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Neue Sensorlösungen für die Bahn

Achslager Schienenfahrzeuge Zuverlässigkeit

Die Eisenbahnindustrie muss sich verstärkt um Zuverlässigkeit und Sicherheit zur Erfüllung der kundenseitigen Anforderungen bemühen. In besonderem Maße gilt dies für Hochgeschwindigkeitszüge in ganz Europa. SKF hat neue Sensorlösungen entwickelt, bei denen die Sensoren in die Wälzlagereinheit integriert sind. In modernen Schienenfahrzeugen sind Sensorlagerungen inzwischen Standard geworden

Je mehr Europazusammen­wächst, desto stärker wirkt sich dies auch auf den Schienenver­kehr aus. Langstreckenfahrten für Reisende und Gütertrans­porte werden attraktiver und rentabler, wenn ein nahtloser Verkehr durch Korridore mehrerer Bahnnetze möglich ist. Deswegen werden verschie­dene internationale Korridore für Hochgeschwindigkeits- und konventionellen Schienenverk­ehr eingerichtet und in wichti­gen Streckenabschnitten vom European Train Control System (ETCS) gesteuert.

Die Zugsteuerung ist bei allen Transportarten ein Aspekt von zunehmender Bedeutung. Die ökonomischen und ökolo­gischen Vorteile des Schienenverkehrs sind in erheblichem Maße von der Tatsache abhäng­ig, dass Züge von Schienen, Weichen und Übergängen geführt werden. Der Schienen­verkehr gewinnt durch die Installation moderner Signale, Zugsteuerungen und Kommuni­kationssysteme weiter an Effi­zienz. Diese Untersysteme sorgen für den reibungslosen, sicheren Zug­-betrieb auf den richtigen Strecken, die Einhal­tung der vorgeschriebenen Geschwindig­keiten, die Berücksichtigung der Gleisgeo­metrie und die Steuerung der Zugtrennung anhand von Bremseigenschaften und anderen Faktoren.

 

Früher war derSchienenverkehr eine nationale Angelegenheit. Es gab keine gemeinsamen technischen und betrieblichen Normen. Folglich wurde die Harmonisierung der Leit­techniken in der europäischen Transportpolitik immer wichti­ger, damit die grenzüberschreitenden Schienendienste auf Langstrecken verbessert werden konnten.

Die Technischen Spezifika­tionen für die Interoperabilität (TSI) für Hochgeschwindig­keitszüge sind weit fortgesch­rit­ten, und vergleichbare Dokumente für den konventionellen Schienenverkehr sind in Arbeit. Alle Beteiligten sind sich darüber einig, dass das European Rail Traffic Management System (ERTMS) die richtige technische Lösung für das künftige Signalsystem ist. Seit über zehn Jahren arbeiten die europäischen Eisenbahn- und Zuliefer­industrien mit Unter­stützung der EU-Kommission/DG TREN gemeinsam an der Ent­wicklung dieser neuen harmonisierten Leittechniken.

 

Nach Testund Zertifizierung gehen die ERTMS-Akteure jetzt in die Umsetzungsphase. In verschiedenen Ländern wurde bereits eine beträchtliche Anzahl ETCS-Projekte lanciert. Das bedeutet, dass Ende 2008 über 16 000 europäische Schienenkilometer mit dieser Signaltechnik der Zukunft ausgerüstet sein werden.

Gegenwärtig sind europaweit etwa 20 verschiedene Steuersysteme (CC) in Betrieb. Deren Funktionalität reicht von einfacher Warnung über Warn/Stopp und diskontinuierliche bzw. kontinuierliche Geschwin­digkeitskontrolle bis hin zur vollen Führerstandssignal­-anzeige. Der Schlüsselindikator für Verbesserungen bei der Interoperabilität über internati­onale Korridore ist zweifellos die Anzahl der für international verkehrende Züge benötigten Steuersysteme. Das langfristige Ziel ist der Austausch der gegen­wärtigen Steuersysteme durch ETCS sowie der Über­gang zum reinen ETCS-Betrieb.

 

Sensorlagerungen sind Teil dieser Entwicklung. Die mei­sten Eisenbahnwagen für höhere Geschwindigkeiten sind mit einem Anti-Schlupf-System ausgestattet, das Durchrutschen oder Blockieren der Räder beim Bremsen verhindert. Solche Systeme funktionieren ähnlich wie ABS in PKWs und LKWs. Drehzahlsensoren werden verwendet für Schleuder- und Schleuder-Gleitschutzsysteme (WSP oder WSSP). Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Drehzahlerfassung für das Antriebssteuergerät (TCU) bei Antriebsfahrzeugen. Drehzahlsignale werden auch
für den Tachometer im Führerstand verwendet. Moderne Hochgeschwindigkeitszüge werden von Elektro­motoren angetrieben, deren Energie­versorgung von einer Antriebs­einheit gesteuert wird. Diese Motoren haben normalerweise ein Polrad, das von einem Drehzahlsensor erfasst wird. Da das System das Schienen­fahrzeug vor- und rückwärts fahren muss, hat der Sensor zwei Phasenkanäle zur Erfassung der Drehrichtung.

Die Sensorsignale werden ferner für die Wegmessung für die automatischen Zugsteuer­ungen European Train Control System (ETCS) und die italien­ische SCMT (Sistema controllo movimentazione treno) benutzt.

 

Zu den neuesten Entwicklun­gen gehören Sensoren für
Drehzahl- und Drehrichtungs­messung sowie Lagerzustands­erfassung, die jetzt für etliche neue Zugmodelle den Standard setzen. Die SKF Sensorik bietet eine reichhaltige Funktions­palette zur Erfassung von

  •  Lagertemperatursignal für das Überwachungssystem an Bord,
  •  Drehrichtung +Geschwindigkeit,
  •  vertikaler und /oder seitlicher Beschleunigung.

 

Die SKF Sensorensind von der Union Internationale des Chemins de Fer freigegeben. Die Ausgangssignale des Sensors werden in der elektronischen Fahrzeugsteuerung weiterverarbeitet. Verschiedene System­-lieferanten bieten solche Steuerungen an.

Der Hochgeschwindigkeit­s­transport rollenden Materials muss mit Dauertemperatur­messung ausgerüstet sein. Die an Bord integrierte SKF Überwachungslösung für die Lager­-temperatur befindet sich kom­plett im Schienenfahrzeug.

Das Sicherungssystem überträgt Warn- und Alarm­-signale direkt an die Zugbesatz­ung. Die Temperatursensoren sind vollständig in das Achslager inte­griert. Die Signale werden in einer Funktionsbox digitalisiert und von Datentransmittern an die zentrale Temperaturüber­wachungseinheit geleitet. Dadurch ist eine kontinuierliche Überwachung der Lager­temperatur an Bord möglich.

 

Zur exaktenPositionserkennung der Züge ist ein Drehzahlmesser und ein Gerät zur Richtungs­überwachung für die Räder von Loks und Mehrfacheinheiten erforderlich. SKF hat eine neue mechatronische Lösung für das ETCS entwickelt. Sie hat folgen­de Funktionen:

  •  Modulare Lösung
  •  Nur ein Anschluss
  •  Einfache Demontage des Radsatzes
  •  Einfache Wartung jedes einzelnen Sensors
  •  Freies Achsenende für die Anbringung der Erdungsbürste

 

Das Messprinzipbasiert auf einer abgedichteten, geschmie­rten und montagefertigen Kegelrollenlagereinheit (TBU).

Heute sind SKF Achslager mit Sensoren für Drehzahl und Lagerzustandsüberwachung in Hochgeschwindigkeitszügen, Triebwagen, Lokomotiven und Mehrfacheinheiten in mehreren europäischen Ländern im Einsatz. In jeder Anwendung ist die Sensorschnittstelle kundenspezifisch gestaltet.

 

 

 

 

 

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