Im Jahre 2009 gab es in Europa 3027 Eisenbahnunfälle. Bei 174 von ihnen lag die Ursache im Rollmaterial: Lokomotiven oder Waggons. (Quelle: Eurostat) Derweil nimmt der Schienenverkehr weiter zu: Für den Zeitraum 2005-2050 wird mit einem Zuwachs von 80% beim Personenverkehr gerechnet; der Frachtverkehr dürfte um 51% zunehmen. (Quelle: Transtool). Damit steigt auch das Risiko.
Um die Sicherheit auf der Schiene zu verbessern, befasst sich ein europäisches Forschungsprojekt im belgischen Löwen mit der Analyse von Geräuschen und Vibrationen fahrender Züge. Tom Vanhonacker erklärt: “Wir befestigen zwei oder drei Sensoren an der Schiene und messen jeden Zug und alle seine Räder. Jeder Zug, der hier durchfährt, wird auf diese Weise geprüft, und er wird natürlich auch identifiziert, so dass wir wissen, ob es einen Schaden gibt.”
Dieses Beobachtungssystem für Schwingungen hoher Frequenz kostet nicht viel, braucht auch nicht viel Platz, und arbeitet sehr genau.
Immer, wenn ein Zug durchfährt, werden dessen Schwingungen von Sensoren aufgenommen. Die Daten werden von einem lokalen Apparat aufgenommen und an einen zentralen Rechner weitergeleitet.
Die Schwingungen jedes einzelnen Rades werden analysiert, und die Forscher können feststellen, ob ein Rad verformt ist oder Risse aufweist.
Vanhonackers Kollege Frederik Vermeulen sagt:
“Rund um die Uhr werden die Schwingungsdaten aufgenommen. Hier sieht man, dass es bei jeder Zugdurchfahrt einen Gipfel gibt. Hier sieht man einen Gipfel, der nicht normal ist. Irgendetwas stimmt hier nicht.”
Von Löwen nach Warschau: Hier befasst sich ein europäisches Forschungsprojekt mit der Kontrolle des Zustands von Straßenbahnschienen. Dabei wird Ultraschall eingesetzt.
Neue, nichtinvasive Verfahren vereinfachen die Materialprüfung. Ein Hochfrequenz-Beschleunigungsmesser ermöglicht die Analyse der Schwingungen des Metalls, ohne dass irgendwelche Eingriffe nötig sind. So kann man Schwachpunkte wie Roststellen auf der Schienenunterseite feststellen.
Die Oberfläche wird mit einem Scanner geprüft.
Christopher Johnson, ein an dem Projekt beteiligter Doktorand, zeigt uns das Gerät: “Hier haben wir eine superschnelle Weitwinkel-Kamera – mit einem Scanner-Lichtstrahl von etwa 36 KHz. Die Aufnahmegeschwindigkeit beträgt etwa 40 km/h. Das Licht ist maßgeschneidert. Das ist von wesentlicher Bedeutung für die Bildanalyse. Die Absicht ist, ein sehr gleichförmiges Bild zu erhalten, damit keine Histogramm-Egalisierung nötig ist.”
Neueste digitale Verfahren vereinfachen die Wartungsarbeiten bei der Eisenbahn. Es wird Geld gespart, und die Zuverlässigkeit des Systems wird gesteigert. Infolgedessen wird es immer seltener nötig sein, den Verkehr zu unterbrechen. Man hat das Bahnnetz ständig und zuverlässig im Blick.
Nicolas Furio, Koordinator des PM’n‘IDEA-Projekts, sagt: “Eisenbahnnetze sind sehr komplexe Systeme. Mit diesem Projekt haben wir erhebliche Fortschritte gemacht. Wir haben die meisten Komponenten untersucht. Danach wollen wir ein integriertes Werkzeug entwickeln, um Prüfungen in einem einzigen Schritt durchführen zu können.”
Hochkomplexe Systeme, die in sehr kleinem Maßstab Daten erzeugen, sehen wir in Portugal.
In Lissabon wird auf der Strecke nach Cascais jeder Zug identifiziert und mit einem RF-System verfolgt. Ein akustischer Sensor auf der Schiene nimmt den Schall von jedem einzelnen Rad auf. Die Schallanalyse zeigt, ob das Rad defekt oder in Ordnung ist.
Spyridon Kerkyras, einer der beteiligten Techniker, sagt: “Wir verwenden Transduktoren (Magnetverstärker), die auf der Schiene miteinander verbunden sind. Wenn sich ein Zug nähert, wird das von einem Ultraschall-Apparat erkannt, der daraufhin die Datenaufnahme in Bereitschaft versetzt.”
Jeder Konvoy wird beobachtet, mit allen seinen Bestandteilen. Die Daten werden zu einem Zentralrechner hochgeladen. Dadurch hat man jederzeit Einblick in den gesamten Betriebsablauf jedes einzelnen Bestandteils des rollenden Materials. So ist man immer in Echtzeit über den Zustand der Züge informiert.
Miguel Areias, Innovationsmanager eines Zugwartungsunternehmens, sagt: “Bei jedem Konvoy ist sozusagen ein Spion an Bord. Der kann mir helfen, für den Zug eine Diagnose zu stellen. Ein Frühwarnsystem, das alles im Blick hat, was den Betriebsablauf stören könnte, wäre sehr nützlich, denn die Daten könnte ich bei meinen planmäßigen Wartungsarbeiten berücksichtigen.”
Und weiter geht’s – von Lissabon nach Belgien: In Antwerpen ist das in Löwen entwickelte System von einem Konsortium angenommen worden, das eine neue Straßenbahn bauen wird – und diese in den folgenden dreißig Jahren betreiben will.
Die vorausschauende und vorsorgliche Wartung soll erhebliche Einsparungen möglich machen.
Der Ingenieur Gillis Jan sagt: “Bevor wir dieses System hatten, mussten die Züge alle zwei oder drei Monate zur Inspektion kommen, unabhängig davon, ob es ein Problem gab. Mit diesem System kann man menschliche Irrtümer vermeiden. Was der Mensch nicht sieht, wird von diesem System erkannt. Es hat die Probleme der Straßenbahnen viel genauer im Blick.”
Die wissenschaftliche Forschung für die Eisenbahn wird weitergehen, und wahrscheinlich wird es dereinst neue Möglichkeiten der Frühwarnung vor gravierenden technischen Mängeln geben. Und diese kommenden Frühwarnsysteme werden zudem kostengünstiger sein.
Mayorkinos Papaelias, Koordinator des Saferail-Projekts, sagt: “Die Systeme, die wir entwickelt haben, basieren auf einer offenen Architektur und können daher mit bestehenden und schon arbeitenden Systemen verbunden werden. Der Vorteil der Technologie, die wir entwickelt haben, liegt darin, dass sie wenig kostet, und dass sie ohne großen Aufwand im Netz installiert werden kann.”
Die Forschung wird uns in naher Zukunft ein zuverlässigeres und sicheres Transportsystem schaffen.
www. pmnidea. eu
www. saferail. net