Case Study | Schweizerische Bundesbahnen: Fahrzeugidentifikation

„Fahrzeugidentifikation mittels RFID in Rail betrachten wir als eine EnablerTechnologie, mit der alle Prozesse, die auf eine Fahrzeug-ID angewiesen sind, digitalisiert werden.“   – Stefan Koller, Leiter Zugkontrolleinrichtungen, SBB AG

Kritische Entwicklungen frühzeitig erkennen

Die SBB Infrastruktur ist die Betreiberin der Zugkontrolleinrichtungen. Ziel der Infrastrukturbetreiberin ist es, schadhafte Fahrzeuge frühzeitig zu erkennen und durch gezielte Maßnahmen bestimmte Ereignisse präventiv zu verhindern. Damit es nicht zu Betriebsbeeinträchtigungen kommt, wird die Infrastruktur und alle darauf verkehrenden Fahrzeuge permanent überwacht. Unerwartete Reparaturen an Schienenfahrzeugen im Personen- oder Güterverkehr wollte die SBB aus Sicherheits- und Kostengründen vermeiden. Zudem sollte der plötzliche Ausfall von Zügen verhindert werden, damit es nicht zu ungeplanten Reparatureinsätzen kommt. Eine proaktive Instandhaltung ist ein wichtiger Prozess für einen reibungslosen, zuverlässigen Fahrplan.

Nicht digitalisiert, nicht transparent

Warum sich die SBB für eine zuverlässige Fahrzeugidentifikation mit RFID entschied? Man suchte nach einer Lösung für Echtzeit-Transparenz. Bislang konnte zwar festgestellt werden, dass ein Fahrzeug defekt war, aber nicht welches. Die genaue Fahrzeugnummer konnte nicht ermittelt werden. Ohne zuverlässige Fahrzeugidentifikation konnten die Messdaten über den Fahrzeugzustand auch nicht an die verantwortlichen Fahrzeughalter übergeben werden. Diese konnten somit nicht von Daten profitieren, die wichtige Informationen über den Zustand von Komponenten lieferten. Sie hatten nicht die Möglichkeit, auffällige Probleme frühzeitig zu beheben, bevor sie ein kritisches Ausmaß erreichten.

Der Dominoeffekt

Im bisherigen Prozess konnte man zwar schadhafte Fahrzeuge bei Erreichen einer Interventionsschwelle rechtzeitig ausmachen, um einen Serviceeinsatz durchzuführen. Allerdings führten diese ungeplanten Interventionen zu Beeinträchtigungen der Transportkette sowie des übrigen Verkehrs und hatten somit Auswirkungen auf ganz unterschiedliche Kunden – sowohl im Cargo als auch im Personenverkehr. Diese unerwünschte Kettenreaktion wollte man zukünftig unterbinden.

Der Anfang: Kennzeichnung mit RFID

Die Basis für die gewünschten qualitätssichernden Maßnahmen war zunächst die Fahrzeugidentifikation über RFID-Transponder, die eine achsscharfe Zuordnung der Daten zu einem Fahrzeug ermöglichte. Nur so kann der Fahrzeugzustand zuverlässig über mehrere Zugkontrolleinrichtungen verfolgt und kritische Entwicklungen frühzeitig erkannt werden.

Monitoring von Infrastruktur und Fahrzeugen

Die Erfassung von Fahrzeugachsen wurde über Schienenkontakte, die am Gleis verbaut sind, sichergestellt. Durch Verknüpfung dieser Daten mit den RFIDIdentifikationsdaten, war man in der Lage ein selbstsprechendes Businessevent zu erzeugen, das Auskunft über Zustand und Fahrzeugindividualdaten gab. Das Ergebnis: Echtzeittransparenz über den Zustand der Schienenfahrzeuge. Zur benutzerfreundlichen Visualisierung hat KATHREIN Solutions dafür eine auf die SBB zugeschnittene App entwickelt, um die ermittelten Fahrzeugdaten (Präsenz, Fahrzeugnummer, Achsen) auf mobilen Endgeräten anzuzeigen. Diese Visualisierung bildet jedes Fahrzeug mit jeder einzelnen Achse ab und vermittelt einen sofortigen Überblick bzw. Transparenz pro erfasstem Schienenfahrzeug.

Installierte RFID Hardware und Leseprozesse

Die RFID-Transponder an den Zügen sowie die am Gleisbett verbauten RFID-Reader erfordern eine besondere Robustheit, die jeder Witterung standhält. Der KATHREIN Reader ARU 3500 ist speziell für raue Umgebungen konzipiert und daher optimal für diese Bedingungen geeignet. Die Hardware-Kosten hielten sich durch die interne Antenne des ARU 3500 bei einer Eingleis-Anwendung in Grenzen. Bei einer Zweigleis-Anwendung wurde ein zusätzlicher ARU 3500 als Slave angebunden. Durch die konfigurierten IDs (Master und Slave) am Haupt-Reader kann jede Erfassung dann entsprechend dem Gleis zugeordnet werden. KATHREIN rüstete außerdem sämtliche Zugkontrolleinrichtungen (ca. 70 Standorte) mit RFID-Lesegeräten aus und kennzeichnete die Schienenfahrzeuge mit einem RFID-Tag, gemäß DIN Norm EN17230.

Datenerfassung bei 180 km/h, Schnee oder Starkregen

Die Leseanforderungen der RFID-Transponder an den Fahrzeugen beinhalteten Fahrzeugnummer und Gleisnummer. Außerdem mussten die Daten-Erfassungen in einer Range von 5 km/h bis 180 km/h zuverlässig erfolgen. Da die Witterungsbedingungen gerade im Winter in der Schweiz extrem sein können, war eine Installationsart notwendig, die auch unter schwierigen Witterungs-bedingungen einwandfrei funktioniert. Dazu wurden 68 Erfassungspunkte über das Schweizer Schienennetz verteilt. 14 kommen bei eingleisigen Erfassungen mit einem einzigen ARU 3500 zum Einsatz. Für die zweigleisigen Erfassungen verwendete man einen Master-Slave Prozess mit zwei ARU 3500 Readern.

Daten aufnehmen und intelligent aufbereiten

Nachdem die RFID Reader die Daten aufgenommen haben, werden diese über die KATHREIN CrossTalk Software an die speziell für die SBB entwickelte APP übergeben. Dabei sendet jede Lesestelle die Daten an drei Server:

• Einen Produktiv Server
• Einen Backup Server
• Einen Test Server

Das Monitoring der RFID-Hardware findet zentral über ein SBB internes System statt, das via KATHREIN CrossTalk Agent und dem CrossTalk Server die Reader-Statusdaten erhält. KATHREIN CrossTalk ermöglicht auch die Integration der RFID-Hardware in das führende System der SBB. Dabei wird der KATHREIN RFID-Reader mittels des CrossTalk Agents intelligent gemacht, sodass diese ihre Zustandsdaten an das SBB System übermitteln.

Der Projekterfolg

Was mit einer reinen RFID-basierten Identifikation für mehr Transparenz begann, führte zu einem neuen Qualitätsmanagement in der Instandhaltung der Infrastruktur. Die neu gewonnene Transparenz gibt in Echtzeit Auskunft über den Zustand von Komponenten, sowie deren beginnenden Verschleiß und warnt frühzeitig vor auftretenden Reparaturen. Wartungseinsätze können nun noch gezielter geplant werden, ohne Fahrpläne zu gefährden. Das ist ein riesiger Pluspunkt für die Kundenzufriedenheit, sowohl im Güter- als auch im Personenverkehr. Die digitalisierten Informationen werden auf einem Terminal visualisiert, das exakt anzeigt, an welchem Schienenfahrzeug ein Problem aufgetreten ist, ohne dass eine personalintensive Suche dafür gestartet wird. Die Kennzeichnung mit RFID nutzte die SBB intelligent für die digitale Transformation zentraler Bereiche. Sind die Daten erst einmal erfasst, können sie vielfältig genutzt werden. Es bleibt abzuwarten, wo die Reise in der schönen Schweiz diesbezüglich noch hinführt.

 

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