- UHF-RFID auf Basis der Norm EN 17230 ermöglicht die maschinenlesbare Identifikation von Schienenfahrzeugen mittels European Vehicle Number (EVN).
- Die Kombination von RFID-Daten mit Achszähl- und Wiegesystemen erlaubt eine eindeutige Zuordnung von Messwerten zu Fahrzeugkomponenten.
- Moderne RFID-Reader können Daten vorverarbeiten und direkt in IT-Systeme integrieren, um Wartungs- und Logistikprozesse zu automatisieren.
- Passive RAIN-RFID-Sensoren erfassen Zustandsinformationen wie Temperatur batterielos und erweitern so die Anwendungsmöglichkeiten für Predictive Maintenance.
Die Verknüpfung standardisierter UHF-RFID-Identifikationen mit Sensordaten bildet die Basis für effektives Asset Condition Monitoring und die Umsetzung von Predictive Maintenance im Bahnbereich.
Gastbeitrag von Olaf Wilmsmeier, Wilmsmeier Solutions
UHF RFID entlang des Gleises ermöglicht die automatische Identifikation von Schienenfahrzeugen und schafft eine wichtige Grundlage für digitale Wartungsprozesse, Asset Condition Monitoring und Predictive Maintenance. Die in diesem Umfeld eingesetzte passive UHF-RFID-Technologie auf Basis von ISO/IEC 18000-63 wird heute auch unter dem Begriff RAIN RFID zusammengefasst.
Der Ausgangspunkt: eine eindeutige Identität für Bahnkomponenten
Auf der InnoTrans 2016 wurde ein Thema erstmals deutlich sichtbar, das die Bahnindustrie bis heute beschäftigt: wartungspflichtige Komponenten nicht nur eindeutig, sondern standardisiert und unternehmensübergreifend mit UHF RFID zu kennzeichnen.
Große europäische Betreiber wie ÖBB, SBB und Deutsche Bahn unterstützten diesen Ansatz. Gemeinsam mit GS1 und weiteren Marktteilnehmern entstand die Grundlage dafür, Identifikationsdaten entlang von Hersteller-, Betreiber- und Wartungsgrenzen einheitlich zu nutzen.
Das klingt zunächst nach einem klassischen Auto-ID-Thema. Für die Wartung ist es aber wesentlich mehr: Nur wenn ein Bauteil eindeutig erkannt wird, lassen sich Inspektions-, Reparatur- und später auch Sensordaten dauerhaft diesem physischen Asset zuordnen.
EN 17230 bringt die Fahrzeugidentität auf den RFID-Transponder
Im Vollbahnbereich besitzt jeder Wagen beziehungsweise jedes Fahrzeug eine European Vehicle Number (EVN). Mit der europäischen Norm EN 17230 wurde festgelegt, wie diese Identität auch mit passiven UHF-RFID-Transpondern maschinenlesbar am Fahrzeug verfügbar gemacht werden kann.
Reader am Gleisbett können die Fahrzeuge während der Vorbeifahrt automatisch erfassen. Nach Erfahrung aus solchen Anwendungen sind weder Verschmutzung noch Witterung grundsätzlich ein Hindernis. Auch hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten schließen eine zuverlässige Identifikation nicht aus, vorausgesetzt Reader, Antennen, Transponder und Lesezone sind für die Anwendung korrekt ausgelegt.
Damit lässt sich in Wartungszentren beispielsweise automatisch dokumentieren, welches Fahrzeug sich wann an welchem Ort befunden hat. Auch Abstellgleise können über definierte RFID-Erfassungspunkte überwacht werden.
Quelle: DIN EN 17230:2021-03 – Informationstechnik – RFID in Eisenbahnanwendungen
Beispiele für robuste UHF/RFID-Lesegerät-Infrastruktur:
Passende Hardware
FEIG2any: RFID-Daten schon im Reader aufbereiten
Ein wichtiger Unterschied zu frühen RFID-Projekten liegt heute in der Datenintegration.
RFID Reader müssen nicht mehr ausschließlich Rohdaten an eine speziell entwickelte Middleware liefern. Die Verarbeitung kann bereits direkt im Reader stattfinden. Ein Beispiel dafür ist die FEIG2any-Applikation, die direkt auf unterstützten RFID Readern läuft und erfasste Daten in unterschiedliche Formate umsetzen sowie über gängige Schnittstellen an übergeordnete Systeme weiterreichen kann.
Für Bahnprojekte ist das relevant: Die eigentliche Herausforderung liegt häufig nicht im Lesen eines RFID-Transponders, sondern darin, das Leseereignis zuverlässig in bestehende Wartungs-, Leit- oder ERP-Prozesse zu integrieren.
RFID ordnet Messdaten dem richtigen Fahrzeug zu
Ein praktisches Beispiel ist die Kombination von RFID mit Achswiege- oder Achszählsystemen. Während der RFID Reader die Fahrzeugnummer beziehungsweise EVN erfasst, liefert das parallel arbeitende Messsystem die Daten der vorbeifahrenden Achsen.
Werden beide Datenströme miteinander verknüpft, können die Messwerte eindeutig dem richtigen Fahrzeug und den zugehörigen Rädern oder Drehgestellen zugeordnet werden. Diese Kombination ist heute bereits eine etablierte Anwendung.
Der entscheidende Beitrag von RFID liegt hier also nicht in der Messung selbst, sondern in der eindeutigen Zuordnung der Messdaten zum physischen Fahrzeug.
Von Radsätzen bis zu Pantographen
Die standardisierte Kennzeichnung endet nicht beim kompletten Fahrzeug. Bereits 2016 waren Radsatzmarken (Kennzeichnungen an der Einheit aus Achse und Rädern) mit zusätzlicher UHF-RFID-Kennzeichnung ein wichtiger Ausgangspunkt.
Inzwischen werden auch Ethernet-Switche, Rechnereinschubkarten (steckbare Elektronikmodule in Fahrzeug- und Steuerungssystemen), Pantographen (Stromabnehmer auf dem Fahrzeugdach) und weitere wartungspflichtige Komponenten mit UHF RFID und häufig zusätzlich mit einem DataMatrix-Code gekennzeichnet. Bei Bedarf können die Informationen außerdem menschenlesbar auf dem Bauteil aufgebracht werden.
Der entscheidende Punkt ist die Standardisierung über Unternehmensgrenzen hinweg: Betreiber, Hersteller und Wartungszentren sollen die Kennzeichnungen nach demselben Prinzip lesen und verarbeiten können. RFID ist damit nicht nur ein elektronisches Typenschild, sondern wird Teil des Wartungs- und Datenprozesses.
Der praktische Nutzen zeigt sich im Werkstattalltag. Handschriftliche Notizen und das manuelle Übertragen von Nummern in IT-Systeme können entfallen. Mit Handscannern lassen sich RFID-Daten direkt an Wartungssoftware oder SAP-Systeme übergeben.
Auch interne Materialbewegungen können automatisiert werden. Wird beispielsweise ein Drehgestell von einer Abteilung zur nächsten transportiert, erfassen stationäre RFID Reader die Bewegung. Das Leseereignis kann anschließend die zugehörige Warenbewegung oder Buchung im SAP-System auslösen. Selbst verschmutzte oder verkratzte Komponenten lassen sich dabei ohne manuelle Eingabe erfassen.
Der nächste Schritt: batterielose RAIN-RFID-Sensorik
Technisch besonders interessant ist die zunehmende Verbindung von RAIN RFID und passiver Sensorik. Damit erweitert sich der Einsatzbereich der Technologie von der reinen Identifikation hin zur Erfassung von Zustandsinformationen.
Ein Sensortransponder übermittelt nicht mehr nur seine Identität. Beim Auslesen kann er zusätzlich Zustands- oder Umgebungswerte wie beispielsweise die Temperatur erfassen und drahtlos bereitstellen, ohne dass dafür eine Batterie erforderlich sein muss.
Im Bahnbereich kann dies beispielsweise dazu beitragen, erhöhte Temperaturen an Komponenten oder Drehgestellen eindeutig dem jeweiligen Asset zuzuordnen. Werden solche Werte wiederholt erfasst, lassen sich auch Veränderungen über die Zeit beobachten.
Damit verändert sich die Rolle des Transponders: Aus einem elektronischen Typenschild kann ein Identifikations- und Sensorpunkt werden.
Beispiele für passive RFID-Sensorprodukte:
Passende Hardware
Predictive Maintenance beginnt bei der korrekten Zuordnung
Bei Predictive Maintenance wird Wartungsbedarf möglichst früh aus dem tatsächlichen Zustand eines Bauteils abgeleitet, statt sich ausschließlich auf feste Wartungsintervalle zu verlassen. So lassen sich Wartungsarbeiten gezielter planen und ungeplante Ausfälle reduzieren.
Dafür müssen die über Jahre gesammelten Daten sicher dem richtigen Bauteil zugeordnet werden können. Wenn eine eindeutige Komponenten-ID mit Sensor-, Inspektions- und Reparaturdaten über den Lebenszyklus verbunden wird, entsteht eine belastbare Grundlage für einen digitalen Zwilling.
Darauf aufbauend können Betreiber Wartungszyklen künftig stärker am tatsächlichen Zustand eines Bauteils ausrichten. Die automatische und eindeutige Identifikation der Komponenten ist dafür eine zentrale Voraussetzung.
UHF RFID und NFC in einem Transponder
Eine weitere interessante Entwicklung sind Dual-Frequency-Transponder, die UHF RFID und NFC beziehungsweise HF RFID miteinander verbinden.
UHF RFID ermöglicht das automatisierte Lesen über Distanz oder die Erfassung mehrerer Assets. NFC bietet zusätzlich die Möglichkeit, eine einzelne Komponente gezielt mit einem Smartphone oder industriellen NFC Reader auszulesen oder zu beschreiben.
Damit lassen sich automatisierte Infrastrukturprozesse und Arbeiten direkt am Bauteil über dieselbe physische Kennzeichnung verbinden.
Standardisierte Identifikation und Digitaler Produktpass
Auch der Digitale Produktpass (DPP) der Europäischen Union unterstreicht die wachsende Bedeutung einer eindeutigen und maschinenlesbaren Produktidentifikation. Der DPP ist nicht auf Konsumgüter beschränkt. Der europäische Rechtsrahmen erfasst grundsätzlich auch Bauteile und Zwischenprodukte. Welche Informationen bereitzustellen sind und welche Produktgruppen einen DPP benötigen, wird jeweils produktspezifisch festgelegt.
Für Eisenbahnfahrzeuge oder Bahnkomponenten als eigene Produktgruppe sind derzeit keine spezifischen DPP-Anforderungen festgelegt. Einzelne in der Bahn eingesetzte Produkte und Materialien können jedoch unabhängig davon von entsprechenden Vorgaben erfasst werden.
Für die Bahnindustrie ist diese Entwicklung deshalb interessant: Mit standardisierten RFID-Kennzeichnungen, eindeutigen Komponenten- und Fahrzeugidentitäten sowie der Verknüpfung mit digitalen Lebenszyklusdaten setzt die Branche bereits seit Jahren auf Prinzipien, die auch beim Digitalen Produktpass eine zentrale Rolle spielen.
Inwieweit die DPP-Vorgaben die standardisierte Produktkennzeichnung im Bahnbereich zusätzlich vorantreiben, wird sich mit den kommenden produktgruppenspezifischen Anforderungen zeigen.
Lesen Sie mehr zum Digitalen Produktpass, zu den regulatorischen Anforderungen und zur Rolle von RFID, NFC und weiteren Identifikationstechnologien im Think WIoT DPP Topic.
Zehn Jahre sind in der Bahnindustrie keine lange Zeit
Die standardisierte RFID-Kennzeichnung ist erfolgreich, aber noch lange nicht vollständig umgesetzt. Viele Bestandsfahrzeuge werden noch Jahrzehnte betrieben. Gleichzeitig müssen Wartungsprozesse, IT-Systeme und Arbeitsabläufe angepasst und Mitarbeiter in Werkstätten und Logistik eingebunden werden.
Gerade deshalb ist der Blick auf die vergangenen zehn Jahre interessant: UHF RFID beziehungsweise RAIN RFID hat sich technisch bewährt. Die nächste Entwicklungsstufe entsteht nun durch die Verbindung von eindeutiger Asset-ID, automatisierter Datenerfassung und Sensorik.
Für Asset Condition Monitoring ist diese Verbindung bereits unmittelbar nutzbar. Für Predictive Maintenance schafft sie eine entscheidende Voraussetzung: zu wissen, welche Zustandsinformation tatsächlich zu welchem Fahrzeug, Radsatz oder Bauteil gehört.
