Prädiktive Instandhaltung für Bahnübergänge

Prädiktive Instandhaltung für Bahnübergänge

Michael Niederberger

Problemstellung
Die Firma Kummler + Matter EVT SA ist unter anderem im Bereich Sicherungsanlagen von Bahnübergängen tätig. Unter dem Namen «prädiktive Instandhaltung» soll eine Steuerung entwickelt werden, die Probleme und Störungen eines Schrankenantriebs detektiert. Diese Steuerung soll modular in der neuen Steuerungs-generation eingesetzt, aber auch bei bereits bestehenden Anlagen oder Fremdprodukten nachgerüstet wer-den können.

Lösungskonzept
Mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) werden die wichtigsten Parameter wie Motorstrom, Motorspannung und die Zustände der Endschalter erfasst und abgespeichert. Mithilfe von implementierten Algorithmen können Unstimmigkeiten gegenüber einer Referenzkurve ausgemacht werden. Die IoT-fähige Steuerung setzt die Fehlermeldungen über ein Netzwerkprotokoll (MQTT) zu einem Broker in eine Cloud ab. Von nun an stehen alle Wege offen. Die Meldungen und Daten können entweder cloudbasiert durch Dienste analysiert und weiterverarbeitet oder von einer lokalen Verarbeitungsstelle abonniert und ausgewertet wer-den. Verursacht ein Schrankenantrieb mechanische oder elektrische Probleme, ist nun eine prompte Hand-lung möglich.

Realisierung
Mithilfe eines Testaufbaus bestehend aus zwei Steuerungen können die implementierten Algorithmen geprüft werden. Eine SPS imitiert hierbei den Schrankenantrieb und simuliert die Parameter wie Spannung und Strom. Unabhängig davon wird mit einer weiteren SPS die Auswertung und die IoT-Anbindung bewerkstelligt. Durch eine Benutzeroberfläche (HMI) kann das Versuchsobjekt bedient werden. Nebst einer grafischen Visu-alisierung der Messwerte können auch Störgrössen zur Simulation von Problemen eingestellt werden.

Ergebnisse
Die IoT-Vernetzung eines Bahnüberganges wird durch Tests mit verschiedenen Cloud-Anbietern belegt. Mit-hilfe einer C#-Benutzeroberfläche sind die Daten auch auf jedem berechtigten Computer lokal zugänglich. Die Alarmierungsmethode kann verschieden erfolgen: Mit Push-Benachrichtigungen werden Personen, die gerade am PC arbeiten, informiert. Die Einbindung von Microsoft Outlook ermöglicht es dem Servicetechni-ker automatisch einen Termin im Kalender zu generieren, damit eine Überprüfung des Bahnübergangs vorge-nommen werden kann. Eine weitere Möglichkeit besteht durch das Absetzen einer Meldung in Microsoft Teams.

Studienbetreuer Prof. Dr. Thierry Prud’homme
Preisstifter Kummler + Matter EVT SA

Übersicht der Anwendung mit dem IoT-Kommunikationsprinzip
HMI-Benutzeroberfläche mit Mess- und Referenzdaten
Benachrichtigung einer Störung in Microsoft Teams

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