Es ist eine normale Gebrauchserscheinung, dass sich die Radreifen von Bahnen im Laufe der Zeit abnutzen. Kompliziert wird es jedoch, wenn dieser Verschleiß in erhöhtem Maße erfolgt. Das kann einen rauen Lauf, Flachstellen, Mikrorisse oder schlimmstenfalls ein „Ausbröckeln“ des Rades zur Folge haben. Bereits bei kleineren Mängeln kommt es zu Vibrationen, die störende Geräusche an die Passagierräume weitergeben. Werden Defekte nicht früh genug erkannt und behoben, besteht die Gefahr, dass das Drehgestell des Fahrzeugs selbst Schaden nimmt. Im schlimmsten Fall würde dann nicht nur der Zug ausfallen. Auch der Betrieb auf der Strecke könnte massiv beeinträchtigt werden, da die Fahrzeuge aus Sicherheitsgründen nur mit verringerter Geschwindigkeit ins Depot zurückfahren dürfen – oder, unter Umständen, sogar abgeschleppt werden müssten.
Infrastructure and Driveline Monitoring
Das Infrastructure and Driveline Monitoring System
Die Condition Monitoring Lösung ermöglicht eine digitale Zustandsüberwachung der Schienen-Infrastruktur und Antriebsstrang-Komponenten.
Hierfür werden Sensoren auf dem Drehgestell des Schienenfahrzeugs installiert, die während der Fahrt Beschleunigungen, Vibrationen sowie Unebenheiten im Rad-Schiene-Kontakt aufzeichnen. Die Daten werden über eine Cloud analysiert und visualisiert. Mithilfe der tagesaktuellen Analysen können Betreiber Wartungsintervalle zustandsbezogen planen, die Effizienz im Schienenverkehr erhöhen und ungeplante Stillstände vermeiden.
Funktionen
Welche Funktionen bietet das Infrastructure and Driveline Monitoring System?
Modularität für maximalen Kundennutzen
Mit dem Infrastructure and Driveline Monitoring bietet ZF eine schlüsselfertige Lösung bestehend aus Hardware, Software und den damit verbundenen Plattformen. Das System ist für den autarken und wartungsfreien Betrieb entwickelt und nutzt seine digitalen Möglichkeiten effektiv: Durch die Anbindung an die ZF-Cloud lassen sich permanent Daten erfassen, übertragen und auswerten.
Kunden profitieren besonders von der Modularität, die das System bietet: Die Condition Monitoring Lösung lässt sich individuell um Auswertungen und Monitoring-Funktionen erweitern. Es steht flexibel für eine Vielzahl von Schienenfahrzeugen im Nah- und Fernverkehr zur Verfügung. Da sich außerdem vorhandene Fahrzeuge mit den Komponenten von ZF nachrüsten lassen, könnte jeder Zug im normalen Linienbetrieb eine Monitoring-Funktion übernehmen.
Radüberwachung
Bahnfahren, das hat dieser Sommer gezeigt, liegt im Trend. Doch wenn Menschen langfristig und im höheren Maße auf die Schiene umsteigen sollen, müssen Züge vor allem zuverlässig und sicher sein. Dazu gehört, dass Verkehrsverbände die Wartungsarbeiten an Fahrzeugen klug planen können. Dass sich die Radreifen von Bahnen im Laufe der Zeit abnutzen, ist eine normale Gebrauchserscheinung. Kompliziert wird es jedoch, wenn dieser Verschleiß in erhöhtem Maße erfolgt. Das kann einen rauen Lauf, Flachstellen, Mikrorisse oder schlimmstenfalls ein „Ausbröckeln“ des Rades zur Folge haben. Mit connect@rail können die Radreifen überwacht und Schäden frühzeitig erkannt werden.
Hauptmerkmale des ZF-Systems für die Erkennung von Rad-Flachstellen und Laufflächenschäden
- Ermittlung von Schäden an Radreifen anhand von Beschleunigungsdaten
- Automatische Benachrichtigung im Falle eines erkannten Schadens
- Einfache und schnelle Implementierung durch den Einsatz von drahtlosen Bluetooth® Sensoren (Heavy Duty TAGs)
- Ablage und Analyse der gemessenen Beschleunigungsdaten in der ZF-Cloud
- Datentransfer über Cloud-to-Cloud-Kommunikation möglich
- Übersicht über den aktuellen Flotten- und Komponentenstatus über Dashboard
Flachstellen entstehen durch ungleichmäßige Abnutzungen am Radreifen von Schienenfahrzeugen. Durch diese rollt das Rad nicht mehr sanft über die Schiene, sondern gleitet oder schlittert am Gleis. Als erste Konsequenz sind meist Schläge und Rumpeln während der Fahrt zu hören und zu spüren. Bei größerer Abnutzung sind weitere Folgeschäden an Fahrzeug und Schiene möglich. Flachstellen sind unter anderem eine Ursache für Lärmbelästigung von Anwohnern und Fahrgästen.
Bisher blieben die Lösungen für das Überwachen der Radreifen hinter den Möglichkeiten zurück. Oftmals wurden Züge ineffizient pro forma und basierend auf ihrem Kilometerstand ins Depot geschickt. Oder es blieb bei einer bloßen visuellen Überprüfung, die Schäden unterhalb der Radoberfläche natürlich nicht aufdeckte. Für connect@rail nutzt ZF hingegen die Digitalisierung sowie seine Technologie-Expertise in der Telematik und Datenanalyse aus. Das Condition Monitoring System ist darauf ausgelegt, Radlaufflächen-Verschleiß frühzeitig zu erkennen – bevor es zu schwerwiegenderen Schäden kommt. Bahn-Betreiber profitieren von tagesaktuellen Analysen, die eine zustandsbezogene Wartung ermöglichen, sowie die Fahrzeug-Verfügbarkeit und Effizienz im Betrieb erhöht. Die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Schienenfahrzeuge wird gesteigert und Geräuschbelastungen reduziert, worüber sich Fahrgäste und Anwohner gleichermaßen freuen.
Infrastruktur-Monitoring
Wetterschwankungen, Auslastungsspitzen, dazu der alltägliche Verschleiß: Das Schienennetz muss viel mitmachen. Daher ist es wichtig, dass der Zustand der Gleise präzise und effektiv erfasst wird. Das digitale Monitoring-System von ZF zielt darauf ab, potenzielle Mängel an der Schiene frühzeitig zu identifizieren. Dafür können sogar vorhandene Schienenfahrzeuge einfach nachgerüstet werden. Somit könnte jeder Zug im Linienbetrieb eine Monitoring-Funktion übernehmen.
Doch spricht man von der Infrastruktur der Bahnbranche, müssen auch die Oberleitungen betrachtet werden. Sie bringen den Zug auf den Weg. Gemeinsam mit Partnern arbeitet ZF an einer Lösung zur digitalen Zustandsüberwachung von Fahrleitungen und Stromabnehmern.
Hauptmerkmale des ZF-Systems für das Infrastruktur-Monitoring
- Permanente Überwachung des Schienennetzes auf Beschädigungen oder Veränderungen durch Erfassung von statistischen Beschleunigungsdaten
- Exakte Lokalisierung via GPS
- Messequipment einfach in Fahrzeugen des Regelverkehrs einsetzbar
- Kein spezielles, teures Messfahrzeug notwendig
- Einfache und schnelle Implementierung durch den Einsatz von drahtlosen Bluetooth® Sensoren (Heavy Duty TAGs)
- Ablage und Analyse der gemessenen Beschleunigungsdaten in der ZF IoT-Cloud
- Datentransfer per Cloud-to-Cloud-Kommunikation möglich
- Überblick (Heatmap) über den aktuellen Zustand und zeitlichen Veränderungen der Schienen über Dashboard
Überwachung der Antriebsstrang-Komponenten
Die connect@rail Plattform kann auch zur Überwachung von Antriebsstrang-Komponenten genutzt werden, wie zum Beispiel zur Erfassung von Schwingungen, Ölqualität und Temperaturverhalten in Getrieben. Eine standardisierte Schnittstelle und der verschlüsselte Datenverkehr via VPN oder Internet erlauben offene „Cloud-to-Cloud“-Lösungen. So kann ZF auch den Zustand weiterer Antriebsstrang-Komponenten, wie den Achslagern auswerten.
Hauptmerkmale des ZF-Systems für die Zustandsüberwachung von Antriebsstrang-Komponenten
- Intelligente Zustandsüberwachung der Getriebe- und Fahrwerkkomponenten (z.B. Getriebe, Dämpfer)
- Standardisierte Schnittstellen erleichtern Cloud-to-Cloud-Lösungen mit anderen Herstellern (z.B. Lager, Bremsen)
- Getriebe:
- Intelligente Schwingungsüberwachung von Rädern und Lagern
- Dynamische Ölzustands- und Temperaturüberwachung
- Fahrwerk- und Drehgestell-Komponenten:
- Intelligente Höhenstandskontrolle
- Funktionsüberwachung mit Hilfe von Drucksensoren
- Temperaturbereich von -30°C bis +100°C
Systemumfang
Was wird für das Gesamtsystem benötigt?
Umfang des Infrastructure and Driveline Monitoring Systems
Der kabellose Sensor Heavy Duty TAG bildet die Grundlage für die Überwachung des Zustands der Fahrzeug-Komponenten und der Schienen-Infrastruktur. Der HD TAG kann zum Beispiel auf dem Getriebe oder dem Drehgestell angebracht werden.
Die erfassten Daten werden via Bluetooth® Low Energy an ein Telematik-Gateway, die VCU Pro Onboard Unit, übermittelt. Das Gateway löst Messungen aus und sammelt die Daten der kabellosen Bluetooth-Sensoren. Von dort werden die gewonnenen Mess- und Streckendaten verarbeitet und sicher an die ZF IoT-Cloud gesendet.
Eco-System
Partnerschaften mit Eco-System
Mit connect@rail, dem Condition Monitoring System für Antriebsstrang-Komponenten und Gleis-Infrastruktur, unterstützt ZF den reibungslosen Betrieb im Schienennetz. Um die digitale Plattform passgenau auf Kundenwünsche anzupassen, baut ZF systematisch und strategisch Partnerschaften mit Herstellern, Verkehrsverbünden und anderen Technologie-Unternehmen aus – für eine sichere und zuverlässige Bahnmobilität.
Aktuell kooperiert ZF mit Schaeffler und der DB Systemtechnik. Eine weitere Absichtserklärung zur Zusammenarbeit mit Schunk wurde unterzeichnet.
Mehr Informationen über die Kooperationen mit Schaeffler und DB Systemtechnik können Sie hier nachlesen.
Lesen Sie hier die Pressemitteilung zur Unterzeichnung der Absichtserklärung mit Schunk.
Nutzen
Warum ZF Infrastructure and Driveline Monitoring?
Diese Vorteile bietet das digitale System zur Zustandsüberwachung für den Betreiber und den Fahrgast
Verkehrsbetreiber | Fahrgast |
---|---|
Zustandsüberwachung zu jeder Zeit und von überall | Vermeidung von Lärmbelästigung |
Effizienzsteigerung im Betrieb | Reduzierung der Geräuschemissionen |
Vorausschauende und zustandsbasierte Wartungsplanung | Vermeidung von Komforteinschränkungen |
Verkürzung und Vermeidung von Stillstand- und Ausfallzeiten | Erhöhte Zuverlässigkeit der Schienenfahrzeuge |
Erhöhte Kundenzufriedenheit | Erhöhte Fahrzeugverfügbarkeit |
Kundenreferenzen
Graz Linien
Seit 2018 arbeitet ZF gemeinsam mit den Graz Linien an einem digitalen System zur Zustandsüberwachung. Heute ist ein Großteil der Flotte der Graz Linien mit dem Infrastructure and Driveline Monitoring System ausgestattet.
Im Einsatzfokus: Die Erkennung von Flachstellen. Denn diese sind ein Hauptgrund für die Lärmbelästigung der Anwohner und Fahrgäste. Die ZF-Lösung detektiert Flachstellen frühzeitig, damit Folgeschäden sowie Belastungen und Komforteinschränkungen für Mensch und Umwelt reduziert werden.
Der größte Mobilitätsanbieter im Süden Österreichs ist zufrieden:
DB Regio Baden-Württemberg
Die DB Regio setzt connect@rail derzeit in Süddeutschland ein. Dort sind bereits 15 Züge der Baureihe VT650 ausgestattet, die auf unterschiedlichen Regionalstrecken unterwegs.
Bei der DB Regio wird connect@rail zur Überwachung von Radlaufflächen-Verschleiß eingesetzt. Dank der frühzeitigen Erkennung von Fehlerquellen, wie beispielsweise rauer Lauf, Flachstellen, Mikrorisse oder schlimmstenfalls ein „Ausbröckeln“ des Rades, lassen sich notwendige Wartungsarbeiten vorausschauend planen.