Wie sich durch datengestützte Entscheidungen zur Instandhaltung von Gleisanlagen 66 % der Kosten einsparen lassen

Case Study, 15.06.2022

Infrabel, der öffentliche belgische Eisenbahninfrastrukturbetreiber, startete 2019 ein Pilotprojekt mit KONUX. Das Hauptziel bestand darin, die Leistungsfähigkeit des KONUX Predictive Maintenance Systems für Eisenbahnweichen bei der Überwachung und Prognose des Gleiszustands und der Validierung von Instandhaltungsmaßnahmen zu demonstrieren.

Die Herausforderung

Die Optimierung der Gleisbettinstandhaltung ist eine alte Herausforderung für Infrabel. Obwohl die Problemursache aufgrund mangelnder Informationen nicht bekannt war, war sich Infrabel bewusst, dass es seine Stopfpraktiken und die suboptimale Instandhaltungsplanung erheblich verbessern konnte.

Eines der Hauptprobleme waren wiederkehrende Stopfmaßnahmen. Da die Qualität der Stopfvorgänge nicht rechtzeitig und mit ausreichender Genauigkeit bewertet werden konnte, wurden Weichen wiederholt gestopft, ohne dass ein klares Bild ihres tatsächlichen Zustands, der Ursachen für die Verschlechterung und der richtigen Methodik vorlag.

Eine weitere große Herausforderung bestand in der in einigen Regionen ineffizienten Planung von Stopfarbeiten, da Entscheidungen nicht auf dem tatsächlichen Zustand der Weichen beruhten. Die problematischen Anlagen wurden nach einem festen Zeitplan gestopft, der teilweise einfach darauf beruhte, dass benötigte Ressourcen in der Nähe waren. Gelegentlich verstärkte diese "just-in-case"-Stopfpraxis die Einsenkung des Gleisbetts und verschlechterte dessen Stabilität (wie in Beispiel 1 unten gezeigt).

Infrabel erkannte, dass die derzeitige Vorgehensweise suboptimal ist, und wollte die derzeitigen Praktiken besser verstehen und Erkenntnisse darüber gewinnen, wie sich die Stopfarbeiten auf den Zustand des Gleisbetts auswirken, sowie Daten zur Verbesserung der Instandhaltungsmethodik erfassen. Konkret wollte die zentrale Weichenabteilung Folgendes erreichen:

  • die Anzahl der Stopfvorgänge pro Weiche zu überwachen und Aktionen zu vermeiden, für die es keine klaren Gründe gibt
  • Erkenntnisse über den Prozentsatz ineffizienter oder unnötiger Vorgänge zu gewinnen
  • Sammlung von bewährten Verfahren, was funktioniert und was nicht

Die Lösung

Das Pilotprojekt begann mit der Ausstattung von zehn Weichen mit 20 IIoT-Geräten (zwei Geräte pro Weiche). In der späteren Phase des Pilotprojekts wurden zwei weitere Weichen (ein Gerät pro Weiche) hinzugefügt. Die Geräte wurden im Bereich der Herzstücke und Weichenantriebe sowie auf Holz- und Betonschwellen installiert. Die Installation war einfach, sicher und schnell (innerhalb von 10 Minuten pro Gerät), und während der gesamten Pilotphase stellte kein Gerät ein potenzielles Sicherheitsrisiko dar.


Bild 1: Installation des Geräts auf einer Weichenschwelle

Während der gesamten Pilotphase hat das KONUX-System eine große Anzahl von Zugüberfahrten auf jeder der überwachten Weichen registriert und verarbeitet. Für jeden der Anwendungsfälle lieferte das KONUX-System die folgenden Lösungen:

Überwachung des Gleisbettzustands:

  • Kontinuierliche Überwachung der Gleisbettstabilität und Erfassung des genauen Trends des Weichenzustands, im Gegensatz zu manuellen Messungen, die nur eine Momentaufnahme des Weichenzustands liefern
  • Vermeidung von Inspektionen vor Ort und Förderung von Effizienz und Sicherheit

Prognose des Gleisbettzustands:

  • Ermittlung, ob an jeder überwachten Weiche in den nächsten drei Monaten ein Stopfvorgang erforderlich ist
  • Vermeidung unnötiger Stopfvorgänge durch prognostizierte Erkenntnisse
  • Verbesserung der Instandhaltungsplanung zur Steigerung der Effizienz

Validierung von Instandhaltungsmaßnahmen:

  • Überblick über die Effektivität der Instandhaltung sowohl auf Weichen- als auch auf Netzwerkebene
  • Unterstützung bei der Definition von “Best Practices” für das Stopfen (z. B. Verständnis dafür, welche Maschine unter bestimmten Bedingungen am besten funktioniert)
  • Unterstützung bei der Validierung von neuen Wartungsmethodiken (z. B. Material der Zwischenlage)

Die Ergebnisse

Das Pilotprojekt hat erfolgreich bewiesen, dass das KONUX-System für Infrabel ein optimales Werkzeug zur Unterstützung des Entscheidungsprozesses bei der Planung von Stopfarbeiten und der Bewertung der Wirksamkeit solcher Eingriffe ist. Es wurde festgestellt, dass die Kosten, die derzeit mit solchen Eingriffen verbunden sind, mit Hilfe des KONUX-Systems erheblich reduziert werden könnten. Das Pilotprojekt ergab ein Einsparungspotenzial von 66 % bei Stopfarbeiten.

Beispiel: Gleisbettüberwachung und -prognose

Das System identifizierte eine Anlage, bei der eine unnötige Stopfung durchgeführt wurde, obwohl die 3-Monats-Prognose der vertikalen Einsenkung stabil war. Das KONUX-System zeigte, dass dieser Stopfvorgang zu einer Verschlechterung des Gleisbetts führte, das ansonsten intakt geblieben wäre.


Beispiel 1 – Vor dem Stopfen: 3-Monats-Prognose Anfang Juli, die eine stabile Entwicklung unter dem vordefinierten Schwellenwert (3 mm) zeigt


Beispiel 1 – Nach dem Stopfvorgang: Entwicklung der Einsenkung nach dem Stopfvorgang im Juli

In Bezug auf die Präzision der Erkenntnisse bestätigte ein Vergleichstest die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des KONUX-Systems, wobei die Abweichung innerhalb von +/- 0,25 mm im Vergleich zu Standardmessungen lag.

Beispiel: Validierung der Instandhaltung

Für die Validierung von Instandhaltungsmaßnahmen wurden 34 Stopfvorgänge an 12 Weichen erfasst, von denen 33 ausgewertet wurden. Das KONUX-System ergab, dass 40 % der Stopfvorgänge unnötig waren oder zum falschen Zeitpunkt durchgeführt wurden (die Einsenkung lag nicht über dem Schwellenwert oder näherte sich diesem unmittelbar), und nur 15 % der Vorgänge wurden als wirksam eingestuft (die Einsenkung nach dem Stopfvorgang lag während der gesamten Dauer von 60 Tagen mindestens 15 % unter dem Ausgangswert). Außerdem wurde festgestellt, dass drei Weichen zweimal pro Jahr oder öfter gestopft wurden.


Beispiel 2 – Wirksame Stopfmaßnahme (vorher: 3,36 mm → nach 60 Tagen: 1,64 mm)


Beispiel 3 – Ineffektive Stopfmaßnahme (vorher 3,31 mm → 17 Tage: 2,63 mm → 60 Tage: 2,90 mm)

Darüber hinaus ermöglichte das KONUX-System die Validierung der neuen Stopfmaschine vor dem weiteren Einsatz, indem es den von der neuen Maschine ausgeführten Vorgang automatisch erkannte und dessen Wirksamkeit bewertete.


Beispiel 4 – Validierung einer neuen Stopfmaschine: 3-Monats-Vorhersage zum Zeitpunkt 60 Tage nach dem Stopfvorgang

Darüber hinaus hat Infrabel im Januar 2022 im Rahmen seiner Initiative zur Erstellung von Best-Practice-Leitlinien mit Hilfe des KONUX-Systems auch die Wirksamkeit der neuen Zwischenlage getestet. Bei diesem Test wurde eine erhebliche Verbesserung der vertikalen Einsenkung nach dem Austausch des Materials festgestellt, so dass Infrabel die Wirksamkeit der neuen Methodik bestätigen konnte.


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