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Wie viele andere Länder ist auch Japan mit den Herausforderungen einer rasch alternden Gesellschaft konfrontiert. Mit dem wachsenden Anteil älterer Menschen steigt auch die Zahl derer, die in den kommenden Jahren aus dem Arbeitsleben ausscheiden werden. Der daraus resultierende Mangel an Fachkräften ist eine der zentralen Herausforderungen für die Eisenbahnindustrie. Ein wichtiger Ansatz zur Bewältigung dieser Situation ist die fortschreitende Automatisierung der Gleisinstandhaltung, die gleichzeitig dazu beiträgt, gleichbleibend hohe Qualitätsstandards zu gewährleisten.
Im Mittelpunkt steht das Ziel, gleichbleibend hohe Leistung und Arbeitsqualität sowie reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen – unabhängig vom Erfahrungsniveau des Bedienpersonals. Zu diesem Zweck kommen digitale Assistenzsysteme wie Plasser SmartTamping zum Einsatz, die ein automatisiertes Positionieren der Arbeitsaggregate (Plasser TampingAssistant), eine automatisierte Einstellung der Stopfparameter (Plasser TampingControl) sowie eine umfassende digitale Dokumentation der (Stopf-)Arbeiten (Plasser TampingReport) kombinieren. Diese Systeme bieten eine deutliche Entlastung für das Bedienpersonal und eine Optimierung der Arbeitsabläufe. Zudem verringern sie die Fehleranfälligkeit und verkürzen die Schulungsdauer.
Drei Partner – ein Ziel
2021 riefen Tōtetsu Kōgyō, das JR East Technical Center und Nippon Plasser eine gemeinsame Initiative ins Leben, um die Automatisierung des Stopfens auf dem japanischen Eisenbahnmarkt voranzubringen. Der Fokus des Projekts lag auf dem TampingAssistant für das Stopfen von Streckengleisen sowie auf TampingControl. Ziel war es, diese Systeme auf die lokalen Anforderungen abzustimmen.
In der Entwicklungs- und Validierungsphase wurde ein intensives Versuchsprogramm mit einer 09-16/CST durchgeführt – einer kontinuierlich arbeitenden 1-Schwellen-Stopfmaschine für Streckengleise, die für diesen Zweck mit umfassender Sensortechnologie ausgestattet wurde. Dieses spezielle Sensor-Setup wurde ausschließlich für Versuche und die Erfassung von Daten konzipiert. Die Endkundenkonfiguration verfügt über eine reduziertere, wartungsarme Produktauswahl, die auf die Anwendung in Serie ausgelegt ist.
Ein Schwerpunkt bei den Versuchen war die Hinderniserkennung auf Streckengleisen mit dem TampingAssistant. Das System wurde darauf trainiert, für Japan spezifische Gleiskomponenten und Hindernisse während des Betriebs zu erkennen, um so das automatisierte Positionieren der Stopfaggregate zu ermöglichen.
Ein weiterer wichtiger Aspekt für den japanischen Markt war die automatische Betätigung der Schallschutzwand, die bei Stopfmaschinen in Japan standardmäßig verbaut ist.
Gleichzeitig wurde TampingControl unter lokalen Bedingungen getestet, insbesondere im Hinblick auf die Schotterbeurteilung. Die Funktion BallastMonitoring wurde anhand der speziellen Eigenschaften des Schotters in Japan evaluiert. Darüber hinaus können lokale Best-Practice-Empfehlungen in die Auswahl der Parameter einbezogen werden.
Plasser TampingAssistant und TampingControl entlasten Bediener und unterstützen weniger erfahrenes Personal. Die Kombination dieser Systeme ist ein entscheidender Schritt in Richtung der Einmann-Bedienung von Stopfmaschinen, und langfristig hin zum vollständig autonomen Stopfen. Mehrere Versuche haben gezeigt, dass die automatisierten Systeme Stopfergebnisse erzielen, die mit der von erfahrenen Bedienern erreichten Qualität mithalten können oder diese sogar übertreffen.
Schritt für Schritt zur Automatisierung
Der KI-basierte Plasser TampingAssistant ist das zentrale System, das für die präzise Positionierung von Hebe-, Richt-, und Stopfaggregaten sorgt, insbesondere in komplexen Bereichen. Mit seiner Sensorik, die 3D-Laserscanner und Kameras umfasst, erkennt und klassifiziert das System über 60 Objekttypen in Echtzeit – darunter Schwellen, Kabel und Weichenantriebe. Auf Grundlage dieser Daten sowie anhand vordefinierter Stopfpläne werden Empfehlungen für eine optimierte Positionierung generiert. Der Bediener muss die empfohlenen Positionen lediglich bestätigen. Alle anderen Schritte werden automatisch ausgeführt.
Plasser TampingControl überwacht Stopfparameter und passt sie in Echtzeit an, um eine hohe Gleislagebeständigkeit zu gewährleisten. Das System basiert auf drei Komponenten:
Zusammen ermöglichen diese Funktionen den grundlegenden Schritt von der manuellen Bedienung von Maschinen hin zur Überwachung von Systemen, wodurch der Personalbedarf deutlich reduziert wird und perspektivisch nur noch eine Person für die Bedienung erforderlich sein wird.
Lokale Anpassungen mit globaler Wirkung
Aus dem Projekt in Japan ergibt sich ein klarer und konkreter Nutzen für Kunden auf der ganzen Welt. Anstatt neue Technologien nach dem Trial-and-Error-Verfahren im täglichen Betrieb einführen zu müssen, erhalten Kunden ein umfassend geprüftes System, das spezifisch auf die Erfordernisse ihres lokalen Marktes abgestimmt wurde. Das Projekt hat gezeigt, dass sich die KI-basierten Assistenzsysteme zuverlässig an regionale Infrastrukturmerkmale, Betriebsstandards und Arbeitsabläufe anpassen können. Das gewährleistet vorhersehbare Leistung, gleichbleibende Qualität und wirtschaftliche Effizienz ab dem ersten Einsatz.
Das weltweite Partnernetzwerk von Plasser & Theurer spielt dabei eine wichtige Rolle. Die enge Zusammenarbeit mit lokalen Partnern und Kunden ermöglicht umfassende Einblicke in länderspezifische Regelungen, Einsatzbedingungen und Erwartungen von Kunden. Diese Erkenntnisse ermöglichen es, lokale Anforderungen direkt in die Produktentwicklung einzubeziehen. Somit können digitale Assistenzsysteme wie der Plasser TampingAssistant und Plasser TampingControl gezielt an die lokalen Anforderungen angepasst werden, anstatt mit einem unspezifischen Ansatz für alle Märkte angeboten zu werden. Für Kunden bedeutet dies Lösungen, die sich nahtlos in bestehende Arbeitsabläufe einfügen, ihr Personal effektiv unterstützen und messbare Verbesserungen bei Qualität und Produktivität erzielen.
