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30.12.2015

Retro fit der Kölner Straßenbahn-Serie 2400

Kölner Verkehrs-Betriebe setzen auf den BENNING-Unternehmensbereich „Elektrische Maschinen“ als Kompetenzpartner für langfristige Mobilität.

Eine im August 2015 durchgeführte Studie belegt: Köln ist Deutschlands Stau-Hauptstadt. Allein im vergangenen Jahr verbrachten hier die Autofahrer rund 65 Stunden im Stau – ausgebremst von Sperrungen oder Baustellen in der Innenstadt oder auf dem Kölner Autobahnring. Umso wichtiger ist es, dass Bewohner und Pendler der Dom-Stadt jederzeit auf die Kölner Stadtbahn zurückgreifen können. Mit ihren elf Linien sowie ihrem 195 Kilometer langen Streckennetz bildet sie das Rückgrat des öffentlichen Nahverkehrs. Doch um auch in den kommenden Jahrzehnten allen Fahrgästen einen sicheren und reibungslosen Fahrbetrieb gewährleisten zu können, sind umfangreiche Sanierungs- und Modernisierungsmaßnahmen erforderlich.

 

Prototyp der Straßenbahnserie 2400 in den Werkshallen der Kölner Verkehrs-Betriebe
Prototyp der Straßenbahnserie 2400 in den Werkshallen der Kölner Verkehrs-Betriebe

Umbau 2100er Stadtbahnwagen” lautet das vor drei Jahren begonnene Retro fit-Projekt der Kölner Verkehrs-Betriebe. Dieses sieht vor, dass alle 28 Fahrzeuge der Straßenbahn-Serie K2100 – auch B-Wagen genannt – bis zum Jahr 2017 vollständig saniert werden. Die Lebensdauer der 30 Jahre alten Hoch­flurfahrzeuge soll sich dadurch um möglichst drei weitere Jahrzehnte verlängern. Eine Zielsetzung, die auch durch den Neubau der Stadtbahnwagen hätte realisiert werden können – doch eine detaillierte Überprüfung aller Bauelemente führte zu dem Ergebnis, dass eine Instandsetzung nicht nur Sinn ergibt, sondern gleich zwei entscheidende Vorteile liefert: Zum einen kann man an der  bewährten Technik festhalten, dank derer  in der Vergangenheit stets ein ausfall- und  störungsfreier Dauerbetrieb garantiert worden ist. Beispielhaft hierfür steht u.a. die  in den 1960er Jahren entwickelte Fahr-Brems-Steuerung für das Vorgängermodell. Zum anderen erweist sich die Sanierung eines 2100er Fahrzeuges auch wirtschaftlich als verhältnismäßig günstig. Wären für eine Neubeschaffung eines einzelnen Wagens ca. 3,2 Millionen aufzubringen, so halbieren sich nun diese Kosten.

Im Rahmen der Modernisierung müssen die Fahrzeuge vollständig entkernt werden. Was danach noch übrig bleibt, ist einzig und allein das „nackte“ Metall – bestehend aus dem Chassis sowie den Drehgestellen und Motoren. Alle Bauteile müssen ganz genau begutachtet und aufgearbeitet bzw. ersetzt werden. Eine Aufgabe, die neben einem hohen Zeitaufwand auch ein spezielles Know-how erforderlich macht – insbesondere wenn es darum geht, die zentralen Steuerungselemente, Drehgestelle oder Motoren auch für möglichst lange Zeit zu ertüchtigen.



Spezielles Know-how erforderlich


Da die Schienenfahrzeuge der Serie K2100 in den 1980er Jahren nicht nur für fünf oder zehn Jahre, sondern für mindestens 30 Jahre gebaut worden waren, basiert der Antrieb immer noch auf DC-Motoren. Der allgemeine Kenntnisstand darüber ist jedoch stark rückläufig, da mittlerweile fast nur noch AC-Motoren im Bahnbereich verwendet werden. Erfahren in der Instandsetzung von AC- als auch DC-Motoren fungiert BENNING daher als wichtiger Kompetenzpartner der Kölner Verkehrs-Betriebe und hat entscheidenden Anteil daran, dass die Stadtbahnwagen mobil gehalten werden und ihnen das hohe Alter schon bald nicht mehr anzumerken ist.



Kompetenzpartner für Mobilität

Im BENNING-Unternehmensbereich „Elektrische Maschinen“, der sich mit rotierenden Maschinen beschäftigt, hat man bereits vor vielen Jahren erkannt, dass die Traktion sowohl technisch als auch wirtschaftlich gesehen ein interessantes Aufgabengebiet darstellt. Nachdem die Systemanbieter im Fahrzeugbereich beschlossen hatten, keine Gleichstromantriebe mehr in der Traktion einzusetzen, hat BENNING genau in diesen Bereich investiert. Bestens vertraut mit der Instandsetzung von Traktionsantrieben haben mehrere BENNING-Mitarbeiter die veralteten Straßenbahn-Fahrmotoren, bei denen es sich ausschließlich um Gleichstrommotoren handelt, zunächst in das Werk II nach Bocholt geholt. Mit der dort vorhandenen technischen Ausstattung ist es möglich, alle Antriebsmotoren – ob AC- oder DC-Motoren – in einen neuwertigen Zustand zu versetzen. Auch bei größeren Schäden ist hier eine Erneuerung oder gar Leistungs- und Wirkungsgradverbesserung ohne größere Probleme realisierbar.

Im Hintergrund der alte 2100er und im Vordergrund der neue 2400er Stadtbahnwagen der KVB
Im Hintergrund der alte 2100er und im Vordergrund der neue 2400er Stadtbahnwagen der KVB
WIG-Schweißen an einem Kommutator.
WIG-Schweißen an einem Kommutator.

Umfangreiche Instandsetzungsarbeiten

Kommt ein DC-Motor zum Retro fit in das BENNING-Werk, so wird er auf „Herz und Nieren“ untersucht. Ein anspruchsvoller und zugleich sehr wichtiger Teilprozess in der Instandsetzung, der auch unter dem Oberbegriff Diagnostik zusammengefasst wird.

BENNING widmet der Diagnostik eine sehr große Aufmerksamkeit, da sie als Grundlage für weitere Entscheidungen fungiert, mit dem Ziel, eine hohe Lebenserwartung der Motoren zu erreichen. Dazu zählen sowohl die Demontage als auch eine Reinigung und Konservierung der Bauteile, um einen umfangreichen Befundbericht erstellen zu können. Der Bericht enthält alle mechanisch und elektrisch relevanten Messwerte und liegt dem Kunden zur Einsicht oder Rücksprache vor. Das schafft Transparenz von Anfang an.

Läufer- und Statorpakete werden induktiv erwärmt und mit einer Wärmebildkamera auf Schäden untersucht. Weist der Thermographiebericht Temperaturunterschiede von über 10 Grad auf, so findet dieser ebenso Erwähnung in einem der anschließenden Kundengespräche. Sollte das Delta sogar mehr als 20 Grad betragen, muss das Blechpaket auf jeden Fall erneuert werden, um zukünftige Schäden durch Hotspots zu verhindern. Die Erneuerung des Blechpakets beginnt mit dem präzisen Zuschnitt einzelner Läufer- und Statorbleche. Um hierbei die gewohnt hohe Qualität, Genauigkeit und Gradfreiheit zu gewährleisten, wird dieser Vorgang im unternehmenseigenen Stanzzentrum durchgeführt – stets mit dem Blick für jedes noch so kleine Detail.

Bei der Neuwicklung von „Läufer und Stator“ werden zudem die am besten geeigneten Materialien eingesetzt, um eine lange Laufzeit zu garantieren und den widrigen Wetterbedingungen, z. B. im Winter, entgegenzuwirken. Zur Realisierung eines optimalen Ergebnisses erfolgt einerseits die Verbindung von Läuferwicklung und Kommutator ausschließlich im WIG-Schweiß-Verfahren. Zum anderen besteht die Windungsisolation des Kupfers immer aus Kapton, mit dem eine höhere Temperaturbeständigkeit als die gefordert Isolationsklasse „H“ (180 °C) erreicht wird. Die Imprägnierung erfolgt in einem Vakuumverfahren.

Thermographic image
Thermographic image

Voraussetzungen für Zulassung schaffen

Im November 2012 fuhr bereits der erste, nahezu fertige Prototyp der sanierten Stadtbahnwagen aus der Werkstatthalle, um umfangreichen Qualitätsprüfungen seitens der Kölner Verkehrs-Betriebe unterzogen zu werden. Hierbei ging es insbesondere darum, die Bremsfähigkeit zu testen – oder herauszufinden, ob andere Fahrzeuge problemlos angekuppelt bzw. abgeschleppt werden können.

Aktuell gehören zur vollständigen Dokumentationsakte der Qualitätsprüfung nicht nur der Befundbericht oder der Thermographie-Bericht, sondern auch ein Kommutatordiagramm, ein Wuchtprotokoll, ein Prüfbericht der Läufer sowie Dokumente über die Funktion von Stator und Motor. Dieser Datensatz ist nicht nur wichtig, um den Kölner Verkehrs-Betrieben die einzelnen Prüfschritte nachweisen zu können. Er stellt ebenso einen wesentlichen Bestandteil für die Abnahme seitens der Zulassungsbehörde dar.
Damit sind alle Voraussetzungen geschaffen, dass die Stadtbahnwagen der Serie K2400 auch in den kommenden 30 Jahren einen sicheren und reibungslosen Fahrbetrieb in der Dom-Stadt garantieren können.

Weitere Informationen

Kontakt: Johannes Dyhringer
Telefon: +49 (0) 2871 / 93 - 427
E-mail: j.dyhringer@benning.de

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