Argus: Fahrzeugleittechnik-Testgerät für den FLIRT der SBB

Technologien

• Modellierung, Digital Twins
• System-Identifikation
• Signalverarbeitung

Ausgangslage

In den letzten Jahrzehnten waren der wachsende Verkehr und die zunehmende Komplexität der Eisenbahnen eine grosse Herausforderung für die Wartung, Aufrüstung und Diagnose der Fahrzeugleittechnik. Im Falle von Fehlern ist die Identifizierung der Grundursache eine höchst herausfordernde Aufgabe, die schnell und zuverlässig ausgeführt werden muss, damit der Zug rasch wieder betriebsbereit ist. Derzeit kann kein verfügbares System die spezifischen Funktionen mit der erforderlichen Leistung vollständig ausführen. Im Rahmen des vorliegenden Projekts entwickeln und testen wir eine Testplattform, welches die Leittechnik-Instandhaltungsprozesse, einschliesslich der Tests und Diagnosen für Hard- und Software, optimiert und automatisiert.

Ziele

• Ein Digital-Twin-Simulationsmodell, das die Prozesse in der Umgebung der Fahrzeugleittechnik nachbildet, die das Testgerät direkt ansteuert (u.a. Heizung, Lüftung, Klima (HLK), Türsteuerung, Traktion etc.). Kombiniert mit einem entsprechenden HiL-Setup soll dem Testgerät somit vorgetäuscht werden, dass es immer noch im Zug verbaut sei.

• Ein Diagnose- und Fehlerlokalisierungsalgorithmus, welcher auf einem neuartigen Hybridklassifizierungskonzept basiert. Dieses kombiniert und integriert deterministische, sowie stochastische Modelle, d.h. historische Daten, Modelle und Messungen.

• Ein modularer Diagnose- und Fehlerlokalisierungsalgorithmus, welcher defekte Ein- und Ausgänge des Testgeräts identifiziert und dokumentiert. Modular im Sinne, dass es verschiedene Generationen von derselben Fahrzeugleittechnik testen kann.

Ergebnisse

• Aufbau und Entwicklung eines Fehlerlokalisierungssoftware, um defekte digitale Ein- und Ausgänge der ersten Generation des Testgeräts zu testen.

• Aufbau der Hardware des modularen Testgeräts, so dass auch Ein- und Ausgänge von verschiedenen Generationen der Fahrzeugleittechnik getestet werden können.

• Softwarestruktur für das Digital-Twin-Simulationsmodell entwickelt und implementiert, so dass die wichtigsten Modelle der Subsysteme eingepflegt werden können.

• Kommunikationsschnittstelle zwischen Testgerät und der Fahrzeugleittechnik programmiert und getestet.

Abbildung 1: Bedienpanel des Digital-Twins

Abbildung 2: Softwarestruktur des Digital-Twins

Abbildung 3: Erster Prototyp des Aufbaus für die Hardware Testplattform

Abbildung 4: Eines der digitalen Inputmodule der regionalen Fahrzeugleittechnik, alte Generation