Eisenbahninspektion: über, neben und unter dem Gleis schauen, ohne Züge anzuhalten

Bahnanlagen gliedern sich in Gleis (Schienen, Schwellen, Schotter), Ingenieurbauwerke (Brücken, Viadukte, Tunnel, Dämme, Einschnitte und Böschungen), elektrische Anlagen (Oberleitungen, Speiseleitungen, Signal- und Telekommunikationstechnik) sowie Bahnhöfe und Gebäude. Die Haupttreiber des Verschleißes sind wiederholte Zuglasten, Regen und Wasser sowie elektrischer Verschleiß.

Japanische Bahnen folgen den nationalen technischen Vorschriften, und jeder Betreiber legt seine eigenen Inspektionsintervalle und -methoden fest. Für Ingenieurbauwerke wie Brücken und Tunnel schreibt eine nationale Bekanntmachung eine regelmäßige Inspektion alle zwei Jahre vor, die nach der nationalen Instandhaltungsnorm (2007) hauptsächlich visuell erfolgt, gefolgt von einer detaillierten Untersuchung, wo nötig. Gleis und Oberleitung stützen sich auf Messungen durch Messzüge in Kombination mit Begehungen.

Die Schmerzpunkte sind Zeit und Gefahr. Arbeiten im Gleis sind nur im nächtlichen Instandhaltungsfenster möglich, wenn keine Züge fahren. Jede Arbeit braucht Gleissperrung, Abschaltverfahren und Sicherungsposten. Unter Viadukten liegen Straßen und Häuser, sodass auch der Einsatz einer Hubarbeitsbühne eine Straßennutzungsgenehmigung erfordert.

Und Menschen. Das Personal für Gleis- und Elektroinstandhaltung altert, und auf Nebenstrecken betreut eine Handvoll Menschen lange Distanzen. Nach einer Katastrophe muss die Entscheidung über die Wiederaufnahme des Betriebs schnell, aber verlässlich fallen. Hier kommen Drohnen ins Spiel.

Bei der Bahn ist es die Aufgabe der Drohne, zu sehen, ohne das Gleis zu betreten, und das Bahnumfeld großflächig zu erfassen. Statt direkt über die Schienen zu fliegen, ist es die Norm, nach einem festen Verfahren von neben der Strecke aus aufzunehmen.

Bahnen stellen Drohnen vor ungewöhnliche Probleme. Oberleitungen führen zum Beispiel 1.500 V Gleichstrom oder 20 kV Wechselstrom, und die starken elektromagnetischen Felder können Funkverbindungen und Kompasse stören. Bahnhöfe und Viaduktunterseiten blockieren GNSS, und das Bahnumfeld ist voller Menschen, Häuser und Straßen.

• Starke elektromagnetische Felder: nahe Oberleitungen, Speiseleitungen und Unterwerken können Steuer- und Videoverbindungen abbrechen. Halten Sie Abstand und erkunden Sie zuerst das Funkumfeld. Starke elektromagnetische Felder
• Menschen darunter: Viadukte stehen über Straßen und Gehwegen. Planen Sie Routen, die Passanten meiden, und legen Sie fest, wie der Zugang kontrolliert wird. Stadtgebiete & Menschen darunter
• Ohne GNSS: unter Bahnhofsdächern, Viadukten und nahe Tunnelportalen wählen Sie Fluggeräte, die sich visuell oder per LiDAR lokalisieren. Ohne GNSS
• Magnetische Störungen: Stahlträger, Schienen und starke Ströme stören Kompasse. Magnetische Störungen
• Wind: Dämme, Viadukte und Talquerungen sind exponiert. Wind & Turbulenz

Tunnel sind eine andere Welt – siehe Tunnelinspektion. Das Abbilden der Unterseiten von Viadukten und Eisenbahnbrücken hat viel mit der Brückeninspektion gemeinsam.

Inspektionsdaten der Bahn sind nach Streckenkilometrierung organisiert – der Position entlang der Strecke. Drohnenbilder müssen nicht nur mit Breiten- und Längengrad verknüpft werden, sondern mit der Frage, welche Anlage bei welchem Kilometer und Meter, sonst können sie nicht in die Instandhaltungsplanung einfließen.

Die Inspektion selbst richtet sich nach den Durchführungsnormen jedes Betreibers unter den nationalen technischen Vorschriften. Ob Drohnenaufnahmen als Inspektionsaufzeichnung gelten und welche Punkte sie ersetzen können, wird vom Betreiber innerhalb seiner eigenen Normen entschieden und verantwortet.

Auf der Flugseite gelten Japans Regeln für „spezifizierte Flüge“. Züge, Oberleitungen und Masten, Viadukte und Häuser im Bahnumfeld zählen als „Sachen“, sodass Flüge innerhalb von 30 m eine Genehmigung, Zulassung oder bestätigte Bedingungen erfordern, ebenso Flüge über dicht besiedelten Gebieten. Flüge nahe der Strecke ohne Zustimmung des Bahnbetreibers kommen nicht infrage, und auch die Abstimmung mit Kommunen und Straßenbaulastträgern ist nötig.

Im Ausland legt die US Federal Railroad Administration Sicherheitsstandards für Gleise und Brücken fest (Eisenbahnbrücken werden mindestens einmal pro Kalenderjahr geprüft, mit höchstens 540 Tagen Abstand). Einige Infrastrukturbetreiber wie Network Rail in Großbritannien betreiben eigene Drohnenteams mit speziell ausgebildeten Piloten. Vergleichen Sie die Flugregeln nach Ländern in den Vorschriften weltweit.

Was eine Drohne, die entlang der Strecke fliegt, an die Menschen in ihrer Umgebung sendet, erklärt was Remote ID überträgt und was es Ihnen nicht verrät (Airffic Flight Institute).

• Präzise Gleismessung: Gleisgeometrie und innere Schienenfehler gehören zu Messzügen und Ultraschallprüfung. Luftbilder können sie nicht ersetzen.
• Fahrdraht-Verschleißwerte: die Restdicke des Fahrdrahts wird von Messwagen oder Kontaktverfahren gemessen. Fotos zeigen nur das Erscheinungsbild.
• Abklopfen und Tasten: Hohlstellen im Viaduktbeton werden weiterhin durch Abklopfen gefunden.
• Über dem Gleis im Betrieb: ein Flug über einer in Betrieb befindlichen Strecke hat zu schwere Folgen, wenn die Drohne abstürzt.
• Betriebliche Entscheidungen: Langsamfahrstellen und die Betriebsaufnahme liegen in der Verantwortung des Betreibers.

In einer Nacht mit Starkregen, der Betrieb ist eingestellt, starten nacheinander Drohnen aus Docks entlang der Strecke. Sie prüfen gefährdete Böschungen und Brücken in fester Reihenfolge, und am Morgen zeigt die Karte Abschnitte mit „frei“ und „prüfen“. Das Personal fährt nur zu den wenigen markierten Stellen.

An gewöhnlichen Tagen patrouillieren Drohnen den Korridor Stück für Stück; ihre Daten werden mit den Sensoren der Regelzüge überlagert, sodass Gleis und Streckenumfeld in einem Register liegen. Nächtliche Begehungen der Strecke werden seltener, und die Ingenieure gewinnen Zeit zurück, um zu entscheiden, was wann instand zu setzen ist – so jedenfalls sieht es die Redaktion.