung hat gelernt, wie diese Phänomene nutzbar gemacht werden können.« UNIV.-PROF. DR. GREGOR WEIHS, Vizerektor für Forschung der Universität Innsbruck »… entscheidende Vorteile für das Management der Bahninfrastruktur.« DI DIPL.-ING. CHRISTIAN NAGL, Geschäftsbereichsleiter Streckenmanagement und Anlagenentwicklung, ÖBB-Infrastruktur AG Effizienz in der Bahnindustrie SIMULATIONEN. Der Digitale Zwilling bildet das Ver­ halten der gesamten Anlage ab. So können Aus­ fälle in der Infrastruktur früh identifiziert werden. Unmögliches möglich machen QUANTENTECHNOLOGIEN. Verkehr, Logistik, Materialien und Werkstoffe sowie abhörsichere Verschlüsselung werden revolutioniert.