Digitale Technologien verändern die Instandhaltung der Schieneninfrastruktur seit Jahren spürbar. Gerade bei Weichen, die zu den am stärksten beanspruchten und zugleich sicherheitskritischen Komponenten im Netz gehören, ist das Potenzial entsprechend groß. Sensorik liefert kontinuierlich Zustandsdaten, Analysemodelle verdichten diese Informationen und ermöglichen eine vorausschauende Wartung. Ziel ist es, Inspektionen und Wartungsintervalle stärker am tatsächlichen Anlagenzustand auszurichten. Dadurch entstehen erhebliche Vorteile im Hinblick auf Effizienz und Verfügbarkeit.
Gleichzeitig zeigt die Praxis, dass digitale Technologien nur schrittweise in der Instandhaltung eingesetzt werden. Der Grund dafür liegt vor allem darin, wie Innovationen ihren Weg in die bestehenden Instandhaltungsregelwerke finden. Die Verankerung datenbasierter Verfahren hängt nämlich nicht nur von ihrer technischen Reife ab.
Wie gelangen technische Innovationen ins Regelwerk?
In der Schieneninfrastruktur entfalten neue Technologien ihre Wirkung erst dann vollständig, wenn sie im Regelwerk verankert sind. Die Grundlage hierfür bildet die Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO), deren Vorgaben die DB InfraGO AG in spezifischen Richtlinien (Ril) für den Betrieb und die Instandhaltung konkretisiert. Diese Richtlinien definieren verbindlich die technischen Prüfzyklen sowie die Bedingungen für Maßnahmen und bedürfen der Genehmigung durch das Eisenbahn-Bundesamt (EBA).
Für datenbasierte Verfahren wie zustandsbasierte (Condition Based Maintenance/CBM) oder vorausschauende Instandhaltung (Predicitive Maintenance/PM) bedeutet das, dass sie sich in dieses System einfügen und dort anerkannt werden. Der Weg dorthin ist klar strukturiert und entsprechend anspruchsvoll, wie eine aktuelle Studie des Deutschen Zentrums für Schienenverkehrsforschung (DZSF) zeigt. Die Studie untersucht, wie CBM und PM in bestehende Instandhaltungs-Regelwerke der Schieneninfrastruktur integriert werden können. Ziel ist es, Inspektionen und Wartungsintervalle stärker an den tatsächlichen Anlagenzustand anzupassen. Grundsätzlich zeigen die Ergebnisse: Diagnosesysteme liefern bereits heute wertvolle Zusatzinformationen, die Instandhaltungsentscheidungen verbessern. Eine vollständige Ablösung klassischer Inspektionen ist jedoch aktuell nicht möglich.
Jede Anpassung eines Regelwerks erfordert den Nachweis gleicher Sicherheit, das heißt den Nachweis, dass das bestehende Sicherheitsniveau mindestens erreicht wird. Dieser Nachweis umfasst umfassende Risikobewertungen, angelehnt an etablierte Methoden wie FMEA (Failure Mode and Effects Analysis, deutsch Fehlermöglichkeits- und -einfluss-Analyse) sowie Betriebserprobungen unter realen Bedingungen. Hinzu kommt die Notwendigkeit belastbarer und ausreichend umfangreicher Betriebsdaten.
Hier zeigt sich eine der zentralen Herausforderungen: Die für den Nachweis erforderlichen Daten müssen zunächst im laufenden Betrieb erhoben, standardisiert und ausgewertet werden. Erst auf dieser Grundlage lassen sich Regelwerke weiterentwickeln. Der Prozess ist entsprechend aufwendig und zeitintensiv.
Ein weiterer Aspekt liegt in der Struktur bestehender Regelwerke. Viele Anforderungen basieren auf qualitativen Bewertungen. Dazu gehören insbesondere visuelle Einschätzungen, die sogenannte Sichtprüfung. Für datenbasierte Systeme, die auf klaren Messwerten und Schwellen beruhen, entsteht dadurch zusätzlicher Abstimmungs- und Nachweisbedarf. Die Überführung solcher Kriterien in quantitative Modelle erfordert eine präzise Definition technischer Anforderungen.
Uwe Huebler, Sven Henze und Behrooz Bonakdar Yazdi bei der Installation von AXO-Sensoren
Die zitierte Studie zur Weiterentwicklung der Regelwerke zeigt einen klaren Ansatzpunkt auf: die stärkere Präzisierung und Quantifizierung der Vorgaben. Insbesondere für optische Messmethoden und die automatische Auswertung von Maßnahmen würden klare quantitative Vorgaben den Nachweis gleicher Sicherheit bei der Einführung von neuer Diagnosetechnik erleichtern.
Diagnosesysteme im aktuellen Instandhaltungssystem
Unabhängig von der regelwerksseitigen Integration sind sensorgestützte Diagnosesysteme bereits heute fester Bestandteil der Instandhaltungspraxis. Systeme wie Continuous Track Monitoring (CTM), die Weichenantriebsdiagnose DIANA sowie ESAH-M als elektronische Systemanalyse im Herzstückbereich der Weichen sind im Einsatz und liefern kontinuierlich Informationen über den Anlagenzustand. Auch der AXO-Sensor ist bereits in der Betriebserprobung.
Gerade bei Weichen wird der Nutzen dieser Daten deutlich. Die Antriebe und beweglichen Komponenten reagieren sensibel auf Belastungen, Verschleiß und Umwelteinflüsse. Klassische Inspektionen liefern jedoch nur Informationen über den momentanen Zustand.
Sensorbasierte Systeme hingegen ermöglichen eine kontinuierliche Beobachtung. So lassen sich Veränderungen im Stellstrom, Abweichungen in Bewegungsabläufen oder Belastungsspitzen im Überfahrverhalten frühzeitig erkennen. Das erlaubt eine differenzierte Bewertung des Zustands und die entsprechende Planung und Durchführung von Maßnahmen, bevor betriebliche Einschränkungen notwendig sind.
In der praktischen Anwendung entsteht daraus eine wichtige Erweiterung. Die Systeme erlauben es aber nicht, eine Inspektion im Regelwerk durch eine Diagnoseanwendung zu ersetzen oder zu strecken. Die verfügbaren Daten verbessern die Qualität der Entscheidungen der Instandhalter. Während CTM und DIANA wertvolle Zusatzinformationen liefern und potenziell die Instandhaltungsentscheidungen verbessern können, konnte Videomonitoring aufgrund fehlender vollständiger Erfassungsmöglichkeiten und der mangelnden Anpassungsfähigkeit der bestehenden FMEA-Methode nicht effektiv bewertet werden.
Die Einführung solcher Systeme bringt auch organisatorische Anforderungen mit sich. Daten müssen aufbereitet und in bestehende Prozesse integriert werden. Außerdem braucht es klare Abläufe für die Nutzung der zusätzlichen Informationen im operativen Alltag und eine entsprechende Einbindung und Schulung der Mitarbeitenden.
Qualitativ hochwertige Daten als Grundlage für Weiterentwicklung
Mit wachsender Verfügbarkeit von Sensordaten entsteht eine zentrale Voraussetzung für die Weiterentwicklung der Instandhaltung: belastbare Datenräume.
In der Weichendiagnostik bedeutet das, dass einzelne Messwerte ihre Aussagekraft erst im Zusammenhang mit historischen Verläufen erlangen. Durch Zeitreihen werden Entwicklungen sichtbar und helfen bei der Einordnung von Veränderungen.
Gleichzeitig zeigt sich, dass Datenqualität, und systemübergreifende Standardisierung und Verfügbarkeit entscheidend sind. Nur wenn Daten konsistent erfasst und strukturiert ausgewertet werden, können sie als Grundlage für weitergehende Entscheidungen und perspektivisch auch für Regelwerksanpassungen dienen.
Wie lösen andere Länder das Thema Regelwerksanpassung? Ein Blick nach Österreich
Die ÖBB setzen ebenfalls auf datenbasierte Instandhaltung, verfolgen jedoch einen Ansatz, der stärker auf die unmittelbare Nutzung der Daten im Betrieb als auf die Anpassung des Regelwerks ausgerichtet ist. Daten werden systematisch erfasst, aufbereitet und als Zeitreihen analysiert. Sie fließen so in die Entscheidungsfindung der Instandhalter über Maßnahmen und Prioritäten ein.
Der Fokus liegt darauf, die vorhandenen Informationen möglichst schnell nutzbar zu machen. Die Weiterentwicklung des Systems erfolgt im laufenden Betrieb. Dabei steht die kontinuierliche Verbesserung der Entscheidungsgrundlagen im Vordergrund. Die Anpassungen der Regelwerke haben eine geringere Priorität.
In der Praxis führt dieses Vorgehen laut der Studie zu kürzeren Umsetzungszyklen. Neue Erkenntnisse können direkt in den Betrieb einfließen, ohne zunächst einen umfassenden Regelwerksprozess durchlaufen zu müssen. Die Verantwortung bleibt weiterhin beim Anlagenverantwortlichen, der auf Basis der verfügbaren Daten entscheidet.
Ansätze für die Weiterentwicklung
Die Studie des DZSF greift für die Deutsche Bahn konkrete Ansätze für die Integration datenbasierter Verfahren in bestehende Regelwerke auf. Als Beispiele dienen DIANA und CTM. Ein Ansatz ist die stärkere Einbindung vorhandener Diagnosedaten in bestehende Entscheidungsprozesse. Informationen aus der Weichenantriebsdiagnostik lassen sich mit Betriebs- und Umgebungsdaten verknüpfen und für eine differenziertere Planung von Wartungsmaßnahmen nutzen. Im Fall von DIANA geht es um bereits vorhandene Daten wie Wetter, Stellstrom, Umstellhäufigkeit oder Lage, die einen Mehrwert bieten.
Dabei bleibt das bestehende Inspektionssystem erhalten. Neue datenbasierte Bewertungen fließen ergänzend ein und werden schrittweise berücksichtigt. Die Verantwortung für Anpassungen liegt ebenfalls weiterhin bei qualifizierten Instandhaltern.
Der Nachweis eines gleichbleibenden Sicherheitsniveaus folgt dabei der Logik, dass DIANA dem Anlagenverantwortlichen alle entscheidungsrelevanten Daten als zugelassenes Messsystem mit der notwendigen Genauigkeit tagesaktuell zur Verfügung stellt und ein erprobtes Bewertungsmodell für die Analyse und Bewertung der Daten existiert. Weiterhin bleibt das bisherige, etablierte System der Fristenbewertung in Kraft und dient als Rückfallebene bei einer Störung des Systems. Die Verantwortung für die Modifikation der Fristen verbleibt beim entsprechend ausgebildeten Anlagenverantwortlichen.
Das Beispiel verdeutlicht eine der größten Herausforderungen bei der Berücksichtigung von neuen Datenquellen im Instandhaltungsprozess: Die technischen Voraussetzungen der Diagnoseanwendungen müssen mit den bisherigen Inspektionsmethoden kompatibel sein.
Einschätzung
Die Rahmenbedingungen der Instandhaltung im Schienennetz sind anspruchsvoll. Das erklärt, warum sich neue Technologien nicht einfach ausrollen lassen. Gleichzeitig zeigt sich im Einsatz schon heute, wie viel bereits möglich ist:
Gerade in der Weicheninstandhaltung liefern kontinuierlich verfügbare Daten ein deutlich klareres Bild vom Zustand der Anlagen. Mit jeder zusätzlichen Anwendung wächst die Erfahrung im Umgang mit diesen Informationen. Die Integration in bestehende Abläufe wird zunehmend selbstverständlich. Dadurch entsteht Schritt für Schritt mehr Spielraum, um datenbasierte Ansätze weiter auszubauen. Allerdings besteht weiterhin Optimierungsbedarf, um diese Ansätze im Regelwerk und den entsprechenden Instandhaltungsprozessen adäquat abzubilden.
Dazu gehört die schon erwähnte Präzisierung und Quantifizierung der technischen Anforderungen in Regelwerken. Insbesondere für optische Messmethoden und die automatische Auswertung von Maßnahmen würde dies den Nachweis gleicher Sicherheit bei der Einführung von neuer Diagnosetechnik erleichtern.
Ebenso wichtig ist die Gewährleistung einer standardisierten, qualitativ hochwertigen und möglichst lückenlose Datengrundlage und deren einheitliche Aufbereitung und Nutzung als Voraussetzung für die zuverlässige Zustandserfassung, Prognose und rechtzeitige Beseitigung von Fehlern. Dies geht weit über die systematische Erfassung von Fehlern und deren Ursachen in SAP hinaus, sondern beinhaltet auch prozessuale und organisatorische Änderungen und die Implementierung eines kontinuierlichen Change-Prozesses.