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School of Engineering

Smarter unterwegs dank intelligenter Wartung

Wann muss ein Zug gewartet werden? Gerade ältere Flotten mit begrenzter Sensorik stellen oftmals eine Herausforderung dar, wenn es darum geht, relevante Zustandsparameter zu sammeln. Genau hier setzte Stephanie Ruch mit ihrer Masterarbeit an. Ihre Entwicklung wird es Stadler Rail ermöglichen, Wartungen präziser zu planen.

Stephanie Ruch entwickelte ein innovatives System, das die zustandsbasierte Wartung von Schienenfahrzeugen ermöglicht. Das Ziel: Systemdaten wie Vibrationen, elektrische Ströme, Temperaturen oder Schalldruck direkt an den Komponenten zu erfassen und auszuwerten. «Mit der kontinuierlichen Zustandsüberwachung lässt sich der Wartungsbedarf gezielter erkennen und besser planen», erklärt Stephanie Ruch. «Zudem können potenzielle Probleme frühzeitig aufgedeckt werden – wichtige Schritte, um die Betriebssicherheit zu verbessern und langfristig Kosten zu reduzieren.» Das gilt besonders für sicherheitsrelevante Komponenten wie Türen. Ein konkreter Anwendungsfall war daher die Installation des Systems an einer Tür der Frauenfeld-Wil-Bahn. Stephanie Ruch konnte dort durch gezielte Tests zeigen, dass bereits geringe Anomalien wie eine reduzierte Spannung des Türriemens eindeutig erkennbar sind.

«Besonderen Spass haben mir die Tests vor Ort gemacht. Zu sehen, wie die entwickelte Technik tatsächlich im Feld funktioniert, war einer der schönsten Momente meiner Arbeit.»

Stephanie Ruch

Von Türen über Drehgestelle bis zur WC-Spülung

Neben Türen bieten sich viele weitere Zugkomponenten für eine Zustandsüberwachung an, beispielsweise auch Räder und Lager an Drehgestellen oder sanitäre Anlagen. Hier können Geräusche von Ventilen erfasst werden, um ihren Zustand zu überwachen. «Natürlich muss man da besonders auf die Privatsphäre achten, sodass nur spezifische Geräusche erfasst und ausgewertet werden», betont Stephanie Ruch. Die entwickelten Sensoren sind klein und kompakt. Das Hauptgerät ist handgross und eignet sich damit ideal für den Einsatz in engen Räumen. Es lassen sich ohne Weiteres zusätzliche Sensoren anschliessen, um die jeweilige Komponente optimal zu überwachen. 

Datenverfügbarkeit entscheidend. Stephanies Masterarbeit ermöglichte es, einen funktionierenden Prototyp zu entwickeln, der verschiedene Datenarten synchron und konsistent erfasst. Ihre Ergebnisse brachten entscheidende Fortschritte, hin zu einer vollständig integrierten internen Lösung.»

Dr. Gabriel Michau, Team Leader New Maintenance Technologies, Stadler Service AG

Nach der Masterarbeit direkt in die Industrie

Stephanie Ruch schätzt die intensive Zusammenarbeit mit der ZHAW und der Industrie sehr. «Es ist äusserst motivierend, dass die eigenen Entwicklungen nicht nur Theorie bleiben, sondern tatsächlich zum Einsatz kommen», sagt sie. Die kontinuierliche Betreuung sei entscheidend für den Erfolg ihrer Arbeit gewesen. Auch nach ihrem Abschluss bleibt Stephanie Ruch nun weiterhin nahe am Projekt: sie stieg sie direkt bei Stadler Rail in die Industrie ein und unterstützt die Weiterentwicklung ihres Systems. Dieses kommt inzwischen in einer industrialisierten Version auf verschiedenen Fahrzeugen zum Einsatz.