06.09.2018
9 Minuten Lesezeit

Paradigmenwechsel: zustandsorientierte Wartungslösungen auf der InnoTrans 2018

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Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten dann durchführen, wenn sie nötig sind – und nicht, wenn der geforderte Zyklus es vorgibt: die Digitalisierung macht es möglich. Wie, das zeigt Frauscher auf der InnoTrans 2018.

Das Unternehmen setzt dabei auf die neue Generation seiner linearen Sensorlösung: Die Frauscher Tracking Solutions FTS. Mit ihnen wird kontinuierlich die akustische Signatur des Rad-Schiene-Kontakts überwacht. Das ermöglicht Einblicke in die Zustandsveränderung verschiedener Infrastrukturkomponenten, wenn diese von einem Gleisfahrzeug passiert werden. Dazu zählen Schienen, Befestigungsvorrichtungen, Schwellen oder das Gleisbett. Auch Defekte an Komponenten der Gleisfahrzeuge, etwa an Rädern, können so detektiert werden.

Learning by doing

„Kurz gesagt: das wird einiges verändern“, bringt Martin Rosenberger, CTO Frauscher Sensor Technology eine mehrjährige Evolution auf den Punkt. „Als wir angefangen haben, Distributed Acoustic Sensing (DAS) im Bahnbereich einzusetzen, wurde uns das Potenzial dieser Technologie schnell klar. Heute wissen wir aus praktischer Erfahrung, dass damit sogar noch mehr möglich ist, als ursprünglich gedacht.“ Die DAS-basierten Frauscher Tracking Solutions FTS sind bereits in verschiedenen Installationen im Einsatz. Je nach Anforderung des Betreibers werden ganz unterschiedliche Applikationen getestet. „Im Bereich der Zustandsüberwachung haben wir zu Beginn speziell auf akute Gleisschäden und Umwelteinflüsse – also Steinschläge, Muren und so weiter – fokussiert. Dabei hat sich gezeigt, dass das System neben den Ereignissen, die uns interessiert haben, noch eine ganze Reihe weiterer Dinge detektiert“, erinnert sich Rosenberger. „Anstatt diese zusätzlichen Signaturen einfach zu filtern haben wir beschlossen, uns die entsprechenden Stellen am Gleis genauer anzusehen.“

Auch kleinere Schienenschäden, wie dieser Ausbruch am Schienenkopf, wurden mittels FTS detektiert.

Von einer guten Idee zu einer besseren

Der Lokalaugenschein am Gleis zeigte, dass zusätzlich verzeichnete auffälligen Signaturen ganz unterschiedliche Quellen hatten. „Das bestätigte auch unsere Theorie, dass mittels DAS nicht nur einfach einzelne Ereignisse detektiert werden können. Wenn wir eine so hohe Bandbreite an Quellen registrieren, ergibt sich daraus ein riesiges Potenzial; Denn so unterschiedlich wie das Erscheinungsbild von Defekten am Gleis ist, so verschieden ist auch ihre Entstehungsgeschichte. Und damit muss man sich auseinandersetzen – mit dem Ziel, Schäden schon dann zu erkennen, wenn sie erst im Entstehen begriffen sind. Dann kann man ihre Entwicklung weiter beobachten, Analysen anwenden, Informationen generieren und Meldungen zeitgerecht absetzen. Wartungsarbeiten lassen sich damit vorausschauend und effizienter planen.“

Nicht zu viel und nicht zu wenig

Indem die Basisignatur intakter Schienenstöße im System hinterlegt wird kann auch deren Abnützung darin abgebildet und gemeldet werden.

Das System einfach so zu kalibrieren, dass es selbst kleinste Defekte erkennt, reicht aber freilich nicht aus. So würden auch zahlreiche Positionen angezeigt werden, die für die Instandhaltung irrelevant sind. „Da beginnt es dann etwas komplexer zu werden“, erklärt Rosenberger. „Wir müssen zunächst den Basiszustand der Infrastruktur in den FTS hinterlegen. Dabei werden etwa Brücken, Schienenstöße oder Weichen verzeichnet – alles Dinge, die ähnliche Signaturen generieren wie ein Schienendefekt. Umgebungsgeräusche, etwa von Pumpen oder Generatoren können dann gefiltert werden. Momentan machen wir das noch im Zuge der Installation und Inbetriebnahme. Wir arbeiten aber schon an Tools, um diesen Prozess zu automatisieren.“

Ein Blick genügt

Ist der Basiszustand definiert, erhält der Betreiber je nach Modell periodische Reports oder Warnungen und Alarme über definierte Schnittstellen. Aus den detektierten Signaturen ermittelt das System dazu Indikatoren. Auf deren Basis werden Trendanalysen für einzelne, jeweils zehn Meter lange Infrastruktursegmente gebildet. Über definierte, frei konfigurierte Schwellenwerte lassen sich dann Meldungen erzeugen und absetzen. Diese geben sowohl einen Hinweis auf die Art der Veränderung wie auch auf deren Ort. Zur Visualisierung bietet Frauscher ein Graphical User Interface mit Kartenansicht und Diagrammen an.

Auf geografischen Karten werden Positionen mit auffälligen Signaturen angezeigt. Balkendiagramme geben Aufschluss über die Häufigkeit, mit der diese auftreten.

Das System das lernt

Zustandsveränderungen zu detektieren reicht dafür jedoch nicht aus. Ein und dieselbe technische Abweichung ergibt nämlich unterschiedlich häufige und intensive Indikatoren, wenn ein schwerer, langer Frachtzug oder ein leichterer, kurzer Personenzug vorüberfährt. Aktuell verfügbare DAS-Systeme können detektierte Veränderungen aber noch nicht genau genug klassifizieren. Die Bewertung auffälliger Positionen übernimmt deshalb zu Beginn das Instandhaltungspersonal, indem es Inspektionsmaßnahmen vornimmt. Sie stellen die Ursache für die Warnung fest, stufen Veränderungen ein und veranlassen notwendige Maßnehmen in vordefinierten Zeiträumen. Das System erhält entsprechende Rückmeldungen und lernt dadurch laufend dazu.

„Es ist ein gemeinsamer Prozess“

Vorausschauende Wartungsstrategien basieren auf einer engen Zusammenarbeit verschiedener Ebenen im Infrastruktursystem.

Wichtig ist, dass eben diese Bewertung und Klassifizierung als fester Bestandteil des Instandhaltungsprozesses verstanden und begriffen wird. „Ein wesentlicher Schritt ist die Definition der Schwellenwerte sowie die Festlegung der Sensitivität des Systems. Erfahrene Fachkräfte, welche die Meldungen bewerten und weiterverarbeiten, können das System so entsprechend ihrer eigenen Anforderungen mitgestalten. Auch in Zeiten fortschreitender Digitalisierung werden die Erfahrungen von Mitarbeitern in Bahnbetrieben damit weiterhin eine unverzichtbare Basis bilden. Systeme für Condition Based Maintenance (CBM)-Ansätze müssen von Herstellern und Betreibern gemeinsam entwickelt und individuell kalibriert werden. Damit werden sie zu unterstützenden Tools, die Effizienz steigern und gleichzeitig laufende Kosten senken können.“, betont Rosenberger die Wichtigkeit einer Zusammenarbeit von Betreibern, Service Contractorn und Systemherstellern.

Teil der Zukunft werden

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