Einsatz von KI für ein zuverlässigkeitsorientiertes Instandhaltungsregime

Case Study, 09.02.2022

Im August 2021 erteilte das britische Unternehmen Network Rail, Eigentümer der Eisenbahninfrastruktur der ehemaligen staatlichen Bahngesellschaft British Rail, KONUX nach Absolvierung zweier erfolgreicher Tests die volle Produktzulassung. Die Tests hatten im August 2020 mit dem Ziel begonnen, die Leistungsfähigkeit des KONUX Predictive Maintenance Systems für Eisenbahnweichen im Asset Management und in der Validierung von Instandhaltungsmaßnahmen zu demonstrieren.

Die Herausforderung

Eine der größten Herausforderungen für viele Infrastrukturbetreiber besteht darin, dass das derzeitige Inspektions- und Instandhaltungsregime in erster Linie auf Messungen in festen Zeitintervallen beruht. Dieses Vorgehen führt zu stark verzerrten Erkenntnissen über den Zustand der Weichen aufgrund der Variabilität der verschiedenen Zugtypen, Geschwindigkeiten und Temperaturen und verhindert eine Optimierung von Wartungsentscheidungen.

Der fehlende Einblick in den tatsächlichen Zustand der Anlagen könnte beispielsweise dazu führen, dass “gesunde” Anlagen unnötig gestopft werden. Dieses beschleunigt nicht nur den Schotterverschleiß, sondern hindert die Infrastrukturbetreiber auch daran, die Ressourcen dort einzusetzen, wo sie am dringendsten benötigt werden.

Außerdem stehen durch das intervallbasierte System nur wenige Informationen für die Bewertung der Wirksamkeit von Instandhaltungsmaßnahmen zur Verfügung. Denn bleiben erfolglose Aktivitäten wochen- oder monatelang bis zum nächsten Zyklus unbemerkt, kann sich der Zustand der Anlage in der Zwischenzeit schneller verschlechtern, und im schlimmsten Fall lässt der Schaden keine andere Möglichkeit als den Austausch der Anlage.

Um sich ein unvoreingenommenes Bild vom Zustand der Weichen zu machen und Wartungsentscheidungen auf einer soliden Grundlage zu treffen, ist ein ständiger Einblick in den Zustand der Weichen sowie in ihre tatsächliche Nutzung unerlässlich.

Gemeinsam mit KONUX unternahm Network Rail daher entsprechende Feldversuche, um Lösungen für diese Herausforderungen zu finden.

Die Lösung

Die Versuche wurden auf den Strecken in den East Midlands und an der Ostküste durchgeführt, wobei die KONUX IIoT-Einheiten sowohl auf Holz- als auch auf Betonschwellen mit unterschiedlichen Montageverfahren installiert wurden. Bei den demonstrierten Anwendungsfällen handelte es sich um die Überwachung des Gleisbettzustands, die Erkennung realer Belastungen (nutzungsbasierte Inspektionsplanung) und die Validierung der Gleisbettinstandhaltung.


Beim Monitoring des Gleisbettzustands stellte das KONUX-System unter Beweis, dass es in der Lage ist, Folgendes zu überwachen

  • die Stabilität des Schotters, basierend auf der vertikalen Einsenkung der Schwellen
  • den Degradationszyklus, um im Falle einer zu kurzen Sequenz dessen Grundursache zu ermitteln
  • Beschleunigungskräfte zur frühzeitigen Erkennung von Verschleißerscheinungen an Herzstücken und Weichenzungen

Bzgl. echter Lastenerkennung stellte das KONUX-System unter Beweis, dass es in der Lage ist, Folgendes zu identifizieren:

  • die tatsächliche Nutzung der Weichen, die Aufschluss über die tatsächliche Tonnage gibt, die Zuggeschwindigkeit und die Anzahl der Züge
  • die am stärksten belasteten Weichen, denen erhöhte Aufmerksamkeit zu schenken ist
  • die Auswirkungen der verschiedenen Zugtypen

Mit Blick auf die Validierung der Instandhaltung bewies das KONUX-System die folgenden Fähigkeiten:

  • Bewertung der Wirksamkeit und Nachhaltigkeit von Stopfaktivitäten
  • Leistungsvergleich von Verfahren, Werkzeugen oder Subunternehmern auf Grundlage ihrer Performance

Die Ergebnisse

Die Tests zeigten deutliche Kosteneinsparungen: Auf der Ostküstenstrecke trug das KONUX-System dazu bei, unnötige Stopfarbeiten zu vermeiden, da die ermittelten Daten lediglich eine geringe Einsenkung und keinerlei Anzeichen von Hohlräumen anzeigten.

Dadurch wurden auch Gleissperrungen und Geschwindigkeitsbeschränkungen vermieden, die andernfalls die Verfügbarkeit und Kapazität der Gleise hätten beeinträchtigen können. Die Ergebnisse zeigen, dass das KONUX-System das derzeitige Inspektions- und Instandhaltungsverfahren effizienter macht. Die Tests ergaben eine mögliche Verringerung der Verspätungsminuten um 20 Prozent.

Was die Validierung der Instandhaltungsmaßnahmen anbelangt, so bewies der Test die Unwirksamkeit einer Stopfmaßnahme anhand von Daten. Diese zeigten die erneute Zunahme der Einsenkung beinahe auf das Niveau vor der Instandhaltungsmaßnahme – und das innerhalb von nur zwei Tagen. Die Erkenntnisse halfen somit dabei, unwirksame Praktiken zu identifizieren, potenzielle Ausfälle durch rechtzeitiges Handeln zu verhindern und Kosten durch Vermeidung wiederholter Maßnahmen zu senken.


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