Zustandsbasierte Instandhaltung in der Infrastruktur mit dem System ConnAct®
Die Anforderungen an die Infrastrukturkomponenten und Systeme im schienengebundenen Verkehr sind über den Lebenszyklus hinweg äußerst vielschichtig. Wesentliche Faktoren für den wirtschaftlichen Betrieb und die Kundenzufriedenheit sind die Sicherheit, eine einwandfreie Funktion und eine hohe Verfügbarkeit. Basis dafür ist ein schlüssiges Konzept zur Instandhaltung der Infrastruktur. Das System ConnAct® von HANNING & KAHL bietet alle Möglichkeiten für eine gezielte zustandsbasierte Instandhaltung und ist das Herzstück eines wirtschaftlichen und effektiven Instandhaltungskonzeptes.
1. Infrastruktur des schienengebundenen Verkehrs
Die Infrastruktur eines Bahnbetriebs ist komplex. Die Ansprüche an alle Systemkomponenten hinsichtlich Sicherheit und Verfügbarkeit sind hoch. Dabei steht die Sicherheit an erster Stelle. Die Verfügbarkeit der gesamten Infrastruktur der schienengebundenen Anlagen ist ein weiterer wichtiger Faktor, der im Detail zu betrachten ist und zwar über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Schon bei der Auswahl und Beschaffung der Komponenten und Systeme muss der Fokus darauf liegen, denn nur so lässt sich ein wirtschaftlicher Betrieb sicherstellen.
Ein wichtiger Ansatz, um Komponenten wie Weichensteuerungen, Fahrsignalanlagen, Bahnübergänge, Weichenantriebe und -heizungen sowie Systeme aus der Ferne zu überwachen und diagnostizieren zu können ist deren schlüssige Vernetzung. Ist diese strukturiert geplant und aufgebaut, lassen sich nicht nur alle Komponenten effektiv und bedarfsgerecht instandhalten, sondern aktuelle Daten können kontinuierlich ausgewertet werden. Das Herzstück zur Datenübermittlung der Anwendungsparameter ist ConnAct®. Dieses System ist der Vernetzungskern der Infrastrukturanwendungen und bietet alle Möglichkeiten der Speicherung, Diagnose, Fernüberwachung und Auswertung der Daten.
2. Anforderungen an die Instandhaltung in der Infrastruktur
Die Instandhaltung der Infrastruktur ist die Gesamtheit der Maßnahmen während des Lebenszyklus und gliedert sich in die vier Säulen: Inspektion, Wartung, Instandsetzung und Verbesserung.
2.1 Inspektion: Die Inbetriebnahme der Anwendungen im Infrastrukturbereich ist die Grundlage. Dabei werden bereits die Anwendungsparameter den Gegebenheiten vor Ort entsprechend eingestellt. Das heißt, die Inbetriebnahme ist quasi die erste Inspektion. Schon zu diesem Zeitpunkt ist das ConnAct®-System aktiv, zeichnet die Ist-Parameter auf und speichert sie direkt in einem digitalen Inbetriebnahmeprotokoll. So lassen sich diese Systemparameter für die Instandhaltungsmaßnahmen bei späteren Inspektionen mit der Anwendung vergleichen, anpassen und erneut sichern.
2.2 Wartung: Nach der Inbetriebnahme orientiert sich die Wartung von Komponenten in der Regel an Intervallen. Aus wirtschaftlichen Aspekten sollte diese intervallorientierte Wartung jedoch gegen eine bedarfs- und zustandsbasierte Wartung ersetzt werden. Dank der kontinuierlichen Fernüberwachung und Diagnose durch ConnAct® lässt sich diese wichtige Organisationsänderung einfach umsetzen. Aus der intervallorientierten Wartung wird ein wirtschaftliches und zielgerichtetes bedarfsgerechtes Wartungskonzept für die Komponenten und Bausteine im schienengebunden Infrastruktursystem.
2.3 Instandsetzung: Da Maßnahmen zur Instandsetzung bei Ausfällen von Komponenten im Betrieb immer ungeplant sind, sind die Kosten nur schwer zu kalkulieren. Bahnbetriebe versuchen daher durch Präventivmaßnahmen und Bereitschaftsdienste Schäden so gering wie möglich zu halten und Ausfallzeiten zu minimieren. Auch dafür ist ConnAct® ein hilfreiches Tool: Es weist mit der Anwendungsdiagnose als Vorwarnsystem frühzeitig auf mögliche Ausfälle hin und vermeidet von vornherein Systemausfälle.
2.4 Verbesserung: Maßnahmen zur Anlagenverbesserung basieren auf den Erfahrungen während der Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten sowie auf dem Anwenderdiagnose-/Vorwarnsystem, das im ConnAct® eingebunden ist. Mit einem schlüssigen Hilfe- und Auswertetool der ConnAct®-Diagnoseanwendung lernt das System auf Basis der Betreibereinträge und Fehlerreports während der Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten. Somit bietet ConnAct® auch hier ein hohes Potenzial zur Steigerung der Leistungsfähigkeit der Anwendungen.
ConnAct® hilft, bei allen genannten Bausteinen der Instandhaltung die Kosten zu minimieren und ein effektives, maßgeschneidertes und wirtschaftliches System nach den Anforderungen des Betreibers und auf Basis der eingesetzten Infrastruktur-Peripherie aufzubauen.
3. Aufbau und Bausteine von ConnAct®
Kernkomponente von ConnAct® ist der Controller, der Daten speichert und für die Konnektivität bei der Fernabfrage und Datenübermittlung sorgt. Hinzu kommen die Bausteine Service, Operation, Application und Diagnosis:
3.1. ConnAct®Controller: Das Herzstück ist der Controller mit dem professionellen Verbindungsmanagement. Eingebaut wird der Controller in der Infrastrukturkomponente, z. B. in der Weichensteuerung oder der Fahrsignalanlage, und speichert und übermittelt die Daten. Der Controller sammelt Daten und Anwendungsparameter von den direkt gekoppelten Infrastrukturkomponenten und arbeitet rückwirkungsfrei zu den Sicherheitskomponenten. Der ConnAct®-Controller ist eine kompakte Steuerung mit Netzwerk- und Feldbus-Schnittstellen. Das Mobilfunkmodul sendet und empfängt Informationen und stellt gemeinsam mit dem Verbindungsmanagement eine sichere VPN-Verbindung bereit. Der Controller ist Bestandteil der Systeme, kann aber auch nachträglich in bestehende Anlagen installiert werden. Je nach Betriebsmodus schickt der Controller kontinuierlich Prozess- oder Zustandsdaten oder nur die Daten des Ereignisspeichers über das Mobilfunknetz. Ein professionelles Verbindungsmanagement gewährleistet hierbei die Konnektivität zur Anlage. Dabei kommt Machine-to-Machine-Technologie zum Einsatz. Die IT-Sicherheit ist gewährleistet und Cyberangriffe sind ausgeschlossen.
3.2. ConnAct®Service: Mit dieser Grundfunktion werden die übertragenen Daten der Anlage mit einer Diagnosesoftware analysiert. Basis ist ein auf die spezifischen Anforderungen des Betreibers abgestimmtes Servicekonzept. Im Bedarfsfall analysiert ein HANNING & KAHL-Experte die Daten und gibt dem Betreiber Informationen und Empfehlungen zum weiteren Vorgehen – wenn gewünscht, kann auch ein fachkundiger Mitarbeiter des Betreibers diese Analyse durchführen. Danach kann der Betreiber entweder selbstständig aktiv werden oder wiederum die Dienstleistung des Anlagenherstellers in Anspruch nehmen. Dafür lässt sich ein individuelles Servicepaket zusammenstellen. Das kann eine Hotline an Werktagen von 8:00 bis17:00 Uhr sein oder eine 24 Stunden / 7 Tage-Hotline mit Rufbereitschaft.
3.3. ConnAct® Diagnosis: Die kontinuierliche Echtzeitüberwachung (Online-Monitoring) der Infrastrukturanlagen ist nicht nur die Basis für eine kontinuierliche Systemüberwachung, sondern auch die Grundlage für eine frühzeitige Erkennung von Fehlentwicklungen und eine bedarfsgerechte Wartung. Mit den maßgeschneiderten Diagnosemöglichkeiten lassen sich HANNING & KAHL-Komponenten und Systeme anderer Infrastrukturhersteller integrieren und überwachen. Abweichungen und Störungen werden automatisch identifiziert und regelbasiert zum zuständigen Bearbeiter in der Leitstelle, der Werkstatt, dem Bereitschaftsdienst oder der mobilen Einheit weitergeleitet. Außerdem hilft die Diagnoseanwendung bei Inbetriebnahme und Inspektionen mit der Einstellung und Speicherung der Systemparameter. Wie bereits erwähnt, werden bei späteren Inspektionen die Parameter der Anwendung verglichen, angepasst und erneut gespeichert. Mit dem Hilfe- und Auswertungstool der Diagnoseanwendung lernt das System auf Basis der Betreibereinträge und Fehlerreports während der Instandhaltungsarbeiten. Somit ergibt sich auch hier ein hohes Potenzial zur Steigerung der Leistungsfähigkeit der Anwendung und der wirtschaftlichen Nutzung.
3.4. ConnAct®Operation und ConnAct® Application: Diese beiden Module bieten zusätzliche Möglichkeiten zu den bereits beschriebenen Instandhaltungsmodulen Service und Diagnose. Das Vernetzungskonzept des ConnAct®-Controllers kann hier schlüssig und ergänzend genutzt werden. Mit dem Software-Modul Operation erfolgt die Echtzeit-Erfassung von Prozesszuständen, z. B. zur Visualisierung der Prozessabläufe bei Weichenteuerungen, Fahrsignalanlagen und komplexen Betriebshofsteuerungen. Neben diesem Beobachtungsprozess werden gleichzeitig über den Bedienkanal die Einstellung von Fahrwegen sowie diverse weitere Bedienhandlungen ermöglicht. Damit bietet das System die Grundlage für einen Bedienarbeitsplatz von Betriebshofsteuerungen oder ist als Leitstellenarbeitsplatz Basis einer Betriebsüberwachung in Bahnsystemen. Außerdem kann der ConnAct®-Controller als technische Basis für weitere nicht-sicherheitsrelevante Applikationen eingesetzt werden, z. B. als Interface zu Lichtsignalanlagen oder Torsteuerungen, für die Anschaltung von Signalen (Anforderungs- oder Matrixsignale), die Stellbefehlsverarbeitung von Meldungsübertragungssystemen, Weichenheizungen, die Zeitsynchronisation mittels GPS-Funk-Uhr, die Verarbeitung von Ersatzanmeldungen – wie Schlüsselschalter oder Tastsäulen –, die Ausbildung eines Routenmanagers und einiges mehr. Es ermöglicht eine wirtschaftliche und schnelle Softwarewartung, ohne in bestehende sicherheitsrelevante Software einzugreifen.
4. Merkmale von ConnAct® und wirtschaftlicher Nutzen über den Lebenszyklus hinweg
Auf Basis der Ausbaustufen und der eingesetzten Bausteine des ConnAct®-Systems ergeben sich unterschiedliche Einsparpotenziale für den Betreiber der Infrastrukturanlagen. Unter Berücksichtigung der Erfahrungen von ConnAct® über mehrere Jahre in diversen Anwendungen und Anlagen von schienengebundenen Betreibern hat HANNING & KAHL den wirtschaftlichen Nutzen ermittelt. Über den gesamten Lebenszyklus hinweg ist ein Einsparpotenzial im zweistelligen Prozentbereich möglich.
Am Beispiel eines Weichenantriebes im schienengebundenen Nahverkehr konnten mit der gezielt eingesetzten ConnAct®-Diagnose sowie mit dem Vergleich von Soll- und Istwerten von Umstellzeit sowie Umstell- und Verschlusskräften während des Betriebes Einsparungen bei den Instandhaltungskosten von bis zu 35 Prozent ermittelt werden.
Merkmale von ConnAct® und seinen Bausteinen im Überblick:
- professionelles Verbindungsmanagement mit dem ConnAct® Controller
- Bausteine Service, Diagnosis, Application und Operation
- digitale Inbetriebnahme von Systemen und Komponenten
- Frühwarn- und Alarmfunktion bei Zustandsänderungen
- lernende Hilfefunktion für schnelle und gezielte Instandsetzungsmaßnahmen
- Kartendarstellung des Netzes mit den Komponenten der Infrastruktur
- tabellarische und graphische Darstellung der Ist- und Sollzustände
- intuitiv zu bedienende, mehrsprachige Benutzeroberfläche
- Bedienung auf allen gängigen Endgeräten
Für Infrastrukturkomponenten und Systeme im schienengebundenen Verkehr ist ein maßgeschneidertes Instandhaltungskonzept ein wesentlicher Faktor für die Zufriedenheit der Fahrgäste und somit ein Erfolgsgarant. Das System ConnAct® ist die Basis dafür. Mit der schlüssigen ConnAct®-Vernetzung der Infrastrukturanlagen werden die Kosten für Inspektion, Wartung und Instandsetzung maßgeblich reduziert. Die gezielt eingesetzten Bausteine Service, Diagnosis, Application und Operation des ConnAct®-Systems sind die Grundlage für ein effektives und wirtschaftliches System – passend zu den Anforderungen des Betreibers und auf Basis der eingesetzten Infrastruktur-Peripherie des schienengebundenen Bahnbetriebes.
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