Autonome Draisine für bessere Instandhaltung von Eisenbahnstrecken
Für das Jahr 2015 berichtet die Europäische Eisenbahnagentur (ERA) von 4 169 beschädigten Gleisen in ganz Europa, auf 215 720 Streckenkilometern. Beschädigte Gleise sind die Hauptursache für Entgleisungen, die wiederum erhebliche Störungen des Betriebs und manchmal sogar Verlust von Menschenleben mit sich bringen. Die Reparaturkosten, die die Mitgliedstaaten tragen müssen, werden auf etwa 2 Mrd. Euro pro Jahr geschätzt, wobei die Kosten für Verzögerungen im Betriebsablauf und Ausfälle nicht berücksichtigt sind. Mit dem erhöhten Aufkommen von Zugverkehr, den höheren Zuggeschwindigkeiten und dem Anstieg bei den auf der Schiene transportierten Waren werden nun Forderungen nach Verbesserungen der Schieneninfrastruktur laut. Teil des EU-geförderten AutoScan-Systems ist eine autonome Draisine, die so programmiert ist, dass sie über Schienen fährt und dabei eingebaute Sensoren für die Detektion von Schäden einsetzt. Wird ein Mangel entdeckt, kehrt die Draisine an diese Stelle zurück, damit mittels eines robotischen Arms eine genaue Untersuchung des Schienenkopfes vorgenommen werden kann. Die Ergebnisse dieser Untersuchung ermöglichen den Netzbetreibern eine genaue Einschätzung der Lage und die Erstellung eines Reparaturplans. Der Scanner für die Rollkontaktermüdung Um die Gleise intakt zu halten, setzen die Netzbetreiber zurzeit eigens Inspektionszüge ein, die grobe Messungen an den Schienen vornehmen. Für die anschließende Inspektion werden Handgeräte eingesetzt und auch manuell betrieben, um die Mängel genauer zu lokalisieren und dort Messungen vorzunehmen. Die zum AutoScan-System gehörige autonome Draisine verfügt über eine Ladefläche, auf der verschiedene Inspektionssysteme transportiert und integriert werden können. Derzeit nutzt die Draisine elektromagnetische Schallwandler um das Auftreten von Rollkontaktermüdung zu erkennen. Die Information darüber, dass die Draisine eine Stelle mit einem Mangel passiert und diesen detektiert hat, wird dann mithilfe einer robotikgestützten elektromagnetischen Inspektion vervollständigt, die aus verschiedenen Winkeln durchgeführt und bei der die Größe, Form und Position aufgezeichnet werden. Damit wird eine detaillierte topografische Darstellung des Mangels möglich. Für den Einsatz des Systems geben die Betreiber Details zum Gleisabschnitt, der inspiziert werden soll, in den RCF-Scanner ein. Die Draisine mit eigener Energieversorgung wird dann an einem geeigneten Startpunkt (beispielsweise einem Bahnübergang) zurück auf die Schienen gebracht und in Bewegung gesetzt. Unregelmäßigkeiten werden während der Inspektion in das cloudbasierte System für die Schieneninstandhaltung hochgeladen, wodurch die Informationen dann für die Betreiber zugänglich sind, die wiederum bestimmen, welche Folgemaßnahmen, wie Reparaturen bzw. das Festlegen von Geschwindigkeitsbegrenzungen, erforderlich sind. „Anders als bei der manuellen Inspektion können große Gleisabschnitte untersucht werden, und das auch noch gleichzeitig. Außerdem sind im Vergleich zu Inspektionszügen auch die Kosteneffizienz und die Benutzerfreundlichkeit zu nennen. Schließlich wird der zeitliche Abstand zwischen Inspektionen und Reparaturarbeiten erheblich reduziert, was sowohl den Eisenbahngesellschaften als auch den Fahrgästen zugutekommt“, so Projektkoordinator Dr. Frederik Vermeulen. Das Projektkonsortium hat die Fähigkeiten der Technologie sowohl im Labor als auch auf der Schiene unter Beweis gestellt. Bei Anfragen von Interessenten werden lokale Pilotanordnungen eingerichtet, um sicherzustellen, dass die Technologie mit ihrer Konfiguration funktioniert. Unterwegs zu umweltfreundlicheren Transportmitteln Indem es häufigere Schieneninspektionen ermöglicht – und so öfter Mängel erkennt und Eingriffe vorgenommen werden – verringert AutoScan die Lebenszykluskosten der Bahninfrastruktur beträchtlich. Das Projektteam hat errechnet, dass die Gesamtkosten für die Inspektion um mindestens 15 % verringert werden können. Zudem erhöht sich die Sicherheit für das Personal, wenn die Inspektoren nicht mehr an der Bahnstrecke entlanggehen müssen. Da der Zugverkehr über das Potential verfügt, Europas energieeffizientestes Transportmittel zu werden, sind diese Vorteile Treibstoff auf dem Weg der EU hin zu umweltfreundlicheren Verkehrssoptionen, der nur zurückgelegt werden kann, wenn Bahnreisen zuverlässig, kosteneffizient und sicher ist. Das Produkt AutoScan ist modular konzipiert und wird modular vertrieben. „Bisher waren die einzelnen Module in einer Vielzahl an Erscheinungsformen auf dem Markt erhältlich, aber erst das voll integrierte System demonstriert die kombinierten Möglichkeiten der Technologie. Wir gehen davon aus, dass es zwei bis vier Jahre dauern könnte, bis es sich auf dem Markt durchsetzt“ erläutert Dr. Vermeulen. Mit Blick auf die Kommerzialisierung hat das Team maßgeschneiderte Lösungen entwickelt, die auf der AutoScan-Technologie basieren, und seine Forschungspartner haben bereits Förderungen für weitere Verbesserungen erhalten.
Schlüsselbegriffe
AutoScan, Eisenbahn, Schieneninspektion, Instandhaltung, autonom, Reparatur, Zug, Scan, elektromagnetische Schallwandler, umweltfreundlicher Transport, Entgleisung
