Optimierung der Schieneninspektion für die U-Bahn London
In diesem besonders anspruchsvollen Bildverarbeitungsprojekt hat STEMMER IMAGING für die London Underground Limited (LUL) ein innovatives Bildverarbeitungssystem zur automatisierten Schieneninspektion entwickelt. Die auf den Personenzügen montierten, robusten Baugruppen überprüfen das Schienennetz effizient und zuverlässig während der normalen Betriebsfahrten – die früher zusätzlich benötigten Inspektionszeiten können jetzt kostensparend für die Wartung der Gleise genutzt werden.
Die Aufgabe
Entwicklung eines Inspektionssystems für die automatische Sicherheitsüberprüfung der Gleise im Londoner U-Bahnnetz mit Hilfe der regulären U-Bahnen.
Die Herausforderung
The inspection runs were done during normal timetable periods in order to make maximum use of the underground's 4-hour night closure period for maintenance work. In addition, the track monitoring system to perform reliably even under the harsh environmental conditions in the tunnels.
Die Lösung
STEMMER IMAGING entwickelte ein automatisiertes Bildverarbeitungssystem , das direkt auf die U-Bahn-Züge montiert werden kann und so robust ist, dass die Schieneninspektion auch bei den hohen Geschwindigkeiten im normalem Betriebsablauf möglich wird. Separate Inspektionsfahrten sind damit nicht mehr nötig und die Schließzeiten können jetzt voll für die Wartung der Anlagen genutzt werden.
Dreck, Stöße und hohe Geschwindigkeiten
Die London Underground ist eine der größten U-Bahnen der Welt und verfügt über mehr als 1.000 Kilometer Schienennetz. Der Aufwand für die Inspektion und Wartung der Anlagen ist enorm, weshalb die London Underground Limited (LUL), die Inspektionsfahrten in die normalen Betriebszeiten verlagern wollte – um die nur vierstündige Schließzeit pro Tag ausschließlich für die Wartung nutzen zu können.
Das System für die Schieneninspektion sollte sich also nahtlos in den eng getakteten Fahrplan der U-Bahn einfügen – und sowohl dem Schmutz in den Tunneln widerstehen als auch mit hohen Geschwindigkeiten, schnellen Richtungswechseln und harten Stößen zuverlässig umgehen können.
„Uns war klar, dass eine Schieneninspektion während der normalen Betriebszeiten nur möglich ist, wenn die Inspektion während der regulären Fahrten mit den normalen U-Bahn-Zügen erfolgt. Damit muss das Inspektionssystem aber auch mit dem Fahrverhalten dieser Züge klarkommen. Das heißt, hohe Geschwindigkeiten, Rütteln, Richtungswechsel, viele harte Schläge und alles bei Dunkelheit – das sind extrem hohe Anforderungen für ein Bildverarbeitungssystem.“
Die maßgeschneiderte Lösung: Vollautomatisierte Schieneninspektion im laufenden Betrieb
In enger Zusammenarbeit mit London Underground Limited entwickelte STEMMER IMAGING ein maßgeschneidertes vollautomatisches System für die Schieneninspektion. Dazu wurden leistungsstarke und besonders robuste Bildverarbeitungskomponenten zu einer kompakten Baugruppe zusammengeführt, die sich auf jedem Zug der Londoner U-Bahn installieren lässt.
Das System wurde optimal auf die Dauerbelastung in den U-Bahn-Tunneln ausgelegt und liefert auch unter den anspruchsvollen Bedingungen des regulären Betriebs eine zuverlässige Oberflächenüberwachung der Schienen. Die Schieneninspektion kann damit jetzt vollständig während der regulären Betriebszeiten erfolgen und die Schließzeiten können komplett für Wartungsarbeiten genutzt werden.
Optimaler Schutz durch speziell entwickelte Kameragehäuse
Um trotz der hohen physischen Belastungen hochqualitative Ergebnisse zu erhalten, wurden spezielle, für die rauen Umgebungsbedingungen prädestinierte Kameragehäuse entwickelt. Ein Modell zur Installation auf dem Fahrgestell, um Informationen zu den Rad-Schienen-Verbindungen zu liefern, das andere am Waggonende, um eine Ansicht über die volle Breite der Fahr- und Stromschienen zu ermöglichen. Die Gehäuse der Schutzklasse IP65 sind galvanisch getrennt, um die Kameras vor EMV-Belastungen zu schützen. Sie widerstehen Dauerbelastungen bis 5 G (Rütteln) und harten Stößen bis 50 G.
Perfekte Ergebnisse dank leistungsstarker Bildverarbeitungskomponenten
Bei der Auswahl der geeigneten Bildverarbeitungskomponenten profitierten die Experten von STEMMER IMAGING von ihrer langjährigen Erfahrung. Aus dem umfangreichen Produktsortiment konnten sie ohne Herstellerabhängigkeit die optimal für die rauen Umgebungsbedingungen geeigneten Komponenten kombinieren.
Jedes Kameraschutzgehäuse beherbergt eine Hochgeschwindigkeitskamera der Genie-Serie von Teledyne DALSA mit IR-Filter und einer Bildfrequenz von 120 Bildern pro Sekunde. Dazu befinden sich im Gehäuse eine für die Wellenlänge von 840 nm geeignete LED-IR-Beleuchtung von Gardasoft mit integrierter Steuerung, ein faseroptischer Trigger sowie ein Stromüberwachungs- und Stromversorgungssystem.
Die Erfolgsfaktoren der eingesetzten Lösung
Hochgeschwindigkeits-Blitzbeleuchtungen
Durch den Einsatz von Hochgeschwindigkeit-Blitzbeleuchtungen (40 µs) wird die relative Bewegung zwischen den Kameras auf dem Zug und der Schiene zuverlässig beseitigt, was für Bildmaterial von hoher Qualität sorgt.
Auswertung via WLAN
Die Bilddaten werden während der normalen Betriebszeiten der Personenzüge gesammelt und zur weiteren Auswertung nachts automatisch via WLAN hochgeladen. So fällt auch hier kein zusätzlicher Zeitaufwand für die Datenerfassung an.
Flexible Infrarot-Beleuchtung
Da sich Teile des Schienennetzes oberirdisch befinden, wurde eine Infrarot-Beleuchtung eingesetzt, die zuverlässig Interferenzen durch Umgebungslicht vermeidet und mit extrem schnell gepulstem Licht keine Probleme für Menschen verursachen kann.
„Das war ein besonders herausforderndes Projekt, bei dem wir unser gesamtes Know-how in industrieller Bildverarbeitung eingebracht haben, um zu gewährleisten, dass viele kritische Anforderungen gleichzeitig erfüllt werden. Besonders die Verwendung der extrem kurzen Infrarot-Lichtimpulse bedurfte einer äußerst akkuraten Lichtsteuerung. Selbstverständlich haben wir die Kameraschutzgehäuse strengen Tests unterzogen, um sicherzustellen, dass sie allen Sicherheitsanforderungen von London Underground entsprechen.”
Weitere Erfolgsprojekte aus dem Bereich Transport & Logistik
Sichere Unterscheidung von 2500 Tray-Varianten
Ein automatisiertes Logistik-System zur Sortierung von 2500 verschiedene Typen von Trays hat die Matrium GmbH mit Hilfe der Bildverarbeitungsexperten und der Softwarebibliothek Common Vision Blox (CVB) von STEMMER IMAGING entwickelt. Die für den Transport elektronischer Bauelemente verwendeten Trays werden nach Anlieferung mit Hilfe eines Bildverarbeitungssystems zuverlässig sortiert und dann von einem Portalroboter in die passenden Fächer abgelegt.
Profitieren Sie von unserer Erfahrung bei der Oberflächeninspektion
Machen Sie die langjährige Erfahrung der STEMMER IMAGING Experten zu Ihrem Wettbewerbsvorteil. Wir informieren Sie gerne zu den Potenzialen der Bildverarbeitung für die Schieneninspektion und andere Anwendungen im Bereich Transport. Lernen Sie unsere Lösungen und Services in einem unverbindlichen Beratungsgespräch kennen. Wir freuen uns auf Ihre Kontaktaufnahme.
