HBK integriert Zustandsüberwachung für Gleise und Schienenfahrzeuge

Hottinger Brüel & Kjær (HBK) hat eine integrierte Strategie zur Zustandsüberwachung vorgestellt, die darauf ausgelegt ist, die historisch getrennten Bereiche der Gleisinfrastruktur und der Leistung von Schienenfahrzeugen zu verbinden. Durch die direkte Verknüpfung fortschrittlicher Hardware-Sensoren mit echtzeitfähigen, KI-gestützten Analyse-Engines möchte das Unternehmen Bahningenieure dabei unterstützen, von unzusammenhängenden, reaktiven Messungen zu echten prädiktiven Entscheidungen überzugehen. Dieser einheitliche Ansatz eliminiert isolierte Datenpools und reduziert übersehene Wartungshinweise, frühzeitige Komponentenausfälle sowie unnötige Serviceverzögerungen erheblich.

Ein vernetztes Sensor-to-Decision-Ökosystem
Der Grundstein des HBK-Ansatzes ist die Konsolidierung kritischer On-Track- und Onboard-Knoten in einer einzigen, hochauflösenden Betriebsansicht. Auf der Infrastrukturseite nutzt das Argos newLight Wayside Train Monitoring-System modernste faseroptische Sensorik, um wichtige Kennzahlen in rauen physischen Umgebungen kontinuierlich zu erfassen. Dazu gehören Weigh-in-Motion (WIM), Wheel Impact Load Detection (WILD) und Out-of-Roundness (OOR)-Messungen. Gleichzeitig überwachen unbeaufsichtigte Onboard-Messsysteme den Zustand der Schienenfahrzeuge direkt in aktiven Flotten und erfassen dynamischen Verschleiß sowie den Fahrkomfort. Darüber hinaus überwachen hochpräzise Structural Health Monitoring (SHM)-Sensoren die Integrität kritischer Tunnel- und Brückenstrukturen, um strukturelle Verschiebungen oder Belastungen zu erkennen, bevor Sicherheitsmargen beeinträchtigt werden.

Umwandlung von Roh-Telemetrie in verwertbare Informationen
Um die Lücke zwischen Hardware und Software zu schließen, werden diese hochpräzisen Rohdatenströme in der Analyseplattform Monitor 360 gebündelt. In Kombination mit der Asset-Lifecycle-Analyse von ReliaSoft können Wartungsteams Ausfallfenster präzise vorhersagen und den Flotteneinsatz optimieren. Wie Dietmar Maicz, Country Manager Austria bei HBK, anmerkt, können es sich moderne Bahnen nicht leisten, Fahrzeuge und Gleise isoliert zu betrachten. Ein fehlerhaftes Rad beeinträchtigt unweigerlich die Gleisintegrität, ebenso wie ein abgenutztes Gleis den Radverschleiß beschleunigt. Durch die Zusammenführung dieser Datenpools können Betreiber die Lebensdauer ihrer Anlagen deutlich verlängern und die Betriebskosten drastisch senken.

Zusätzlicher Kontext:
Dieser Abschnitt beschreibt die Photonik der faseroptischen Dehnungsmessung und die Mechanik von Eisenbahnrädern, die in der ursprünglichen Pressemitteilung nicht enthalten sind.

In rauen Bahnumgebungen sind herkömmliche elektrische Dehnungsmessstreifen sehr anfällig für elektromagnetische Interferenzen (EMI) durch Hochspannungs-Oberleitungen und Fahrmotoren sowie für witterungsbedingte Verschlechterungen. Das Argos newLight-System überwindet dies durch den Einsatz von optischen Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Sensoren. Ein FBG ist eine mikroskopische periodische Variation, die direkt in den Kern einer optischen Faser geätzt wird. Wenn ein breitbandiger Lichtstrahl durch die Faser gesendet wird, reflektiert das Gitter eine spezifische Lichtwellenlänge (die Bragg-Wellenlänge) und lässt den Rest passieren. Wenn ein schwerer Zug über das Gleis fährt, verformt sich die Schiene physikalisch, was die angebrachte Faser mikroskopisch dehnt. Diese physikalische Dehnung verändert den Abstand des Gitters und verschiebt die reflektierte Wellenlänge proportional. Durch die Messung dieser Verschiebung im Nanometerbereich mit Lichtgeschwindigkeit kann der Interrogator die genaue mechanische Dehnung der Schiene berechnen – bei absoluter Immunität gegenüber elektrischem Rauschen.

Diese extreme Präzision ist für die Wheel Impact Load Detection (WILD) von entscheidender Bedeutung. Eisenbahnräder können durch starkes Bremsen oder Rutschen auf der Schiene „Flachstellen“ entwickeln. Wenn eine Flachstelle bei hohen Geschwindigkeiten auf den Schienenkopf trifft, erzeugt sie eine massive dynamische Stoßbelastung – oft ein Vielfaches des statischen Gewichts des Waggons. Diese hochfrequenten Schockwellen beschleunigen die Ermüdung und Mikrorissbildung sowohl im Radlager als auch in der stählernen Schieneninfrastruktur exponentiell. Hochgeschwindigkeits-FBG-Sensoren können diese spezifischen dynamischen Aufprallsignaturen in Echtzeit erkennen, sodass Betreiber betroffene Schienenfahrzeuge markieren und zur Reprofilierung der Räder aus dem Verkehr ziehen können, bevor es zu katastrophalen Entgleisungen oder Infrastrukturschäden kommt.

Bearbeitet von dem Industrieredakteur Lekshman Ramdas mit KI-Unterstützung.

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