Sensorik

Weniger Aufwand– mehr Sicherheit

Die Bremsprobe im Güterverkehr ist in der Regel recht aufwändig, mühevoll sowie zeit- und personalintensiv. Das österreichische Unternehmen PJM hat darum eine automatisierte Bremsprobe entwickelt, die mithilfe von Sensoren aus dem Hause Gefran die Überprüfung der Güterzüge erheblich erleichtert.

Schon seit Jahren betonen Bahnexperten die Notwendigkeit der Automatisierung von Schienengüter-Verkehrsprozessen. Zum einen, um den Schienengüterverkehr effizienter und schneller zu machen. Zum anderen, um seine Attraktivität und damit seine Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und somit auch einen wichtigen Schritt zur Erreichung von Klimazielen in verschiedenen europäischen Ländern zu ermöglichen. „Im Güterwagenverkehr muss die Bremsprobe immer nach einem 24-stündigen Stillstand und bei jeder Änderung der Wagenkonfiguration erfolgen,“ berichtet Felix Egger-Cimenti, Head of Project Management and Procurement bei der PJ Monitoring GmbH. „Die Prüfung der Bremsen ist ein unumgänglicher und wesentlicher Bestandteil der Bremsvorschriften.“

In der täglichen Routine bedeutete dies bisher, dass zwei Mitarbeiter rund 45 Minuten benötigen, um eine vollständige Bremsprobe an einem 500 Meter langen Zug durchzuführen – sprich um einmal um den gesamten Zug herumzulaufen und zu prüfen ob die Bremsklötze fest angelegt sind. Die ohnehin körperlich anstrengende Arbeit kann durch extreme Witterungsbedingungen zusätzlich noch erschwert werden.

Die automatische Bremsprobe von PJM (internationaler Systemspezialist für den Schienengüterverkehr) ermöglicht Eisenbahnunternehmen die Einführung des Ein-Personen-Betriebs, z. B. durch den Lokführer. Dadurch ergibt sich nicht nur eine enorme Zeitersparnis, die mit der Zuglänge steigt – auch die Standzeiten für Lokführer bzw. Lokomotive können deutlich reduziert werden. Zudem erhöht die schnellere Abfertigung die Kapazität der Terminals und schafft eine enorme Effizienz im Rangierbetrieb.

Die KH-Druckmessumformer basieren auf einem Sensorelement mit einer auf eine Stahlmembran aufgebrachten Schicht

Die Beteiligten

PJM sieht die Zukunft des Schienengüterverkehrs in der Digitalisierung und in der automatisierten Bremsprobe (ABP) den Schlüssel zu modernen, effizienten Logistikprozessen im Schienengüterverkehr. Deshalb hat das Unternehmen im August 2017 gemeinsam mit Projektpartnern der SBB Cargo, einem eigenständigen Tochterunternehmen der Schweizer Bundesbahn, und Rail Cargo Austria (RCG) die Entwicklung des automatisierten Bremsproben-Systems ins Leben gerufen und kürzlich erfolgreich abgeschlossen.

Seit 2018 befindet sich der erste Pilotzug in der Erprobung und mittlerweile sind knapp 230 Wagen bei SBB Cargo, DB Cargo und Mercitalia mit dem digitalen System unterwegs. Der Serienbetrieb steht nun in den Startlöchern und verspricht sofortige positive Effekte für die Bahnunternehmen sowie eine generelle Attraktivitätssteigerung für den Schienengüterverkehr.

SBB Cargo ist federführend in der betrieblichen Integration der ABP und hat inzwischen rund 200 Wagen mit der neuen Technik ausgerüstet. Die Basis hierfür bildet das digitale Gesamtsystem WaggonTracker von PJM, ein Überwachungssystem mit autonomer Stromversorgung, das zukünftig auch für die Automatisierung weiterer betrieblicher Abläufe eingesetzt werden kann. Für SBB Cargo ist die ABP ein wichtiger Teil des Automatisierungsprojekts „Einmannbetrieb“, das zudem noch aus einem Kollisionsfrühwarnsystem und einer automatischen Kupplung besteht.

Mit der Umsetzung des Projekts sind im Schienengüterverkehr smarte Monitoring-Lösungen realisierbar, die wichtige Informationen in Echtzeit liefern und einen Gesamtüberblick über die Flotte geben. PJM ist ein Pionier in diesem Bereich und hat sich seit 2006 vom kleinen Ingenieurbüro, beziehungsweise Spin-off der TU Graz im Bereich der Messtechnik, nicht nur zu einer anerkannten Prüfstelle nach ISO IEC 17025 mit dem Schwerpunkt Zulassungsprüfungen für Schienenfahrzeuge, sondern auch in nur 16 Jahren zu einem erfolgreichen Komplettanbieter mit einem breiten Produkt- und Dienstleistungsportfolio entwickelt.

Serienmäßig werden die KH-Sensoren mit SIL2-Zertifizierung nach IEC/EN 62061:2005 geliefert

Sensoren an Bord

Bevor PJM die Digitalisierung des Schienengüterverkehrs auf den Weg gebracht hat, etablierte es ein patentiertes System zur Stromerzeugung am Güterwagen und bot seinen Kunden damit unterschiedlichste Lösungen an. Bisher gab es in diesem Umfeld keine Elektronik und der Schritt, diese im Schienengüterverkehr einzuführen und gleichzeitig etablierte Prozesse zu digitalisieren, stellte eine große Herausforderung dar.

„Seit wir an dem Projekt der automatisierten Bremsprobe arbeiten, arbeiten wir auch mit Gefran zusammen“, erzählt Felix Egger-Cimenti. „Das heißt, wir setzen die KH-Sensoren des Herstellers ein, um den Zustand der Bremsen festzustellen und zu überprüfen, ob sie gelöst oder angelegt sind bzw. ob sie auch richtig funktionieren.“

Möglich ist das, da Druckluftleitungen entlang der Güterwagen verlaufen und die Sensoren den Druck darin messen. So lässt sich bei jedem Check-Up feststellen, ob die Bremsen gelöst oder angelegt sind. Je nach Bremssystem werden ein bis drei Sensoren pro Wagen verbaut. Diese Sensoren liefern ein Signal, das dann über die Elektronik von PJM entschlüsselt, interpretiert und bewertet wird.

„Unsere Anforderungen an den Sensor sind speziell und der Markt, der solche Komponenten liefert, ist überschaubar“, so Egger-Cimenti. „Wir brauchen einerseits bahnzugelassene Produkte, andererseits war es uns wichtig, dass gewisse Sicherheitsrichtlinien erfüllt werden. Daher verwenden wir einen Sensor mit SIL2-Zertifizierung von Gefran, der zuverlässig Ergebnisse liefert und auch signalisiert, wenn er ausfällt, damit es zu keiner Fehlbewertung kommen kann.“

So kann verhindert werden, dass der Lokomotivführer mit defekter Bremse losfährt – in dem Glauben, dass diese funktioniert, was aber katastrophale Auswirkungen haben könnte. Außerdem spielen Lang-
lebigkeit und Robustheit des Sensors eine wichtige
Rolle, da Wartungsarbeiten an den Waggons zeitintensiv und aufwändig sind.

Über die Jahre hat sich zwischen PJM und Gefran eine sehr gute Partnerschaft entwickelt. „Man merkt, dass Gefran die Zufriedenheit seiner Kunden am Herzen liegt und die Mitarbeiter versuchen, alles Mögliche zu realisieren, um kurzfristige Anfragen zu bearbeiten oder bei Problemlösungen zu helfen“, berichtet Egger-Cimenti.

Auch bei einem weiteren Projekt zur präventiven Wartung haben sich Felix Egger-Cimenti, Head of Project Management and Procurement von PJM, und Georg Cuno, Leiter der Produktion bei PJM, für Produkte aus dem Hause Gefran entschieden

Neues Bremsmonitoring

Drucksensoren aus dem Hause Gefran kommen nicht nur in der automatischen Bremsprobe von PJM zum Einsatz, sondern auch in einem anderen Produkt des Unternehmens: Der Systemanbieter ist aktuell dabei, für die italienische Bundesbahn ein neues Produkt zu entwickeln, bei dem es um das Thema präventive Wartung geht. „Predictive Maintenance ist ein Schlagwort, das gerade im Güterwagenbereich sehr breit diskutiert wird“, erklärt Egger-Cimenti. „Dabei wird festgestellt, wie die Bremse im Betrieb funktioniert und sich das Verhalten über die Zeit verändert.“

So sollen Probleme der Bremse frühzeitig erkannt und Wartungskosten reduziert werden. Denn, wenn die Bremse nicht richtig funktioniert, kann es zu Blockaden kommen, welche unter anderem zu Flachstellen und Radsatzschäden führen können bzw. einen Radsatztausch nötig machen – und das ist relativ teuer und aufwändig. „Das sind Dinge, die durch ein digitales Brems-Monitoring schon frühzeitig erkannt und behoben werden können, bevor Schäden entstehen“, betont Felix Egger-Cimenti abschließend.

Bilder: Gefran, PJM/ SBB Cargo, PJM/ Manuel Hanschitz