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Hochgeschwindigkeits-Drehgestell für EMU- und DMU-Fahrzeuge mit Jacobs- und Motor-Drehgestell, entwickelt und validiert durch Fahrdynamik-, FEA- und Schwingungsanalysen.

Development Support für eine Hochgeschwindigkeits-Drehgestellfamilie für EMU- und DMU-Fahrzeuge

Projektaufgaben

  • Grobe und detaillierte Konstruktionsbewertung
  • FEA von Motor und Jakobs-Drehgestellen
  • Fahrdynamiksimulationen unter Einbeziehung von Seitenwind für EMU- und DMU-FahrzeugeGeräuschanalyse
  • Torsionsschwingungsanalyse eines Radsatzes mit Motor und Getriebe

Unsere Umsetzung

Der Kunde hatte bereits Drehgestelle für einen Dieseltriebzug (DMU) für einen Endkunden in der Tschechischen Republik entwickelt. Diese Konstruktionen bildeten die Grundlage für eine neue Dreh­gestellfamilie, die für den Einsatz in einer Reihe von Triebzug­varianten vorgesehen war.

Die Fahrzeuge waren für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb vor­gesehen, was erhöhte Anforderungen an die Fahrdynamik, die strukturelle Festigkeit, das Schwingungsverhalten und die Ge­räuschentwicklung mit sich brachte. Die Züge sind mit Motor- und Jacobs-Drehgestellen ausgestattet. Das Projekt hatte das Ziel, ein gemeinsames Jacobs-Drehgestelldesign für alle Fahr­zeugvarianten zu verwenden. Bei angetriebenen Drehgestellen unterscheiden sich die Konstruktionsanforderungen zwischen DMU- und EMU-Anwendungen (Electric Multiple Unit). In der DMU-Konfiguration verfügt das Motor-Drehgestell über eine Kardanwelle und keine elektrischen Traktionsmotoren, was zu einer grundlegend anderen Konstruktion führt. Dieses DMU-Mo­tor-Drehgestell sollte als Basiskonzept für die gesamte Drehge­stellfamilie dienen und erforderte daher eine detaillierte techni­sche Bewertung und Validierung.

Das Projektziel bestand darin, die bestehenden Drehgestellkon­struktionen zu bewerten, Verbesserungspotenziale zu identifi­zieren und ihre Eignung als gemeinsame Plattform für EMU- und DMU-Fahrzeugvarianten zu bestätigen.

PROSE bewertete zunächst die vom Kunden entwickelten DMU-Drehgestellkonstruktionen, um Optimierungspotenziale im Grunddesign zu identifizieren. Anschliessend folgte eine umfas­sende und systematische Analyse der Motor- und Jacobs-Dreh­gestelle.

Unser Ansatz kombinierte die Finite-Elemente-Analyse (FEA) mit Fahrdynamiksimulationen für EMU- und DMU-Konfiguratio­nen, einschliesslich der für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb re­levanten Seitenwindeffekte, sowie Geräuschanalysen. Darüber hinaus wurde eine detaillierte Torsionsschwingungsanalyse ei­nes Radsatzes mit Motor und Getriebe durchgeführt.

Durch die enge Zusammenarbeit mit dem Kunden wurde sicher­gestellt, dass alle Analysen auf die Projektanforderungen und praktischen Konstruktionsbeschränkungen abgestimmt waren.

Kundennutzen

Durch die Zusammenarbeit mit PROSE profitierte der Kunde von unabhängigem Fachwissen im Bereich Drehgestellkonstruktion. Dank unserer umfassenden Erfahrung in der Eisenbahnindustrie konnten bewährte Best Practices strukturiert und effektiv an­gewendet werden.

Ein interdisziplinärer Engineering-Ansatz in Verbindung mit un­serer unabhängigen Rolle ermöglichte eine ganzheitliche und objektive Bewertung der Drehgestellkonstruktionen. Die Fach­kompetenz von PROSE im Bereich der Torsionsschwingungsana­lyse sorgte für zusätzliche Sicherheit bei der Konstruktion und Validierung von Antriebskomponenten.

Diese umfassende Bewertung unterstützte die Entwicklung ei­ner robusten und skalierbaren Drehgestellplattform und redu­zierte gleichzeitig technische und zulassungsbezogene Risiken in einer frühen Projektphase.

 

 

Servicetechniker nutzt eine Augmented-Reality-Brille und ein Tablet für die digitale Drehgestellinspektion im Rahmen eines PROSE-Pilotprojekts zur Digitalisierung der Instandhaltung.

Digitale Instandhaltung mit Augmented Reality

Projektaufgaben

  • Definition eines geeigneten Anwendungsfalls für digitale Instandhaltung
  • Parametrierung des AR-basierten Inspektionssystems
  • Lokalisierung und Anpassung der Software
  • Aufbau und Begleitung eines Vor-Ort-Pilotprojekts
  • Schulung des Personals und Unterstützung der Tests
  • Auswertung und Erstellung eines Anwendungsberichts

Unsere Umsetzung

PROSE realisierte für einen Kunden aus der Bahnindustrie ein AR-gestütztes Prototyp-Projekt zur Digitalisierung von Instandhaltungsprozessen an Drehgestellen. Ziel war die Ablösung papierbasierter Prüfabläufe sowie die Verbesserung von Datenqualität und Nachvollziehbarkeit.

Der gewählte Anwendungsfall umfasste eine Prüfung nach definierten Dimensionen und Toleranzvorgaben am Drehgestell-Druckstand. PROSE digitalisierte die bestehenden Prüfabläufe und überführte sie in digitale Checklisten für mobile Endgeräte (Tablets und Smartphones) und AR-Brillen. Dabei wurden Sollwerte und Verschleissgrenzen aufgenommen, sodass Prüfungen systematisch durchgeführt und Abweichungen direkt erfasst werden können. Die Anwendung ermöglicht freihändiges Arbeiten sowie die strukturierte Echtzeit-Erfassung und Weiterverarbeitung von Daten.

Das Pilotprojekt umfasste die Konfiguration der Anwendung, die Durchführung unter realen Werkstattbedingungen sowie die Bewertung hinsichtlich Bedienbarkeit, Datenqualität und Einsatzgrenzen.

PROSE kombinierte fundiertes Bahn-Know-how mit digitaler Technologiekompetenz und arbeitete mit einem spezialisierten AR-Partner zusammen.

Wir definierten gemeinsam mit dem Kunden einen geeigneten Anwendungsfall und setzten diesen direkt vor Ort im Rahmen des Pilotprojekts um. Dabei konfigurierten und validierten wir die Anwendung iterativ auf Basis realer Instandhaltungsprozesse.

Unsere Vorgehensweise umfasste die enge Zusammenarbeit mit dem Kundenpersonal, die schnelle Anpassung der digitalen Workflows sowie die gezielte Schulung der Anwender.

Kundennutzen

Der Kunde erhielt einen validierten Prototyp, der zeigt, wie digitale und AR-gestützte Instandhaltung Effizienz und Qualität verbessern kann. Papierbasierte Prozesse werden damit überflüssig, Prüfungen konsistent und gesichert durchgeführt. Schulungen von neuen Mitarbeitenden werden damit deutlich erleichtert.

Freihändiges Arbeiten und Echtzeitdokumentation (Integration von Fotos) erhöhen die Praxistauglichkeit und Datenqualität im Werkstattumfeld. Gleichzeitig verbessern digitale Aufzeichnungen die Nachvollziehbarkeit und unterstützen die Integration in bestehende Instandhaltungssysteme.

Durch die unabhängige Expertise von PROSE und branchenübergreifende Einblicke erhielt der Kunde eine fundierte Grundlage für die Weiterentwicklung und Umsetzung digitaler Instandhaltungslösungen.

https://prose.one/de/unser-dienstleistungsangebot/

Fehlerbaumdiagramm zur Zerlegung einer Gefährdung in SIL 4–1 Funktionen mit Logikgattern und Ereignissen für die Bahnsicherheitsanalyse.

Sicherheitsstrategie für eingebettete Onboard-Systeme im Schienenfahrzeug

Projektaufgaben

  • Definition geeigneter Safety Integrity Level (SIL)-Methoden unter Berücksichtigung internationaler Regelwerke (CSM DT, CENELEC, RSSB, ANSF, ANSI, GOST, SIRF, IEC 61508 Risikograph)
  • Beschreibung und Anwendung der Wechselwirkung zwischen Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) und Fault Tree Analysis (FTA)
  • Entwicklung einer strukturierten Sicherheitsstrategie (z. B. Top-Down- und funktionsorientierte Ansätze) für eingebettete Onboard-Systeme
  • Erstellung eines Safety-Case-Konzepts auf Basis sicherheitskritischer und sicherheitsrelevanter Funktionen inkl. Visualisierung (z. B. Goal Structuring Notation (GSN))
  • Spezifikation von Sicherheitsnachweisen (Safety Evidence), inklusive Inhalte, Kernaussagen und Aufwandsschätzung für die Bewertung durch den Independent Safety Assessor (ISA)

Unsere Umsetzung

Das Projekt umfasste die Entwicklung einer generischen Anwendung für eingebettete Onboard-Systeme (Hardware und Software) auf Schienenfahrzeugen mit vorgesehenem Einsatz in der Europäischen Union, im Vereinigten Königreich sowie in internationalen Märkten.

Zudem beinhaltete das Projekt die Definition eines Sicherheitsprozesses und einer Sicherheitsstrategie für Systeme bis Safety Integrity Level 2 (SIL 2) unter Berücksichtigung einer Skalierbarkeit auf höhere Integritätsstufen. Die Wechselwirkung zwischen Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) und Fault Tree Analysis (FTA) wurde beschrieben und anhand von Anwendungsbeispielen erläutert.

Darüber hinaus umfasste das Projekt die Festlegung geeigneter SIL-Klassifizierungsmethoden basierend auf den jeweils geltenden regulatorischen Rahmenbedingungen, darunter CSM DT, RSSB, ANSF, ANSI, GOST, SIRF sowie CENELEC. Ebenso wurde die Harmonisierung qualitativer und quantitativer Sicherheitskennzahlen über verschiedene Normen hinweg betrachtet.

Die relevanten Richtlinien ((EU) 402/2013, (EU) 2015/1136) sowie Normen (u. a. EN 50129, EN 50716, IEC 61508) bildeten die Grundlage für den Sicherheitsprozess und die zugehörige Dokumentation.

PROSE hat einen umfassenden Sicherheitsplan für eine generische Onboard-Anwendung entwickelt, der System-, Hardware-, Software- und Kommunikationsaspekte abdeckt. Dabei haben wir regulatorische Anforderungen mit bewährten Methoden der Sicherheitsanalyse kombiniert und aufeinander abgestimmt.

Auf Basis eines klar strukturierten Sicherheitsnachweiskonzepts wurden alle erforderlichen Sicherheitsaktivitäten und Nachweise abgeleitet. Durch die konsistente Verknüpfung von Methoden wie Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) und Fault Tree Analysis (FTA) wurde ein nachvollziehbarer Sicherheitsprozess erstellt.

Kundennutzen

Der Sicherheitsplan bildet die Grundlage für die Durchführung sämtlicher Sicherheitsaktivitäten über den gesamten Projektverlauf hinweg und adressiert System-, Hardware- und Softwareebene. Er ist ein zentraler Bestandteil der Unterlagen für den Independent Safety Assessor (ISA) und unterstützt die Erstellung und Bewertung des finalen Safety Case.

Durch die Etablierung eines harmonisierten und wiederverwendbaren Sicherheitsprozesses kann der Kunde diesen Ansatz effizient auf zukünftige generische Anwendungen übertragen und gleichzeitig die Einhaltung von CENELEC- und IEC-Anforderungen sicherstellen.

Die definierte Sicherheitsstrategie ermöglicht eine Skalierung von Basic Integrity bis hin zu SIL 4 und schafft die Grundlage für belastbare Safety Cases auf Basis klar strukturierter Sicherheitsfunktionen. Der unabhängige und methodische Ansatz von PROSE gewährleistet Transparenz, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und langfristige Nutzbarkeit auf internationalen Märkten.

 

      

Techniker mit AR-Brille interagiert mit virtueller Darstellung einer Wartungsanlage bei der Inspektion

Instandhaltung mit Hilfe von Augmented Reality

Projektaufgaben

  • Sammeln europäischer Anwendungsfälle
  • Erstellen eines Berichts für ausgewählte Anwendungsfälle und Präsentation dieses Berichts bei verschiedenen Kunden
  • Prototyping einer Anwendung vor Ort
  • Definition der Anwendungsfälle
  • Vorab-Parametrisierung des Augmented-Reality-Inspektionssystems
  • Lokalisierung der Softwarelösung
  • Definition der Leistungsparameter
  • Einrichtung eines Pilotprojekts vor Ort
  • Tuning der Parametrisierung des AR-Inspektionssystems
  • Schulung des Personals für die Prüfung der Prototyp-Anwendung
  • Digitale O&M-Prototyp-Gebrauchsanweisung und Anwendungsbericht der Europäischen Union

Unsere Umsetzung

Das Projekt befasste sich mit digitalen Technologien, die in Europa bei der Instandhaltung von Schienenfahrzeugen eingesetzt werden, zu identifizieren, zu bewerten und praktisch zu evaluieren. Das Ziel bestand darin, auf Basis von öffentlich verfügbaren Informationen dem Kunden einen transparenten Einblick in bewährte und neue digitale Wartungslösungen für Schienenfahrzeuge, einschliesslich Zügen und Wagenflotten, zu geben.

Zudem zielte das Projekt darauf ab, über die Theorie hinauszugehen, indem ein ausgewählter Anwendungsfall für die digitale Instandhaltung implementiert und validiert wurde. Eine Virtual-Reality-gestützte (VR) Instandhaltungsanwendung wurde ausgewählt und an einem der wichtigsten Produktionsstandorte des Kunden realisiert, um die Machbarkeit und operative Relevanz unter realen industriellen Bedingungen zu validieren.

PROSE führte eine strukturierte Untersuchung zu europäischen digitalen Instandhaltungstechnologien durch, die auf Bran­chenerfahrungen, Expertenaustausch und Referenzprojekten von Bahnbetreibern und Instandhaltungsunternehmen basierte. Der daraus resultierende Bericht konzentrierte sich bewusst auf nicht patentierte, rechtlich unkritische Anwendungsfälle, um Transparenz und Unabhängigkeit zu gewährleisten. Auf Grund­lage dieser Bewertung unterstützten wir die Auswahl einer ge­eigneten digitalen Instandhaltungsanwendung mit hoher Pra­xisrelevanz.

Anschliessend realisierten wir eine VR-gestützte digitale Be­triebs- und Instandhaltungsanwendung direkt beim Kunden vor Ort. Dafür koordinierten wir einen spezialisierten VR-Technologiepart­ner und kombinierten fortschrittliche digitale Tools mit unserem fundierten Fachwissen im Bereich Eisenbahninstandhaltung und -technik. Unsere unabhängige Rolle und unser praxisorientiertes Branchenwissen garantierten eine Lösung, die sowohl technisch robust als auch betrieblich relevant war.

Kundennutzen

Durch die Wahl von PROSE erhielt der Kunde Zugang zu fundier­ten, erfahrungsbasierten Einblicken in europäische digitale In­standhaltungspraktiken, die über eine reine Sekundärforschung hinausgingen. Die Untersuchung lieferte realistische, in der Bran­che bewährte Lösungen, die auf realen Eisenbahnprojekten und Expertengesprächen basierten.

Durch die Umsetzung eines konkreten VR-Anwendungsfalls im Bereich Wartung konnte der Kunde digitale Technologien in der Praxis validieren, anstatt sich auf theoretische Konzepte zu ver­lassen. Die Kombination aus unabhängiger Beratung, fundiertem Fachwissen im Eisenbahnbereich und der Fähigkeit, eine Brücke zwischen Technologieanbietern und betrieblichen Anforderun­gen zu schlagen, ermöglichte PROSE eine zuverlässige und risi­koarme Einführung digitaler Wartungsinnovationen, wodurch die langfristige Wartungseffizienz und -fähigkeit gestärkt wurde.

 

Führerstand eines Zuges mit Diagnosedisplay und Bedienpult in einem FLIRT1-Triebzug.

Sicherstellung der langfristigen Verfügbarkeit von FLIRT1-Triebzügen

Kunde: Hessische Landesbahn GmbH, Deutschland

Projektaufgaben

  • Obsoleszenzanalyse
  • Definition der Ersatzhardwarearchitektur
  • Softwareportierung auf neue Compact-PCI-Plattform
  • Anpassung des Linux-Betriebssystems
  • EMV-Planung (EN 50121-1)
  • CSM-Analyse
  • Erfassung der Anforderungen
  • Entwicklung von Testspezifikationen
  • Laborvalidierung
  • Unterstützung bei der Nachrüstung von Prototypen (vor Ort)
  • Erstellung der Nachrüstungsdokumentation
  • Unterstützung bei der Flotteneinführung

Unsere Umsetzung

Die von der Hessischen Landesbahn GmbH betriebenen FLIRT1-Elektrotriebzüge (EMU) waren mit einem Compact-PCI-Diagnosecomputer ausgestattet, der veraltet und auf dem Markt nicht mehr erhältlich war.

Der Diagnosecomputer speichert Ereignis- und Fehlerprotokolle und zeigt dem Fahrer Fehlermeldungen und Anleitungen zur Fehlerbehebung an. Obwohl das System nicht sicherheitsrele-vant ist, ist er für eine effiziente Instandhaltung und die Ver-fügbarkeit der Flotte von betrieblicher Bedeutung.

Aufgrund der zunehmenden Alterung der Komponenten und eines zu erwartenden Anstiegs der Hardwareausfälle musste das veraltete Gerät durch ein Nachfolgemodell mit vollständiger Funktionsäquivalenz ersetzt werden. Die validierte Fahrzeugsoftwarearchitektur musste unverändert bleiben, um die Massnahme gemäss (EU) 2016/797 als Instandhaltung einstufen zu können.

PROSE entwickelte ein risikominimiertes Hardware-Migrationskonzept, das die bestehende Fahrzeugsoftwarearchitektur beibehielt.

Wir ersetzten den veralteten MEN Compact-PCI-Computer durch ein Duagon Compact-PCI-Nachfolgemodell und portierten die bestehende Anwendungssoftware auf die neue Plattform. Die Linux-Betriebssystemumgebung wurde angepasst, um ein identisches Systemverhalten zu gewährleisten.

Wir implementierten notwendige Schnittstellenanpassungen, ohne die validierte Fahrzeugsoftwarearchitektur zu verändern. Unser Leistungsumfang umfasste:

  • Portierung und Validierung der Anwendungssoftware
  • Erstellung von Installations-Images
  • Entwicklung von Testspezifikationen
  • Durchführung einer Common Safety Method (CSM)-Analyse
  • Dokumentation der Anforderungserfassung
  • Erstellung eines Plans zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) gemäss EN 50121-1
  • Laborvalidierung und Vor-Ort-Verifizierung des Prototyps

Wir haben einen Prototypen für die Nachrüstung implementiert und validiert, der als Grundlage für eine nahtlose flottenweite Einführung dient. In enger Zusammenarbeit mit einem spezialisierten Softwarepartner haben wir eine effiziente Implementierung und vollständige technische Rückverfolgbarkeit sichergestellt.

Kundennutzen

Die Hessische Landesbahn sicherte sich die langfristige Verfügbarkeit ihrer FLIRT1-Flotte ohne funktionale Änderungen oder Auswirkungen auf die validierte Fahrzeugsoftwarearchitektur.

Die Wiederverwendung des vorhandenen Einbauraums reduzier-te den Nachrüstungsaufwand und die Ausfallzeiten der Fahr-zeuge. Der strukturierte CSM-Prozess und die umfassende Dokumentation stellten die Einhaltung der Vorschriften und die vollständige technische Rückverfolgbarkeit sicher.

Durch einen strukturierten technischen Ansatz und eine umfas-sende Dokumentation stellte PROSE die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, technische Rückverfolgbarkeit und eine zuverläs-sige Grundlage für den langfristigen Flottenbetrieb sicher. Unsere Unabhängigkeit von Originalherstellern ermöglichte eine pragmatische, lebenszyklusorientierte Lösung, die sich auf Verfügbarkeit und Wartungsfreundlichkeit konzentrierte. Ein erfolgreich validierter Prototyp bildet dabei die Grundlage für die aktuell vorbereitete Flotteneinführung.

 

      

Lokführer in einem modernen Hochgeschwindigkeitszug mit digitalen Steuerungen, symbolisiert fortschrittliche Bahnsysteme und Zertifizierungsprozesse.

Einführung einer Zertifizierungs-Managementarchitektur

Schulungen für:

  • TSI-Zertifizierungssystem (NoBo) für Lokomotiven, Personenwagen und Güterwagen
  • NNTR-Zertifizierungssystem (DeBo) und Risikobewertungssystem (AsBo) für Lokomotiven, Personenwagen und Güterwagen
  • Risikobewertungssysteme (AsBo)
  • Zugangsverfahren für Eisenbahnprodukte zur Europäischen Union
  • EG-Zertifizierungssystem und -Norm für Schienenfahrzeuge und Produkte der Europäischen Union

Unsere Umsetzung

Das Projekt befasste sich mit der Notwendigkeit, das organisatorische Wissen und die Fähigkeiten in Bezug auf die Zertifizierung nach den Technischen Spezifikationen für die Interoperabilität (TSI) und den Akkreditierungsprozess für die Tätigkeit als benannte Stelle (NoBo) zu stärken. Der Kunde ist im Bereich Hochgeschwindigkeitsbahnsysteme tätig und benötigte ein strukturiertes Verständnis der Genehmigungsverfahren für Schienenfahrzeuge und Infrastrukturprojekte.

Die zunehmende Komplexität der Vorschriften und die sich weiterentwickelnden europäischen Zulassungsanforderungen machten es notwendig, interne Kompetenzen in Bezug auf Zertifizierungsabläufe, Rollen und Verantwortlichkeiten aufzubauen. Ziel des Projekts war es, einen klaren, praktischen und verlässlichen Rahmen für das Verständnis, die Strukturierung und die Verwaltung von TSI-bezogenen Zulassungsaktivitäten für verschiedene Projektarten zu schaffen.

PROSE führte interaktive Schulungsworkshops vor Ort durch, die auf die spezifischen Aufgaben und regulatorischen Rahmenbedingungen des Kunden zugeschnitten waren. Unser Ansatz kombinierte strukturierte theoretische Inhalte mit praktischen Beispielen aus realen TSI-Zertifizierungs- und Zulassungsprojekten im gesamten europäischen Eisenbahnsektor.

Die wichtigsten Elemente des TSI-Rahmens, der NNTV, die CSM- VO, die Rollen der Benannten Stelle (NoBo), Bestimmten Stelle (DeBo), Unabhängige Bewertungsstelle (AsBo), sowie typische Zertifizierungs- und Zulassungsprozesse wurden Schritt für Schritt erläutert und mit den Teilnehmern ausführlich diskutiert. Während der gesamten Workshops ging PROSE auf kundenspezifische Fragen und Szenarien ein und stellte so die direkte Anwendbarkeit auf laufende und zukünftige Aktivitäten sicher.

Kundennutzen

Durch die Zusammenarbeit mit PROSE erhielt der Kunde ein klares, strukturiertes und praktisch anwendbares Verständnis der Zertifizierungs- und Genehmigungsprozesse gemäss TSI, NNTV und weiteren Sicherheitsvorgaben. Die Schulung stärkte die interne Kompetenz und das Vertrauen im Umgang mit regulatorischen Anforderungen und in der Interaktion mit externen Stakeholdern.

Die unabhängige Position und die umfassende Branchenerfahrung von PROSE gewährleisteten eine objektive und praxisorientierte Perspektive, die auf realen Eisenbahnprojekten basiert. Dies ermöglichte es dem Kunden, nachhaltiges internes Know-how aufzubauen, die Abhängigkeit von externen Klärungen zu verringern und eine solide Grundlage für zukünftige Zertifizierungs- und Akkreditierungsaktivitäten zu schaffen.

Hyperloop Kapseln in einer Röhre als Darstellung eines Magnetschwebetransportsystems und der Entwicklung innovativer Fahrwerkskonzepte.

HyperTransfer: Bewertung des konzeptionellen Drehgestellentwurfs

Kunde: HYPERLOOP Transportation Technologies Inc., USA

Projektaufgaben

  • Überprüfung und Bewertung bestehender konzeptioneller Drehgestell- und Fahrwerkskonstruktionen
  • Technische Klärung mit dem Kunden und den gemeinsamen Entwicklungspartnern
  • Entwicklung eines Mehrkörpersimulationsmodells (MBS) des HyperTransfer-Fahrzeugs
  • Darstellung der Magnetschwebekräfte anhand vereinfachter Federmodelle
  • Modellierung aller relevanten kinematischen Freiheitsgrade
  • Integration mechanischer Backup-Federungssysteme (Räder und/oder Kufen) zur Analyse von Grenzfällen und Restabständen

Unsere Umsetzung

Das Projekt unterstützte die frühe Entwicklung und Machbarkeitsbewertung eines Magnetschwebefahrzeugs im Rahmen des von HYPERLOOP Transportation Technologies entwickelten Hyper-Transfer-Konzepts. Das Fahrzeug stellt eine neue Klasse von geführten Transportsystemen dar, die Prinzipien des Schienenfahrzeugbaus mit Magnetschwebetechnologie (Maglev) kombiniert.

In einem ersten Schritt benötigte der Kunde eine unabhängige Bewertung eines konzeptionellen Drehgestell- und Fahrwerksentwurfs, um laufende Machbarkeitsstudien und frühe Konstruktionsentscheidungen zu unterstützen. Dies erforderte technisches Fachwissen mit nachgewiesener Erfahrung im Bereich Schienenfahrzeugkonstruktion sowie Magnetschwebesysteme.

In den nachfolgenden Entwicklungsphasen erforderte die Machbarkeitsbewertung des HyperTransfer-Fahrzeugs ein detailliertes Mehrkörpersimulationsmodell (MBS). Das Modell ermöglichte dynamische Simulationen, die Ableitung von Lastannahmen und kinematische Analysen und lieferte damit eine technische Grundlage für weitere Konstruktions- und Validierungsaktivitäten.

PROSE wandte einen strukturierten zweistufigen Engineering-Ansatz an, der auf die frühe Entwicklungsphase des HyperTransfer-Fahrzeugs zugeschnitten war.

Im ersten Schritt haben wir die vorhandene Konstruktionsdokumentation geprüft, gezielte technische Fragen formuliert und eine unabhängige Bewertung des konzeptionellen Drehgestell- und Fahrwerksdesigns durchgeführt. Diese Arbeit wurde in enger Zusammenarbeit mit dem HYPERLOOPTT-Designteam und seinen Co-Entwicklungspartnern im Rahmen von technischen Besprechungen und gezielten Designprüfungen durchgeführt.

Im zweiten Schritt entwickelte PROSE ein Mehrkörpersimulationsmodell (MBS), welches das HyperTransfer-Fahrzeug abbildet. Das Modell umfasst die Kapsel, die Sekundärfederung zwischen Kapsel und Fahrgestell sowie die tragenden Fahrgestellkomponenten bis zur Primärfederungsschnittstelle zu den Levitationsmagneten.

Die Kombination aus Fachwissen im Bereich Schienenfahrzeugtechnik und spezifischem Know-how im Bereich Magnetschwebetechnik zeichnet den Ansatz von PROSE aus und gewährleistet eine technisch robuste und anwendungsorientierte Lösung.

Kundennutzen

Durch die Zusammenarbeit mit PROSE erhielt der Kunde unabhängige und erfahrene technische Unterstützung in einer kritischen frühen Entwicklungsphase des HyperTransfer-Konzepts. Das fundierte Fachwissen von PROSE im Bereich Fahrwerks- und Schienenfahrzeugkonstruktion in Verbindung mit praktischer Erfahrung mit Magnetschwebesystemen bot wertvolle technische Sicherheit.

Der strukturierte Bewertungs- und simulationsbasierte Ansatz ermöglichte es dem Kunden, fundierte Konstruktionsentscheidungen zu treffen, technische Einschränkungen frühzeitig zu erkennen und Entwicklungsrisiken zu reduzieren.

Die Fähigkeit von PROSE, eine Brücke zwischen konventioneller Eisenbahntechnik und fortschrittlichen Magnetschwebekonzepten zu schlagen, ermöglichte es dem Kunden, effizient von der Konzeptbewertung zur detaillierten Entwicklung überzugehen und dabei auf einer klaren und technisch soliden Grundlage für weitere Konstruktionsaktivitäten aufzubauen.

 

TILO FLIRT Zug der SBB in der Schweiz im Projekt zur Lebensdauerverlängerung, moderner elektrischer Triebzug auf Gleisen.

Lebensdauerverlängerung TILO FLIRT

Kunde: SBB, Schweiz

Projektaufgaben

  • Gesamtprojektleitung der Lebensdauerverlängerung TILO FLIRT
  • Projekt Reporting an Lenkungsausschuss
  • Projektplanung und Umsetzung der Detailkonzeptphase
  • Finanzierungsantrag ARPV
  • Projektplanung und Umsetzung der Realisierungsphase
  • Führen des SBB-Projektteams

Unsere Umsetzung

Die Schweizerischen Bundesbahnen (SBB) betreiben 54 Flirt-Züge mit TILO. Diese Züge wurden in fünf Phasen zwischen 2007 und 2020 beschafft und sind für eine Lebensdauer von 25 Jahren ausgelegt. Um künftig alle TILO-Flirt-Züge im Rahmen eines neuen Beschaffungsprojekts gleichzeitig ersetzen zu können, plant die SBB, die Lebensdauer der beiden ältesten Teilflotten auf 32 Jahre zu verlängern.

PROSE ist verantwortlich für die Gesamtleitung des Projekts zur Verlängerung der Lebensdauer der TILO-Zugflotte. Während 2 ½ Jahren leiteten wir ein eigenes Projektteam innerhalb der SBB und sorgten für eine nahtlose Zusammenarbeit zwischen Kundenanforderungen, Technik, Entwicklung, Produktion, Qualität und Supply Chain Management.

Ein wichtiger Meilenstein war die detaillierte Konzeptphase, in der PROSEs strukturierter Ansatz sicherstellte, dass das Anforderungsmanagement, die Entwicklung des technischen Konzepts und die Umsetzung des Prototyps pünktlich und innerhalb des Budgets abgeschlossen wurden. Unser Fachwissen im Bereich der Zertifizierung spielte eine entscheidende Rolle bei der Erlangung der erforderlichen Genehmigungen für die Schweiz und Italien, ein wesentlicher Schritt, um das Projekt auf Kurs zu halten.

PROSE war auch federführend bei der erfolgreichen Beantragung von Fördermitteln (ARPV) bei den zuständigen Kantonen und dem Bundesamt für Verkehr (BAV), wodurch die Finanzierung des Umbaus der gesamten Flotte von 30 Zügen sichergestellt wurde.

Während der Produktionsphase arbeiteten wir eng mit dem SBB-Produktionswerk zusammen, um einen reibungslosen Übergang zur Serienumrüstung zu gewährleisten. Nach erfolgreichem Produktionsstart übergab PROSE das Projekt sorgfältig an die SBB und sicherte so den weiteren Fortschritt und die zuverlässige Zukunft der TILO-Flotte.

Kundennutzen

Mit PROSE als Partner profitiert der Kunde von einem umfassenden Know-how in den Bereichen Projektmanagement, Stakeholder Management, Projektplanung, Change Management und Kostenkontrolle. Unternehmerisches Denken, fundiertes technisches Wissen, aber auch Kenntnisse der SBB-Prozesse und -Organisationen sind für eine erfolgreiche Projektumsetzung unerlässlich.

Neben dem technischen Know-how war unser Verständnis der SBB-Prozesse und -Organisation ein entscheidender Faktor, um das Projekt auf Kurs zu halten. Durch die Zusammenarbeit mit PROSE konnte der Kunde Ressourcenlücken überbrücken, auf unser umfangreiches Netzwerk in der Bahnindustrie zurückgreifen und von unabhängiger, fachkundiger Beratung profitieren, die zu einem erfolgreichen Projektergebnis führte.

 

  

AI-based tram rail lubrication system showing data acquisition from acoustics and GPS, fleet swarm intelligence, and predictive lubrication decisions.

Geräusch- und Verschleissreduzierung für Strassenbahnen mit KI-basierter Schienenkopfkonditionierung

Kunde: BERNMOBIL, Schweiz

Projektaufgaben:

  • Projektmanagement
  • Konzeptentwicklung
  • Systemintegration
  • Datenanalyse

Unsere Umsetzung

Der Betrieb eines Schienenfahrzeugs verursacht Lärm und Verschleiss an Rädern und Schienen. Diese Probleme lassen sich durch Konditionierung der Kontaktstelle zwischen Rad und Schiene verringern. Eine zu starke Konditionierung kann jedoch ein Sicherheitsrisiko darstellen, da sie die Traktionskräfte verringert und beispielsweise den Bremsweg verlängert oder zu Umweltverschmutzung führt.

Gemeinsam mit unseren Partnern haben wir, im Rahmen eines vom Bundesamt für Verkehr (BAV) unterstützen Forschungsprojekts, ein System entwickelt, das es ermöglicht, den Schienenkopf nach Bedarf zu konditionieren. Mit Hilfe von am Fahrzeug installierten Sensoren werden Statusparameter gemessen und einer auf dem Fahrzeug installierten KI zugeführt. Das Machine-Learning-Modell analysiert die Daten und ermittelt den Bedarf an Konditionierung und synchronisiert diesen mit anderen Fahrzeugen, die auf dem Streckennetz verkehren. Basierend auf diesen Informationen entscheidet jedes Fahrzeug für sich selbst, an welcher Stelle im Streckennetz die Konditionierung durch das bordeigene Schmiersystem eingeleitet werden muss.

Kundennutzen

Neben der vollautomatischen Konditionierung hat der Kunde Zugriff auf ein umfassendes Fahrzeug- und Infrastrukturmonitoring, mit der Lärmquellen frühzeitig lokalisiert werden können, sofern sie nicht bereits vollständig vom System beseitigt wurden. Da die relevanten Einflussgrössen durch das maschinelle Lernmodell bekannt sind, können die meisten Lärmquellen bereits vorausschauend erkannt und gänzlich vermieden werden.

Die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen schafft eine Art flottenweite Intelligenz, die eine vollständige Abdeckung der Flotte und des gesamten Streckennetzes ermöglicht, ohne dass jedes einzelne Fahrzeug mit teurer Messtechnik ausgestattet werden muss. Dank des installierten Messsystems können neben dem Lärm auch andere Bedingungen überwacht werden, wie z. B. der Fahrkomfort, der Verschleiss zwischen Rad und Schiene sowie die Infrastruktur.

Der Kunde profitiert von unserem tiefgreifenden Verständnis der Rad-Schiene-Interaktion und des Verhaltens von Strassenbahnsystemen sowie von unserem praktischen technischen Engagement während der gesamten Entwicklung.

 

   

Illustration eines vernetzten Zugs mit C-DAS und ATO-Trackside-Plattform für automatisierten Bahnbetrieb und Fahrerassistenz.

Co-Projektleitung Fahrerassistenzsystem und streckenseitige Plattform für automatisierten Zugbetrieb

Kunde: Rhätische Bahn AG, Schweiz

Projektaufgaben

  • Projektmanagement
  • Anforderungserfassung
  • Konzeptentwicklung
  • Entwicklung von Drehgestellen und Wagenkästen
  • Systemintegration

Unsere Umsetzung

Die Rhätische Bahn AG (RhB) plant im Rahmen ihrer Automatisierungsstrategie die Einführung einer Smart-Cruise-Control-Funktion (SCC) auf der neuesten Triebzuggeneration. Die SCC-Funktion gibt eine optimierte Geschwindigkeit vor und steuert Beschleunigung sowie Bremsung zwischen zwei Bahnhofshalten. Gemäss SN EN 62267 ist die SCC-Funktion als Automatisierungsgrad 1 (Grade of Automation 1, GoA1) eingestuft, da die Geschwindigkeitsüberwachung nach den Fahrdienstvorschriften (FDV) weiterhin durch das Lokpersonal erfolgt.

Für die SCC-Funktion (SCC) wird eine Trackside-Plattform (xx-TS) vorgesehen. Diese streckenseitige Plattform stellt die benötigten Strecken- und Fahrplandaten bereit. Sie basiert auf bestehenden Spezifikationen wie Automated Train Operation over European Train Control System (ATO over ETCS) gemäss der Technischen Spezifikation für die Interoperabilität im Bereich Zugsteuerung, Zugsicherung und Signalgebung (TSI CCS) sowie Connected Driver Advisory System (C-DAS). Nach Anmeldung mit der Zugnummer erhält der Zug Journey- und Segment-Profile gemäss SUBSET-126/SFERA. Die Übertragung erfolgt über eine Mobilfunkschnittstelle.

Mit Einführung eines Traffic Management Systems (TMS) wird zusätzlich ein vernetztes Fahrerassistenzsystem (C-DAS) implementiert, das auf Basis optimierter Produktionsvorgaben aus dem TMS energieeffiziente und konfliktfreie Fahrempfehlungen anzeigt.

PROSE war über die Co-Projektleitung im Programm Bahnautomation integriert. Wir haben innerhalb des Projektes ATO-TS/C-DAS ein vierstufiges Vorgehen umgesetzt:

  1. Bestehende Anforderungen und Festlegungen zum betrieblichen Zielbild wurden aufgenommen und mit dem Status quo der Systeme ATO, TMS und C-DAS abgeglichen.
  2. Nach Festlegung von Zielbild und Zielarchitektur wurde eine strukturierte Marktevaluation durchgeführt und Interviews mit verschiedenen Systemanbietern geführt.
  3. Auf Grundlage der Marktevaluation erfolgte eine zweistufige Bewertung der Lösungsvarianten sowie die Erarbeitung von Vorschlägen für die Beschaffungsstrategie.
  4. Für die Teilsysteme ATO-TS und C-DAS wurden weiterführende Schritte umgesetzt, darunter die Durchführung eines RFI sowie vertiefte Analysen mit ausgewählten Anbietern.

Kundennutzen

Dank unserer früheren Beteiligung am Eisenbahnautomatisierungsprogramm und unserer kombinierten operativen und technischen Expertise konnten wir das Projekt effizient und zielgerichtet strukturieren und vorantreiben.

Auf Basis unserer Marktkenntnisse und projektübergreifenden Erfahrung konnten wir Lösungsszenarien entwickeln, die auf die Betriebsumgebung der RhB zugeschnitten sind. Wir haben strukturierte Diskussionen mit internen Expert:innen und Programmbeteiligten moderiert und so eine transparente Entscheidungsfindung und eine solide Grundlage für die nächste Implementierungsphase geschaffen.

PROSE lieferte eine unabhängige technische Bewertung, methodische Klarheit und Unterstützung bei der Beschaffung und schuf damit die Grundlage für eine klar definierte Architektur und ein reduziertes Implementierungsrisiko.

 

  

 

Illustration eines tpf-Zugs zwischen Planchy und Bulle mit Darstellung automatisierter Rangierbewegungen und digitaler Steuerung.

Machbarkeitsstudie für vollautomatische Rangierfahrten

Kunde: tpf SA, Schweiz

Projektaufgaben

  • Projektmanagement
  • BetrieblichesZielbild
  • TechnischeMachbarkeitsbewertung
  • AnalyseBetriebsprozesse
  • Kosten-Nutzen-Analyse

Unsere Umsetzung

Das Meterspur-Rollmaterial der transport publics fribourgeois für die Linie Palézieux – Bulle – Montbovon wird im Depot Planchy in der Industriezone von Bulle instandgehalten. Der Abstand zwischen Bahnhof Bulle und Depot beträgt rund einen Kilometer. Im heutigen Betrieb ist das Personal gezwungen, diese Strecke zu Fuss zurückzulegen.

Im Rahmen des Angebotsausbaus wurde die Infrastruktur rund um Bulle in den letzten Jahren modernisiert und auf den neuesten Stand der Technik gebracht. Die tpf möchte daher im Hinblick auf die notwendige Modernisierung des Instandhaltungszentrums untersuchen, ob mit den bestehenden Fahrzeugen vollautomatische Rangierfahrten unter Automatic Train Operation Grade of Automation 4 (ATO GoA4) im Perimeter Planchy – Bulle technisch machbar sind und welches Kosten-Nutzen-Verhältnis vorliegt.

PROSE unterstützte tpf SA während der gesamten Machbarkeitsstudie in einem strukturierten, mehrstufigen Prozess, an dem operative, technische und administrative Stakeholder beteiligt waren. Zunächst analysierten wir die aktuellen Betriebsprozesse, die Infrastruktur und die regulatorischen Rahmenbedingungen. Auf dieser Grundlage entwickelten wir gemeinsam ein Zielbetriebskonzept für das automatisierte Rangieren.

Zur Bewertung möglicher Umsetzungsstrategien führte PROSE eine Risikoanalyse durch und entwickelte mithilfe einer morphologischen Analysemethode mehrere technisch konsistente Lösungsvarianten. Diese Optionen wurden anschliessend in einer transparenten Kosten-Nutzen-Bewertung verglichen, wodurch eine strukturierte Bewertung der technischen Machbarkeit und der betrieblichen Auswirkungen möglich war.

Kundennutzen

Die tpf SA erhielt eine klare und unabhängige Entscheidungsgrundlage für die Weiterentwicklung des Wartungsstandorts Planchy.

Dank des effizienten Ansatzes konnten in Zusammenarbeit mit den Experten der tpf schnell erste Ergebnisse erarbeitet und der Geschäftsleitung präsentiert werden. Die technische Machbarkeit, die betrieblichen Auswirkungen und die wirtschaftlichen Effekte wurden auf verständliche und transparente Weise dargestellt.

Mit unserer Expertise im Bahnbetrieb und in der ATO wurden realistische Umsetzungsszenarien entwickelt und effizient mit den internen Stakeholdern abgestimmt. PROSE unterstützte die tpf auch bei ersten Gesprächen mit potenziellen Systemlieferanten und stärkte damit die technische und strategische Position der tpf.

 

  

Planung der ETCS Level 2 Einführung mit koordinierter Betrachtung von Infrastruktur, Betrieb und Fahrzeuglebenszyklen.

Integrierte Rolloutplanung für ETCS Level 2

Kunde: BLS Netz AG, Schweiz

Projektaufgaben

  • Projektmanagement
  • Integrierte Rolloutplanung
  • Kostenbewertung
  • Stakeholder-Management
  • Langfristige Planung

Unsere Umsetzung

Im Rahmen der ERTMS-Strategie des Bundesamtes für Verkehr (BAV) entwickelten die Schweizer Infrastrukturbetreiber:innen ein langfristiges Umsetzungskonzept zur netzweiten Einführung der Führerstandsignalisierung auf Basis des European Train Control System (ETCS) Level 2.

PROSE unterstützte die BLS Netz AG bei der Finalisierung der integrierten Rolloutplanung. Dabei brachten wir die unterschiedlichen Anforderungen der Eisenbahnverkehrsunternehmen im Fern-, Regional- und Güterverkehr in Bezug auf das Rollmaterial mit den betrieblichen Bedürfnissen der Infrastruktur in Einklang. Gleichzeitig berücksichtigten wir die Lebenszyklen bestehender Anlagen sowie deren Abschreibungseffekte.

Auf dieser Grundlage entwickelten wir eine konsolidierte Bestvariante, die die abschnittsweise Umsetzung und Inbetriebnahme definiert und die daraus resultierenden Investitions- und Abschreibungswirkungen transparent ausweist.

PROSE unterstützte die BLS in der Projektleitung der Abschlussphase des Umsetzungskonzeptes. Auf Basis der selektierten Best-Varianten haben wir:

  • die Planung unter Einbeziehung aller Stakeholder verfeinert
  • die daraus resultierenden Kosten und Abschreibungen quantifiziert
  • und die finale Beschlussvorlage intern und extern mit den anderen Infrastrukturbetreiberinnen abgestimmt.

Das Umsetzungskonzept basierte auf einer integrierten Betrachtung der Lebenszyklen von Rollmaterial und Infrastruktur. Gleichzeitig wurden die unterschiedlichen Nutzenpotenziale von ERTMS systematisch berücksichtigt. Ein zentrales Element war dabei die Sicherstellung einer betrieblich beherrschbaren Migration durch eine koordinierte, zusammenhängende Einführung, mit dem klaren Ziel, fragmentierte ETCS-Insellösungen zu vermeiden.

Kundennutzen

Die BLS Netz AG profitierte von unserem umfassenden Systemverständnis im Planungsdreieck Betrieb – Infrastruktur – Rollmaterial sowie unserer fundierten Expertise im Bereich ERTMS. Durch unsere strukturierte Methodik und unabhängige Beratung entstand eine belastbare, abgestimmte Entscheidungsgrundlage. Das Umsetzungskonzept konnte termingerecht und in enger Zusammenarbeit mit den Fachspezialist:innen sowie der Programmleitung abgeschlossen werden. PROSE stand dabei für technische Klarheit und unabhängige Expertise.

 

  

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Unsere Lösungen

 

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