Die Finnische Verkehrsagentur setzt auf Innovation, um die Sicherheit des Zugverkehrs zu verbessern, Umweltbelastungen zu reduzieren und die Infrastruktur-Wartungskosten nachhaltig zu senken. Das automatische Tamtron Scalex WILD Messsystem spielt dabei eine zentrale Rolle.
Hohe Geschwindigkeiten, schwere Lasten und die herausfordernden nordischen Wetterbedingungen belasten die Räder von Schienenfahrzeugen extrem. Beispielsweise können sie aufgrund von blockierten Bremsen flache Stellen entwickeln. Dies führt dazu, dass das Rad unrund läuft und erhebliche Schäden an Fahrzeugen und Schienen verursacht. Auch Materialfehler oder Stahlermüdung können dazu führen, dass sich Teile der Lauffläche ablösen.
„Ein flacher Punkt auf der Laufoberfläche eines Rades trifft bei jeder Umdrehung mit Wucht auf die Schiene. Die Radlager sind dabei enormen Stoßkräften ausgesetzt. Wenn dies zu lange toleriert wird, brechen die Lager und klemmen schließlich. Im schlimmsten Fall kann die Achse brechen und den Zug entgleisen lassen“, erklärt Seppo Mäkitupa, Leiter der Bahneinheit der Finnischen Verkehrsagentur.
In Finnland ist die Finnische Verkehrsagentur für die Instandhaltung, Wartung und Entwicklung des staatlichen Schienennetzes verantwortlich. Ihre Kernaufgabe ist es, das Netz in einem optimalen Zustand zu halten, um einen sicheren und effizienten Schienenverkehr zu gewährleisten.
Wenn ein Zugrad mit einem Umfang von etwa drei Metern eine Flachstelle aufweist, schlägt dieser Fehler alle drei Meter ungedämpft auf die Schiene ein. Bei extrem niedrigen Wintertemperaturen entwickeln die Schienen hohe Materialspannungen. Trifft dann ein solch fehlerhaftes Rad auf, kann die Schiene brechen. Die Folge sind Ausfälle von Sicherheitseinrichtungen, massive Verkehrsunterbrechungen und Schienenunfälle. Zudem verursachen unrunde Zugräder erhebliche Umweltbelastungen: Sie erzeugen laute Laufgeräusche und spürbare Bodenvibrationen, welche die Lebensqualität der Anwohner an den Bahnstrecken stark beeinträchtigen.
Fehlererkennung mit dem Ohr gehört der Vergangenheit an
„Früher haben wir versucht, Radfehler akustisch zu identifizieren. Jedes Mal, wenn ein Zug einen Bahnhof passierte, gehörte es zu den Aufgaben des Personals, auf die Fahrgeräusche der Räder zu hören. Das war extrem mühsam, aber wir haben so damals tatsächlich einige Defekte gefunden. Im Laufe der Jahre wurden jedoch Bahnhöfe geschlossen und das Personal reduziert. Wir mussten die Erkennung von Radfehlern daher zwangsläufig automatisieren und entsprechende Systeme direkt in den Gleisen installieren“, erinnert sich Mäkitupa.
Ergänzend gab es Stichprobenkontrollen an stehenden Zügen. Dabei war es jedoch unmöglich, das gesamte Rad visuell zu inspizieren, da der Großteil durch die Brems- oder Drehgestellstruktur verdeckt ist oder direkt auf der Schiene steht. Unrundheiten ließen sich praktisch nur durch aufwendige Messungen in der Werkstatt erkennen, was die Inspektionen langsam und teuer machte.
„Scalex Wild erkennt Radfehler, indem es die Kräfte zwischen den Schienen und Rädern in Echtzeit überwacht.“
Lösung durch ein automatisches Messsystem
In den Jahren 2010–2011 testete die Finnische Verkehrsagentur drei verschiedene Messsysteme zur Flachstellenbestimmung auf der Hauptstrecke südlich von Oulu. Die Wahl fiel auf die finnische Hightech-Lösung von Tamtron. Die Behörde bestellte insgesamt 16 Tamtron Scalex WILD Messsysteme, von denen 12 auf strategischen Eisenbahnlinien und vier an den Grenzübergängen zur russischen Grenze installiert wurden.
Scalex WILD erkennt Radfehler, indem es die dynamischen Radaufprallkräfte zwischen Schiene und Rad in Echtzeit überwacht. Gleichzeitig fungiert das System als präzise Zugwaage, die jede Achse, jedes Drehgestell sowie jeden Waggon im dynamischen Überfahrmodus wägt und sofort auf ungleiche Beladungen oder Überladungen reagiert. Die Messung erfolgt vollautomatisch bei regulären Liniengeschwindigkeiten von 20 bis 250 km/h. Aufgrund der sehr hohen Messfrequenz ist das Ergebnis absolut zuverlässig, da die Radaufprallkräfte lückenlos über zwei vollständige Radumdrehungen hinweg aufgezeichnet werden.
„Das System misst automatisch jede Überquerungseinheit, also Motor und Wagen. Jedes Mal, wenn ein Zug kommt, aktiviert sich das System, misst und sendet die Messdaten an die technische Leitstelle der Finnischen Verkehrsagentur. Dort werden die Daten verarbeitet und an die Wartungseinheit für Schienenfahrzeuge weitergeleitet“, so Mäkitupa.
Registriert die Leitstelle Unregelmäßigkeiten in den Messdaten – wie etwa flache Räder oder überladene Wagen – kann das Problem umgehend behoben werden. Infrastrukturschäden durch extreme Radaufprallkräfte werden verhindert, indem betroffene Waggons gestoppt und ausgereiht werden, bevor größere Schäden entstehen.
In der Anfangsphase sammelte das System die Daten rein zu Analysezwecken ohne feste Alarmgrenzen. Nach der Auswertung von rund f開f Millionen Achsen wurden präzise Grenzwerte definiert. Mit der steigenden Anzahl an installierten Geräten und Daten konnte der Zustand der Radsätze landesweit so stark verbessert werden, dass schrittweise noch exaktere, niedrigere Grenzwerte eingeführt werden konnten.
Nachhaltig bessere Radsätze im Schienennetz
Seit der flächendeckenden Einführung des Scalex WILD Messsystems hat sich der Zustand des Schienennetzes und des Rollmaterials drastisch verbessert.
„Das System arbeitet völlig unparteiisch und liefert im Gegensatz zur subjektiven akustischen Prüfung an den Bahnhöfen eine durchgehend einheitliche Qualität. Es liefert uns präzise numerische Werte und eindeutige Kraftdiagramme, mit denen wir den Zustand eines Rades im Bedarfsfall exakt nachweisen können“, sagt Mäkitupa.
Ein entscheidender Erfolg: Achsbrüche aufgrund von Lagerdefekten, die durch unrunde Räder hervorgerufen wurden, treten nicht mehr auf. Dies hat die allgemeine Sicherheit im Schienenverkehr massiv erhöht.
Der Zustand der Fahrzeugräder hat sich spürbar verbessert, da die Betreiber die Messergebnisse direkt in ihre Instandhaltungsplanung einfließen lassen. Über die RFID-Tags der Schienenfahrzeuge lässt sich die Historie jedes einzelnen Rades über verschiedene Zeitpunkte und Messstationen hinweg lückenlos nachverfolgen. So wird genau sichtbar, wie sich ein Radfehler entwickelt, und es kann frühzeitig gegengesteuert werden. Auch die Lärmbelastung und die Bodenvibrationen an den Strecken sind spürbar zurückgegangen.
Laut Mäkitupa braucht es zwar eine langfristige Betrachtung, um die exakten Einsparungen der Infrastrukturseite zu beziffern, die Bahngesellschaften wie die Staatsbahn VR und der Gütertransporteur Fenniarail loben jedoch schon jetzt die klaren wirtschaftlichen Vorteile.
„Räder müssen nicht so oft verschrottet werden und können stattdessen mit einer Drehmaschine umgeformt werden. Das ist eine Win-Win-Situation für den Betreiber des Schienennetzes und die Verkehrsunternehmer“, betont Mäkitupa.
Reibungslose Zusammenarbeit von Anfang an
Die Finnische Verkehrsagentur und deren Vorgängerbehörde arbeiten bereits seit Beginn des 21. Jahrhunderts eng mit Tamtron zusammen. Die praktischen Feldtests zur kontinuierlichen Weiterentwicklung der Radaufpralllastdetektoren wurden – und werden auch heute noch – auf einer speziellen Teststrecke im staatlichen Schienennetz durchgeführt.
„Die Zusammenarbeit mit dem engagierten und kompetenten Team von Tamtron lief von der ersten Testphase an extrem reibungslos. Die Finnische Verkehrsagentur schätzt insbesondere die Eignung des Scalex Wild Systems, den aktiven Ansatz des Anbieters in problematischen Situationen, die Verfügbarkeit von Service und Wartung mit kurzer Vorlaufzeit, die hervorragende Erreichbarkeit der Ansprechpartner und die reibungslosen Kommunikationswege im Allgemeinen“, fasst Mäkitupa zusammen.
Das Messnetzwerk ist mittlerweile weitgehend komplettiert. Die Finnische Verkehrsagentur wird Tamtron auch in Zukunft bei der Weiterentwicklung unterstützen, um das System noch präziser auf die operativen Anforderungen des modernen Schienenverkehrs abzustimmen.
