BU: Aufgrund der Einbindung in logistische Gesamtkonzepte und des hohen Kostendrucks gewinnen im Schienengüterverkehr Digitalisierung und Automatisierung an Bedeutung. Das digitale Gesamtsystem WaggonTracker von PJ Monitoring für Monitoring und automatisierte Anwendungen in Güterzügen vernetzt diese zu Smart Trains. Foto: PJ Monitoring
Schienengüterverkehr gilt als wesentliche Säule einer nachhaltigen Logistik. Angesichts steigender Transportmengen und der politischen Zielsetzung, mehr Güter auf die Schiene zu verlagern, gewinnen Zuverlässigkeit, Pünktlichkeit und Wirtschaftlichkeit zunehmend an Bedeutung. Gleichzeitig stehen Betreiber unter dem Druck, Fahrzeuge möglichst effizient einzusetzen und ungeplante Betriebsunterbrechungen zu vermeiden. Vor diesem Hintergrund rückt die kontinuierliche Zustandsüberwachung sicherheitsrelevanter Fahrzeugkomponenten stärker in den Fokus.
Während klassische Wartungskonzepte häufig auf festen Intervallen beruhen, ermöglichen digitale Überwachungssysteme eine permanente Erfassung technischer Zustände während des laufenden Betriebs. Dadurch lassen sich Veränderungen frühzeitig erkennen und Informationen unmittelbar für den Betrieb nutzen. Besonders sicherheitsrelevante Systeme wie die Bremsanlage spielen dabei eine zentrale Rolle, da ihr Zustand sowohl die Betriebssicherheit als auch die Verfügbarkeit eines Güterwagens unmittelbar beeinflusst.
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Digitales Monitoring verbindet einzelne Waggons zum Smart Train
Mit diesem Ansatz hat das österreichische Eisenbahntechnikunternehmen PJ Monitoring ein digitales Gesamtsystem entwickelt, das Güterzüge durch umfangreiche Überwachungsfunktionen und automatisierte Anwendungen zu einem sogenannten Smart Train vernetzt.
Im Mittelpunkt steht der WaggonTracker, der einzelne Güterwagen digital miteinander verbindet und kontinuierlich Informationen über deren Betriebszustand bereitstellt. Ziel ist es, die Betriebsfähigkeit sämtlicher Waggons während des gesamten Transportverlaufs transparent zu überwachen. Dadurch können ungeplante Halte oder das Ausreihen einzelner Wagen aufgrund technischer Auffälligkeiten vermieden werden.
Die kontinuierliche Erfassung von Betriebsdaten trägt dazu bei, die Zuverlässigkeit logistischer Abläufe zu erhöhen und die Effizienz der gesamten Transportkette zu unterstützen. Gleichzeitig schafft die digitale Vernetzung der Fahrzeuge die Voraussetzung für eine engmaschige Zustandsüberwachung einzelner Komponenten.
Bremssysteme stehen im Mittelpunkt der Zustandsüberwachung
Innerhalb eines Güterwagens zählen die Bremsen zu den sicherheitsrelevanten Baugruppen. Gleichzeitig verursachen sie einen erheblichen Anteil des Instandhaltungsaufwands. Entsprechend groß ist das Interesse daran, ihren technischen Zustand nicht erst während geplanter Wartungen, sondern kontinuierlich während des Betriebs zu überwachen.
Die von PJ Monitoring entwickelte Bremssystemüberwachung analysiert die relevanten Betriebsparameter der Bremsanlage in Echtzeit. Erfasst werden unter anderem die Druckverhältnisse innerhalb der Bremsleitungen sowie die Zeiten für das Anlegen und Lösen der Bremse. Auf dieser Grundlage entsteht ein kontinuierliches Bild über den aktuellen Zustand des Bremssystems.
Darüber hinaus führt das System für jedes einzelne Drehgestell eine Bremsenergie-Kalkulation durch. Ziel ist es, Auffälligkeiten frühzeitig zu erkennen und Hinweise auf mögliche Schäden oder Flachstellen zu liefern. Die ermittelten Daten werden im Webportal ausgewertet und zusätzlich über das mobile WaggonTracker-Gerät an den Lokführer übermittelt.
Damit stehen relevante Informationen unmittelbar dort zur Verfügung, wo sie für den laufenden Betrieb benötigt werden.
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Sensorik liefert die Grundlage für kontinuierliche Analysen
Die Qualität einer digitalen Zustandsüberwachung hängt unmittelbar von der Genauigkeit der erfassten Messdaten ab. Aus diesem Grund basiert das Gesamtsystem auf einer Vielzahl dezentral installierter Sensoren, die direkt an den einzelnen Güterwagen angebracht sind.
Pro Waggon kommen bis zu neun Drucktransmitter zum Einsatz. Sie überwachen die Druckverhältnisse in der Hauptbremsluftleitung, im Bremszylinder sowie im Wiegeventil. Ergänzend werden weitere Zustände des Bremssystems erfasst. Dazu gehören die Stellung der Handbremse, die jeweils eingestellte Bremsart sowie der Ein- beziehungsweise Ausschaltzustand der Bremse.
Durch diese Vielzahl an Messpunkten entsteht ein umfassendes Bild über den aktuellen Betriebszustand jedes einzelnen Wagens. Die Informationen werden fortlaufend an den WaggonTracker übertragen und bilden die Grundlage für die Echtzeitanalyse des Bremssystems.
Robuste Drucksensoren für den Einsatz unter anspruchsvollen Bedingungen
Die Druckmessung übernimmt dabei eine Schlüsselrolle. Die eingesetzten Drucktransmitter decken einen Messbereich von -1 bis 6 bar ab und kommunizieren über den CAN-Bus mit dem übergeordneten System.
Da die Sensoren überwiegend außen an den Güterwagen montiert sind, sind sie dauerhaft unterschiedlichsten Umwelteinflüssen ausgesetzt. Wind, Niederschlag sowie aufgewirbelte Fremdkörper wirken über viele Jahre hinweg auf die Messsysteme ein. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an deren Widerstandsfähigkeit und Langzeitstabilität.
Für diese Aufgabe kommen CANopen-Miniatur-Drucktransmitter CMP 8271 von Trafag zum Einsatz. Die Sensoren sind für den Einsatz unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen ausgelegt und arbeiten innerhalb eines Medien- und Umgebungstemperaturbereichs von -40 bis +125 Grad Celsius. Gleichzeitig liefern sie die Druckwerte, die für die kontinuierliche Überwachung des Bremssystems erforderlich sind.
Präzise Druckmessung auch unter wechselnden Einsatzbedingungen
Die zuverlässige Erfassung von Druckwerten stellt im Schienengüterverkehr besondere Anforderungen an die eingesetzte Sensorik. Güterzüge verkehren häufig über große Distanzen und durchqueren dabei Regionen mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen und erheblichen Höhenunterschieden. Damit die Zustandsüberwachung belastbare Ergebnisse liefert, müssen die Messwerte unabhängig von den jeweiligen Umgebungsbedingungen konstant präzise erfasst werden.
Die von PJ Monitoring eingesetzten CANopen-Miniatur-Drucktransmitter CMP 8271 von Trafag sind auf diese Anforderungen ausgelegt. Sie liefern die für das Bremssystemmonitoring erforderlichen Druckdaten auch dann zuverlässig, wenn sich die Einsatzbedingungen während einer Fahrt deutlich verändern.
Dies zeigt sich insbesondere auf internationalen Transitstrecken. So reicht die Streckenführung beispielsweise vom Hafen von Triest auf Meereshöhe bis zum rund 1.226 Meter hoch gelegenen Tauerntunnel. Trotz dieser erheblichen Höhenunterschiede erfassen die Sensoren kontinuierlich den aktuellen Druck in den Bremsleitungen und stellen damit die Grundlage für eine zuverlässige Zustandsüberwachung bereit.
Gerade im grenzüberschreitenden Schienengüterverkehr, in dem Güterzüge häufig unterschiedliche topografische Regionen durchfahren, ist eine dauerhaft präzise Druckmessung eine wesentliche Voraussetzung für eine belastbare Analyse der Bremsanlage.
„Der CMP 8271 liefert unabhängig von der Höhenlage und bei allen Witterungsverhältnissen über den CAN-Bus zuverlässig korrekte Werte des aktuellen Drucks in den Bremsleitungen.“ Foto: PJ Monitoring
Kontinuierliche Zustandsdaten ermöglichen frühzeitige Reaktionen
Die permanente Erfassung der Druckverhältnisse dient nicht ausschließlich der Dokumentation des aktuellen Betriebszustands. Sie ermöglicht es vielmehr, Veränderungen innerhalb des Bremssystems frühzeitig zu erkennen und deren Auswirkungen zu bewerten.
Werden Auffälligkeiten festgestellt, kann das System auf mögliche Bremsdefekte hinweisen. Gleichzeitig erhält der Lokführer über das mobile WaggonTracker-Gerät entsprechende Informationen, sodass technische Abweichungen unmittelbar während des laufenden Betriebs sichtbar werden.
Damit unterstützt die digitale Zustandsüberwachung eine frühzeitige Reaktion auf technische Veränderungen, bevor diese zu ungeplanten Betriebsunterbrechungen führen. Die kontinuierliche Verfügbarkeit aktueller Messdaten erweitert damit die Informationsbasis für den sicheren Betrieb von Güterzügen.
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Digitale Bremssystemüberwachung unterstützt Instandhaltung und Betrieb
Neben der Betriebssicherheit wirkt sich die kontinuierliche Analyse des Bremssystems auch auf die Instandhaltung aus. Da das Monitoring fortlaufend Daten über den Zustand der Bremsanlage liefert, entsteht eine deutlich umfassendere Informationsgrundlage als bei einer ausschließlich intervallbasierten Wartung.
Die Auswertung der Druckverläufe, Bremszeiten und Bremsenergie ermöglicht es, den Zustand einzelner Komponenten genauer zu beurteilen. Gleichzeitig lassen sich Hinweise auf erhöhten Verschleiß oder ungewöhnliche Belastungen erkennen.
Nach Angaben von PJ Monitoring trägt dies dazu bei, den Radsatzverschleiß zu reduzieren und die präventive Wartung der Bremssohlen gezielt zu unterstützen. Dadurch können Wartungsmaßnahmen auf Basis aktueller Betriebsdaten vorbereitet werden.
Darüber hinaus unterstützt die permanente Überwachung einen störungsärmeren Betriebsablauf. Wenn technische Auffälligkeiten frühzeitig erkannt werden, sinkt das Risiko ungeplanter Halte oder der Ausreihung einzelner Güterwagen während eines Transports. Dies trägt dazu bei, die Verfügbarkeit der Fahrzeuge innerhalb der Logistikkette zu erhöhen.
Sensorik wird zum Baustein digitaler Güterzüge
Der Einsatz digitaler Sensorik verändert den Schienengüterverkehr schrittweise. Informationen über den technischen Zustand eines Güterwagens stehen nicht mehr ausschließlich während geplanter Werkstattaufenthalte zur Verfügung, sondern können während des laufenden Betriebs kontinuierlich erfasst und ausgewertet werden.
Mit dem Zusammenspiel aus WaggonTracker, Bremssystemüberwachung und Drucksensorik verfolgt PJ Monitoring diesen Ansatz konsequent. Die kontinuierliche Datenerfassung bildet die Grundlage dafür, einzelne Güterwagen zu einem digital vernetzten Zug zusammenzuführen und deren Betriebszustand dauerhaft transparent zu machen.
Die eingesetzten Drucktransmitter übernehmen dabei eine zentrale Aufgabe. Sie liefern die Messwerte, auf denen die Analyse des Bremssystems basiert, und schaffen damit die Voraussetzung für die automatisierte Überwachung sicherheitsrelevanter Komponenten.
Fazit: Präzise Drucksensorik unterstützt einen zuverlässigeren Schienengüterverkehr
Die Anforderungen an den Schienengüterverkehr steigen kontinuierlich. Höhere Zuverlässigkeit, wirtschaftliche Betriebsabläufe und eine effiziente Nutzung vorhandener Fahrzeuge gewinnen zunehmend an Bedeutung. Digitale Zustandsüberwachung kann dazu beitragen, diese Anforderungen zu unterstützen, indem sie sicherheitsrelevante Fahrzeugdaten kontinuierlich verfügbar macht.
Das von PJ Monitoring entwickelte Monitoring-System verbindet die digitale Vernetzung einzelner Güterwagen mit einer permanenten Analyse der Bremssysteme. Grundlage hierfür sind Drucksensoren von Trafag, die auch unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen präzise Messwerte liefern. Die kontinuierliche Überwachung ermöglicht die frühzeitige Erkennung möglicher Bremsdefekte, unterstützt die präventive Wartung und trägt dazu bei, ungeplante Betriebsunterbrechungen zu vermeiden.
Damit zeigt das Beispiel, wie digitale Sensorik und Zustandsüberwachung dazu beitragen können, die Zuverlässigkeit des Schienengüterverkehrs zu erhöhen und Betriebsabläufe transparenter zu gestalten. Gleichzeitig unterstützt die kontinuierliche Datenerfassung eine effizientere Instandhaltung und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit des Verkehrsträgers Schiene – ein Aspekt, der angesichts der angestrebten Verlagerung von Gütertransporten auf die Bahn auch aus Sicht des Klimaschutzes an Bedeutung gewinnt.
