Smarte Infrastruktur

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Smarte Infrastruktur

Sensoren im Gleis

Die Instandhaltung des rund 33.000 Kilometer umfassenden Streckennetzes in Deutschland ist hoch komplex. In der Vergangenheit war es zudem unmöglich vorherzusagen, wann einzelne Bauteile oder Anlagen ausfallen und eine Instandhaltung oder Reparatur notwendig ist. Smarte Sensoren und künstliche Intelligenz versetzen die DB nun in die Lage, zunehmend Licht ins Dunkle zu bringen und machen eine vorausschauende Instandhaltung möglich.

Die smarten Lösungen haben dadurch das Potenzial Störungen im Streckennetz zu verringern, die für rund ein Drittel aller Verspätungen verantwortlich sind. 

Intelligente Weichen: DIANA

Mit der Diagnose- und Analyseplattform DIANA legt die Bahn ihre Weichen ans Dauer-EKG. Dabei melden Sensoren, wenn beim Weichenumlauf etwas nicht stimmt. Sichtbar wird dies am Stromverbrauch. Sieht die Verlaufskurve anders aus als die Norm, können die Instandhalter am Bildschirm ihrer mobilen und stationären Endgeräte schon den kleinsten Hinweis auf eine Abweichung sehr früh erkennen. Störungen an Weichen können damit um bis zu 50 Prozent reduziert werden – für eine bessere Qualität und Pünktlichkeit. DIANA überwacht  heute bereits den Weichenantrieb von mehr als 27.400 Weichen. Bis Mai 2020 sollen dann 28.000 Weichen mit einer Weichenantriebsdiagnose ausgestattet und an DIANA angeschlossen sein. Weitere Anwendungen z.B. zur Überwachung der Weichenheizungen und der Lage der Weiche im Schotterbett sollen sukzessive folgen.

Sensoren in USB-Stick-Größe überwachen den Stellstrom der Weichen

KONUX - Perfekte Schwellenlage für schnelle Züge

Gemeinsam mit der Deutschen Bahn arbeitet das 2014 an der TU München gegründete Startup KONUX an der Serienreife eines Mess- und Analysesystems für die Weichenschwellenhohllage im Hochgeschwindigkeitsverkehr. Dabei bezeichnet die Hohllage Lücken im Schotter unter der Auflagefläche der Weichenschwelle. Senkt sich die Schwelle unter der Last des darüber fahrenden Zuges zu stark, muss Schotter nachgefüllt werden. 

KONUX-Sensoren messen die Weichenschwellenhohllage

KONUX-Sensoren sollen künftig an Weichen, die mit Geschwindigkeiten von mehr als 160 km/h überfahren werden, zur Messung eingesetzt werden. Die dazugehörige Analysealgorithmik erkennt dabei verschiedene Fehlerbilder und überwacht den Zug-Schiene-Einfluss direkt an der Schwelle. Das Münchner Startup hat darüber hinaus sein System so weiter entwickelt, dass es die KONUX- und DIANA-Daten zusammenführt und sie um Umfelddaten, wie beispielsweise die Temperatur, ergänzt.  Neue Algorithmen und künstliche Intelligenz, vereint im „Smart Point“-System, sollen den Großteil der Weichenfehler identifizieren und vorhersagen. „Smartpoint“ bewertet den „Gesundheitszustand“ von Weichen anhand mehrerer Messgrößen wie Vibration, Stellstrom und Weichenheizungstemperatur und beurteilt die dynamische Verschleißwirkung von Zügen auf Weichen anhand der Vibration und zusätzlicher Zugdaten. Die ganzheitliche Betrachtung des technischen Systems Weiche ermöglicht, die umfassende und vorausschauende Instandhaltung zu planen und trägt zu einem verlässlichen, pünktlichen Bahnbetrieb bei. Bis zu zehn Prozent der gesamten Störungen im Schienennetz könnten durch das Zusammenwirken der innovativen Lösungen DIANA und KONUX vermieden werden.

Das Ohr am Gleis: Fiber Optic Sensing

Mit dem Fiber Optic Sensing (FOS) hat die Bahn im wahrsten Sinne des Wortes das Ohr am Gleis. Denn die „faseroptische Sensorik“ funktioniert ähnlich wie ein Mikrofon, das über Lichtwellenleiter Geräusche entlang einer Bahnstrecke aufnimmt. Dafür werden in Glasfaser-Kabel neben der Strecke permanent Lichtimpulse ausgesendet – etwa 2.500 pro Sekunde auf einer Länge von 40 Kilometern. Wirken die Schallwellen, zum Beispiel verursacht durch eine Zugfahrt, auf das Kabel ein, verformt sich die Glasfaser im Mikrobereich und das Licht wird abgelenkt. Diese Reflexionen werden mit den in einer Datenbank hinterlegten akustischen Fingerabdrücken für verschiedenste Einflussarten verglichen. Im Ergebnis ist bis auf zehn Meter genau erkennbar, was gerade wo passiert. Dank FOS wird die Bahn äußeren Einflüssen wie Kabeldiebstahl oder Hangrutsch künftig noch besser und frühzeitiger begegnen können. Zudem geben die Daten Aufschluss über den Zustand der Infrastruktur, des fahrenden Materials sowie zu Ort und Geschwindigkeit der Züge. Das unterstützt nicht nur die vorausschauende Instandhaltung, sondern auch die Information der Kunden und den Reisekomfort. 

Fiber Optic Sensing