Bereits zum dritten Mal wurde beim heurigen Jahresempfang der Bahnindustrie der Innovationspreis der Bahnindustrie an ein junges Talent der Branche vergeben. Heuer stand der Nachwuchswettbewerb im Zeichen der Regionalbahnen in Österreich. Gesucht waren innovative Konzepte zur Modernisierung und Attraktivierung von Regionalbahnen. Das Siegerprojekt 2021 beschäftigt sich mit vorausschauender Wartung von Zügen, die wiederum zur höheren Wirtschaftlichkeit beim Betrieb beiträgt. Mit Blick auf die Bewältigung des Klimawandels ein bedeutendes Thema, denn die Schiene muss gegenüber der Straße konkurrenzfähiger werden.

Fehlerdetektion und Zustandsdiagnose von Eisenbahndrehgestellen

Bernhard Girstmair heißt der Sieger des heurigen Innovationspreises der Bahnindustrie. Im Rahmen seiner eingereichten Doktorarbeit mit dem Titel „Fehlerdetektion und Zustandsdiagnose von Eisenbahndrehgestellen mithilfe von Methoden des Maschinellen Lernens und wahrscheinlichkeitsbasierter Entscheidungsfindung“ an der Technischen Universität Graz, beschäftigt sich Girstmair mit vorausschauender Wartung von Zügen, und hier vor allem mit den Komponenten des Fahrwerks eines Zuges. Der problemlose Betrieb des Fahrwerks ist essenziell, wodurch die vorausschauende Wartung großes Potenzial hinsichtlich des wirtschaftlicheren Betriebs von Schienenfahrzeugen birgt.

Analyse des Einflusses von Komponentenfehlern auf die Fahrdynamik

Die Doktorarbeit des gebürtigen Osttirolers und nunmehrigen Siemens Mobility-Ingenieurs gliedert sich dabei in zwei Teile, wie Girstmair erklärt: „Meine Arbeit stellt ein Konzept zur Fehlerdetektion von mechanischen Komponenten, wie zum Beispiel Feder- und Dämpferelementen bei Drehgestellen, dar. Zunächst wird der Einfluss von Komponentenfehlern auf die Fahrdynamik analysiert. Hier kommen klassische Methoden des Ingenieurwesens wie Übertragungsfunktionen zur Anwendung. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit Methoden des maschinellen Lernens und dem Trainieren und Testen von statistischen Modellen basierend auf extrahierten Merkmalen. Dabei wird eine Vielzahl von Mehrkörpersimulationen durchgeführt, um ein physikalisches Verständnis der Effekte der einzelnen Fehlermodi zu erarbeiten. Neben Simulationen werden auch reale Messdaten von Testfahrten mit Fehlern analysiert.“ Die entwickelten Algorithmen helfen dabei Schwachstellen an den Fahrwerken früher zu erkennen, wodurch die Wartung wesentlich rascher durchgeführt werden kann und Züge so schneller wieder auf der Schiene unterwegs sind.

Günstigere Instandhaltung und bessere Wirtschaftlichkeit von Regionalbahnen

Das entwickelte Konzept kommt auch bereits in der Praxis zum Einsatz. So wurde es in die insgesamt 84 Züge umfassende Flotte der Regionalbahn Rhein Ruhr Express (RRX) implementiert. Die Züge sind eine der wichtigsten Säulen der öffentlichen Mobilität in einem der größten Ballungsräume Europas. Durch Sensorik und Digitalisierung werden Anomalien an Fahrwerken im Feld detektiert. Bevor sich diese Anomalien zu Fehlern entwickeln und ein Zug aus dem Betrieb genommen werden muss, können sie vorausschauend behoben werden. Mit diesem Konzept hält Siemens Mobility die Fahrzeugverfügbarkeit der Flotte auf 99 Prozent, was dem Betreiber Kosten spart und die Fahrgastzufriedenheit steigert. Auch auf Regionalstrecken in Österreich könnte das Konzept bald zum Einsatz kommen.

Projekt soll Regionalbahnen gegenüber Straße konkurrenzfähiger machen

„Die von Bernhard Girstmair in seiner Arbeit entwickelte Innovation, wird künftig viel dazu beitragen, um die Schiene, und hier auch Regionalbahnen, gegenüber der Straße konkurrenzfähiger zu machen. Wir benötigen wirtschaftliche und zuverlässige (Regional)Bahnen, die das klimafreundliche Verkehrsnetz der Zukunft bilden. Ich gratuliere Bernhard Girstmair zum Gewinn des Innovationspreises der Bahnindustrie 2021 und freue mich, wenn die entwickelten Algorithmen bald auch in Österreich zum Einsatz kommen“, so Kari Kapsch, Präsident des Verbands der Bahnindustrie. Aber auch bei den Einreicher*innen der weiteren innovativen Arbeiten bedankt sich Kapsch für ihr Engagement: „Jedes der eingereichten Konzepte wird zur Aufwertung und Modernisierung von Regionalbahnen beitragen. Ich bin stolz, dass wir mit dem Innovationspreis einen Wettbewerb ins Leben gerufen haben, der die Innovationskraft der heimischen Bahnindustrie nicht nur widerspiegelt, sondern auch zeigt, wie wichtig junge Fachkräfte und deren Kreativität für die Branche und letztlich auch für das gesamte System Bahn sind. Denn Innovationen beginnen bei jenen, die sie entwickeln“, so Kapsch abschließend.