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Inspektion von Zügen während der Durchfahrt: Digitale Prüfprozesse mit Mehrwert

Züge und Schienenverkehrssysteme sind enormen Anforderungen ausgesetzt. Raue Umgebung sowie höchste Geschwindigkeiten bei Wind und Wetter beanspruchen alle Komponenten aufs Äußerste. Inspektionen sind unerlässlich, wenn Folgeschäden oder sogar Betriebsstörungen vermieden werden sollen. Mit digitalen und automatisierten Prüfsystemen von PSI Technics werden Inspektionen von Zügen in kürzester Zeit mit sicherem Ergebnis durchgeführt.

Inspektion während der Durchfahrt: Dabei handelt es sich um bildverarbeitende Systeme, die in einer Prüfanlage als Kameratore angeordnet sind. Diese sind mit hochauflösenden 2D/3D-Kameras und Hochleistungs-LED-Strahlern ausgerüstet und kontrollieren eine Vielzahl von Baugruppen am Zug. Es werden u.a. Aufnahmen der Seitenflächen, im Unterflurbereich sowie des Dachs inspiziert.
(Video: PSI Technics GmbH)

24 Stunden rund um die Uhr rollen Züge des Personennah- und fernverkehrs sowie im Gütertransport über das Schienennetz. Viele Züge sind kontinuierlich im Einsatz und es werden immer mehr, wenn wir dem Klimawandel wirklich begegnen wollen. Zeit für Inspektionen ist da knapp. Doch gerade das frühzeitige Erkennen von voraussichtlich entstehenden Fehlern ist wichtig, um Folgeschäden und Störungen zu vermeiden. Sie müssen behoben werden, noch bevor sie Auswirkungen auf den Verkehrsfluss haben.

Inspektion während der Durchfahrt

Bis vor kurzem wurden Züge meist ausschließlich mittels einer manuellen Inspektion von Prüfingenieuren untersucht. Ein aufwändiges Verfahren, das pro Zug rund 1,5 Stunden in Anspruch nimmt und in einer Wartungshalle geschehen muss. Um diesen Prozess zu automatisieren und digitalisieren, hat das Unternehmen PSI Technics aus Urmitz/Rheinland-Pfalz die automatisierte Zuginspektion entwickelt.

Dabei handelt es sich um bildverarbeitende Systeme, die in einer Prüfanlage als Kameratore angeordnet sind. Insgesamt drei solcher Kameratore enthält jede Prüfanlage. Alle sind mit hochauflösenden 2D/3D-Kameras und Hochleistungs-LED-Strahlern ausgerüstet.

Im ersten Tor werden u.a. Aufnahmen der Seitenflächen, Fenster, Piktogramme, Graffiti und Laufwerk des Zugs erstellt, um Fehler und Defekte beispielsweise an Fensterscheiben, Beschriftung und am Fahrwerk zu erkennen.

Das zweite Kamerator detektiert Beschädigungen im Unterflurbereich wie Bremsen, E-Verrohrung, Drehkranz und Unterflurschäden.

Im dritten Tor wird das Dach kontrolliert. Hier wird u.a. der Dachgarten, Stromabnehmer, Schleifleisten, Antennen, Kabel, Schrauben u.v.m. inspiziert.

Insgesamt werden am Zug mehr als 96 Baugruppen kontrolliert – die Ergebnisse stehen dem Betriebspersonal binnen 10 Minuten zur Verfügung. So werden Wartungsintervalle optimiert und Reparaturarbeiten können schnell in die Wege geleitet werden. Züge müssen nicht abgerüstet werden und Wartungshallen bleiben frei für ihre eigentlichen Aufgaben.

Prüfung bis ins Detail

Die Systeme von PSI Technics sind bis in jedes Detail auf ihre jeweiligen Aufgaben ausgelegt. Für jede Baugruppe steht eine spezielle Beleuchtungs- und Kameraanordnung zur Verfügung, so dass sie in einem individuell eingerichteten Prüfsystem getestet werden kann. Zur Kontrolle der Abläufe ist die Anlage mit dem Leitsystem verbunden. Prüfungseinsätze können so zentral koordiniert werden. Die Kameratechnik passt sich per Geschwindigkeitsmessung dynamisch an die Geschwindigkeit des durchfahrenden Zuges an. Die automatisierte Zuginspektion ist für den 24 Stundenbetrieb konzipiert und erlaubt damit einen sehr hohen Durchsatz.

Künstliche Intelligenz / Data Mining für mehr Erkenntnis

"Die Prüfanlage verfügt aber nicht nur über eine hochpräzise Aufnahmetechnik", erläutert Karl-Heinz Förderer, Geschäftsführer von PSI Technics. "Wir setzen eine Vielzahl von Methoden und Algorithmen zur Bildauswertung und -bewertung ein, die auf dem neusten Stand der Technik sind." Künstliche Intelligenz macht in Zukunft aus der Prüfanlage weit mehr als einen Fehlerdetektor an vorbeifahrenden Zügen. "Die Daten werden zentral gespeichert und stehen für hoch spannende Big Data Anwendungen zur Verfügung", beschreibt Karl-Heinz Förderer einen weiteren großen Mehrwert.

Wie wirken sich Wetterverhältnisse oder Schmutz auf Baugruppen aus? Welchen Einfluss hat die gefahrene Strecke? Der Inspektionsprozess sammelt nicht nur unzählige Daten, sondern verknüpft sie mit weiteren Informationen – den so genannten Peripheriedaten. Auf dieser Basis werden mit der Zeit Aussagen über die Lebenserwartung bestimmter Bauteile möglich, Qualitäten können verglichen und Montageprüfungen vorgenommen werden.

Karl-Heinz Förderer freut sich über den Erfolg: "Wir zeigen hier sehr anschaulich, was die Digitalisierung von Prozessen leisten kann. Das Resultat ist eine effiziente, zielgerichtete und präventive Qualitätskontrolle, die hilft die Wettbewerbsfähigkeit von Schienenverkehrsunternehmen auszubauen."

Autorin: Dorothee Bönsch, Konzept und Text, Darmstadt; Karl-Heinz Förderer, PSI Technics

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